Structural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsStructural Mechanics of Engineering Constructions and BuildingsСтроительная механика инженерных конструкций и сооружений1815-52352587-8700Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)2561410.22363/1815-5235-2020-16-6-439-451Analysis and design of building structuresРасчет и проектирование строительных конструкцийResearch ArticleInfluence of cover splices on the stress-strain state of plate-ribbed wood-composite panelsВлияние разрывов (стыков) в обшивке на напряженно-деформированное состояние плитно-ребристых деревокомпозитных панелейLabudinBoris V.ЛабудинБорис Васильевич

Professor of the Department of Engineering Constructions, Doctor of Technical Sciences

профессор кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики, доктор технических наук

egpv1989@mail.ruPopovEgor V.ПоповЕгор Вячеславович

Associate Professor of the Department of Engineering Constructions, Candidate of Technical Sciences

доцент кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики, кандидат технических наук, доцент

egpv1989@mail.ruOshchepkovaEkaterina S.ОщепковаЕкатерина Сергеевна

master student of the Department of Engineering Constructions

магистрант кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики

egpv1989@mail.ruSopilovValery V.СопиловВалерий Вячеславович

postgraduate student of the Department of Engineering Constructions

аспирант кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики

egpv1989@mail.ruRuslanovaAnastasia V.РуслановаАнастасия Владимировна

postgraduate student of the Department of Engineering Constructions

аспирант кафедры инженерных конструкций, архитектуры и графики

egpv1989@mail.ruFukalovAlexandr A.ФукаловАлександр Андреевич

master student of the Department of Construction Economics, Housing and Communal Services of the Institute of Continuous Forms of Education

магистрант кафедры экономики строительства и ЖКХ Института безотрывных форм обучения

egpv1989@mail.ruNorthern (Arctic) Federal UniversityСеверный (Арктический) федеральный университет имени М.В. ЛомоносоваSaint Petersburg State University of Architecture and Civil EngineeringСанкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет15122020166VOL 16, NO6 (2020)ТОМ 16, №6 (2020)43945107022021Copyright ©; 2020, Labudin B.V., Popov E.V., Oshchepkova E.S., Sopilov V.V., Ruslanova A.V., Fukalov A.A.Copyright ©; 2020, Лабудин Б.В., Попов Е.В., Ощепкова Е.С., Сопилов В.В., Русланова А.В., Фукалов А.А.2020Labudin B.V., Popov E.V., Oshchepkova E.S., Sopilov V.V., Ruslanova A.V., Fukalov A.A.Лабудин Б.В., Попов Е.В., Ощепкова Е.С., Сопилов В.В., Русланова А.В., Фукалов А.А.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/structural-mechanics/article/view/25614

Wooden-composite plate-ribbed bent panels with structural plywood and oriented strand board sheathing with breaks are considered. An overview of studies researching and improving the effectiveness of different types of panels is presented. On the basis of the theory of calculation of composite rods by A.R. Rzha- nitsyn, a mathematical model has been compiled, which makes it possible to calculate the stress-strain state of these structures, taking into account the pre- sence of breaks in the sheathing and the flexibility of the mechanical fasteners of the sheathing and ribs. An equation for finding the coordinates of the most dangerous section of wooden ribs in the presence of breaks in the sheathing, which may not match with the middle of the span, is obtained. Panels with sheathing in a compressed zone with different locations of joints, symmetrically relative to the middle of the panel span are considered. Panels without joints in the skin are considered to compare the results. The graphs of the dependence of the maximum tensile stresses in the ribs in the most dangerous section and the maximum vertical displacements from the stiffness coefficient of the shear ties and the location of the breaks in the sheathing are presented. The values of the coefficients for the engineering design of panels, taking into account the decrease in the strength and deformation characteristics of the composite section of panels with breaks in the sheathing, as compared to panels with a solid sheathing, are obtained. The conclusions and recommendations, based on the results of the investigations, which can be used in the design of wooden-composite plate-ribbed structures, are formulated.

