25442x

001573

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

2019-05-22

Расчет деревянных стеновых панелей | 1. Определение несущей способности и жесткости

Усиление жесткости деревянных конструкций обычно осуществляется с помощью деревянных панелей. Для этого, конструктивные элементы, состоящие из плит (ДСП, плиты OSB), соединяются со стержнями. В нескольких статьях мы поясним основы данного конструктивного решения и его расчеты в программе RFEM. В нашей первой статье поясняется основное определение жесткости, а также ее расчет.

Обрамление

Конструкция из деревянных панелей

Предельное состояние по несущей способности у деревянных панелей определяется по соответствующим нормам, например Еврокод 5 или NDS 2018. Во многих странах для расчета применяется теория полей сдвига.

Как мы упоминали вначале, расчет деревянных панелей не является основной целью нашей статьи. Поэтому мы только кратко опишем метод, предписанный Еврокодом 5. Также в наших статьях не содержится подробной информации о геометрических правилах или минимальном расстоянии между крепежными элементами.

Стена из деревянных панелей состоит из следующих элементов:

Верхнее ребро
Внутреннее ребро (в случае необходимости)
Обшивка
Крепежные элементы
Крайнее ребро
Нижнее ребро

Обшивка может быть выполнена с обеих сторон или только с одной стороны. У наружных стен обшивка обычно выполняется с одной стороны по конструктивным и физическим причинам.

Деревянная стеновая панель

Предельное состояние 1-й группы

Обшивка из плит OSB обычно соединена с ребрами жесткости.

Несущая способность крепежной детали:

Уравнение 1:
Изгибающий момент с образованием пластического шарнира M_y,Rk = 150 ⋅ d³

Уравнение 2:
Сопротивление смятию отверстия f_h,1,k = 65 ⋅ d^-0,7 ⋅ t^0,1

;f_h,2,k = 0,082⋅ρ_k ⋅ d^-0,3

Уравнение 3:

Несущая способность (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}

Формула 1

Где:
d - диаметр крепежного элемента,
t - толщина накладки.

Несущая способность стены:

Уравнение 4:
Соотношение ширины стены

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

Формула 2

Уравнение 5:
Несущая способность

F_{v, Rk} = \frac{F_{f, Rk} \cdot b_{1} \cdot c_{1}}{a_{v}}

Формула 3

Где:
b_i = общая ширина стены
h = высота стены
b_{Деревянная стеновая панель} is

\frac{h}{2}

Формула 4

a_v = расстояние между крепежными элементами

Другие важные расчеты включают в себя, например, расчет ребер на продольный изгиб, расчет крепления и расчет обшивки на изгиб.

Деформация

Подобно расчету несущей способности, при определении жесткости в расчете деформации деревянной панели имеют важное значение четыре элемента:

Податливость соединения
Податливость обшивки
Податливость ребер
Податливость крепления

Уравнение 6:
Податливость крепежа (скобы)

u_{k, inst} = (2 \cdot l 2 \cdot h) \cdot \frac{a_{v}}{k_{ser} \cdot l^{2}} \cdot F

Формула 5

Уравнение 7:
Податливость облицовки

u_{G, inst} = \frac{F \cdot h}{\frac{5}{6} \cdot G \cdot A}

Формула 6

Уравнение 8:
Податливость ребер

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

Формула 7

Заключение

В данной статье был описан расчет несущей способности и определение жесткости деревянной панели. В последующих статьях о деревянных панелях мы применим приведенные основы для пояснения учета жесткостей в двухмерном или трехмерном расчете.

Автор

Г-н Кун отвечает за разработку продуктов для деревянных конструкций и оказывает техническую поддержку нашим клиентам.

Ссылки

Программы для расчёта деревянных конструкций

Ссылки

Коллинг, Ф.: Усиление деревянных панельных зданий - основные принципы, нагрузки и расчетные проверки по ЕВРОКОД 5, 2-й издание. Карлсруэ: Проектная фирма Holzbau

;