METHOD OF CALCULATION OF PANEL BUILDINGS FROM CROSS-LAMINATED TIMBER

Заголовок (англійською): 
METHOD OF CALCULATION OF PANEL BUILDINGS FROM CROSS-LAMINATED TIMBER
Автор(и): 
D.V. Mykhailovskyi
Автор(и) (англ): 
D.V. Mykhailovskyi
Ключові слова (укр): 
поперечно-клеєна деревина, панельний будинок, розрахункова схема, метод скінчених елементів, напружено-деформований стан, система ґрунтова основа-фундамент-надземна конструкція
Ключові слова (англ): 
cross-laminated timber, panel building, calculation scheme, finite element method, stress-strain state, soil base-foundation-above-ground structure system
Анотація (укр): 
Будівельні конструкції з поперечно-клеєної деревини набувають все більшого розповсюдження. Досвід проектування та експлуатації дерев’яних конструкцій різноманітного призначення підтверджує доцільність їх використання. Особливого поширення, останнім часом, набуло зведення панельних будинків, в тому числі і багатоповерхових, з поперечно-клеєної деревини. Панелі з поперечно-клеєної деревини використовують в якості несучих стін та плит перекриття і покриття в мало- та багатоповерхових будинках різноманітного призначення. Мета роботи. В цій статті запропоноване вирішення задачі розрахунку панелей з поперечно-клеєної деревини за допомогою методу скінчених елементів із застосуванням приведених механічних характеристик матеріалу. Удосконалити інженерну нормативну методику розрахунку панелей з поперечно-клеєної деревини. Наведено уточнені формули по визначенню приведених геометричних та механічних характеристик різних типів панелей з поперечно-клеєної деревини, в тому числі, з комбінованої поперечно-клеєної деревини. Наведено алгоритм розрахунку панелей з поперечно-клеєної деревини за допомогою методу скінчених елементів. Наведені результати чисельних досліджень підтверджують достовірність результатів розрахунку панелей з ПКД з застосуванням існуючої аналітичної методики, МСЕ з застосуванням об’ємних СЕ №36 та плоских СЕ №41 з використанням приведених модулів пружності за запропонованою вище методикою. Результати. Обґрунтовано можливість застосування плоских скінчених елементів з врахуванням ортотропних властивостей для розрахунку панелей з поперечно-клеєної деревини за умови використання приведених модулів пружності за запропонованою вище методикою, коригуванням коефіцієнтів Пуассона таким чином щоб зберігалась умова існування в деревини пружного потенціалу.
Анотація (англ): 
Building constructions made of cross-laminated timber become more and more widespread. Experience in the timber structures design and operation for various purposes confirms the feasibility of their use. Recently, the construction of prefabricated cross-laminated timber houses has become especially widespread. The problem solution of cross-laminated timber panels calculation by means of a finite element method with the material`s reduced mechanical characteristics application is offered in this article. The specified formulas for definition of the reduced geometrical and mechanical characteristics of cross-laminated timber panels` various types, including those made of combined cross-laminated timber, are resulted. The algorithm of cross-laminated timber panels calculation by means of a finite element method is resulted. The possibility of using flat finite elements taking into account orthotropic properties for the calculation of cross-laminated timber panels using the elasticity above modulus according to the above method, adjusting the Poisson's ratios so as to preserve the condition of elastic potential in timber, is reasoned.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2021, номер 107
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2021, issue 107
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
05-107_mikhailovskyi.pdf
Дата публікації: 
27 December 2021
Номер збірника: 
107
Університет автора: 
Kyiv National University of Construction and Architecture 31, Povitroflotskyave, Kyiv, Ukraine, 03680
Литература: 
  1. Mikhaylovs'kiy D.V. Zastosuvannya derevyny ta dereviannykh materíalív u budívnitství (Application of timber and timber materials in construction.) - Mezhdunarodnyy informatsionno-tekhnicheskiy zhurnal Oborudovaniye i instrument dlya professionalov (derevoobrabotka) - №4 / 199. Kharkív, 2017. P.40 - 44.
  2. Cziesielski E., Wagner C. 1979: Dachscheiben aus Spanplatten. bauen mit holz 81: р.р. 6–10.
  3. EN 16351:[5, Timber structures, Cross laminated timber, Requirements. European Standard, CEN, Brussels, October 2015, 102р.
