Moment resisting connections composed of friction-welded spruce boards

Research on friction welded wood-to-wood connections has shown high potential for further development regarding the industrial application of timber construction. This paper addresses the question to which extent welding of wood can be applied to fabrication of cross-laminated timber panels (CLT). Those panels can be used as wall elements, in which load transfer occurs by transmission of moments and shear stresses. For this purpose, experimental investigations on friction welded L-shaped specimens were carried out. The welded bond between the boards, arranged perpendicularly to their fibre directions, represents points of intersection of those CLT panels. The results allowed for (a) the determination of a fracture mechanism of welded timber connections under torsion, (b) the definition of a set of design parameters influencing the resulting joint strength and (c) the comparison between the performance of welded timber joints and those of commonly glued alternatives. The experimental investigations were compared to results obtained by numerical modelling, thus allowing a probabilistic strength prediction algorithm for predicting the joint capacity as a function of the surface size.

Bisherige Forschung an reibgeschweißten Holzverbindungen hat ein hohes Potenzial für die weitere Entwicklung der Technologie in Richtung industrieller Anwendung im Holzbau gezeigt. Dieses Papier befasst sich mit der Frage, in welchem Umfang das Verfahren für die Herstellung von Brettsperrholzplatten (Cross Laminated Timber-CLT) angewendet werden kann. Diese Platten können als Wandelemente verwendet werden, in denen die eingeleiteten Horizontalkräfte in Form von Schubspannungen infolge Torsionsbeanspruchung in den Kreuzungspunkten abgeleitet werden. Zu diesem Zweck wurden experimentelle Untersuchungen an reibgeschweißten L-förmigen Versuchskörpern durchgeführt. Die geschweißte Verbindung zwischen den Brettlagen, die senkrecht zu ihren Faserrichtungen angeordnet sind, stellt einen Kreuzungspunkt von solchen CLT-Panels dar. Die Ergebnisse ermöglichten es, (a) einen Versagensmechanismus der geschweißten Holzverbindungen unter Torsion zu bestimmen, (b) einen Satz von Design-Parametern zu definieren, die die resultierende Festigkeit beeinflussen, und (c) die Kapazität von geschweißten Holzverbindungen mit allgemein verklebten Alternativen zu vergleichen. Die experimentellen Untersuchungen wurden mit den Ergebnissen von numerischen Modellierungen verglichen, wobei ein probabilistischer Algorithmus zur Vorhersage der Festigkeit in Abhängigkeit von der Größe der Oberfläche entwickelt wurde.