DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.241120.156.711

Метод оцінювання напружено-деформованого стану деревозалізобетонної конструкції складеного перерізу

S. Yev. Shekhorkina

Анотація


Постановка проблеми. Застосування дерев'яних конструкцій часто обмежується розмірами пиломатеріалів, недостатньою несучою здатністю і жорсткістю елементів. Для подолання цих обмежень в сучасному будівництві застосовуються гібридні конструкції, в яких раціонально використовуються матеріали з різними характеристиками. На сьогоднішній день існуючі методики не враховують особливості діаграм деформування матеріалів конструкції (деревини та залізобетону). Мета статті − вдосконалення методів розрахунку деревозалізобетонних конструкцій з урахуванням залежностей «напруження − деформації» матеріалів та ступеня спільної роботи. Висновки. Запропоновано чисельно-аналітичний метод оцінки напружено-деформованого стану деревозалізобетонної конструкції складеного перерізу з урахуванням діаграм деформування матеріалів і з'єднань, а також ступеня спільної роботи. Розглядається конструкція, що складається з двох компонентів (залізобетонної плити та дерев’яної балки), з'єднаних між собою елементами, які працюють на зсув (нагелями, болтами, шурупами, цвяхами). Вважається, що для розглянутого елемента справедлива гіпотеза Бернуллі; деформації розподілені по висоті перерізу по лінійній залежності, при цьому по лінії між компонентами конструкції виникає розрив, обумовлений взаємним зсувом; компоненти конструкції під навантаженням мають рівні прогини і кривизну осей, а з'єднувальні елементи рівномірно розташовані по довжині конструкції. Визначення внутрішніх деформацій і напружень в перерізі конструкції базується на умові рівноваги зовнішніх і внутрішніх зусиль в перерізі. Виконується розв’язок рівнянь для «абсолютно» сумісної роботи, а для врахування перерозподілу зусиль в перерізі внаслідок податливості з'єднань вводиться коефіцієнт спільної роботи. За отриманими значеннями поздовжніх деформацій та кривизни обчислюються деформації бетонного та дерев’яного елементів. За діаграмами деформування матеріалів визначаються нормальні напруження, після чого виконуються перевірки міцності відповідно до чинних нормативних документів.



Ключові слова


деревозалізобетонна конструкція; напружено-деформований стан; деревина; бетон; діаграма деформування

Повний текст:

PDF

Посилання


Abdrakhmanov I.S. Prochnost i deformativnost derevozhelezobetonnykh izgibaemykh elementov pri staticheskikh i povtornykh nagruzheniyakh: dis. doktora tekh. nauk [Strength and deformability of wood-reinforced concrete bending elements under static and repeated loading : Thesis of Doctor of Technical Sciences]: 05.23.01. Moscow, 2011, 419 p. (in Russian).

Ratner V.I. Derevobetonnoe perekrytie [Timber-concrete floor]. Stroitelnaya promyshlennost [Construction Industry]. 1930, no. 5, pp. 408−411 (in Russian).

Melnikov Yu.O. Opredelenie nesushchei sposobnosti obedinennykh derevobetonnykh balok [Determination of the load-bearing capacity of combined wood-concrete beams]. Trudy Sibirskogo ADI [Works of the Siberian ADI]. 1968, no. 1, pp. 75−79 (in Russian).

Auclair S.C., Sorelli L. and Salenikovich A. Simplified nonlinear model for timber-concrete composite beams. InternationalJournal of Mechanical Sciences. 2016, vol. 117, pp. 30–42. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2016.07.019 (Accessed on: 10.10.2020).

Girhammar U.A. and Pan D. H. Exact static analysis of partially composite beams and beam-columns. International Journal of Mechanical Sciences. 2007, vol. 49 (2), pp. 239–255. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2006.07.005 (Accessed on: 10.10.2020).

Mascia N.T., Forti N.C.S., Soriano J., Nicolas E.A. and Forti T.L.D. Study of concrete–timber composite beams using an analytical approach based on the principle of virtual work and experimental results. Engineering Structures. 2013, vol. 46, pp. 302–310. URL: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2012.07.035 (Accessed on: 10.10.2020).

Gelfi P., Giuriani E. and Marini A. Stud Shear Connection Design for Composite Concrete Slab and Wood Beams. Journal of Structural Engineering. 2002, vol. 128 (12), pp. 1544–1550. URL: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2002)128:12(1544) (Accessed on: 10.10.2020).

Chiorean C.G. A computer method for nonlinear inelastic analysis of 3D composite steel–concrete frame structures. Engineering Structures. Vol. 57, pp. 125–152. URL: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2013.09.025 (Accessed on: 10.10.2020).

Shekhorkina S.Yev., Butska O.L., Bordun M.V. and Shliakhov K.V. Napruzheno-deformovanyi stan hibrydnykh derevo-zalizobetonnykh bahatopoverkhovykh budivel z urakhuvanniam deformatsii povzuchosti [Stress-strain state of hybrid timber-reinforced concrete multi-storey buildings considering creep deformations]. Visnyk Prydniprovskoi derzhavnoi akademii budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2020, no. 3, pp. 100−108. URL: http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/208326 (Accessed on: 10.10.2020) (in Ukrainian).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Абдрахманов И. С. Прочность и деформативность деревожелезобетонных  изгибаемых  элементов  при  статических  и  повторных нагружениях : дис. д-ра техн. наук : 05.23.01. Москва, 2011. 419 с.


Ратнер В. И. Деревобетонное перекрытие. Строительная промышленность. 1930. № 5. С. 408−411.


 Мельников Ю. О. Определение несущей способности объединенных деревобетонных балок. Труды Сибирского АДИ. 1968. № 1. С. 75−79.


Auclair S. C., Sorelli L., Salenikovich A. Simplified nonlinear model for timber-concrete composite beams. International Journal of Mechanical Sciences. 2016. Vol. 117, pp. 30–42. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2016.07.019 (дата звернення: 10.10.2020).


Girhammar U. A., Pan D. H. Exact static analysis of partially composite beams and beam-columns. International Journal of Mechanical Sciences. 2007. Vol. 49 (2), pp. 239–255. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2006.07.005 (дата звернення: 10.10.2020).


Mascia N. T., Forti N. C. S., Soriano J., Nicolas E. A., Forti T. L. D. Study of concrete–timber composite beams using an analytical approach based on the principle of virtual work and experimental results. Engineering Structures. 2013. Vol. 46, pp. 302–310. URL: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2012.07.035 (дата звернення: 10.10.2020).


Gelfi P., Giuriani E., Marini A. Stud Shear Connection Design for Composite Concrete Slab and Wood Beams. Journal of Structural Engineering. 2002. Vol. 128 (12), pp. 1544–1550. URL: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2002)128:12(1544) (дата звернення: 10.10.2020).


Chiorean C. G. A computer method for nonlinear inelastic analysis of 3D composite steel–concrete frame structures. Engineering Structures. Vol. 57, pp. 125–152. URL: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2013.09.025 (дата звернення: 10.10.2020).


Шехоркіна С. Є., Буцька О. Л., Бордун М. В., Шляхов К. В. Напружено-деформований стан гібридних деревозалізобетонних багатоповерхових будівель з урахуванням деформацій повзучості. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2020. № 3. С. 100−108. URL: http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/208326 (дата звернення: 10.10.2020).