Behavior of mechanical connections of a timbered framework structure due to dynamic loads  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
63104
Type K
Principal investigator Fodor, Tamás
Title in Hungarian Faanyagú teherviselö vázszerkezet mechanikus kapcsolatainak viselkedése dinamikai terhek hatására
Title in English Behavior of mechanical connections of a timbered framework structure due to dynamic loads
Keywords in Hungarian Faanyag, Fa-fém kapcsolat, dinamikuus gerjesztés, válasz
Keywords in English Wood, Wood-steel conections, Forced vibrations and response, madel verification
Discipline
Technical Mechanics (Council of Physical Sciences)100 %
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Institute of Applied Mechanics and Structures (University of Sopron)
Participants Joó, Balázs
Láng M., Elemér
Starting date 2006-05-01
Closing date 2009-07-31
Funding (in million HUF) 9.104
FTE (full time equivalent) 1.78
state closed project
Summary in Hungarian
A faszerkezetek alkalmazása a tartószerkezetek területén sok speciális probléma megoldását veti fel.
A faszerkezetek specialitásai részben az alkalmazott anyag tulajdonságából (viszkoelasztikus ortrotróp) részben a szerkezet kialakításának sajátosságából fakad.

A kutatás célja, hogy választ kapjunk arra a kérdésre, hogy a szerkezetre ható dinamikai terhek hatására hogyan viselkedik a fából készült keretszerkezet és az alkalmazott csapos szerkezeti kötés. A dinamikai hatások közül elsősorban a szeizmikus gerjesztést vizsgáljuk meg részletesen. A földrengés vizsgálat fontossága napjainkban megnövekedett az európai előírásoknak (Eurocode 8) köszönhető. Ennek oka, hogy az új létesítmények esetében gazdaságosabb, ha szeizmikus teherre is méretezzük a szerkezetet.

A kutatás fő célkitűzései:
1) Faanyagú többszintes keretszerkezet energia disszipációs képességének elméleti és kísérleti vizsgálata dinamikai (szeizmikus) hatás következtében.
2) A többszintes faanyagú síkbeli keretszerkezet kapcsolatainak hatása az egész szerkezet dinamikai viselkedésére.
3) A többszintes faanyagú síkbeli keretszerkezet sarokkapcsolatainak szilárdsági és merevségi tulajdonságainak valamint tönkremeneteli mechanizmusának elemzése dinamikai terhek hatására.
4) Többszintes keret végeselemes modell-identifikációja és numerikus szimulációja annak érdekében, hogy pontosabban elemezhessük a dinamikai hatások által okozott teherbírási, merevségi állapotváltozásokat, és ezek következményeit.

A kutatás keretében vizsgáljuk a gyakran alkalmazott keretszerkezetet és a sarokmerev csomópontjait. Megvizsgáljuk végeselem-módszer segítségével, hogy a szerkezet dinamikai gerjesztésre hogyan viselkedik, illetve a kapcsolatok milyen hatást gyakorolnak az egész szerkezet dinamikájára. Továbbá vizsgáljuk a kapcsolat viselkedését és tönkremeneteli mechanizmusát a dinamikai terhek hatására.
Summary
The application of timber in structures raises several special problems.
The specialties of timber structures arise partly in the properties of the used material (viscous-elastic orthotropic), partly the buildup of the structure.

The aim of the research is to find answer how the timber frame and the used stud joint behave due to dynamic loads.
Among the effects, we analyze the seismic indication in detail.
Due to the European Standards (EC8), the importance of analysis of seismic loads grew lately. Its reason is that for new facilities it is more economical to size for seismic loads as well.

Main goals of the research:

1) Theoretical and experimental analysis of energy dissipation capacity of a multi-story timber
frame due to dynamic (seismic) effect.

2) Impact of the connections of a 2-dimensional multi-story timber framework to the dynamic behavior of
the entire structure.

3) Analysis of strength and stiffness properties and failure mechanism of the connections of multi-story
timber frames due to dynamic loads.

4) Finite Element model indification and numerical simulation of a multi-story frame in order to be able to
analyze the changes in strength capacity and stiffness states, and their effects.

In the research we study the most widely used framework and its fixed connections. Using Finite Element Method, we analyze how the structure behaves due to dynamic induction, and how the connections influence the dynamic behavior of the entire structure. Also we study the behavior of the connection, and its failure mechanism due to dynamic loads.





 

Final report

 
Results in Hungarian
Az egyre szélsőségesebb időjárás és a megnyilvánuló természeti jelenségek (földrengés) indokolttá teszik, hogy a korszerű mérnöki faszerkezetek tervezésekor a terhek időbeli lefolyását is figyelembe vegyük, szerkezetdinamikai vizsgálat segítségével. A munkában egy konkrét faszerkezet numerikus szerkezetvizsgálatakor megfigyelt jelenséget és annak elméleti hátterét mutatja be a szerző, a probléma végeselem-módszeres és analitikus megoldásának segítségével. Az új ismeretek birtokában, a modell adta keretek között, láthatóvá válik, hogy a faszerkezetek dinamikai vizsgálatakor a kapcsolat döntő szerepet kap. A munkából az is kiderül, hogy a kapcsolatra vonatkozó megállapítások további kiegészítésre szorulnak, a faszerkezeti kapcsolat részletesebb vizsgálata mellett. A teherviselő faszerkezetek tervezésekor előforduló legfontosabb anyagjellemző paraméter a rugalmassági modulusz. Ennek méréséről a legújabb európai előírások is rendelkeznek. Egy összetett méréssorozat első állomásaként vizsgáltuk ezen anyagjellemző terhelési sebességtől való függését. A dinamikus rugalmassági modulusz frekvenciafüggését alacsony frekvenciatartományban állapítottuk meg, valamint meghatároztuk az ezzel szoros kapcsolatban álló kúszásfüggvényt rövid vizsgálati idő mellett. Kulcsszavak: faszerkezetek, dinamikus rugalmassági modulusz, kúszásfüggvény
Results in English
The extreme weather conditions and other natural phenomena (e.g. earthquakes) indicate that we have to take load into consideration during modern engineered timber construction design, as a function of time. This requires a dynamic structural analysis. In this article, the results of the numerical structural dynamic analysis of a structure, and its theoretical background, are presented. The problem can be solved using the finite element method (FEM) or with an analytic procedure. The results of the model analysis indicate that structural connections play a prominent role in the dynamic performance of timber structures. Further improvements of the model along with a more detailed assessment of the timber connections are needed for refining the conclusions. In case of designing a timber structure the most important material property is the elastic modulus. Also, the newest European Standard (EUROCODE) gives instructions on its measuring. As a first station of a complex testing series we studied the frequency dependence of the elastic modulus by low-speed loading. We defined the frequency dependence of the dynamic modulus in a low frequency range, and determined the creep function of spruce-fir that is in tight connection with the dynamic modulus. Keyword: timber construction, dynamic modulus of elasticity, creep curve
Decision
No





 

List of publications

 
Fodor Tamás, Joó Balázs: Megkezdte működését a Faszerkezet-vizsgáló Laboratórium, Faipar, LV. ÉVF. 2007/1-2, (47-48 p.), 2007
Fodor Tamás, Szabó Márk: Könnyűszerkezetes fafödém dinamikai vizsgálata. I. rész: a vizsgálat alapelveinek bemutatása az európai előírások szerint., Faipar, LV. ÉVF. 2007/1-2, (17-22 p.), 2007




Back »