Это исследование проводилось на двухкомпонентном латексном (LCC) двухкомпонентном лате, состоящем из двух частей между бетонным полом и деревянным баром из ламинированного шпона (LVL). Система пола была моделью с использованием программного пакета SAP 2000. Целью этого исследования является изучение вибрационного поведения пола LCC с разной толщиной бетона, которая составляет 25 мм, 65 мм и от 20 мм до 200 мм за каждые 20 мм интервалов. Естественное частотное решение, получаемое через SAP 2000 толщиной 25 мм и 65 мм, составляет 57,45 Гц и 57,19 Гц. Толщина от 20 мм до 200 мм каждые 20 мм, оптимальное значение при толщине достигает 65 мм. Для покрытия бетона толщиной менее 65 мм масса будет областью поведения пола. Когда высота бетона увеличилась более чем на 65 мм, поведение пола будет областью по жесткости пола.
1. Введение
Виброизоляция пола является важным элементом, который следует учитывать в конструкции. Напольные вибрации здания вызваны деятельностью человека, такой как бег, танцы, прыжки или даже ходьба и механическое возбуждение оборудования, которые влияют на личный комфорт. Сила от ходьбы переводится из одного места в другое с каждым шагом. Это может создать проблемы с эксплуатацией, которые люди чувствуют раздраженными и неудобными.
Традиционный деревянный пол имел проблемы с работоспособностью вибрации благодаря гибкости древесины, особенно для длинного пола. Таким образом, проблема вибраций традиционных деревянных полов может быть решена путем нанесения тонкого слоя бетона поверх деревянных балок. Бетонная плита может увеличить массу, жесткость и прочность деревянного пола. Это означает, что прочность и жесткость используются в наибольшей степени, что позволяет использовать систему деревянного бетонного композитного пола для улучшения динамических и вибрационных характеристик традиционных деревянных полов [1].
Древесно-бетонный композитный (TCC) пол — это технология строительства, используемая для модернизации традиционного деревянного пола [2]. Эта система представляет собой комбинацию деревянной балки с бетонной плитой перекрытия (например, плиты перекрытия пб) с использованием балочной системы для переноса грузов между древесиной и бетоном. Система пола TCC обеспечивает большую прочность и жесткость, более высокую огнестойкость и меньший эффект вибрации по сравнению с традиционными деревянными полами [3]. Преимущества систем TCC вызвали его привлекательное использование для нового строительства [4]. Структура TCC обеспечивала больше преимуществ по сравнению с традиционной структурой древесины с точки зрения прочности и долговечности.
TCC имеет более высокую жесткость и прочность, уменьшает восприимчивость к вибрации, более устойчив к пожару и сейсмике и хорош в тепловой и акустической сепарации. Кроме того, общий вес пола может быть уменьшен из-за введения древесины в конструкции пола, что может уменьшить объем использования армирующего бетона, что непосредственно может уменьшить наложенную нагрузку на фундамент [5].
В этом исследовании ламинированный пиломатериал (LVL) использовался в качестве деревянного балки для увеличения прочности пола TCC. LVL — это пиломатериалы, которые имеют почти в три раза большую прочность пиломатериала, более надежный и высокий модуль упругости (Abd Ghafar, 2008). Пол LCC был моделью с использованием программного пакета конечных элементов SAP 2000 для изучения влияния толщины бетонного покрытия и определения оптимального покрытия бетона.
2. Материалы и методы для пакета программного обеспечения SAP 2000
Свойства материала для LVL и бетона были приняты из H’ng [6]. Свойства материала — это первый элемент, который необходимо вставить в пакет программного обеспечения SAP 2000.
Второй шаг в программном пакете SAP 2000 — вставить элемент TCC. Три типа элементов, которые были использованы в этом исследовании, которые (1) элемент луча, (2) элемент оболочки и (3) элемент связи. Элемент пучка представлял толщину балки LVL толщиной 400 мм. В то время как элемент оболочки представлял бетонную посадку с изменяемой толщиной бетонного покрытия, был образцовой формой от 20 мм до 200 м с интервалом 20 мм, в том числе толщиной 25 мм и 65 мм. Выбор 25 мм и 65 мм на основе Абда Гафара [7]. Элемент связи представлял собой соединитель TCC. Элемент св
язи использовался для соединения двух элементов луча и передачи нагрузок от бетонирования на латекс. В свойствах линии связи были определены два типа связи: разъем для сдвига и жесткий разъем. Моделирование конечных элементов и поперечное сечение LCC, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1. (a) Сечение LCC и (b) Моделирование конечных элементов пола LCC.
