Polotuhé spřažení dřevobetonových nosníků pomocí ocelových perforovaných plechů a konvexních hřebíků

Petr Agel

Doctoral thesis

Semi-rigid joint of timber-concrete composite beams with steel plates and convex nails

Abstract:

Dřevobetonové kompozity jsou, pro spojení dobrých vlastností obou materiálů, vhodným řešením pro novostavby i rekonstrukce stropních konstrukcí obytných, či občanských budov. V odborné literatuře se objevuje mnoho způsobů, jak spojení (spřažení) dřevěného trámu a betonové desky provést. Způsoby spřažení jsou stále více sofistikované, což s sebou nese i větší nároky na kontrolu provádění a technologický postup. Disertační práce je zaměřena na návrh a ověření technologicky i výrobně jednoduchého a přitom dostatečně účinného spřažení dřevobetonových stropních, či střešních nosníků pomocí ocelových perforovaných tenkých plechů, které jsou k dřevěnému prvku přibity konvexními hřebíky a zapuštěny do železobetonové desky. Podmínkou při výběru spřahovacích prostředků bylo, aby jednotlivé prvky spřažení byly běžně dostupné a jejich použití nebylo technologicky náročné jako u jiných způsobů spřažení (např. lepené lišty, frézované drážky a jiné). V mnohých případech z praxe bylo jednoduché spřažení betonu a dřeva považováno za efektivnější, než technologicky náročnější postupy. Ověření funkčnosti navrženého spřažení bylo provedeno teoreticky na numerickém modelu, analytickým výpočtem a také prakticky pomocí souboru testů na vzorcích představujících pouze řešený spoj a na vzorcích o rozměrech reálné konstrukce. Pro porovnání výsledků zkoušek s numerickým modelem nebo analytickým výpočtem únosnosti, bylo nutné stanovit materiálové charakteristiky všech základních prvků dřevobetnového průřezu tj. použitého řeziva, betonu, konvexních hřebíků a použitých perforovaných ocelových plechů. Statistické soubory materiálových charakteristik bylo možno použít jako vstupní histogramy pro pravděpodobnostní výpočet metodou SBRA. V závěru je pak uvedeno shrnutí celého výzkumného projektu, jeho přínosy pro vědní obor i pro praktické použití. Je zde také bodově popsáno, zda bylo dosaženo splnění stanovených cílů a v jakém rozsahu.

Abstract:

Thanks to good qualities of both materials are timber-concrete composites suitable solution for ceiling constructions of new buildings and reconstructions of residential or civil buildings. In literature it can be found many ways how to create connection (joint) between timber beam and concrete slab. The methods of coupling are more and more sophisticated which carries bigger demands on control of implementation and technological practice. The aim of this paper is to verify possibilities and functionality of technologically simple and at the same time sufficiently effective joint of timber-concrete ceiling or roof supports by steel perforated thin sheets, that are nailed to the timber element by convex nails and embedded in reinforced concrete slabs. The condition for the selection of coupling means was common availability of joints and their usage not technologically demanding like other methods of joining (e.g. adhesive battens, milled grooves and others). In many cases was simple joint of concrete and timber more effective than more technologically demanding methods. The functionality of the semi-rigid joint was verified theoretically on FEM model and analytic calculation. Practical functionality was tested on the small scale samples representing the joint and on the real construction samples. It was necessary to specify material characteristics of all element of the timber-concrete cross-section i.e. timber, concrete, convex nails and pierced steel plates, in order to compare test results with FEM model and theoretical calculation. Statistical aggregates of material characteristics were used as an input data for SBRA simulation. Summary of whole project, its contribution to practical and theoretical field and achievement of established goals were described in the conclusion part of the paper.

Keywords

spoj, smrkové dřevo, beton, kompozit, ocel, destička, hřebík

Keywords

joint, spruce timber, concrete, composite, steel, plate, nail

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 1. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 22. 6. 2017
• Supervisor: Antonín Lokaj
• Reader: Bohumil Straka, Miloslav Novotný, Jaroslav Sandanus

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta stavební

Doctoral programme / field:
Stavební inženýrství / Teorie konstrukcí