ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    
 


Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 








Нашли ошибку на сайте?

Сообщите нам:   







 

Архив выпусков

Выпуск 1 (65), 2022


Методика расчета устойчивости составного деревянного стержня при динамическом догружении


Савин С. Ю., Федорова Н. В.

 

Савин С. Ю., канд. техн. наук, доц. кафедры железобетонных и каменных конструкций, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Россия, г. Москва, тел.: +7(920)812-59-09, e-mail: savinsyu@mgsu.ru

Федорова Н. В., д-р техн. наук, директор филиала НИУ МГСУ в г. Мытищи, ведущий науч. сотр. отдела № 40 «Перспективные приоритетные направления в строительной технике» НИИСФ РААСН, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Россия, г. Москва; Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук, Россия, г. Москва, тел.: (495)287-49-14, e-mail: fedorovanv@mgsu.ru

 
 
Постановка задачи. Целью исследования являлось развитие расчетной модели составных стержневых элементов из древесины при внецентренном сжатии для случая особого предельного состояния, а также разработка методики расчетного анализа таких конструкций с учетом нелинейного характера их деформирования (конструктивной, геометрической и физической нелинейности).
Результаты. Построены аналитические выражения для вычисления жесткости приведенных по касательным модулям деформаций поперечных сечений цельного внецентренно сжатого элемента, эквивалентного элементу составного сечения с равномерно распределенными по длине связями сдвига и жесткими поперечными связями. Предложена методика и алгоритм расчета устойчивости деформированного состояния составных деревянных внецентренно сжатых стержневых элементов несущей системы здания при внезапном динамическом догружении, вызванном структурными изменениями в конструктивной системе.
Выводы. Предложенная расчетная модель внецентренно сжатого составного стержня и алгоритм ее реализации применительно к расчету устойчивости деформированного состояния позволяют выполнять оценку сопротивления прогрессирующему обрушению деревянных конструкций зданий и сооружений при деградации сдвиговой жесткости их поперечных сечений.
 
Ключевые слова: составное сечение, деревянные конструкции, устойчивость, физическая нелинейность, динамическое догружение, особое воздействие.


DOI: 10.36622/VSTU.2022.65.1.002

 

