Переваги та недоліки γ-методу для розрахунку міцності ПКД панелей при згині

Abstract

Поперечна клеєна деревина (ПКД) або CLT є новим будівельним матеріалом, який широко впроваджується у будівництві багатоповерхових житлових та офісних будівель. Цей матеріал набув широке розповсюдження у країнах Європи, США та Канаді і активно використовується вже напротязі 20 років. На сучасному етапі розвитку ПКД панелей тільки націоальний стандарт німеччини DIN EN 1995-1-1/NA (2010) та стандарт Австрії ÖNORM B 1995-1-1 (2014) з проектування дерев'яних конструкцій містить рекомендації щодо розрахунку та конструювання будівель з ПКД панелей. Розрахунок ПКД панелей при різних видах напруженого стану можливо виконувати лише на основі технічних заключень лабораторій та сертифікатів продуктів які містять вказівки та поправочні величини для розрахунків ПКД панелей конктерного виробника. Наступна редакція Єврокоду-5 у 2022 році буде мати суттєві нормативні вказівки та вимоги для проектування і розрахунку будинків з використанням ПКД панелей. Існує три методи розрахунку міцності ПКД панелей при згині, кожна з яких базується на певній схемі апрокисмації: гамма-метод, метод Тимошенко та метод зсувної аналогії. Гамма-метод розглядає ПКД панель як балку на підатливих зв’язках, аналогчно балці системи Деревягіна на пластинчатих шпонках або кубишках Кюблера, де поперечні шари дошок розглядаються як підатливі звязки і не враховуються при обчисленні геометричних характеристик поперечних перерізів ПКД панелей. Кожна методика має свої переваги та недоліки, оскільки має цілу низку певних припущень для спрощення обчислень. У даній роботі висвітлені переваги та недоліки гамма-методу, який має найбільше розповсюдження ніж інші методики і міститься у багатьох технічних заключеннях різних виробників ПКД панелей. Аналіз недоліків цієї методики дозволяє уникнути низку неточностей результатів розрахунку.

Cross laminated timber or CLT is a new building material that is widely implemented in the construction of multistorey residential and office buildings. This material has become widespread in Europe, the United States and Canada and has been in active use for over 20 years. At the present stage of the panel construction, only the German national standard DIN EN 1995-1-1 / NA (2010) and the Austrian ÖNORM B 1995-1-1 (2014) standard for the design of timber structures contain recomendations for the design and construction of CLT panels buildings. The calculation of the CLT panels strength for different types of stress state can be performed only on the basis of technical conclusions of laboratories and product certificates containing instructions and correction values for the calculation of CLT panels of a specific manufacturer. The next revision of Eurocode-5 in 2022 will have significant regulations and requirements for the design and calculation of houses using CLT panels. There are three methods for calculating the bending strength of panels based on a specific scheme of approximation: the gamma method, the Tymoshenko method, and the shear analogy method. The gamma method treats the CLT panel as a flexible beam, similar to the beam of the Dereviagin system on lamellas or Kubler cubes, where the transverse layers of the boards are considered as pliable and not taken into account in calculating the geometric characteristics of the CLT cross sections. Each technique has its advantages and disadvantages as it has a number of specific assumptions to simplify the calculations. This paper highlights the advantages and disadvantages of the gamma method, which is more prevalent than other techniques and is found in many technical opinions of various CLT panels manufacturers. The analysis of the drawbacks of this technique avoids a number of inaccuracies in the calculation results.

Поперечная клееная древесина (ПКД) или CLT является новым строительным материалом, который широко внедряется в строительстве многоэтажных жилых и офисных зданий. Этот материал получил широкое распространение в странах Европы, США и Канаде и активно используется уже в течении 20 лет. На современном этапе развития ПКД панелей только нациоальний стандарт Германии DIN EN 1995-1-1 / NA (2010) и стандарт Австрии ÖNORM B 1995-1-1 (2014) по проектированию деревянных конструкций содержит рекомендации по расчету и конструированию зданий из ПКД панелей. Расчет ПКД панелей при различных видах напряженного состояния можно выполнять только на основе технических заключений лабораторий и сертификатов продуктов, которые содержат указания и поправочные величины для расчетов ПКД панелей конктерного производителя. Следующая редакция Еврокод-5 в 2022 году будет иметь существенные нормативные указания и требования для проектирования и расчета зданий с использованием ПКД панелей. Существует три метода расчета прочности ПКД панелей при изгибе, каждая из которых базируется на определенной схеме апрокисмации: гамма-метод, метод Тимошенко и метод сдвиговой аналогии. Гамма-метод рассматривает ПКД панель как балку на податливых связях, аналогчно балке системы Деревягина на пластинчатых шпонках или кубышки Кюблер, где поперечные слои досок рассматриваются как податливи связи и не учитываются при вычислении геометрических характеристик поперечных сечений ПКД панелей. Каждая методика имеет свои преимущества и недостатки, поскольку существует целый ряд определенных предположений для упрощения вычислений. В данной работе освещены преимущества и недостатки гамма- метода, который имеет наибольшее распространение, чем другие методики и содержится во многих технических заключениях различных производителей ПКД панелей. Анализ недостатков этой методики позволяет избежать ряд неточностей результатов расчета.