Исследование стыков сборных деревянных конструкций с клеевинтовыми соединениями для расчета многоэтажных зданий на динамические нагрузки

DOI: 10.37153/2618-9283-2024-6-165-177

Авторы:  
Рубрики:    Проектирование, строительство и реконструкция сейсмостойких зданий и сооружений   
Ключевые слова: многоэтажные деревянные здания, сборные деревянные конструкции, диафрагмы жесткости, диски жесткости, стыки сборных конструкций, узлы на клеевинтовых стержнях, клеевинтовые соединения, несущая способность, жесткость, пластичность, динамические характеристики
Аннотация:

Введение. В современной мировой практике строительства многоэтажных деревянных зданий широко применяется каркасная конструктивная система. Для обеспечения устойчивости каркаса многоэтажных зданий при поперечных нагрузках (ветровых или сейсмических) используются диафрагмы и диски жесткости из деревянных конструкций, которые выполняются сборными для соблюдения требований перевозки. Проблема разработки эффективных узловых соединений для стыков сборных деревянных конструкций с высокой жесткостью для обеспечения устойчивости формы и положения здания, а также пластичностью для противодействия сейсмическим нагрузкам является актуальной для развития многоэтажного деревянного домостроения.

Жесткость сборных деревянных конструкций влияет на распределение усилий в элементах каркаса здания и частоту собственных колебаний. Пластичностью узлов в стыках определяется эффективность рассеивания энергии конструкциями при сейсмических воздействиях на здание.

Цель. Исследование несущей способности, жесткости, пластичности стыков с узлами на клеевинтовых стержнях и динамических характеристик сборных конструкций многоэтажных деревянных зданий.

Материалы и методы. По методикам ГОСТ 33082 и ГОСТ Р 57160 проведен комплекс экспериментальных исследований прочностных и деформационных характеристик стыков сборных конструкций многоэтажных зданий с узлами на клеевинтовых стержнях при монотонных и циклических нагрузках.

Результаты. Определена несущая способность, коэффициенты жесткости, пластичности стыков и динамические характеристики сборных конструкций с узлами на клеевинтовых стержнях.

Выводы. По результатам анализа проведенных исследований установлено, что разработанные узлы с клеевинтовыми соединениями для стыков сборных деревянных конструкций отвечают требованиям высокой жесткости и могут использоваться для дисков перекрытий и стеновых диафрагм многоэтажных деревянных зданий. Полученные значения коэффициентов пластичности и динамические характеристики стыков с разработанными узлами на клеевинтовых стержнях, свидетельствуют о их способности эффективно рассеивать энергию при сейсмических воздействия, поэтому они могут рекомендоваться к применению при проектировании стеновых диафрагм многоэтажных деревянных зданий в зонах с сейсмической опасностью.

Используемая литература:

1.                  Ceccotti A., Sandhaas C., Okabe M., Yasumura M., Minowa C., Kawai N. SOFIE project – 3D shaking table test on a seven-storey full-scale cross- laminated timber building. Earthquake Eng. Struct. Dyn. 2013, 42: 2003–2021.

2.                  Jung-Kwon Oh., Jung-Pyo Hong. Shear behavior of cross-laminated timber wall consisting of small panel. The Japan Wood research society. 2016.

3.                  Ashtari S., Haukaas T., Lam F. In-plane stiffness of cross laminated timber floors. In: Proceedings of World conference on timber engineering. 2014, Quebec, Canada, Aug. 10–14.

4.                  Vessby J., Enquist B., Petersson H., Alsmarker T. Experimental study of cross-laminated timber wall panels. Eur. J. Wood Prod. 2009, 67:211–218.

5.                  Okabe M., Yasumura M., Kobayashi K., Fujita K. Prediction of bending stiffness and moment carrying capacity of sugi crosslaminated timber. J. Wood Sci. 2014, 60:49–58.

6.                  Oh J-K., Lee J-J., Hong J-P. Prediction of compressive strength of cross laminated timber panel. J. Wood Sci. 2015, 61:28–34.

7.                  Filiatrault A., Folz B. Performance-based seismic design of wood framed buildings. J. Struct. Eng. 2002, 128(1):39–47

8.                  FPInnovations and Binational Softwood Lumber Council Chapter 4 Lateral design of cross-laminated timber building, CLT handbook US edition. 2013, ISBN 1925-0495

9.                  Gavric I., Fragiacomo M., Ceccotti A. Cyclic behavior of CLT wall systems: experimental tests and analytical prediction models. J. Struct. Eng. 2015,141(11):04015034

10.              Yasumura M. Determination of failure mechanism of CLT shear walls subjected to seismic action. Proceedings of International Council for Research and Innovation in Building and Construction, Working Commission W18—Timber structures. 2012, CIB-W18/45-15-3, pp. 1–9.

11.              Tomasi R., Smith I. Experimental characterization of monotonic and cyclic loading responses of CLT panel-to-foundation and angle bracket connections. Journal of Materials in Civil Engineering. 2015, 27(6), 04014189.

12.              Polastri A., Angeli A. An innovative connection system for CL T structures: experimental - numerical analysis. 13th World Conference on Timber Engineering, 2014, Quebek City, Canada.

13. Смирнов П.Н., Салимуллин А.Р. Исследование узлов деревянных конструкций с клеевинтовыми соединениями для диафрагм и дисков жесткости многоэтажных зданий // Вестник НИЦ «Строительство». 2024; 4(43) (в печати) [Smirnov P.N., Salimullin A.R. Study of joints in wooden structures with glue and screw connections for stiffening diaphragms and disks in multi-story buildings. Bulletin of Science and Research Center of Construction. 2024; 43(4)].