Badania doświadczalne odkształcalności węzłów szkieletowych budynków drewnianych

• Autorzy: Baszeń M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2017.25410.7862/rb.2017.254

Warianty tytułu

EN

Experimental studies of joint deformability in wood light-frame structures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Większość obecnie znanych modeli obliczeniowych zawiera uproszczenia, które powodują, że otrzymane dzięki nim wyniki sił wewnętrznych, naprężeń czy przemieszczeń obarczone są pewnymi błędami. Aby uzyskać prawidłowe rozwiązanie analizowanego problemu konieczne jest poznanie rzeczywistego sposobu pracy konstrukcji. Uwzględnianie w obliczeniach węzłów podatnych, ze znanymi wartościami ich podatności, pozwala na otrzymanie rozwiązania dokładnego. Możliwe jest to dzięki badaniom eksperymentalnym. W pracy zostały przedstawione wyniki badań doświadczalnych węzłów w szkieletowych budynkach drewnianych. Badania te przeprowadzono celem wyznaczenia podatności translacyjnej oraz rotacyjnej węzłów. Eksperymenty zostały przeprowadzone na modelach węzłów o zmniejszonych wymiarach poprzecznych w stosunku do rzeczywistych wymiarów elementów drewnianych konstrukcji szkieletowych. Wyniki innych badań doświadczalnych, wykazały, że zarówno eksperymenty na próbkach pełnowymiarowych, jak i małowymiarowych w dobry sposób przedstawiają sposób pracy konstrukcji. Podczas badań rejestrowano wielkości przemieszczeń charakterystycznych punktów w węzłach. Badania podatności translacyjnej i rotacyjnej prowadzone były niezależnie od siebie, na próbkach przedstawiających różne rodzaje węzłów. Podatność translacyjna obliczana była jako stosunek przyrostu przemieszczenia węzła do przyrostu siły obciążającej węzeł. W przypadku węzła z zablokowanym Podatność rotacyjną obliczano jako stosunek przyrostu kąta obrotu elementu obciążanego względem elementu podpierającego do przyrostu momentu zginającego. Podatność translacyjną określano dla dwóch rodzajów węzła, z zablokowanym oraz z możliwym przemieszczeniem w osi działającego obciążenia. Podatność rotacyjną określono natomiast dla różnych grubości obciążanego elementu. Otrzymane wyniki zaprezentowano w postaci wykresów zależności podatność-naprężenia. Powiązanie podatności z naprężeniami podyktowane zostało przeprowadzeniem eksperymentów na próbkach małowymiarowych.

EN

Most of currently known calculation models comprises simplicity. The values of internal forces, stresses or displacements obtained by these models are subjected to be inaccurate. To reach proper solution for analyzed problem it is necessary to recognize real behavior of the structure. The exact solution is possible by complying semi-rigid joints with its stiffness or semi-rigidity (inverse of stiffness) in the calculation model. The value of joint stiffness could be identified by experimental research. The paper presents results of experimental studies of joint behavior in wood light-framed structures. These studies were carried out to define axial and rotational stiffness (and semi-rigidity) of the joints. The experiments was processed on small-scale specimens. The results of other experimental studies showed that both the full-scale and small-scale experiments in a good way illustrate the behavior of the structure. During the tests displacements of specific point of the joints were recorded. The tests of axial and rotational semi-rigidity was carried out independently for different types of joints. The axial semi-rigidity of joint was calculated as the ratio of joint displacement increase to loading force increase, while rotational semi-rigidity as the ratio of joint rotation increase to bending moment increase. The axial semi-rigidity was determined for two types of joint with restricted and permissible displacement in the axis of external load. Rotational semirigidity was determined according to the thickness of rotated element. The obtained results were presented as graphs describing semi-rigidity-to-stress relationships. The semi-rigidity was linked with stress because the tests were not provided on normal dimension specimen.

Słowa kluczowe

PL

węzły podatne; sztywność; podatność; badanie w skali mikro

EN

semi-rigid joint; joint stiffness; semi-rigidity; small scale experiments

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 64, nr 4/II
• Strony: 367--374
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Baszeń M.

• Politechnika Białostocka, Katedra Mechaniki Konstrukcji, ul. Wiejska 45E, 15-351 Białystok

Bibliografia

• [1] PN-EN 1993-1-8. Projektowanie konstrukcji stalowych: Projektowanie węzłów.
• [2] Kozłowski A.: Kształtowanie szkieletów stalowych i zespolonych o węzłach półsztywnych, Oficyna wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1999.
• [3] Broniewicz M.: Prognozowanie charakterystyk M-O [moment-obrót] węzłów typu "T" z rur prostokątnych na podstawie znajomości parametrów geometrycznych połączenia, Konstrukcje Stalowe, Nr 1, 1998, s. 36-38.
• [4] Klich R., Wojnar A., Kozłowski A.: Badania doświadczalne węzłów narożnych ram wykonanych z profili cienkościennych, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska, Z. 50 [256], 2008, s. 121-129.
• [5] Leijten A.J.M.: Requirements for moment connections in statically indeterminate timber structures, Engineering Structures, vol. 33, 2011, pp. 3027-3032.
• [6] Scheibmair F., Quenneville P.: The quick connect moment connection for portal frame buildings - an introduction and case study, World Conference on Timber Engineering, WCTE 2012, Auckland, 2012.
• [7] Fournely E., Moutou Pitti R., Bouchair A.: Behavior of Timber Lattice Beam with Semi-Rigid Joints: analytical and experimental study, PRO LIGNO, vol. 8, no 3, 2012, pp. 19-41.
• [8] Gupta R., Gebremedhin K.G., Cooke R.J.: Analysis of metal-plate-connected wood trusses with semi-rigid joints, Transactions of the ASAE, vol. 35, no 3, 1992, pp. 1011-1018.
• [9] Patton-Mallory M., Gutkowski R.M., Soltis L.A.: Research Paper FPL 448 - Racking Performance of Light-Frame Walls Sheathed on Two Sides. U.S. Department of Agriculture, Forest Product Laboratory, 1983.
• [10] Arciszewska-Kędzior A., Kunecky J., Hasníková H., Sebera V.: Lapped scarf joint with inclined faces and wooden dowels: Experimental and numerical analysis, Engineering Structures, vol. 94, 2015, pp. 1-8.
• [11] Malesza M., Miedziałowski Cz.: Discrete analytical models of the wood-framed with sheathing building structures and selected experimental test results, Archive of Civil Engineering, vol. 49, no 2, 2003, pp. 213-240.
• [12]Baszeń M., Miedziałowski Cz.: Experimental tests of light wood-framed construction, in: Lightweight structures in civil engineering, Wydawnictwo Naukowe MicroPublisher Jan B. Obrębski, Warszawa 2004, pp. 29-32.
• [13] Morlier J., Bos F., Castéra P.: Diagnosis of a Portal Frame using Advanced Signal Processing of Laser Vibrometer Data, Journal of Sound and Vibration, vol. 297, no 1-2, 2006, pp. 420-431.