DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.220920.176.685

Дослідження напружено-деформованого стану гібридних дерево-залізобетонних багатоповерхових будівель

S. Yev. Shekhorkina, Adil Jabbar Adil Jabbar Abbas, T. D. Nikiforova

Анотація


Постановка проблеми. Гібридні конструкції, завдяки раціональному поєднанню властивостей, дозволяють збільшити несну здатність та просторову жорсткість будівля, що дає можливість багатоповерхового будівництва з використанням деревини як основного конструкційного матеріалу. Застосування деревини в багатоповерховому будівництві є перспективним напрямком з точки зору зменшення впливу будівельної галузі на навколишнє середовище. На сьогоднішній день відсутні рекомендації щодо вибору конструктивної системи багатоповерхових будівель гібридної системи, питання спільної роботи та напружено-деформованого стану несучих конструкцій з деревини та залізобетону в просторовій системі багатоповерхової будівлі досліджені недостатньо. Мета статті полягає у дослідженні напружено-деформованого стану гібридних дерево-залізобетонних багатоповерхових будинків. Для аналізу було прийнято квадратний у плані будинок-прототип. Під час моделювання варіювалася кількість поверхів (5, 10 та 15), тип сполучення між несучими конструкціями (колонами та балками) та спосіб забезпечення просторової жорсткості (кількість та розташування діафрагм та ядра жорсткості). Для кожного варіанту з використанням програмного комплексу ЛІРА − САПР була складена просторова скінченноелементна модель та проведено статичний розрахунок відповідно до вимог чинних стандартів проектування. Результати та висновки. Проведена оцінка впливу конструктивної системи, поверховості та способу забезпечення просторової жорсткості на напружено-деформований стан багатоповерхових гібридних будівель.Отримані дані щодо горизонтальних переміщень свідчать про те, що просторова жорсткість забезпечується: для 5 та 10-поверхових будівель для всіх варіантів, крім шарнірних з'єднань елементів каркаса без додаткових заходів щодо забезпечення просторової жорсткості; для 15-поверхової будівлі для жорстких з'єднань елементів та для шарнірних з'єднань з ядром жорсткості або чотирма діафрагмами. За результатами аналізу коефіцієнта використання несучої здатності колон було встановлено, що прийняті розміри поперечного перерізу забезпечують несну здатність відповідно до вимог чинних нормативних документів. Виняток становить
5-поверхова будівля з шарнірними з'єднаннями, а також 10-поверхова будівля з жорсткими стиками між елементами (коефіцієнти використання 1,96 та 1,11, відповідно). Запропоновані рекомендації щодо вибору конструктивної схеми, способу забезпечення просторової жорсткості будівлі, а також призначення розмірів поперечного перерізу на початковому етапі проектування гібридної дерево-залізобетонної багатоповерхової будівлі.


Ключові слова


гібридні будівлі; деревина; залізобетон; напружено-деформований стан; переміщення

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Li Z., He M., Lam F., Li M., Ma R. and Ma Z. Finite element modeling and parametric analysis of timber-steel hybrid structures. The Structural Design of Tall and Special Buildings. 2013, vol. 23 (14), pp. 1045–1063.

URL: https://doi.org/10.1002/tal.1107 (Accessed on: 01 October 2020).

Malo K. A., Abrahamsen R. B. and Bjertnæs M. A. Some structural design issues of the 14-storey timber framed building “Treet” in Norway. European Journal of Wood and Wood Products. 2016, no. 74 (3), pp. 407−424.

URL: https://doi.org/10.1007/s00107-016-1022-5 (Accessed on: 01 October 2020).

Tannert T. and Moudgil M. Structural Design, Approval, and Monitoring of a UBC Tall Wood Building. Structures Congress 2017. 2017, pp. 541–547. URL: https://doi.org/10.1061/9780784480410.045 (Accessed on: 01 October 2020).

Slooten E. C. Feasibility study of a wood-concrete hybrid super tall building and optimization of its wind-induced behaviour (Master Thesis). Delft University of Technology, Delft, 2018. pp. 273. Available: http://resolver.tudelft.nl/uuid:01da1849-6478-46c9-8a59-e6c7c2e4fb47 (Accessed on: 01 October 2020).

Bhat P., Azim R., Popovski M. and Tannert T. Experimental and numerical investigation of novel steel-timber-hybri system. World Conference on Timber Engineering. 2014. URL: https://research.thinkwood.com/en/permalink/ catalogue81 (Accessed on: 01 October 2020).

Green M. The case for Tall Wood buildings. 2012. MGB, p. 240. URL: https://www.trae.dk/wp-content/uploads/2012/05/tall-wood-buildings-final-report.pdf (Accessed on: 01 October 2020).

DBN V.1.2-2:2006. Navantazhennia i vplyvy. Normy proektuvannia [Loads and actions. Building code]. Kyiv : Ministry of Regional Development and Construction of Ukraine, 2006, 9 p. (in Ukrainian).

DSTU B V. 1.2-3:2006. Prohyny i peremishchennia. Vymohy proektuvannia [Deflections and displacement. Demands on design]. Kyiv : Minbud Ukrainy, 2007, 15 p. (in Ukrainian).


Пристатейна бібліографія ГОСТ