Discrete analytical models of the wood-framed with sheathing building structures and selected experimental test results

• Autorzy: Malesza, M. , Miedziałkowski, C.

Warianty tytułu

PL

Dyskretne modele obliczeniowe drewnianych budynków szkieletowych z poszyciem i wybrane wyniki badań doświadczalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of this paper is to present some problems of mechanics of the wood-framed with sheathing building structural elements. Selected works from significant number of papers published in the world referring to the wood-framed structure are presented. These works are dealing with analytical and experimental investigations. The paper emphasizes the prefabricated large-panelled version of the wood-framed building structural elements. Formation of analytical three-dimensional model of separate diaphragm and complete building structure remains still the basic problem examined lately in the published papers. The analytical model shall predict evaluation of real stressing and its distribution in the structure and shall assess the tracing of redistribution of external loading to each part of diaphragm. Analysis shall be based on real geometry and material characteristic of the structure. The sheathing to framing fastener has strongly nonlinear behaviour under loading and becomes the weakest link in structure. The analytical model has been created applying the finite element method. Finite elements were applied in description of wooden framing, sheathing and connectors. Parameters of fastener nonlinearity and description of different structural details are included in the analytical model. Presented model has been identified in experimental tests conducted on full scale wall diaphragms.

PL

Praca dotyczy problemów statyki szkieletowych budynków drewnianych z poszyciem. Na początku podano wybrane publikacje z dużej liczby opracowań w świecie nt. tego typu budownictwa. Publikacje dotyczą zarówno badań doświadczalnych jak i teoretycznych. Ponadto zwrócono uwagę, że obecnie najczęściej realizowane są drewniane budynki szkieletowe w wersji prefabrykowanej. Podano podstawowe problemy analizowane ostatnio w publikacjach, z których na pierwszy plan wysuwa się zagadnienie budowy modelu obliczeniowego poszczególnych przegród i budynków w schemacie przestrzennym. Pozwoli to na uwzględnienie redystrybucji obciążeń zewnętrznych na poszczególne elementy konstrukcyjne oraz ocenę rozkładu rzeczywistych wytężeń w konstrukcji. Ważne jest więc wtedy uwzględnienie rzeczywistych wymiarów i położenia elementów konstrukcyjnych oraz ich właściwości materiałowych. Jest to ważne tym bardziej, iż najsłabszym ogniwem tych konstrukcji są łączniki, a ich praca pod obciążeniem charakteryzuje się dużą nieliniowością. W artykule przedstawiono taki model obliczeniowy zbudowany z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Podano sposób budowy modelu oraz opis elementami skończonymi szkieletu drewnianego, poszycia i łączników. Następnie przedstawiono zagadnienie uwzględniania parametrów nieliniowych i opisu w modelu różnych szczegółów konstrukcyjnych. Model został zweryfikowany badaniami doświadczalnymi w skali naturalnej przegród ściennych.

Słowa kluczowe

PL

budynek drewniany; budynek szkieletowy; model obliczeniowy; poszycie; model dyskretny; metoda elementów skończonych; łącznik

• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 49, nr 2
• Strony: 213-240
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., il.

Twórcy

autor

Malesza, M.

• Białystok Technical University

autor

Miedziałkowski, C.

