DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.070720.112.647

Напружено-деформований стан гібридних деревозалізобетонних багатоповерхових будівель з урахуванням деформацій повзучості

S. Ye. Shekhorkina, O. L. Butska, K. V. Shlyakhov, M. V. Bordun

Анотація


Постановка проблеми. Наразі розробляються нові рішення гібридних конструкцій багатоповерхових будівель, в яких основним конструкційним матеріалом постає деревина, а для забезпечення просторової жорсткості використовується залізобетон або сталь. Проблема в розробленні таких проектів полягає у значній різниці в характеристиках деформування та реологічних властивостях деревини та бетону, що може істотно впливати на несну здатність та експлуатаційну придатність гібридної будівлі. На сьогоднішній день питання спільної роботи цих матеріалів в елементах конструктивних систем вивчені недостатньо. Мета статті − дослідження напружено-деформованого стану гібридних деревозалізобетонних багатоповерхових будівель з урахуванням впливу деформацій повзучості. Висновки. Наведено методику врахування особливостей деформування та повзучості деревини та бетону в розрахунку гібридних багатоповерхових будівель. З використанням програмного комплексу «Ліра» виконано моделювання напружено-деформованого стану багатоповерхових будівель гібридної конструкції з колонами та балками з клеєної деревини та ядром жорсткості із залізобетону. Встановлено, що характеристики деформування та повзучість матеріалів істотно впливають на величину переміщень елементів каркаса. Показники вертикальних переміщень з урахуванням повзучості
в 1,57...1,66 раза перевищують визначені в пружній стадії. Нерівномірне деформування вертикальних конструкцій спричинює перекіс поверхових комірок, перерозподіл зусиль між елементами каркаса та виникнення додаткових поздовжніх зусиль в балках перекриття. Таким чином, у проектуванні багатоповерхових гібридних дерево-залізобетонних будівель необхідно враховувати вплив деформаційних та реологічних властивостей деревини та бетону на параметри напружено-деформованого стану.


Ключові слова


гібридні багатоповерхові будівлі; напружено-деформований стан; деревина; бетон; діаграма деформування; повзучість

Повний текст:

PDF

Посилання


Savytskyi М.V., Shekhorkina S.Yev., Nikiforova Т.D. and Shlyakhov К.V. Bahatopoverkhove dereviane domobuduvannia: suchasni tendentsii ta maibutni perspektyvy [Multi-storey timber buildings: current trends and future prospects]. Stroytelstvo. Materyalovedenye. Mashynostroenye. Seryia : Sozdanye vysokotekhnolohycheskykh ekokompleksov v Ukrayne na osnove kontseptsyy sbalansyrovannoho (ustoichyvoho) razvytyia [Constructions. Material science. Mechanical engineering. Series: Creating of hightech ecogical complexes in Ukraine based on the concept of a balanced (sustainable) development]. 2017, vol. 99, pp. 153−159. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/smmcvtek_2017_99_23 (Accessed on: 10 May 2020). (in Russian).

Park H.S. Optimal compensation of differential column shortening in high-rise buildings. TheStructural Design of Tall and Special Buildings. 2003, vol. 12 (1), pp. 49–66. URL: https://doi.org/10.1002/tal.212 (Accessed on: 10 May 2020).

Yi T. and Tong X. Differential Column Shortening Effects in Typical Medium-to High-Rise Buildings. New Horizons and Better Practices. 2007, 178 p. URL: https://doi.org/10.1061/40946(248)97 (Accessed on: 10 May 2020).

Samarakkody D.I., Thambiratnam D.P., Chan T.H.T. and Moragaspitiya P.H.N. Differential axial shortening and its effects in high rise buildings with composite concrete filled tube columns. Construction and Building Materials. 2017, vol. 143, pp. 659–672. URL: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.11.091 (Accessed on: 10 May 2020).

Voitsekhivskyi O.V., Baida D.M. and Sazonova I.R. Vykorystannia dvoliniinykh diahram deformuvannia materialiv pry rozrakhunkakh zalizobetonnykh konstruktsii za deformatsiinym metodom [Application of two-line deformation diagrams of materials in the calculations of reinforced concrete structures by the deformation method]. Mistobuduvannia ta terytorialne planuvannia [Urban and spatial planning]. 2016, vol. 61, pp. 173−192. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/MTP_2016_61_25 (Accessed on: 10 May 2020). (in Ukrainian).