Библиографический список

1. Александров, А. В. О расчете стержневых конструкций на устойчивость / А. В. Александров, В. И. Травуш, А. В. Матвеев // Промышленное гражданское строительство. — 2002. — № 3. — С. 16—19.
2. Геммерлинг, А. В. Расчет стержневых систем / А. В. Геммерлинг. — М.: Стройиздат, 1974. — 207 с.
3. Гениев, Г. А. О критерии прочности древесины при плоском напряженном состоянии / Г. А. Гениев // Строительная механика и расчет сооружении. — 1981. — № 3. — С. 15—17.
4. Гениев, Г. А. Прочность и деформативность железобетонных конструкций при запроектных воздействиях / Г. А. Гениев, В. И. Колчунов, Н. В. Клюева, А. И. Никулин, К. П. Пятикрестовский. — М.: АСВ, 2004. — 216 с.
5. Копаница, Д. Г. Исследование деформаций клееной балки из древесины, усиленной углеродным волокном, с использованием цифровой оптической системы vic3d исследование деформаций клееной балки из древесины, усиленной углеродным волокном, с использованием цифровой оптической системы VIC3D / Д. Г. Копаница, Д. В. Лоскутова, А. И. Данильсон // Вестник ТГАСУ. — 2015. — № 4. — С. 135—142.
6. Линьков, В. И. Моделирование работы деревянных балок составного сечения на податливых связях с применением теории составных стержней / В. И. Линьков, А. Р. Ржаницына // Строительная механика и расчет сооружений. — 2011. — № 5 (238). — С. 30—35.
7. Попов, Е. В. Влияние жесткости связей сдвига при расчете ребристых панелей на деревянном каркасе / Е. В. Попов, В. В. Филиппов, В. И. Мелехов, Б. В. Лабудин // Известия вузов. Лесной журнал. — 2016. — № 4. — С. 136—146.
8. Рощина, С. И. Расчет и усиление предельно-напряженных приопорных зон высоких деревоклееных балочных конструкций / С. И. Рощина, М. С. Лисятников, А. С. Грибанов, Т. О. Глебова //Лесотехнический журнал. — 2015. — № 1. — С. 187—197.
9. Пятикрестовский, К. П. Нелинейные методы механики в проектировании современных деревянных конструкций / К. П. Пятикрестовский. — М.: МГСУ, 2014. — 320 с.
10. Ржаницын, А. Р. Составные стержни и пластинки / А. Р. Ржаницын. — М.: Стройиздат, 1986. — 316 с.
11. Abdelwahed, B. A review on building progressive collapse, survey and discussion / B. Abdelwahed // Case Stud. Constr. Mater. — 2019. — Vol. 11, e00264. — https://doi.org/10.1016/j.cscm.2019.e00264.
12. Adam, Jose M. Research and practice on progressive collapse and robustness of building structures in the 21st century / Jose M. Adam, Fulvio Parisi, Juan Sagaseta, Xinzheng Lu // Eng. Struct. — 2018. — Vol. 173. — P. 122—149. — https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.06.082.
13. Blaß, H. J. Schadensanalyse von Hallentragwerken aus Holz / H. J. Blaß, M. Frese // Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau. Bd. — Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, 2010. — Vol. 16. — P. 79—124.
14. Brand, B. Schäden an Tragwerken aus Stahlbeton / B. Brand, G. Glatz // Schadenfreies Bauen. — 2nd ed. — Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2005. — Vol. 14. — P. 1—221.
15. Cheng, X. Design of an experimental set-up to capture the dynamic response of mass timber post-and-beam systems under a column removal scenario / X. Cheng, B. P. Gilbert, H. Guan, I. D. Underhill, H. Karampour // Lecture Notes in Civil Engineering. — 2021. — Vol. 101. — P. 1213—1223. — https://doi.org/10.1007/978-981-15-8079-6_114.
16. Cizmar, D. Robustness Analysis of a Timber Structure with Ductile Behaviour in Compression / D. Cizmar, J. D. Sørensen, P. H. Kirkegaard, V. Raji // Proceedings of the Final Conference of COST Action TU0601: Robustness of Structures. — Prague: Czech Technical University, 2011. — P. 17—32.
17. Dietsch, P. Typische Tragwerksmängel im Ingenieurholzbau und Empfehlungen für Planung. Ausführung und Instandhaltung / P. Dietsch, S. Winter // Conference: 8. Grazer Holzbau-Fachtagung. — Graz, Österreich: TU Graz, 2009. — P. G1—G16.
18. Frühwald Hansson, E. Analysis of structural failures in timber structures: Typical causes for failure and failure modes / E. Frühwald Hansson // Engineering. Structures. — 2011. — № 33 (11). — P. 2978—2982. — https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.02.045.
19. Huber, J. A. J. Structural robustness and timber buildings — a review / Johannes A. J. Huber, Mats Ekevad, Ulf Arne Girhammar & Sven Berg // Wood Material Science & Engineering. — 2019. — № 14:2. — P. 107—128. — DOI: 10.1080/17480272.2018.1446052.
20. Mpidi Bita, H. Survey of contemporary practices for disproportionate collapse prevention / H. Mpidi Bita, J. A. J. Huber, K. Voulpiotis, T. Tannert // Engineering Structures. — 2019. — Vol. 199. — P. 109578. — https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.109578.
21. Oehme, P. Schäden an Tragwerken aus Stahl / P. Oehme, W. Vogt // Schadenfreies Bauen. — Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2003. — Vol. 30. — P. 1—152.
22. Fedorova, N. V. Affecting of the Long-Term Deformation to the Stability of RC Frame-Bracing Structural Systems under Special Accidental Impacts / N. V. Fedorova, S. Yu. Savin, V. I. Kolchunov // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. — 2020. — Vol. 753. — P. 032005. — https://doi.org/10.1088/1757-899X/753/3/032005/pdf.

 
 

Ссылка для цитирования

Савин, С. Ю. Методика расчета устойчивости составного деревянного стержня при динамическом догружении / С. Ю. Савин, Н. В. Федорова // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2022. - № 1 (65). - С. 25-34. - DOI: 10.36622/VSTU.2022.65.1.002.

