Foschi’s method of strain calculation of the metal plate connectors compared to program complex APM Wood

Автор: Ivanov Sergey Sergeevich

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 8 (47), 2016 года.

Бесплатный доступ

Metal plate connectors (MPC) are used for attaching together different parts of wooden structures, especially truss joints. Plates have rectangular form, they usually are made out of steel and sometimes can be covered by protection layer, for example, by zinc. Teeth of the plate can have different shape, length and mutual position. In order to connect wooden bars, MPC are pressed symmetrically on both sides of the structure, that is why attached elements should have the same cross-sectional width. For better adjustment of the elements, their ends are usually polished. Compression is carried out with special equipment and can take place both at the plants and at the construction site. The simplest algorithm of strain calculation of the joints with MPC can described, as follows: the construction is computed by usual methods of structural mechanics (FEM, flexibility method, force method) assuming all the nodes connected with plates are absolutely rigid. Then, using obtained internal forces and reference data about loads, leading to destruction or pulling MPC out of wood (laboratory tests are made by the manufacturer), appropriate plates are chosen. One of the program complexes using this pattern is APM Wood, the part of computer-aided design software APM Civil Engineering. The disadvantage of this algorithm is that it does not consider uneven distribution of forces on the various teeth of a plate and deformations appearing in the plates themselves, which leads to considerable error in found internal forces and inaccurate selection of plates. The model proposed by Foschi [1] is free of these disadvantages and can be used to estimate deformations and forces in MPS’s teeth. The paper gives an analysis of algorithm of calculation the nodes attached with metal plate connector and comparison to the program complex APM Wood. As an example, the problem of wooden bar fixed on both sides by MPC and under the influence of a force applied along the longitudinal axis is solved. As a result, it is concluded that consideration of plate and teeth flexibility in finite-element scheme is very essential for calculation accuracy, uneven stress distribution between the dowels has big influence on strain computation of the whole construction.

Еще

Metal plate connectors, finite element method, foschi''s model, apm wood, maple, модель foschi

Короткий адрес: https://sciup.org/14322353

IDR: 14322353

Список литературы Foschi’s method of strain calculation of the metal plate connectors compared to program complex APM Wood