Исследованы численно-аналитически деревокомпозитные плитно-ребристые изгибаемые панели с обшивками из фанеры и ориентированно-стружечных плит, укладываемых со стыками (разрывами) в обшивке, соединенной с ребрами посредством механических связей. Представлен обзор исследований, посвященных изучению и повышению эффективности таких панелей. На основе теории расчета составных стержней А.Р. Ржаницына составлена математическая модель, позволяющая выполнить расчет напряженно-деформированного состояния этих конструкций, учитывающая наличие разрывов в обшивке и податливость механических соединений обшивки и ребра. Получено уравнение для определения координаты наиболее опасного сечения в деревянных ребрах при наличии разрывов в обшивке, которые могут не совпадать с серединой пролета. Рассмотрены панели с обшивкой в сжатой зоне с различным расположением стыков, в том числе симметрично относительно середины пролета панели. Для сопоставления результатов напряженно-деформированного состояния рассмотрены панели без стыков в обшивке. Построены графики зависимости максимальных растягивающих напряжений в ребрах в наиболее опасном сечении и максимальных вертикальных перемещений от коэффициента жесткости связей сдвига и расположения стыков в обшивке. Получены значения коэффициентов для инженерного расчета панелей, учитывающих снижение прочностных и деформационных характеристик композитного сечения панелей с разрывами в обшивке по сравнению с панелями без стыков. Сформулированы выводы и рекомендации по результатам проведенных численных исследований, которые могут быть использованы при проектировании деревокомпозитных плитно-ребристых конструкций, а также при подготовке нормативных документов.

wooden-composite ribbed panelsmechanical jointscover splicesstiffnesscomplianceshearдеревокомпозитные ребристые панелиразрывы и стыки в обшивкемеханические соединенияжесткостьподатливостьсдвигGOST 33080-2014. Konstrukcii derevyannye. Klassy prochnosti konstrukcionnyh pilomaterialov i metody ih opredeleniya [Wooden constructions. Strength classes of structural sawn timber and methods for their determination]. Moscow: Standartinform Publ.; 2019. (In Russ.)ГОСТ 33080-2014. Конструкции деревянные. Классы прочности конструкционных пиломатериалов и методы их определения. М.: Стандартинформ, 2019.Naika R.K., Panda S.K., Racherla V. A new method for joining metal and polymer sheets in sandwich panels for highly improved interface strength. Composite Structures. 2020(November);251:112661. DOI: 10.1016/j.compstruct.2020.112661.Naika R.K., Panda S.K., Racherla V. A new method for joining metal and polymer sheets in sandwich panels for highly improved interface strength // Composite Structures. 2020, November. Vol. 251. Article 112661. DOI: 10.1016/j.compstruct.2020.112661.Gombeda M.J., Naito C.J., Quiel S.E. Flexural performance of precast concrete insulated wall panels with various configurations of ductile shear ties. Journal of Building Engineering. 2021(January);33:101574. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101574Gombeda M.J., Naito C.J., Quiel S.E. Flexural performance of precast concrete insulated wall panels with various configurations of ductile shear ties // Journal of Building Engineering. 2021, January. Vol. 33. Article 101574. https://doi.org/ 10.1016/j.jobe.2020.101574Elumalai E.S., Krishnaveni G., Sarath Kumar R., Dominic Xavier D., Kavitha G., Seralathan S., Hariram V., Micha Premkumar T. Buckling analysis of stiffened composite curved panels. Materials Today: Proceedings. 2020, 20 June. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.05.662.Elumalai E.S., Krishnaveni G., Sarath Kumar R., Dominic Xavier D., Kavitha G., Seralathan S., Hariram V., Micha Premkumar T. Buckling analysis of stiffened composite curved panels // Materials Today: Proceedings. 2020, 20 June. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.05.662.Tahmoorian F., Nemati S., Sharafi P., Samali B., Khakpour S. Punching behaviour of foam filled modular sandwich panels with high-density polyethylene skins. Journal of Building Engineering. 2021(January);33:101634. DOI/10.1016/j.jobe.2020.101634.Tahmoorian F., Nemati S., Sharafi P., Samali B., Khakpour S. Punching behaviour of foam filled modular sandwich panels with high-density polyethylene skins // Journal of Building Engineering. 2021, January. Vol. 33. Article 101634. DOI: 10.1016/j.jobe.2020.101634.Grebenyuk G.I., Dmitriev P.A., Zhadanov V.I., Astashenkov G.G. Designing, calculation and optimization of the combined ridge designs on the basis of wood. News of higher educational institutions. Construction. 2013;11−12(659−660): 48−57. (In Russ.)Гребенюк Г.И., Дмитриев П.А., Жаданов В.И., Асташенков Г.Г. Конструирование, расчет и оптимизация совмещенных ребристых конструкций на основе древесины // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2013. № 11-12 (659-660). С. 48-57.Kavelin A.S. Issledovanie raboty na sdvig gvozdevogo soedineniya obshivki i rebra derevyannoj stenovoj paneli [Investigation of the work on the shift of the nail joint of the sheathing and the ribs of the wooden wall panel]. Construction-2014: modern problems of industrial and civil building: materials of the international scientific and practical conference. Rostov-on-Donж; 2014. p. 98−100. (In Russ.)Кавелин А.С. Исследование работы на сдвиг гвоздевого соединения обшивки и ребра деревянной стеновой панели // Строительство-2014: современные проблемы промышленного и гражданского строительства: материалы международной научно-практической конференции. Ростов н/Д, 2014. С. 98-100.Labudin B., Popov E., Stolypin D., Sopilov V. The wood composite ribbed panels on mechanical joints. E3S Web Conf. Topical Problems of Architecture, Civil Engineering and Environmental Economics (TPACEE 2018). 2019:91. DOI: 10.1051/e3sconf/20199102021.Labudin B., Popov E., Stolypin D., Sopilov V. The wood composite ribbed panels on mechanical joints // E3S Web Conf. 2019. Vol. 91. Topical Problems of Architecture, Civil Engineering and Environmental Economics (TPACEE 2018). DOI: 10.1051/e3sconf/20199102021.Labudin B.V., Popov E.V., Sopilov V.V. Stability of compressed sheathings of wood composite plate-ribbed structures. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;687(3):033041. DOI: 10.1088/1757-899X/687/3/033041.Labudin B.V., Popov E. V., Sopilov V.V. Stability of compressed sheathings of wood composite plate-ribbed structures // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 687. Issue 3. Article 033041. DOI: 10.1088/ 1757-899X/687/3/033041.Popov E.V., Tyurikova T.V., Labudin B.V., Melekhov V.I. O povyshenii sdvigoustojchivosti podatlivyh svyazej sostavnyh derevyannyh konstrukcij na kogtevyh shajbah “Bulldog” [On increasing the shear stability of the flexible links of composite wooden structures on the bulldog claw washers]. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 2016;(4): 23−28. (In Russ.)Попов Е.В., Тюрикова Т.В., Лабудин Б.В., Мелехов В.И. О повышении сдвигоустойчивости податливых связей составных деревянных конструкций на когтевых шайбах Bulldog // Строительная механика и расчет сооружений. 2016. № 4. С. 23-28.Popov E.V., Filippov V.V., Melekhov V.I., Labudin B.V., Tyurikova T.V. Effect of shear connections rigidity in calculating the ribbed panels on a wooden frame. Lesnoy zhurnal [Russian Forestry Journal]. 2016;(4):123−134. (In Russ.) DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.4.136.