25442x

001573

Dipl.-Ing. (FH) Bastian Kuhn, M.Sc.

2019-05-22

Obliczanie ścian paneli drewnianych | 1. Określanie ostatecznego stanu granicznego i sztywności

Usztywnienie konstrukcji drewnianych jest zwykle realizowane za pomocą drewnianych paneli. W tym celu elementy konstrukcyjne składające się z płyt (płyta wiórowa, OSB) są łączone z prętami. Podstawy tej metody konstrukcyjnej oraz obliczenia w programie RFEM opisano w kilku artykułach. W pierwszym artykule opisano podstawowe zagadnienia dotyczące określania sztywności oraz samych obliczeń.

Kadrowanie

Drewniana konstrukcja panelowa

Stan graniczny nośności panelu drewnianego jest określany zgodnie z normami takimi jak Eurokod 5 lub NDS 2018. W wielu krajach do obliczeń wykorzystuje się panel usztywniający.

Jak wspomniano na początku, wymiarowanie paneli drewnianych nie jest głównym przedmiotem niniejszej analizy. Dlatego w poniższym tekście jest to opisane tylko pokrótce, zgodnie z metodą uregulowaną w Eurokodzie 5. Ponadto artykuły te nie zawierają wyczerpujących informacji na temat reguł geometrycznych ani minimalnych odległości między elementami mocującymi.

Drewniana ściana panelowa składa się z następujących elementów:

Głowica żebra
Żebro wewnętrzne, jeśli ma zastosowanie
okładzina
element złączny
Żebro krawędzi
Stopa żebra

Okładzina może być obustronna lub tylko po jednej stronie. W przypadku ścian zewnętrznych ze względów konstrukcyjno-fizycznych obliczenia są zazwyczaj przeprowadzane z okładziną po jednej stronie.

Ściana konstrukcyjna z paneli drewnianych

Drewniany panel ścienny

Stan graniczny nośności

Okładzina z płyt OSB jest zazwyczaj połączona z żebrami za pomocą zszywek.

Nośność łącznika:

Równanie 1:
Moment uplastycznienia M_y,Rk = 150 ⋅ d³

Równanie 2:
Nośność otworu na docisk f_h,1,k = 65 ⋅ d^-0,7 ⋅ t^0,1

;f_h,2,k = 0,082⋅ρ_k ⋅ d^-0.3

Równanie 3:

Nośność (NA.109 DIN EN 1995-1-1)

F_{v, Rk} = \sqrt{\frac{2 \times β}{1 + β}} \cdot \sqrt{2 \cdot M_{y, R k} \cdot f_{h, 1, k} \cdot d}

Wzór 1

Gdzie
d średnica łącznika,
t jest grubością napawania.

Nośność ściany:

Równanie 4:
Stosunek szerokości ściany

c_{i} = \{\begin{cases} 1 für b_{i} \geq b_{0} \\ \frac{b_{i}}{b_{0}} für b_{i} \geq b_{0} \end{cases}

Wzór 2

Równanie 5:
Nośność

{m a t h r m F}_{m a t h r m v, m a t h r m R k} = f r a c {m a t h r m F}_{m a t h r m f, m a t h r m R k} c d o t {m a t h r m b}_{1} c d o t {m a t h r m c}_{1} {m a t h r m a}_{m a t h r m v}

Wzór 3

Gdzie
b_i całkowita szerokość ściany,
h to wysokość ściany.
b is

f r a c m a t h r m h 2

Wzór 4

a_v odległość łącznika.

Inne ważne obliczenia obejmują, na przykład, analizę wyboczenia żeber krawędziowych, wymiarowanie zakotwień i wymiarowanie wyboczenia okładziny.

odkształcenie

Podobnie jak w przypadku obliczeń w stanie granicznym nośności, cztery elementy panelu drewnianego są istotne w obliczaniu odkształcenia przy określaniu sztywności:

Podatność łącznika
Elastyczność okładziny
Uplastycznienie żeber
Elastyczność zakotwienia

Równanie 6:
Uplastycznienie łącznika (zaciskanie)

{m a t h r m u}_{m a t h r m k, m a t h r m i n s t} = l e f t (2 c d o t m a t h r m l 2; c d o t m a t h r m h r i g h t) c d o t f r a c {m a t h r m a}_{m a t h r m v} {m a t h r m k}_{m a t h r m s e r} c d o t m a t h r m l^{2} c d o t m a t h r m F

Wzór 5

Równanie 7:
Uplastycznienie okładziny

{m a t h r m u}_{m a t h r m G, m a t h r m i n s t} = f r a c m a t h r m F c d o t m a t h r m h d i s p l a y s t y l e f r a c 56 c d o t m a t h r m G c d o t m a t h r m A

Wzór 6

Równanie 8:
Uplastycznienie żeber

u_{E, inst} = \frac{2}{3} \cdot \frac{F \cdot h^{3}}{E \cdot A \cdot l^{2}}

Wzór 7

Uwagi końcowe

W artykule tym opisano określanie stanu granicznego nośności i sztywności panelu drewnianego. W kolejnych artykułach dotyczących płyt drewnianych te sztywności zostaną wykorzystane do opisania tych sztywności w obliczeniach dwu- lub trójwymiarowych.

Autor

Pan Kuhn jest odpowiedzialny za rozwój produktów do konstrukcji drewnianych i zapewnia wsparcie techniczne dla naszych klientów.

Odnośniki

Oprogramowanie statyczne do konstrukcji drewnianych

Odniesienia

Colling, F. Usztywnienia budynków drewnianych - podstawowe zasady, obciążenia, sprawdzenie warunków projektowych zgodnie z EUROKODEM 5, 2. red.). Karlsruhe: Biuro inżynierskie Holzbau

;