Розрахунок складених дерево-залзобетонних згинальних елементів з урахуванням нелінійної роботи з’єднання

Автор(и)

  • Svitlana Shekhorkina Придніпровська державна академія будівництва та архітектури вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0002-7799-2250
  • Mykola Savytskyi Придніпровська державна академія будівництва та архітектури вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0003-4515-2457
  • Tetiana Nikiforova Придніпровська державна академія будівництва та архітектури вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0002-0688-2759
  • Kostiantyn Shliakhov Придніпровська державна академія будівництва та архітектури вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0001-6493-6201
  • Anastasiia Myslytska Придніпровська державна академія будівництва та архітектури вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0001-9609-7270

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.200527

Ключові слова:

дерево-залізобетонні конструкції, згинальні елементи, нагельного з'єднання, нелінійна робота, армування

Анотація

Запропоновано метод розрахунку складених дерево-залізобетонних згинальних елементів з урахуванням нелінійної роботи нагельного з'єднання та розтягнутої арматури в плиті. Чинні норми проектування регламентують розрахунок конструкції, виходячи з лінійно-пружної роботи, тоді як закономірність деформування з'єднання під навантаженням має явно виражений нелінійний характер. Розрахункові формули не враховують наявність арматури в плиті, що призводить до нераціонального використання несучих властивостей конструкції

Запропонована залежність для визначення модуля ковзання. Визначальні коефіцієнти обчислюються на основі нормованих характеристик, наведених в чинних стандартах проектування.

Приведено алгоритм розрахунку складених дерево-залізобетонних згинальних конструкцій, який враховує нелінійний характер деформування з'єднання та арматури в розтягнутій зоні бетонного елемента.

Встановлено, що для розглянутих варіантів дерево-залізобетонних балок нормальні напруження, визначені з використанням запропонованої методики і лінійно-пружної моделі, розрізняються на 1–8 %. При навантаженнях, що відповідають пластичним деформаціям, розрахункові напруження за лінійно-пружною моделлю виявляються заниженими. При величинах навантаження, що перевищують 0,75 кН/м.п. для балки прольотом 3 м та 0,5 кН/м.п. для балки прольотом 5 м, напруження в розтягнутій зоні бетонної плити перевищують міцність бетону на розтяг, в той час як напруження в дерев'яній балці не досягають гранично допустимих значень. Фактично в даному випадку несуча здатність конструкції недовикористана, оскільки в поперечному перерізі з тріщиною зусилля розтягування сприймає арматура.

Виходячи з конструктивних особливостей дерево-залізобетонних перекриттів (товщини плити і захисного шару) виконаний аналіз несучої здатності з урахуванням армування. Встановлено, що несуча здатність плити забезпечує сприйняття розрахункового згинального моменту до навантажень, що викликають руйнування дерев'яної балки. При цьому дотримуються умови раціональної роботи стиснутого бетону і розтягнутої арматури

Біографії авторів

Svitlana Shekhorkina, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49005

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра залізобетонних та кам’яних конструкцій

Mykola Savytskyi, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49005

Доктор технічних наук, професор

Кафедра залізобетонних і кам'яних конструкцій

Tetiana Nikiforova, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49005

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра залізобетонних і кам'яних конструкцій

Kostiantyn Shliakhov, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49005

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра залізобетонних та кам’яних конструкцій

Anastasiia Myslytska, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури вул. Чернишевського, 24а, м. Дніпро, Україна, 49005