3. Результаты и обсуждения
Важнейшей формой формы является то, что естественные частоты моделей пола LCC были правильными. В таблице 1 представлены собственные частоты и формы моды 2-метрового пола LCC с толщиной бетона 25 мм и 65 мм. Модель всех этажей имела аналогичное поведение форм моды, как и для моделей в таблице 1.
Таблица 1. Форма режима
Первый режим пол LCC был представлен как полусинусоидальная кривая с собственной частотой 57,45 Гц
и 57,19 Гц для толщины 25 мм и 65 мм. Первая форма режима была похожа на форму отклонения, вызванную равномерной гравитационной загрузкой системы пола LCC. Самое высокое смещение, расположенное в середине пролета LCC-пола из-за собственного веса пролета, превращается в стресс-центр в середине пролета, где он находится далеко от поддержки. Вторая форма режима пола LCC соответствует предсказанной собственной частоте 121.90 Гц и 121.38 Гц, где она представлена как полная кривая синуса. Третья форма режима LCC соответствует собственной частоте 193,72 Гц и 188,57 Гц, что также незначительно для вибрации пола. Третий режим пола LCC был представлен как одна и половина синусоидальной кривой. Собственные частоты пола были немного выше из-за короткого промежутка по полу LCC. Чем короче длина пола, тем больше будет жесткость и естественная частота пола.
Собственные частоты различной толщины бетона были получены с использованием программного обеспечения SAP 2000 и теоретического анализа. Собственные частоты между теорией и программным обеспечением SAP 2000. Результаты показали, что собственные частоты уменьшались с 20 мм до 60 мм бетонной толщины. В то время как результаты увеличились от 65 мм бетона до 200 мм бетона. Такое поведение показывает, что собственные частоты LCC были доминирующими по массе для LCC с 65 мм бетонным покрытием или меньше. LCC с 65 мм бетонным покрытием или более будет преобладать жесткостью LCC. Это связано с изменением массы и жесткости при изменении толщины бетонного покрытия, как упоминается Риджалом и др. Al [7], теоретически собственная частота зависит от свойств системы, массы и свойств.
Сравнение теоретического и модельного показало, что теоретические данные дали более высокое значение собственной частоты из-за отсутствия жесткости соединителя, включенного во время теоретического расчета. Средняя процентная разница между теоретическим расчетом и SAP 2000 находится в диапазоне от 4,25% до 11,56%. При этом самая низкая процентная разница составляет 4,25%, когда толщина бетона составляет 200 мм. Наибольшая разница в процентах — это толщина бетона 60 мм, где она составляла 11,56%. При толщине 25 мм и 65 мм процентная разница, которая имела место, составляла 11,46% и 10,78%.
4. Выводы
2-метровый пол LCC был моделью в программном пакете Sap 2000 с разной толщиной бетонной доливки. Это исследование доказывает, что толщина бетонного покрытия влияет на собственную частоту пола LCC. Оптимальное покрытие бетона определялось толщиной 65 мм. Для покрытия бетона толщиной менее 65 мм масса будет областью поведения пола. Когда высота бетона увеличилась более чем на 65 мм, поведение пола будет областью по жесткости пола.
Список литературы
[1] Smith I and Chui Y H 1988 Design of lightweight wooden floors to avoid human discomfort. Can J Civil Engineering 15(2) pp 254-262.
[2] Ceccotti A 1995 Timber-concrete Composite Structures (Timber Engineering, Step 1, First Edition, Centrum Hout, The Netherlands) pp E13/1-E13/12.
[3] Buchanan A, Deam B, Fragiacomo M, Pampanin S, and Palermo A 2008 Multi-storey Pre-stressed Timber Buildings in New Zealand Structural Engineering International. Special Edition on Tall Timber Buildings
[4] Lukaszewska E, Johnsson H, and Fragiacomo M 2008 Performance of connections for prefabricated timber-concrete composite floors RILEM Journal of Materials and Structures 41(9) 1533–1550
[5] Yeoh D, Fragiacomo M and Deam B 2010 Experimental Behaviour of LVL-concrete Composite Floor Beams at Strength Limit State 33(9) 2697-2707
[6] H’ng P S, Ahmad Z and Tahir, P M 2012 Laminated Veneer Lumber from Malaysian Tropical Timber (UiTM Press)
[7] Abd Ghafar, N H 2008 Forced vibration testing on LVL-Concrete Composite floor systems 7th fib PhD Symposiumin (Stuttgart, Germany)
[8] Rijal R, Samali, B and Crews K 2010 Dynamic performance of timber concrete composite flooring systems Sam Fragomeni and Srikanth Venkatesan (CRC Press) chapter 5 pp 315-319.
Modelling of concrete topping thickness effects on
the vibration behaviour for lvl-concrete composite floor (LCC)
NH Abd Ghafar and N M Sahban 2017