Bambura A.M., Hurkivskyi O.B., Ametov Yu.H., Bezbozhna M.S., Dorohova O.V., Sazonova I.R. and

Storozhenko L.I. Nove v proektuvanni zalizobetonnykh ta stalezalizobetonnykh konstruktsii [New in the design of reinforced concrete and steel-reinforced concrete structures]. Budivelni konstruktsii [Building structures]. 2013, vol. 78 (1), pp. 3−13. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/buko_2013_78%281%29__3 (Accessed on: 10 May 2020). (in Ukrainian).

Krainskyi P.I., Khmil R.Ye. and Blikharskyi Z.Ya. Zastosuvannia rozrakhunku za deformatsiinym metodom pry planuvanni doslidzhen stysnuto-zihnutykh elementiv, pidsylenykh zalizobetonnoiu oboimoiu [Application of the deformation method calculation when planning studies of compressed-bent elements reinforced with a reinforced concrete holder]. Visnyk Natsionalnoho universytetu "Lvivska politekhnika". Teoriia i praktyka budivnytstva [Bulletin of Lviv Polytechnic National University. Series Theory and Building Practice]. 2013, no. 755, pp. 198−204. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/VNULPTPB_2013_755_39 (Accessed on: 10 May 2020). (in Ukrainian).

Bashynskaia O.Yu. and Barabash M.S. Sravnytelnyi analyz metodov chyslennoho modelyrovanyia plastycheskykh deformatsyi betona [Comparative analysis of methods for numerical simulation of concrete plastic deformations]. Stroytelstvo. Materyalovedenye. Mashynostroenye. Seryia : Ynnovatsyonnye tekhnolohyy zhyznennoho tsykla obyektov zhylyshchno-hrazhdanskoho, promyshlennoho y transportnoho naznachenyia [Constructions. Material science. Mechanical engineering. Series: The innovative lifecycle technology of housing and civil, industrial and transport objects]. 2016, vol. 91, pp. 32−39. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/smmit_2016_91_6 (Accessed on: 10 May 2020). (in Russian).

Barabash M.S., Bashynskaia O.Yu. and Zapotochnyi R.M. Metodyka opredelenyia deformatsyi polzuchesty na prymere mostovykh konstruktsyi [Methodology for the determination of creep strains using bridge structures as an example]. Mistobuduvannia ta terytorialne planuvannia [Urban and spatial planning]. 2016, vol. 61, pp. 147−154. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/MTP_2016_61_22 (Accessed on: 10 May 2020). (in Russian).

Theiler M. Stabilität von Axial auf Druck beanspruchten Bauteilen aus Vollholz und Brettschichtholz : Doctoral Thesis. ETH-Zürich. 2014, 35 p. URL: https://doi.org/10.3929/ethz-a-010273734 (Accessed on: 10 May 2020).

Homon S.S. Kryterii ruinuvannia pozatsentrovostysnutykh ta zghynalnykh elementiv z derevyny z urakhuvanniam pruzhnoplastychnoi roboty materialu z obmezhenoiu deformatyvnistiu [Criterion of destruction of out-of-center compressed and bending timber elements taking into account elastic-plastic work of material with limited deformability]. Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy [Resource-saving materials, structures, buildings and structures]. 2013, vol. 25, pp. 248−253. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/rmkbs_2013_25_37 (Accessed on: 10 May 2020). (in Ukrainian).

Fragiacomo M. and Ceccotti A. Simplified approach for the long-term behaviour of timber-concrete composite beams according to the Eurocode 5 provisions. Florence, Italy: Meeting thirty-nine of the Working Commission W18-Timber Structures, CIB, International Council for Research and Innovation, 28−31 Aug 2006. Proceedings of the 39th Meeting of W018 on Timber Structures. 2006, vol. 39-9-1, 484 p. URL: http://hdl.handle.net/10092/18 (Accessed on: 10.05.2020).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Савицький М. В., Шехоркіна С. Є., Нікіфорова Т. Д., Шляхов К. В. Багатоповерхове дерев’яне домобудування : сучасні тенденції та майбутні перспективи. Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Серия : Создание высокотехнологических экокомплексов в Украине на основе концепции сбалансированного (устойчивого) развития. 2017. Вып. 99. С. 153−159. URL: http://nbuv.gov.ua/ UJRN/smmcvtek_2017_99_23 (дата звернення: 10.05.2020).