  • Foschi, Ricardo O., “Analysis of wood diaphragms and trusses. Part II: Truss-plate connectors”, Western Forest Products Laboratory, Canadian Civil Engineering Journal Vol. 4. 1977.
  • Лоскутова Д.В. Прочность и деформативность узловых соединений на металлических зубчатых пластинах с сквозных деревянных конструкциях. Автореферат канд. техн. наук. Томск, 2009. 24с.
  • Котлов В.Г. Пространственные конструкции из деревянных ферм с узловыми соединениями на металлических зубчатых пластинах. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Казань, 1992. 17 с.
  • Котлов В.Г. Определение податливости, узловых соединений деревянных конструкций на металлических зубчатых пластинах//Расчет и испытание металлических и деревянных конструкций: Межвузовский сборник. Казань, 1986. С. 95-97.
  • Цепаев В.А., Колобов М.В. Коэффициенты надежности соединений деревянных конструкций на металлических зубчатых пластинах//Жилищное строительство. 2008. №5. С. 26-27.
  • Цепаев В.А. Прогнозирование деформативности соединений деревянных элементов на металлических зубчатых пластинах для заданного срока службы конструкций//Известия вузов. Строительство и архитектура. 1985. №6. С. 18-21.
  • Цепаев В.А. Длительная прочность соединений деревянных элементов на металлических зубчатых пластинах//Механическая обработка древесины. 1980. №9. С. 10.
  • Цепаев В.А. Исследование длительной прочности и деформативности соединений элементов деревянных конструкций на металлических зубчатых пластинах. Дисс….канд. техн. наук. Москва, 1982.
  • с.
  • Цепаев В.А. Расчет соединений деревянных конструкций на металлических зубчатых пластинах по деформациям с учетом фактора времени//Известия вузов. Строительство и архитектура. 1984. №8. С. 9-13.
  • Цепаев В.А., Котлов В.Г. Учет деформативности соединений на МЗП при расчете строительных конструкций//Исследование облегченных конструкций из древесины, фанеры и пластмасс: Межвузовский сборник. Ленинград, 1986. С. 76-79.
  • Павленко М.Н. Особенноси расчета узлов на металлических зубчатых пластинах//АИСИ, №1(2), 2012.С. 41-46.
  • Крицин А.В. Расчет сквозных деревянных конструкций на металлических зубчатых платинах с учетом упруго-вязких и пластических деформаций. Автореф. дисс. … канд. техн. наук. Нижний Новгород, 2004. 24 с.
  • Копаница Д.Г., Лоскутов Д.В., Савченко В.И., Пляскин А. С. Определение коэффициента постели для расчета узлового соединения элементов из древесины на МЗП//Вестник ТГАСУ №2, 2011. С. 79-88.
  • Ellegaard P, Nielsen J, “Advanced Modelling of Trusses with Punched Metal Plate Fasteners”, 1st International RILEM Symposium on Timber Engineering, 1999.
  • Карельский А.В., Журавлева Т.П., Лабудин Б.В. Испытание на изгиб деревянных составных балок, соединенных металлическими зубчатыми пластинами, разрушающей нагрузкой//Инженерностроительный журнал, №2, 2015, C. 77-127.
  • Лоскутова Д.В. Экспериментальные исследования узловых соединений деревянных элементов на металлических зубчатых пластинах при изгибе//Вестник ТГАСУ. 2008. №1. С. 92-96.
  • Пляскин А.С. Влияние наклона волокон на механические свойства древесины сосны//Труды ЦАГИ. -1931. -Вып. 78.
  • Karadelis J., Brown P. Punched metal plate timber fasteners under fatigue loading//Construction and Building Materials. 2000. Vol. 14. Pp. 99-108.
  • Наумов А.К. Изготовление деревянных конструкций, соединенных металлическими зубчатыми пластинами//Механическая обработка древесины. 1976. №7. С. 8-10.
  • Рекомендации по проектированию и изготовлению дощатых конструкций с соединениями на металлических зубчатых пластинах//ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. Москва: Стройиздат, 1983. 40 с.
  • СНиП 11-25-80. Деревянные конструкции.
  • Крицин А.В. Несущая способность соединений на металлических зубчатых пластинах и ее зависимость от ориентации и толщины пластины//Сб. материалов Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых. -М.: МГСУ, 2000. -Ч. 3. -С. 24-28.
  • Mittendorf John W. Joint rafters versus lightweight wood trusses.//Fire Engineering, 1988, Vol. 141, No. 7, Pp. 48-50.
  • Meeks John E. Truss plate performance in fire: One person’s observations.//Structural Building Components Magazine, 2001.
  • Malanga Robert Fire endurance of lightweight wood trusses in building construction.//Fire Technology, 1995, Vol. 3, No. 1, Pp. 44-61.
  • Hale N., Townsend A. Fast and accurate computation of Gauss-Legendre and Gauss-Jacobi quadrarure nodes and weights.//SIAM Journal of Scientific Computation, 2013, Vol. 35, No. 2, Pp. A652-A674.
  • Glaser A., Liu X., Rokhlin V., A Fast Algorithm for the Calculation of the Roots of Special Functions,//SIAM Journal of Scientific Computation, 2007, No. 29, Pp. 1420-1438.
  • Lau P. W. C. Factors affecting the behavior and modeling of toothed metal-plate joints.//Canadian Journal of Civil Engineering, 1987, Vol. 14, Pp. 183-195.
  • Guo W, Song S, Zhao R. Tension performance of metal-plate connected joints of Chinese larch dimension lumber//BioResources, 2013, Vol. 8, No. 4.
  • Guo W, Song S, Jiang Z. Effect of metal-plate connector on tension properties of metal-plate connected dahurian larch lunmber joints//Journal of material science research, 2014, Vol. 3, No. 3, Pp. 40-47.
Еще
Статья научная