• Białystok Technical University

Bibliografia

• 1. D. R. BOHNHOFF, Modeling horizontally nail-laminated beams, Journal of Structural Engineering, 118, 5, 1992.
• 2. D. W. DINEHART, M. W. SHENTON, Comparison of static and dynamic response of timber shear walls, Journal of Structural Engineering, 124, 6, 1996.
• 3. J. D. DOLAN, R. O. FOSCHI, Structural analysis model for static load on timber shear walls, Journal of Structural Engineering, 3, 1993.
• 4. J. D. DOLAN, M. W. WHITE, Design consideration for using adhesives in shear walls, Journal of Structural Engineering, 118, 12, 1992.
• 5. J. T. EASLEY, M. FOOMANI,R. H. DOORS, Formulas for wood-shear walls, Journal of Structural Division, 11, 1982.
• 6. R. M. FALK, R. Y. ITANI, Finite element modelling of wood diaphragms, Journal of Structural Engineering, 3, 1989.
• 7. R. O. FOSCHI, Load slip characteristic of nails, Wood Science, 7, 1994.
• 8. U. A. GIRHAMMAR, H. ANDERSSON, Effect of loading rate on nailed timber joint capacity, Journal of Structural Engineering, 114, 11, 1988.
• 9. A. K. GUPTA, G. P. Kuo, Modelling of wood-frame house, Journal of Engineering, 2, 1987.
• 10. R. M. GUTKOWSKI, A. L. CASTILLO, Single and double-sheathed wood shear walls study, Journal of Structural Engineering, 6, 1988.
• 11. E. HUNT, A. M. BRYANT, Laterally loaded nail joints in wood, Journal of Structural Engineering, 116, 1, 1990.
• 12. R. Y. ITANI, C. K. CHEUNG, Nonlinear analysis of sheathed wood diaphragms, Journal of Structural Engineering, 9, 1984.
• 13. R. Y. ITANI, S. A. OBREGON, Nonlinear analysis of nailed walls, Wood and Fibre Science, 16 (3), 1984.
• 14. F. KAMIYA, Bucking theory of sheathed walls, Linear Analysis., Journal of Structural Engineering, 9,1987.
• 15. F. KAMIYA, R. Y. ITANI, Design of wood diaphragms with opening, Journal of Structural Engineering, 124, 7, 1998.
• 16. B. KASAL, R. J. LAICHTI, Nonlinear finite-element model for light frame stud walls, Journal of Structural Engineering, 11, 1992.
• 17. B. KASAL, R. J. LEICHITI, Nonlinear finite element model of complete light-frame wood structures, Journal of Structural Engineering, 120, 12, 1994.
• 18. M. MALESZA, Redystrybucja sił wewnętrznych i odkształcalność tarcz ściennych z nośnym drewnianym szkieletem i współpracującym pokryciem, Praca doktorska, Politechnika Białostocka, 1997.
• 19. M. MALESZA, CZ. MIEDZIAŁOWSKI, J. MALESZA, Trójwymiarowe schematy statyczne konstrukcji drewnianych budynków szkieletowych, Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej, Budownictwo z. 17, 1997.
• 20. M. MALESZA, CZ. MIEDZIAŁOWSKI, J. MALESZA, Badania ścian szkieletowych budynków drewnanych, Inżynieria i Budownictwo, 4, 1999.
• 21. T. NAIK, S. KALISZKY, L. SOLTIS, Mechanical nonlinear shear wall model, Journal of Engineering Mechanics, 110 (12), 1984.
• 22. T. L. PHILIPS, R. Y. ITANI, D. L. McLEAN, Lateral load sharing by diaphragms in wood-framed buildings, Journal of Structural Engineering, 119, 5, 1993.
• 23. Praca zbiorowa, Mechanika budowli z elementami ujęcia komputerowego, t.I i II, Arkady, Warszawa 1984.
• 24. G. RAKOWSKI, Z. KASPRZYK, Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 1993.
• 25. R. J. SCHMIDT, R. C. MOODY, Modelling laterally loaded light-frame buildings, Journal of Structural Engineering, 115, 1, 1989.
• 26. M. SCHULTZE, Holzbau. Wänden-Dacher, B.G. Teubner Stuttgard 1996.
• 27. H. SUGYIAMA, N. ANDOH, T. UCHISAKO, S. HIRANO, N. NAKAMURA, Full scale test on a Japanes type of two-story wood-frame house subject to lateral load, Proc. Int. Conf. On Timber Engineering, Vol. 2., Forest Products Research Society, Madison Wise., 1988.
• 28. A.M. TARBIA, R. Y. ITANI, Static and dynamic modelling of light frame wood buildings, Computers and Structures, 63, 2, 1997.
• 29. J. R. TISSEL, Structural panel shear walls, American Plywood Association Research Report 154, 1990.
• 30. J. R. TISSEL, J. R. ELLIOTT, Plywood diaphragms, American Plywood Association Research Report 138, 1990.
• 31. M. W. WHITE, J. D. DOLAN, Nonlinear shear wall analysis, Journal of Structural Engineering, 121, 11, 1995.
• 32. S. G. WINISTORFER, L. A. SOLTIS, Lateral and withdrawal strength of nailed connection for manufactured housing, Journal of Structural Engineering, 120, 12, 1994.
• 33. BN-80/715-04/01, Konstrukcje z drewna i materiałów drewnopochodnych. Metody badań i kryteria oceny wytrzymałości złącz na łączniki mechaniczne.
• 34. PrEN594.1991, Timber structures - Test methods - racking strength and stiffness of timber frame wall panels, 1993.