Vibracije izazvane ljudskim delovanjem kod spregnutih međuspratnih konstrukcija tipa drvo – laki beton

Abstract

U ovom radu ispitano je dinamičko ponašanje spregnutih međuspratnih konstrukcija tipa drvo-laki beton usled svakodnevnih ljudskih aktivnosti. Pri sanaciji, nadogradnji i seizmičkom ojačanju objekata na postojeće drvene međuspratne konstrukcije najčešće se izlivaju betonske ploče koje se sprežu sa postojećom konstrukcijom. Beton u gornjoj ploči međuspratne konstrukcije povećava njenu krutost i time smanjuje setljivost na dinamičku pobudu. Potreba da se smanji dodatno opterećenje na postojeće temelje konstrukcije, dovodi do sve češće upotrebe lakog betona pri sanaciji i rekonstrukciji objekata. NJegovom primenom povoljni efekti sprezanja ostaju očuvani, a prednosti u vidu smanjenja dodatne težine dolaze do izražaja. Međutim, u dostupnoj literaturi, podataka o dinamičkom ponašanju spregnutih međuspratnih konstrukcija izvedenih sa lakim betonima malih zapreminskih masa nema, pa je cilj ovog rada bio da se ispitaju osnovne dinamičke karakteristike drvenih međuspratnih konstrukcija saniranih lakim betonom raznih zapreminskih težina. Analizirano je dinamičko ponašanje, odnosno sračunate su prve tri sopstvene frekvencije oscilovanja četiri međuspratne spregnute konstrukcije sa identičnim poprečnim presecima i spojnim sredstvima, ali sa različitom klasom zapreminske mase lakog betona u gornjoj betonskoj ploči. Preliminarnim laboratorijskim ispitivanjem relevantnih svojstava četiri vrste lakog betona, monolitnog drveta i spojnih sredstava, koja su se koristila pri sprezanju drveta i lakog betona, dobijeni su potrebni ulazni podaci za numerička istraživanja. Za potrebe analitičkog istraživanja predložena je jednostavna metoda dinamičkog proračuna sopstvenih frekvencija oscilovanja elastično spregnutih konstrukcija. Tačnost rezultata predloženog dinamičkog proračuna potvđena je eksperimentalno, i poređenjem sa rezultatima programskog paketa Ansys.

This work has examines dynamic behavior of composite wood-lightweight concrete floor structures exposed to normal everyday human activities. In a case of restoration, renovation or seismic reinforcement, the most common approach is to pour concrete slabs onto existing wooden floor structures. Concrete in the upper zone of floor structure is increasing its stiffness and thus reducing the dynamic excitation. In the attempt to reduce the weight on the existing foundations, lightweight concrete is used for restoration and renovation. Coupling effect remains undisturbed but added weight is significantly reduced when lightweight concrete is used. However, the available literature does not provide data about dynamic behavior of the composite wood-lightweight concrete floor structures; therefore the goal of this research work is to examine the characteristics of the restored wooden structures coupled with lightweight concrete of the different specific weights. This research work analyzes dynamic behavior that included first three frequencies of four composite floor structures with identical cross sections and connections, but different specific weights of the lightweight concrete in the upper layer of the concrete slab. Preliminary laboratory testing of four different types of the lightweight concrete, wood and connections, yielded necessary data for the further numeric analysis. Simple calculation method for obtaining mode frequencies of the partial composite structures has been proposed, for the purpose of this analytical research. The accuracy of the proposed dynamic model has been confirmed through experimental research and compared up against the results from the Ansys