Park H. S. Optimal compensation of differential column shortening in high-rise buildings. The Structural Design of Tall and Special Buildings. 2003. Vol. 12 (1). Pр. 49–66. URL: https://doi.org/10.1002/tal.212 (дата звернення: 10.05.2020).


Yi T., Tong X. Differential Column Shortening Effects in Typical Medium-to High-Rise Buildings. New Horizons and Better Practices. 2007. 178 р. URL: https://doi.org/10.1061/40946(248)97 (дата звернення: 10.05.2020).


Samarakkody D. I., Thambiratnam D. P., Chan T. H. T., Moragaspitiya P. H. N. Differential axial shortening and its effects in high rise buildings with composite concrete filled tube columns. Construction and Building Materials. 2017. Vol. 143. Рр. 659–672. URL: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.11.091 (дата звернення: 10.05.2020).


Войцехівський О. В., Байда Д. М., Сазонова І. Р. Використання дволінійних діаграм деформування матеріалів при розрахунках залізобетонних конструкцій за деформаційним методом. Містобудування та територіальне планування. 2016. Вип. 61. С. 173−192. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/MTP_2016_61_25 (дата звернення: 10.05.2020).


Бамбура А. М., Гурківський О. Б., Аметов Ю. Г., Безбожна М. С., Дорогова О. В., Сазонова І. Р., Стороженко Л. І. Нове в проектуванні залізобетонних та сталезалізобетонних конструкцій. Будівельні конструкції. 2013. Вип. 78 (1). С. 3−13. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/buko_2013_78%281%29__3 (дата звернення: 10.05.2020).


Країнський П. І., Хміль Р. Є., Бліхарський З. Я. Застосування розрахунку за деформаційним методом при плануванні досліджень стиснуто-зігнутих елементів, підсилених залізобетонною обоймою. Вісник Національного університету «Львівська політехніка». Теорія і практика будівництва. 2013. № 755. С. 198−204.
URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/VNULPTPB_2013_755_39 (дата звернення: 10.05.2020).


Башинская О. Ю., Барабаш М. С. Сравнительный анализ методов численного моделирования пластических деформаций бетона. Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Серия : Инновационные технологии жизненного цикла объектов жилищно-гражданского, промышленного и транспортного назначения. 2016. Вып. 91. С. 32−39. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/smmit_2016_91_6 (дата звернення: 10.05.2020).


Барабаш М. С., Башинская О. Ю., Запоточный Р. М. Методика определения деформаций ползучести на примере мостовых конструкций. Містобудування та територіальне планування. 2016. Вип. 61. С. 147−154. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/MTP_2016_61_22 (дата звернення: 10.05.2020).


Theiler M. Stabilität von Axial auf Druck beanspruchten Bauteilen aus Vollholz und Brettschichtholz : Doctoral Thesis. ETH-Zürich. 2014. 35 р. URL: https://doi.org/10.3929/ethz-a-010273734 (дата звернення: 10.05.2020).


Гомон С. С. Критерій руйнування позацентровостиснутих та згинальних елементів з деревини з урахуванням пружнопластичної роботи матеріалу з обмеженою деформативністю. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. 2013. Вип. 25. С. 248−253. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/rmkbs_2013_25_37 (дата звернення: 10.05.2020).


Fragiacomo M., Ceccotti A. Simplified approach for the long-term behaviour of timber-concrete composite beams according to the Eurocode 5 provisions. Florence, Italy: Meeting thirty-nine of the Working Commission W18-Timber Structures, CIB, International Council for Research and Innovation, 28−31 Aug 2006. Proceedings of the 39th Meeting of W018 on Timber Structures. 2006. Vol. 39-9-1. 484 р. URL: http://hdl.handle.net/10092/18 (дата звернення: 10.05.2020).