Earlier studies have demonstrated that birch plywood is a viable substitute for steel plates in timber connections, thanks to its excellent mechanical properties, workability, and sustainability. The mechanical properties of birch plywood have been thoroughly investigated concerning key parameters, such as face grain angle and moisture content. Furthermore, its potential use as gusset plates in timber connections has been studied. However, these investigations were mostly limited to uniaxial tension and rather small-scale compared to real applications. Therefore, additional research is needed to further understand the mechanical behaviour of birch plywood, thus ensuring a safe design of such connections. This thesis aims to gain new knowledge on connections with birch plywood plates. The results of this study will then be used to improve the design of such connections, both in terms of safety and structural efficiency.

The influence of the connector type (i.e. smooth dowel or fully threaded screw) was investigated concerning the shear capacity of connections using birch plywood with varying thickness. The results showed that, when utilizing screws, the analytical estimations according to EN1995-1 Eurocode 5 (EC5) significantly underestimate the shear capacity. This is mainly due to EC5’s conservative estimation of the so-called “rope effect” contribution to the connection’s shear capacity. Moreover, when the number of shear planes was increased from two to four, the discrepancy between EC5’s estimation and experimental results substantially increased regardless of the type of fastener. This substantial discrepancy was associated with the failure mode in the inner shear planes.

Furthermore, both glued and mechanical connections were investigated by performing tests on full-scale glulam trusses joined through birch plywood gusset plates. Failure was designed to occur in the plywood plates subjected to a complex stress state. In this investigation, the thickness of these plywood plates was varied between 9, 12 and 21 mm, testing only one specimen for each configuration. The experimental results showed that glued trusses possessed higher load-carrying capacity and almost twice the stiffness of those with mechanical fasteners. Failure occurred in the plywood plates for all trusses with mechanical fasteners and the glued truss with thinner plywood plates (9 mm). However, the trusses with thicker plates (i.e. 12 and 21 mm) showed glue line failure between the plywood plate and the glulam beam. The analytical estimations for specimens that failed in the plywood plate generally showed good agreement with the experimental capacity, although they exhibited a slight overestimation. This was expected and was attributed to the size effect, as the input strength values of plywood adopted in the analytical estimations were obtained from small-scale tests. 

Furthermore, based on the size of the glued area compared to previous studies, bonding strength values were estimated and used in the analytical calculations of the bonding capacity for glued connections. However, these strength values should be further investigated to calibrate the analytical model and obtain more realistic estimations.

In addition, two-dimensional numerical models demonstrated good agreement in predicting the global stiffness of the tested trusses.

For future work, it is suggested to investigate the size effect on the mechanical properties of birch plywood and bonding strength, respectively, to further calibrate and validate the analytical models. Furthermore, more advanced numerical simulations of the truss specimens are suggested.

Tidigare studier har visat att björkplywood är ett effektivt alternativ till stålplåtar i träförband, främst tack vare dess goda mekaniska egenskaper, bearbetbarhet och hållbarhet. Dessa egenskaper har studerats ingående med avseende på viktiga parametrar såsom fiberriktning och fuktkvot. Dess användning som laskar i träkonstruktioner har även undersökts. Dock har tidigare studier främst varit begränsade till enaxliga dragprov och mindre provkroppar, vilket innebär att ytterligare forskning krävs för att förstå björkplywoodens mekaniska beteende i mer realistiska och komplexa tillämpningar. Syftet med denna avhandling är därför att bidra med ny kunskap om förband med laskar av björkplywood. Resultaten syftar till att förbättra dimensioneringen av sådana förband, med avseende på både säkerhet och strukturell effektivitet.

Typen av fästdon (släta dymlingar eller skruvar) har undersökts i relation till skjuvhållfastheten i förband med varierande plywoodtjocklek. Resultaten visade att EN1995-1 Eurokod 5 (EC5) underskattar skjuvhållfastheten vid användning av skruvar, vilket främst beror på en konservativ uppskattning av den icke-linjära ökningen av motståndet vid glidning som bidrar positivt till förbandets bärförmåga. Vidare ökade avvikelsen mellan de analytiska beräkningarna och de experimentella resultaten avsevärt när antalet skjuvplan ökades från två till fyra, oberoende av typ av fästdon. Denna betydande avvikelse förknippades med brottmoden i de inre skjuvplanen.

Vidare har både limmade och mekaniska förband undersökts genom fullskaleförsök på limträfackverk sammanfogade med skivor av björkplywood. Brott var avsett att initieras i plywooden, vilka utsattes för komplexa spänningstillstånd. Plywoodskivornas tjocklek varierades mellan 9, 12 och 21 mm, och en provkropp testades för varje konfiguration. De experimentella resultaten visade att de limmade fackverken uppvisade högre bärförmåga och nästan dubbelt så hög styvhet som de med mekaniska förband. Vid samtliga fackverk med mekaniska förband, samt det limmade fackverket med de tunnaste plywoodskivorna (9 mm), uppstod brott i plywooden. För de limmade fackverken med tjockare plywood (12 och 21 mm) inträffade dock brott i limfogen mellan plywooden och limträelementet. De analytiska beräkningarna för de prov där brotten uppstod i plywooden överensstämde generellt väl med de experimentella resultaten, även om en viss överskattning noterades. Detta var förväntat och tillskrivs skalningseffekter, då materialegenskaperna som använts i beräkningarna härrör från småskaliga tester.

Baserat på jämförelser med tidigare studier uppskattades även limhållfasthetsvärden för att inkluderas i de analytiska beräkningarna av bärförmågan i limmade förband. Dessa värden bör dock undersökas vidare för att kalibrera och förbättra de analytiska modellerna.

Därtill visade tvådimensionella numeriska modeller god överensstämmelse med den globala styvheten uppmätt i försöken.

För framtida arbete föreslås en fördjupad undersökning av skalningseffekter på björkplywoodens mekaniska egenskaper samt limhållfasthet, i syfte att vidare kalibrera och validera de analytiska modellerna. Även mer avancerade numeriska simuleringar föreslås.