  4. EN 14801-1:2016, Timber structures, Strength graded structural timber with rectangular cross section, General requirements. European Standard, CEN, Brussels, May 2016, 41р.
  5. Ceccotti, A Dujic, B., Strus, K., Zarnic, R.,., Prediction of dynamic response of a 7-storey massive wooden building tested on a shaking table (2007) Slovenia: World Connection on Timber Engineering, 8 p.
  6. Ashtari, S., In-plane stiffness of cross-laminated timber floors. 2012. Master Thesis. Vancouver: The University of British Columbia, 146 p.
  7. Joseph F. Miller. Design and analysis of mechanically laminated timber beams using shear keys (2009) USA, Michigan: Michigan technological University, 211 p.
  8. EN1995-1-1:2008: Eurocode 5: Design of timber structures – Part 1-1: General – Common rules and rules for buildings, European Committee for Standardization CEN, Bruxelles, Belgium, 2008. 121 p.
  9. DBN B.2.6-161: 2017 Constructions of buildings and structures. Timber structures. Substantive provisions. - Kyiv: Ministry of Regional Development, 2017, 111 p.
  10. SP 64.13330.2017 Svod pravil. Derevyannyye konstruktsii. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP II-25-80 (Code of rules. Timber constructions. Updated edition of SNiP II-25-80), Minregion RF, Moskva, 2017, 97 р.
  11. TKP 45-5.05-146-2009 Derevyannyye konstruktsii. Stroitel'nyye normy proyektirovaniya (Timber constructions), Ministerstvo arkhitektury i stroitel'stva Respubliki Belarus' Minsk, 2009, 63 р.
  12. ÖNORM B 1995-1-1:2015 Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten – Teil 1-1: Allgemeines – Allgemeine Regeln für den Hochbau, (German) Austria, 2015, 140 р.
  13. DIN EN 1995-1-1/NA:2010-12, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten – Teil 1-1: Allgemeines – Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau, DIN, Berlin, 2010, 135p.
  14. Blass H. J., Görlacher R., Bemessung im Holzbau: Brettsperrholz-Berechnungsgrundlagen. Holzbau-Kalender. Bruder-Verlag, Karlsruhe, 2003, pp. 580-598.
  15. Stürzenbecher R., Hofstetter K., Eberhardsteiner J., Structural design of Cross Laminated Timber (CLT) by advanced plate theories. Composites Science and Technology, 2010, 70(9), pp. 1368-1379.
  16. Bogensperger T., Moosbrugger T., Schickhofer G., New test configuration for CLT-wall elements under shear load. CIB-W18 Timber Engineering, Karlsruhe, Germany, 2007, p.p. 40-21.
  17. Reinhard B., Production and Technology of Cross Laminated Timber (CLT): A state-of-the-art Report (2012) Graz: Graz University of Technology, 33p.
  18. Mykhaylovskyy D.V., Komar A.A.. Perekhresno kleyedoshchati paneli ta metody yikh rozrakhunku (Cross-laminated timber panels and methods of their calculation) - Budivelni konstruktsiyi, teoriya i praktyka №2 KNUBA, 2018. Р. 146-153.
  19. Mykhaylovskyy D. V., Komar A. A.. Analiz isnuyuchykh metodyk rozrakhunku paneley z perekhresno-kleyenoyi derevyny za druhym hranychnym stanom (Analysis of existing methods for calculating cross- laminated timber panels at the second limit state) - Budivelni konstruktsiyi, teoriya i praktyka №5 KNUBA, 2019. Р. 24 - 31.
  20. Gorodetskiy D. A. Programmnyy kompleks LIRA-SAPR 2013. (LIRA-CAD software package 2013). - Gorodetskiy D.A., Barabash M.S. i dr. – K. – M.: Elektronnoye izdaniye, 2013. – 376 p.
  21. Gorodetskiy A. S. Yevzerov I. D. Komp'yuternyye modeli konstruktsiy (Computer models of constructions) / Gorodetskiy A. S., Yevzerov I. D. – Kiyev, 2007. – 357 p.
 
References: 
  1. Mikhaylovs'kiy D.V. Zastosuvannya derevyny ta dereviannykh materíalív u budívnitství (Application of timber and timber materials in construction.) - Mezhdunarodnyy informatsionno-tekhnicheskiy zhurnal Oborudovaniye i instrument dlya professionalov (derevoobrabotka) - №4 / 199. Kharkív, 2017. P.40 - 44.