 
 
 
 

English version 

 

Method for Stability Analysis of a Wooden Coupling Bar under Dynamic Loading

Savin S. Yu., Fedorova N. V.
 
 

Savin S. Yu., PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Reinforced Concrete and Masonry Structures, National Research Moscow State University of Civil Engineering, Russia, Moscow, tel.: +7(920)812-59-09, e-mail: savinsyu@mgsu.ru

Fedorova N. V., D.Sc. in Engineering, Director of the Mytishchi Branch of MSUCE, Leading Researcher of the Dept. No 40 «Perspective Priority Areas in Construction Equipment» SRCPI of RAACS, National Research Moscow State University of Civil Engineering, Russia, Moscow; Scientific and Research Construction Physics Institute of RAAC, Russia, Moscow, tel.: +7(495) 287-49-14, e-mail: fedorovanv@mgsu.ru


 
Statement of the problem. The aim of the study was to develop a computational model of composite bar elements made of wood under eccentric compression for the case of a special limiting state as well as to develop a methodology for computational analysis of such structures taking into account the nonlinear nature of their deformation (geometric and physical nonlinearity).
Results. In this work, analytical expressions are constructed for calculating the stiffness of the shear moduli of the cross sections of a solid eccentrically compressed element equivalent to an element of a composite section with shear links and rigid cross links evenly distributed along the length. A method for calculating the stability of the deformed state of composite wood eccentrically compressed rod elements of the load-bearing system of a building under sudden dynamic loading is proposed.
Conclusions. The proposed calculation model of an eccentrically compressed composite bar and the algorithm for stability analysis allow one to assess the resistance to the progressive collapse of wooden members of buildings and structures with the degradation of the shear stiffness of their cross sections.
 
Keywords: coupling bar, wooden structures, stability, material nonlinearity, dynamic loading, accidental impact. 


