Діаграма деформування та модуль ковзання нагельних з’єднань деревобетонних конструкцій

Abstract

UK: Постановка проблеми. В гібридних деревобетонних конструкціях найпоширеніши тип зв’язків − це нагелі (болти, цвяхи, шурупи тощо). Урахування роботи з’єднання для розрахунку конструкції виконується через коефіцієнт сумісної роботи, який, у свою чергу, залежить від модуля ковзання. Згідно з чинними нормами [2] розрахунок ведеться із припущення лінійно-пружної роботи з’єднання, тоді як експериментальні дослідження показали, що діаграма деформування має явно виражений нелінійний характер. Окрім цього, розрахунковий модуль ковзання значно відрізняється від отриманого під час випробувань. Таким чином, урахування фактичного характеру роботи з'єднань дає можливість отримати більш точні методи розрахунку. Мета статті − розроблення теоретичної залежності для визначення модуля ковзання нагельного з’єднання гібридних дерево-бетонних конструкцій. Висновки. На основі аналізу існуючих даних щодо особливостей деформування нагельних з’єднань гібридних деревобетонних конструкцій запропоновано рівняння залежності модуля ковзання з’єднання від величини переміщень. Виявлено, що використання для розрахунку деревобетонних з’єднань лінійно-пружної моделі роботи зумовлює завищені значення несної здатності. Отримані теоретичні графіки деформування відповідають експериментальним та, порівняно із чинними нормами проектування, більш точно відображають роботу з’єднання під навантаженням. Теоретичні значення модуля ковзання менші за експериментальні на 30...35 %, що, з огляду на неоднорідність фізико-механічних властивостей деревини та для забезпечення запасу несної здатності, задовільно. Запропонована залежність для визначення модуля ковзання дозволяє врахувати його зміну за роботи з’єднання під навантаженням.

RU: Постановка проблемы. В гибридных деревобетонных конструкциях распространенным типом связей являются нагели (болты, гвозди, шурупы и т. д.). Учет работы соединения при расчете конструкции выполняется через коэффициент совместной работы, который, в свою очередь, зависит от модуля скольжения. Согласно действующим нормам [2] расчет ведется из предположения линейно-упругой работы соединения, тогда как экспериментальные исследования показали, что диаграмма деформирования имеет явно выраженный нелинейный характер. Кроме этого, расчетный модуль скольжения значительно отличается от полученного при испытаниях. Таким образом, учет фактического характера работы соединений дает возможность получить более точные методы расчета. Цель статьи – разработка теоретической зависимости для определения модуля скольжения нагельного соединения гибридных деревобетонных конструкций.Выводы. На основе анализа существующих данных об особенностях деформирования нагельных соединений гибридных деревобетонных конструкций предложено уравнение зависимости модуля скольжения соединения от величины перемещений. Выявлено, что использование при расчете деревобетонных соединений линейно-упругой модели работы приводит к завышенным значениям несущей способности. Полученные теоретические графики деформирования соответствуют экспериментальным и, по сравнению с действующими нормами проектирования, более точно отражают работу соединения под нагрузкой. Теоретические значения модуля скольжения меньше, чем экспериментальные, на 30...35 %, что с учетом неоднородности физико-механических свойств древесины и для обеспечения запаса несущей способности является удовлетворительным. Предложенная зависимость для определения модуля скольжения позволяет учесть его изменение при работе соединения под нагрузкой.

EN: Problem statement. The common type of ties in hybrid timber-concrete structures are nails (bolts, screws, etc.). In the design of structure the connection work is taken into account through the composite action coefficient, which in its turn depends on the slip modulus. According to the current standards [2], the calculation is based on the assumption of linear elastic behaviour of the connection, while experimental studies have shown that the deformation diagram has a clearly expressed nonlinear character. Besides, the calculated slip modulus differs significantly from the one obtained from test results. Thus, taking into account the actual nature of the operation of the compounds makes it possible to obtain more accurate calculation methods. The purpose of the article is to develop the theoretical relationship for determining the slip modulus of the nailed connection of hybrid wood-concrete structures. Conclusion.Based on the analysis of existing data on the features of the deformation of the nailed connections of hybrid timber-concrete structures, an equation is proposed for the dependence of the slip modulus of the connection on the displacement. It was revealed that the application of linear-elastic behaviour models in the calculation of timber-concrete connections leads to overestimated values of the bearing capacity.The theoretical deformation diagrams obtained correspond to the experimental ones and more accurately reflect the beaviour of the connection under load in comparison with the current design standards. The theoretical values of the slip modulus are 30-35% less than the experimental ones, which is satisfactory taking into account the heterogeneity of the physical and mechanical properties of timber and to ensure the reserve of bearing capacity. The proposed dependence for determining the slip modulus allows taking into account its change during connection operation under load.