Аспірант

Кафедра залізобетонних та кам’яних конструкцій

Посилання

  1. EN 1995-1-1. Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-1: General - Common rules and rules for buildings (2004). Brussels: European Committee for Standartization, 121.
  2. DBN V.2.6-161:2017. Dereviani konstruktsiyi. Osnovni polozhennia (2017). Kyiv: Minrehion, 111.
  3. Girhammar, U. A., Pan, D. H. (2007). Exact static analysis of partially composite beams and beam-columns. International Journal of Mechanical Sciences, 49 (2), 239–255. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2006.07.005
  4. Lengyel, Á., Ecsedi, I. (2015). Static and dynamic analyses of composite beams with interlayer slip. Journal of Computational and Applied Mechanics, 10 (1), 25–40. doi: https://doi.org/10.32973/jcam.2015.002
  5. Girhammar, U. A. (2009). A simplified analysis method for composite beams with interlayer slip. International Journal of Mechanical Sciences, 51 (7), 515–530. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2009.05.003
  6. Mascia, N. T., Forti, N. C. S., Soriano, J., Nicolas, E. A., Forti, T. L. D. (2013). Study of concrete–timber composite beams using an analytical approach based on the principle of virtual work and experimental results. Engineering Structures, 46, 302–310. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2012.07.035
  7. Auclair, S. C., Sorelli, L., Salenikovich, A. (2016). Simplified nonlinear model for timber-concrete composite beams. International Journal of Mechanical Sciences, 117, 30–42. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2016.07.019
  8. Gelfi, P., Giuriani, E., Marini, A. (2002). Stud Shear Connection Design for Composite Concrete Slab and Wood Beams. Journal of Structural Engineering, 128 (12), 1544–1550. doi: http://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2002)128:12(1544)
  9. Dias, A. M. P. G., Cruz, H. M. P., Lopes, S. M. R., van de Kuilen, J. W. (2010). Stiffness of dowel-type fasteners in timber–concrete joints. Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Structures and Buildings, 163 (4), 257–266. doi: https://doi.org/10.1680/stbu.2010.163.4.257
  10. Dias, A. M. P. G. (2010) Non linear modelling of timber-concrete composite structures. 11th World Conference on Timber Engineering, 1, 131–139. Available at: https://www.researchgate.net/publication/264855448
  11. Dias, A. M. P. G., Martins, A. R. D., Simões, L. M. C., Providência, P. M., Andrade, A. A. M. (2015). Statistical analysis of timber–concrete connections – Mechanical properties. Computers & Structures, 155, 67–84. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2015.02.036
  12. Oudjene, M., Meghlat, E.-M., Ait-Aider, H., Batoz, J.-L. (2013). Non-linear finite element modelling of the structural behaviour of screwed timber-to-concrete composite connections. Composite Structures, 102, 20–28. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2013.02.007
  13. Khorsandnia, N., Valipour, H., Crews, K. (2014). Structural Response of Timber-Concrete Composite Beams Predicted by Finite Element Models and Manual Calculations. Advances in Structural Engineering, 17 (11), 1601–1621. doi: https://doi.org/10.1260/1369-4332.17.11.1601
  14. Dias, A. M. P. G. (2012). Analysis of the Nonlinear Behavior of Timber-Concrete Connections. Journal of Structural Engineering, 138 (9), 1128–1137. doi: https://doi.org/10.1061/(asce)st.1943-541x.0000523
  15. EN 26891:1991. Timber structures – joints made with mechanical fasteners – general principles for the determination of strength and deformation characteristics (1991). Brussels: European Committee for Standartization, 10.
  16. McCormac, J. C., Nelson, J. K. (2008). Design of Reinforced Concrete. John Wiley & Sons, 736.
  17. DBN V.2.6-98:2009. Konstruktsiyi budynkiv i sporud. Betonni ta zalizobetonni konstruktsiyi. Osnovni polozhennia (2011). Kyiv: Minrehionbud Ukrainy, 71.
  18. EN 338:2016. Structural timber. Strength classes (2016). Brussels: European Committee for Standartization, 14.
  19. ISO 898-1:2013. Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel – Part 1: Bolts, screws and studs with specified property classes – Coarse thread and fine pitch thread (2013). Geneva: International Organization for Standardization, 57.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-10-31

Як цитувати

Shekhorkina, S., Savytskyi, M., Nikiforova, T., Shliakhov, K., & Myslytska, A. (2020). Розрахунок складених дерево-залзобетонних згинальних елементів з урахуванням нелінійної роботи з’єднання. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(7 (107), 14–21. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.200527

Номер

Том 5 № 7 (107) (2020): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Svitlana Shekhorkina, Mykola Savytskyi, Tetiana Nikiforova, Kostiantyn Shliakhov, Anastasiia Myslytska

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.