DOI: 10.36622/VSTU.2022.65.1.002

References

1. Aleksandrov, A. V. O raschete sterzhnevykh konstruktsii na ustoichivost' / A. V. Aleksandrov, V. I. Travush, A. V. Matveev // Promyshlennoe grazhdanskoe stroitel'stvo. — 2002. — № 3. — S. 16—19.
2. Gemmerling, A. V. Raschet sterzhnevykh sistem / A. V. Gemmerling. — M.: Stroiizdat, 1974. — 207 s.
3. Geniev, G. A. O kriterii prochnosti drevesiny pri ploskom napryazhennom sostoyanii / G. A. Geniev // Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzhenii. — 1981. — № 3. — S. 15—17.
4. Geniev, G. A. Prochnost' i deformativnost' zhelezobetonnykh konstruktsii pri zaproektnykh vozdeistviyakh / G. A. Geniev, V. I. Kolchunov, N. V. Klyueva, A. I. Nikulin, K. P. Pyatikrestovskii. — M.: ASV, 2004. — 216 s.
5. Kopanitsa, D. G. Issledovanie deformatsii kleenoi balki iz drevesiny, usilennoi uglerodnym voloknom, s ispol'zovaniem tsifrovoi opticheskoi sistemy vic3d issledovanie deformatsii kleenoi balki iz drevesiny, usilennoi uglerodnym voloknom, s ispol'zovaniem tsifrovoi opticheskoi sistemy VIC3D / D. G. Kopanitsa, D. V. Loskutova, A. I. Danil'son // Vestnik TGASU. — 2015. — № 4. — S. 135—142.
6. Lin'kov, V. I. Modelirovanie raboty derevyannykh balok sostavnogo secheniya na podatlivykh svyazyakh s primeneniem teorii sostavnykh sterzhnei / V. I. Lin'kov, A. R. Rzhanitsyna // Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzhenii. — 2011. — № 5 (238). — S. 30—35.
7. Popov, E. V. Vliyanie zhestkosti svyazei sdviga pri raschete rebristykh panelei na derevyannom karkase / E. V. Popov, V. V. Filippov, V. I. Melekhov, B. V. Labudin // Izvestiya vuzov. Lesnoi zhurnal. — 2016. — № 4. — S. 136—146.
8. Roshchina, S. I. Raschet i usilenie predel'no-napryazhennykh priopornykh zon vysokikh derevokleenykh balochnykh konstruktsii / S. I. Roshchina, M. S. Lisyatnikov, A. S. Gribanov, T. O. Glebova //Lesotekhnicheskii zhurnal. — 2015. — № 1. — S. 187—197.
9. Pyatikrestovskii, K. P. Nelineinye metody mekhaniki v proektirovanii sovremennykh derevyannykh konstruktsii / K. P. Pyatikrestovskii. — M.: MGSU, 2014. — 320 s.
10. Rzhanitsyn, A. R. Sostavnye sterzhni i plastinki / A. R. Rzhanitsyn. — M.: Stroiizdat, 1986. — 316 s.
23. Abdelwahed, B. A review on building progressive collapse, survey and discussion / B. Abdelwahed // Case Stud. Constr. Mater. — 2019. — Vol. 11, e00264. — https://doi.org/10.1016/j.cscm.2019.e00264.
24. Adam, Jose M. Research and practice on progressive collapse and robustness of building structures in the 21st century / Jose M. Adam, Fulvio Parisi, Juan Sagaseta, Xinzheng Lu // Eng. Struct. — 2018. — Vol. 173. — P. 122—149. — https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.06.082.
25. Blaß, H. J. Schadensanalyse von Hallentragwerken aus Holz / H. J. Blaß, M. Frese // Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau. Bd. — Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, 2010. — Vol. 16. — P. 79—124.
26. Brand, B. Schäden an Tragwerken aus Stahlbeton / B. Brand, G. Glatz // Schadenfreies Bauen. — 2nd ed. — Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2005. — Vol. 14. — P. 1—221.
27. Cheng, X. Design of an experimental set-up to capture the dynamic response of mass timber post-and-beam systems under a column removal scenario / X. Cheng, B. P. Gilbert, H. Guan, I. D. Underhill, H. Karampour // Lecture Notes in Civil Engineering. — 2021. — Vol. 101. — P. 1213—1223. — https://doi.org/10.1007/978-981-15-8079-6_114.
28. Cizmar, D. Robustness Analysis of a Timber Structure with Ductile Behaviour in Compression / D. Cizmar, J. D. Sørensen, P. H. Kirkegaard, V. Raji // Proceedings of the Final Conference of COST Action TU0601: Robustness of Structures. — Prague: Czech Technical University, 2011. — P. 17—32.
29. Dietsch, P. Typische Tragwerksmängel im Ingenieurholzbau und Empfehlungen für Planung. Ausführung und Instandhaltung / P. Dietsch, S. Winter // Conference: 8. Grazer Holzbau-Fachtagung. — Graz, Österreich: TU Graz, 2009. — P. G1—G16.
30. Frühwald Hansson, E. Analysis of structural failures in timber structures: Typical causes for failure and failure modes / E. Frühwald Hansson // Engineering. Structures. — 2011. — № 33 (11). — P. 2978—2982. — https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.02.045.
31. Huber, J. A. J. Structural robustness and timber buildings — a review / Johannes A. J. Huber, Mats Ekevad, Ulf Arne Girhammar & Sven Berg // Wood Material Science & Engineering. — 2019. — № 14:2. — P. 107—128. — DOI: 10.1080/17480272.2018.1446052.
32. Mpidi Bita, H. Survey of contemporary practices for disproportionate collapse prevention / H. Mpidi Bita, J. A. J. Huber, K. Voulpiotis, T. Tannert // Engineering Structures. — 2019. — Vol. 199. — P. 109578. — https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.109578.
33. Oehme, P. Schäden an Tragwerken aus Stahl / P. Oehme, W. Vogt // Schadenfreies Bauen. — Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2003. — Vol. 30. — P. 1—152.
34. Fedorova, N. V. Affecting of the Long-Term Deformation to the Stability of RC Frame-Bracing Structural Systems under Special Accidental Impacts / N. V. Fedorova, S. Yu. Savin, V. I. Kolchunov // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. — 2020. — Vol. 753. — P. 032005. — https://doi.org/10.1088/1757-899X/753/3/032005/pdf.

 


 
Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS