Напружено-деформований стан гібридних деревозалізобетонних багатоповерхових будівель з урахуванням деформацій повзучості

Abstract

UK: Постановка проблеми. Наразі розробляються нові рішення гібридних конструкцій багатоповерхових будівель, в яких основним конструкційним матеріалом постає деревина, а для забезпечення просторової жорсткості використовується залізобетон або сталь. Проблема в розробленні таких проектів полягає у значній різниці в характеристиках деформування та реологічних властивостях деревини та бетону, що може істотно впливати на несну здатність та експлуатаційну придатність гібридної будівлі. На сьогоднішній день питання спільної роботи цих матеріалів в елементах конструктивних систем вивчені недостатньо. Мета статті − дослідження напружено-деформованого стану гібридних деревозалізобетонних багатоповерхових будівель з урахуванням впливу деформацій повзучості. Висновки. Наведено методику врахування особливостей деформування та повзучості деревини та бетону в розрахунку гібридних багатоповерхових будівель. З використанням програмного комплексу «Ліра» виконано моделювання напружено-деформованого стану багатоповерхових будівель гібридної конструкції з колонами та балками з клеєної деревини та ядром жорсткості із залізобетону. Встановлено, що характеристики деформування та повзучість матеріалів істотно впливають на величину переміщень елементів каркаса. Показники вертикальних переміщень з урахуванням повзучості в 1,57...1,66 раза перевищують визначені в пружній стадії. Нерівномірне деформування вертикальних конструкцій спричинює перекіс поверхових комірок, перерозподіл зусиль між елементами каркаса та виникнення додаткових поздовжніх зусиль в балках перекриття. Таким чином, у проектуванні багатоповерхових гібридних дерево-залізобетонних будівель необхідно враховувати вплив деформаційних та реологічних властивостей деревини та бетону на параметри напружено-деформованого стану.

RU: Постановка проблемы. В настоящее время разрабатываются новые решения гибридных конструкций многоэтажных зданий, в которых основным конструкционным материалом является древесина, а для обеспечения пространственной жесткости используется железобетон или сталь. Проблемой при разработке таких проектов является значительная разница в характеристиках деформирования и реологических свойствах древесины и бетона, что может существенно повлиять на несущую способность и эксплуатационную пригодность гибридного здания. На сегодняшний день вопросы совместной работы этих материалов в элементах конструктивных систем исследованы недостаточно. Цель статьи − исследование напряженно-деформированного состояния гибридных деревожелезобетонных многоэтажных зданий с учетом влияния деформаций ползучести. Выводы. Приведена методика учета особенностей деформирования и ползучести древесины и бетона при расчете гибридных многоэтажных зданий. С использованием программного комплекса «Лира» выполнено моделирование напряженно-деформированного состояния многоэтажных зданий гибридной конструкции с колоннами и балками из клееной древесины и ядром жесткости из железобетона. Установлено, что характеристики деформирования и ползучести материалов существенно влияют на величину перемещений элементов каркаса. Значения вертикальных перемещений с учетом ползучести в 1,57...1,66 раза превышают определенные в упругой стадии. Неравномерное деформирование вертикальных конструкций обуславливает перекос этажных ячеек, перераспределение усилий между элементами каркаса и возникновение дополнительных продольных усилий в балках перекрытия. Таким образом, при проектировании многоэтажных гибридных деревожелезобетонных зданий необходимо учитывать влияние деформационных и реологических свойств древесины и бетона на параметры напряженно-деформированного состояния.

EN: Problem statement. The new solutions of hybrid constructions of multi-storey buildings are being developed, in which the main structural material is timber and reinforced concrete or steel is used to ensure spatial rigidity. The problem in developing such projects is a significant difference in the deformation characteristics and rheological properties of timber and concrete, which can significantly affect the load-bearing capacity and serviceability of the hybrid building. At present time the issues of joint work of these materials in the elements of structural systems are insufficiently studied. The purpose of the article is to investigate the stress-strain state of hybrid wood-reinforced concrete multi-storey buildings taking into account the influence of creep deformations. Conclusion.The method of taking into account the peculiarities of deformation and creep of timber and concrete in the calculation of hybrid multi-storey buildings is presented. Using the software complex "Lira" the modeling of the stress-strain state of multi-storey buildings of hybrid construction with columns and beams made of glued laminated timber and the reinforced concrete rigidity core. It is established that the characteristics of deformation and creep of materials significantly affect the value of displacement of the frame elements. The values of vertical displacements, taking into account the creep, are 1,57…1,66 times higher than those determined in the elastic stage. Non-uniform deformation of vertical structures causes skew of the storey cells, redistribution of forces between the elements of the frame and the appearance of additional longitudinal forces in the floor beams. Thus, for design multi-storey hybrid wood-reinforced concrete buildings, it is necessary to take into account the influence of deformation and rheological characteristics of wood and concrete on the parameters of the stress-strain state.