Попов Е.В., Филиппов В.В., Мелехов В.И., Лабудин Б.В., Тюрикова Т.В. Влияние жесткости связей сдвига при расчете ребристых панелей на деревянном каркасе // Лесной журнал. 2016. № 4. С. 123-134.Popov E.V., Filippov V.V., Zhuravleva T.P., Melekhov V.I., Labudin B.V. Eksperimental'nye issledovaniya zhestkosti svyazej v napryazhenno-deformirovannom sostoyanii panelej na otkrytyh karkase [Experimental studies of the stiffness of ties in the stress-strain state of panels on open frames]. Bezopasnost' stroitel'nogo fonla Rossii. Problemy i resheniya [Security of the building fund in Russia: problems and solutions]. 2016;(1):111−117. (In Russ.)Попов Е.В., Филиппов В.В., Журавлева Т.П., Мелехов В.И., Лабудин Б.В. Экспериментальные исследования жесткости связей в напряженно-деформированном состоянии панелей на открытых каркасе // Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения. 2016. № 1. С. 111-117.Baszen M. Semi-rigid behavior of joints in wood light-frame structures. Procedia Engineering. 2017;172:88−95. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.02.022Baszen M. Semi-rigid behavior of joints in wood light-frame structures // Procedia Engineering. 2017. Vol. 172. Pp. 88-95. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.02.022Mihajlov B.K. Plastiny i obolochki s razryvnymi parametrami [Plates and shells with discontinuous parameters]. Leningrad: LGU Publ.; 1980. (In Russ.)Михайлов Б.К. Пластины и оболочки с разрывными параметрами / под ред. В.А. Лебедева Л.: Изд-во ЛГУ, 1980. 196 с.Kobelev E.A. Calculation of nonlinear elastic shells discretely connected by edges. Science Prospects. 2018;(11): 54–62. (In Russ.)Кобелев Е.А. Расчет нелинейно-упругих оболочек, дискретно соединенных ребрами // Перспективы науки. 2018. № 11(110). С. 54-62.Kondrateva L.N., Okladnikova E.V. Study of frequencies and forms of fluctuations of three-layer flat shells with surface fractures. Industrial and civil engineering. 2008;(7):38–39. (In Russ.)Кондратьева Л.Н., Окладникова Е.В. Исследование частот и форм колебаний трехслойных пологих оболочек с изломами поверхности // Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 7. С. 38-39.SP 64.13330.2017. Svod pravil. Derevyannye konstrukcii. Aktualizirovannaya redakciya SNiP II-25-80 (s Izmeneniem № 1) [Set of rules. Wooden structures. Updated edition of SNiP II-25-80 (with Amendment No. 1)]. Moscow: Standartinform Publ.; 2017. (In Russ.)СП 64.13330.2017. Свод правил. Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80 (с Изменением № 1). М.: Стандартинформ, 2017.CNIISK imeni V.A. Kucherenko. Rekomendacii po proektirovaniyu panel'nyh konstrukcij s primeneniem drevesiny i drevesnyh materialov dlya proizvodstvennyh zdanij [Recommendations for the design of panel structures using wood and wood materials for industrial buildings]. Moscow; 1982. (In Russ.)Рекомендации по проектированию панельных конструкций с применением древесины и древесных материалов для производственных зданий / ЦНИИСК имени В.А. Кучеренко. М., 1982. 120 с.Labudin B.V. Raschet plitno-rebristyh konstrukcij s uprugo-podatlivymi svyazyami [Calculation of plate-ribbed structures with elastic-yielding bonds]. Lesnoy zhurnal [Russian Forestry Journal]. 1992;(1):67−72. (In Russ.)Лабудин Б.В. Расчет плитно-ребристых конструкций с упругоподатливыми связями // Лесной журнал. 1992. № 1. С. 67-72.Rimshin V.I., Labudin B.V., Melekhov V.I., Popov E.V., Roshchina S.I. Dowel and washer connections for elements of wooden structures. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2016;(9):35−50. (In Russ.)Римшин В.И., Лабудин Б.В., Мелехов В.И., Попов Е.В., Рощина С.И. Соединения элементов деревянных конструкций на шпонках и шайбах // Вестник МГСУ. 2016. № 9. С. 35-50.Ageev S.P. Povyshenie energeticheskoj effektivnosti proizvodstva piloprodukcii [Increasing the energy efficiency of sawn timber production] (Abstract Dissertation of Doctor of Technical Sciences). Arkhangelsk; 2011. (In Russ.)Агеев С.П. Повышение энергетической эффективности производства пилопродукции: автореф. дис. … д. т. н. Архангельск, 2011. 37 с.Rzhanicyn A.R. Sostavnye sterzhni i plastinki [Composite rods and plates]. Moscow: Stroyizdat Publ.; 1986. (In Russ.)Ржаницын А.Р. Составные стержни и пластинки: научное издание. М.: Стройиздат, 1986. 314 с.Labudin B.V., Popov E.V., Tyurikova T.V., Nikitina T.A., Ruslanova A.V. Experimental studies of the strength and rigidity of screw connections of covers with wooden ribs. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019;753(Chapter 3):042063. DOI:10.1088/1757-899X/753/4/042063.Labudin B.V., Popov E.V., Tyurikova T.V., Nikitina T.A., Ruslanova A.V. Experimental studies of the strength and rigidity of screw connections of covers with wooden ribs // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 753. Chapter 3. Article 042063. DOI:10.1088/1757-899X/753/4/042063.Popov E.V., Tyurikova T.V., Polikarpov D.A., Tropina P.M., Labudin B.V., Melekhov V.I. Inzhenernyj raschet rebristyh derevokompozitnyh panelej s uprugodeformiruemymi svyazyami [Engineering calculation of ribbed wood-composite panels with elastic-deformable bonds]. Nauka segodnya. Teoreticheskie i prakticheskie aspekty [Science today. Theoretical and practical aspects]: materials of the International scientific and practical conference. Vologda; 2016. p. 53–57. (In Russ.)Попов Е.В., Тюрикова Т.В., Поликарпов Д.А., Тропина П.М., Лабудин Б.В., Мелехов В.И. Инженерный расчет ребристых деревокомпозитных панелей с упруго-деформируемыми связями // Наука сегодня. Теоретические и практические аспекты: материалы Международной научно-практической конференции. Вологда, 2016. С. 53-57.