Analizy zapobiegania nieproporcjonalnemu zawaleniu średnich budynków drewnianych typu platforma z drewna klejonego krzyżowo

Nietypowe obciążenia mogą prowadzić do wstępnych uszkodzeń konstrukcji, a także inicjować mechanizm postępującej katastrofy i rozprzestrzenianie się takiego uszkodzenia. Może to prowadzić do niekontrolowanego zawalenia się budynków o niewystarczającej niezawodności układu konstrukcyjnego. W celu zapewnienia zabezpieczenia przed takim scenariuszem, normy budowlane dotyczące projektowania zawierają w sobie stosowne zapisy, które pośrednio wpływają na adekwatne kształtowanie konstrukcji. Niemniej jednak stosowanie istniejących wytycznych dotyczących nieproporcjonalnego zapobiegania zawaleniom w średnich i wysokich budynkach z drewna – jako nowej metody wznoszenia – staje się niepraktyczne i nieopłacalne; Badania naukowe na ten temat są nieliczne.

Autor	Hercend Mpidi Bita
uniwersytet	University of British Columbia, Kanada

Niniejsza praca doktorska poszerza stan wiedzy na temat niezawodności i zapobiegania katastrofom postępującym w budynkach o średniej wysokości z drewna klejonego, w układach słupowo-płytowych i/lub ścianowo-płytowych. Zastosowano podejście analityczne, numeryczne oraz eksperymentalne. Nieliniowe dynamiczne analizy numeryczne, wykorzystujące metodę nagłego usunięcia elementów, są przeprowadzane na budynkach dwunasto- i dziewięciopiętrowych w celu zbadania ich reakcji po początkowym uszkodzeniu.

Metoda analityczna wykorzystuje liniowo-sprężystą równowagę statyczną do oszacowania minimalnej wytrzymałości, sztywności i plastyczności, potrzebnej do zapewnienia należytej niezawodności konstrukcji. Z przeprowadzonej później analizy niezawodności wynika, że bez uwzględnienia złożoności związanej z nieproporcjonalnym zawaleniem się, w średnich budynkach z drewna klejonego krzyżowo istnieje duże prawdopodobieństwo zawalenia się w sposób nieproporcjonalny. Następnie proponowana jest procedura optymalizacji konstrukcji w celu osiągnięcia docelowej wydajności i zapewnienia bezpieczeństwa konstrukcji.

W oparciu o najgorszy scenariusz uszkodzenia, zaproponowano nowy typ detali połączeń. W przypadku awarii inicjują mechanizm współdziałania elementów w postaci zawieszonych łańcuchów i zapobiegają katastrofie postępującej poprzez pracę cięgnową tych łańcuchów. Proponowane szczegóły połączeń z rur i prętów poddano analizie numerycznej i optymalizacji. Z kolei wyniki badań doświadczalnych potwierdzają, że gdy rury i pręty są stosowane jako detale między stropami, system stropowo-drewniany może wywołać oddziaływanie łańcuchowe jako mechanizm odpornościowy na zawalenie, po utracie wewnętrznej ściany nośnej.

Pobrane

Praca doktorska

6,04 MB

;