Quality control of glulam: shear testing of bondlines

Abstract

In quality control of glulam, shear testing of bondlines is required. However, in relevant standards the method of applying shear stress to the bondline is only exemplified by a principle schematic. Based on this schematic a considerable variety of test equipments is in use nowadays. Depending on the respective construction of the test equipment as well as on the execution of testing, the resulting stress in the bondline is not pure shear but rather a combination of shear and normal stresses. When the normal stresses are acting as tensile stresses perpendicular to the bondline, the registered shear strength values range considerably below the pure shear stress level, whereas compression stresses perpendicular to the grain lead to an overestimation of the shear strength of the bondline. To overcome this deficiency, a prototype of a modified shear test device was developed, which ensures a clearly defined state of shear loading of the specimens. Based on extensive comparative testing it is shown that by performing compression tests at an oblique angle to the grain of 14° the above mentioned problems can be avoided.

Zusammenfassung

Im Rahmen der Qualitätskontrolle von Brettschichtholz sind Scherprüfungen an Klebfugen durchzuführen. Die bei der Prüfung anzusetzende Belastungskonfiguration ist in den relevanten Prüfnormen lediglich in Form einer Prinzipskizze festgelegt. Heutzutage wird eine Vielzahl unterschiedlicher Prüfgeräte eingesetzt, welche auf Basis der erwähnten Prinzipskizze entwickelt wurden. Beeinflußt durch die konstruktive Umsetzung der Prinzipskizze und durch die Art der Durchführung der Scherprüfung, entspricht der effektiv in der Scherfuge herrschende Spannungszustand nicht reinem Schub, sondern vielmehr einer Kombination von Scherspannung und Spannungen senkrecht zur Scherfläche. In der Scherfuge gleichzeitig mit den Scherspannungen wirkende Zugspannungen senkrecht zur Fuge bewirken ein merkbares Absinken der im Versuch erzielten Scherfestigkeitswerte, z. T. gar unter die eigentliche Schubfestigkeit des Holzes. Auf die Scherfuge senkrecht einwirkende Druckspannungen demgegenüber können zu einer Überschätzung der Scherfestigkeit der Klebfuge führen. Um diesem Problem zu begegnen, wurde ein Prototyp einer Scherprüfeinrichtung entwickelt, welcher den Prüfkörper einem definierten Scherspannungszustand aussetzt. Basierend auf umfangreichen vergleichenden Prüfungen wird gezeigt, dass durch Druckscherversuche unter einem Kraft- zur Faserwinkel von 14° die oben erwähnten Schwierigkeiten umgangen werden können.