  2. Cziesielski E., Wagner C. 1979: Dachscheiben aus Spanplatten. bauen mit holz 81: р.р. 6–10.
  3. EN 16351:[5, Timber structures, Cross laminated timber, Requirements. European Standard, CEN, Brussels, October 2015, 102р.
  4. EN 14801-1:2016, Timber structures, Strength graded structural timber with rectangular cross section, General requirements. European Standard, CEN, Brussels, May 2016, 41р.
  5. Ceccotti, A Dujic, B., Strus, K., Zarnic, R.,., Prediction of dynamic response of a 7-storey massive wooden building tested on a shaking table (2007) Slovenia: World Connection on Timber Engineering, 8 p.
  6. Ashtari, S., In-plane stiffness of cross-laminated timber floors. 2012. Master Thesis. Vancouver: The University of British Columbia, 146 p.
  7. Joseph F. Miller. Design and analysis of mechanically laminated timber beams using shear keys (2009) USA, Michigan: Michigan technological University, 211 p.
  8. EN1995-1-1:2008: Eurocode 5: Design of timber structures – Part 1-1: General – Common rules and rules for buildings, European Committee for Standardization CEN, Bruxelles, Belgium, 2008. 121 p.
  9. DBN B.2.6-161: 2017 Constructions of buildings and structures. Timber structures. Substantive provisions. - Kyiv: Ministry of Regional Development, 2017, 111 p.
  10. SP 64.13330.2017 Svod pravil. Derevyannyye konstruktsii. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP II-25-80 (Code of rules. Timber constructions. Updated edition of SNiP II-25-80), Minregion RF, Moskva, 2017, 97 р.
  11. TKP 45-5.05-146-2009 Derevyannyye konstruktsii. Stroitel'nyye normy proyektirovaniya (Timber constructions), Ministerstvo arkhitektury i stroitel'stva Respubliki Belarus' Minsk, 2009, 63 р.
  12. ÖNORM B 1995-1-1:2015 Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten – Teil 1-1: Allgemeines – Allgemeine Regeln für den Hochbau, (German) Austria, 2015, 140 р.
  13. DIN EN 1995-1-1/NA:2010-12, Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter – Eurocode 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten – Teil 1-1: Allgemeines – Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau, DIN, Berlin, 2010, 135p.
  14. Blass H. J., Görlacher R., Bemessung im Holzbau: Brettsperrholz-Berechnungsgrundlagen. Holzbau-Kalender. Bruder-Verlag, Karlsruhe, 2003, pp. 580-598.
  15. Stürzenbecher R., Hofstetter K., Eberhardsteiner J., Structural design of Cross Laminated Timber (CLT) by advanced plate theories. Composites Science and Technology, 2010, 70(9), pp. 1368-1379.
  16. Bogensperger T., Moosbrugger T., Schickhofer G., New test configuration for CLT-wall elements under shear load. CIB-W18 Timber Engineering, Karlsruhe, Germany, 2007, p.p. 40-21.
  17. Reinhard B., Production and Technology of Cross Laminated Timber (CLT): A state-of-the-art Report (2012) Graz: Graz University of Technology, 33p.
  18. Mykhaylovskyy D.V., Komar A.A.. Perekhresno kleyedoshchati paneli ta metody yikh rozrakhunku (Cross-laminated timber panels and methods of their calculation) - Budivelni konstruktsiyi, teoriya i praktyka №2 KNUBA, 2018. Р. 146-153.
  19. Mykhaylovskyy D. V., Komar A. A.. Analiz isnuyuchykh metodyk rozrakhunku paneley z perekhresno-kleyenoyi derevyny za druhym hranychnym stanom (Analysis of existing methods for calculating cross- laminated timber panels at the second limit state) - Budivelni konstruktsiyi, teoriya i praktyka №5 KNUBA, 2019. Р. 24 - 31.
  20. Gorodetskiy D. A. Programmnyy kompleks LIRA-SAPR 2013. (LIRA-CAD software package 2013). - Gorodetskiy D.A., Barabash M.S. i dr. – K. – M.: Elektronnoye izdaniye, 2013. – 376 p.
  21. Gorodetskiy A. S. Yevzerov I. D. Komp'yuternyye modeli konstruktsiy (Computer models of constructions) / Gorodetskiy A. S., Yevzerov I. D. – Kiyev, 2007. – 357 p.