МЕХАНИЗМЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С НАГЕЛЯМИ ИЗ ПРЕССОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ И СТАЛЬНЫХ: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
МЕХАНИЗМЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С НАГЕЛЯМИ ИЗ ПРЕССОВАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ И СТАЛЬНЫХ: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
DOI:
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2026-22-3-23-34Ключевые слова:
деревянные соединения, нагели из прессованной древесины, стальные нагели, сопротивление, механизм передачи усилий, конечно-элементное моделированиеАннотация
Представлены экспериментальные и численные исследования сопротивления Г-образных деревянных соединений, собранных с использованием нагелей из прессованной древесины и стальных нагелей, при обычных механических нагрузках. Проведены механические испытания многослойного узла сопряжения балки с колонной для определения несущей способности и деформативности. Параллельно разработана трёхмерная конечно-элементная модель в программном комплексе Abaqus для моделирования сопротивления и изучения механизмов передачи усилий в зоне соединения. Численные результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными, что подтверждает способность модели точно воспроизводить общее поведение соединения. Хотя оба типа нагелей демонстрируют относительно схожую общую жёсткость, распределение напряжений вдоль волокон (S11) и поля напряжений в узле выявляют принципиально различные механизмы передачи усилий. Стальные нагели обеспечивают более равномерное распределение напряжений и более эффективную передачу усилий, тогда как нагели из прессованной древесины характеризуются более локализованными концентрациями напряжений и более податливым механическим откликом. Тем не менее, применение нагелей из прессованной древесины может давать преимущества с точки зрения совместимости материалов и потенциальных теплотехнических характеристик при повышенных температурах. Полученные результаты способствуют более глубокому пониманию сопротивления деревянных соединений с различными типами нагелей и служат основой для будущих термомеханических исследований деревянных конструкций, подвергающихся воздействию огня.
Библиографические ссылки
M. Riggio, J. Sandak, and A. Sandak, “Densified wooden nails for new timber assemblies and restoration works: A pilot research,” Construction and Building Materials, vol. 102, pp. 1084–1092, 2016. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.06.045
B. Anshari, Z. Guan, A. Kitamori, K. Jung, I. Hassel, and K. Komatsu, “Mechanical and moisture-dependent swelling properties of compressed Japanese cedar,” Construction and Building Materials, vol. 25, no. 4, pp. 1718–1725, 2011.
K. Jung, A. Kitamori, and K. Komatsu, “Evaluation on structural performance of compressed wood as shear dowel,” Holzforschung, vol. 62, pp. 461–467, 2008.
K. Jung, A. Kitamori, and K. Komatsu, “Development of a joint system using a compressed wooden fastener I: Evaluation of pull-out and rotation performance for a column-sill joint,” Journal of Wood Science, vol. 55, pp. 273–282, 2009.
K. Jung, A. Kitamori, and K. Komatsu, “Development of a joint system using a compressed wooden fastener II: Evaluation of rotation performance for a column-beam joint,” Journal of Wood Science, vol. 56, pp. 118–126, 2010. https://doi.org/10.1007/s10086-009-1078-5
K. Jung, S. Murakami, A. Kitamori, W.-S. Chang, and K. Komatsu, “Improvement of glued-in-rod joint system using compressed wooden dowel,” Holzforschung, vol. 64, pp. 799–804, 2010. https://doi.org/10.1515/HF.2010.117
C. O’Loinsigh, M. Oudjene, H. Ait-Aider, P. Fanning, A. Pizzi, E. Shotton, and E.-M. Meghlat, “Experimental study of timber-to-timber composite beam using welded-through wood dowels,” Construction and Building Materials, vol. 36, pp. 245–250, 2012. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.04.118
B. H. Xu, M. Taazount, A. Bouchaïr, and P. Racher, “Numerical 3D finite element modelling and experimental tests for dowel-type timber joints,” Construction and Building Materials, vol. 23, no. 9, pp. 3043–3052, 2009. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.04.006
A. O. Feio, P. B. Lourenço, and J. S. Machado, “Testing and modeling of a traditional timber mortise and tenon joint,” Materials and Structures, vol. 47, pp. 213–225, 2014. https://doi.org/10.1617/s11527-013-0056-y
A. Arciszewska-Kędzior, J. Kunecký, H. Hasníková, and V. Sebera, “Lapped scarf joint with inclined faces and wooden dowels: Experimental and numerical analysis,” Engineering Structures, vol. 94, pp. 1–8, 2015. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.03.036
T. T. Tran and N. T. Dao, “Development of a hybrid elasto–plastic-damage material model for the analysis of adhesive-free lapped scarf timber joints,” Mechanics Based Design of Structures and Machines, 2026. https://doi.org/10.1080/15397734.2026.2632701
T. T. Tran, Q. B. Vu, T.-H. Tran, H.-N. Hoang, and T.-H. Nguyen, “Abaqus-based numerical modeling of a two-layer timber beam under fully composite and fully non-composite conditions,” Advances in Science and Technology Research Journal, vol. 20, no. 6, pp. 314–324, 2026. https://doi.org/10.12913/22998624/218005
T. T. Tran, V.-D. Thi, M. Oudjene, M. Khelifa, P. Girods, M. Debal, Y. Rogaume, and Y. Jannot, “Fire structural performance of thermo-mechanically compressed spruce timber by means experiments and a three-step multi-reactions pyrolysis 3D-finite element modelling,” Construction and Building Materials, vol. 320, p. 126100, 2022. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.126100
M. Khelifa, T. T. Tran, A. Khennane, M. Oudjene, and Y. Rogaume, “Thermal response of timber connections using densified wood dowels under fire,” Journal of Fire Sciences, vol. 42, no. 6, pp. 534–550, 2024. https://doi.org/10.1177/07349041241257262
T. T. Tran, M. Khelifa, M. Oudjene, M. Debal, and Y. Rogaume, “An experimental investigation of the thermomechanical performance of wood structures assembled with densified wooden dowels under fire exposure,” International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, vol. 21, no. 4, pp. 73–82, 2025. https://doi.org/10.22337/2587-9618-2025-21-4-73-82
T. T. Tran, Modeling of Fire Performance of Timber Structures Assembled by Densified Wooden Dowels. PhD Thesis, University of Lorraine, France, 2021
Dassault Systèmes Simulia Corp., Abaqus Analysis User’s Guide, Version 2023
Eurocode 3, Design of Steel Structures – Part 1-2: Structural Fire Design, European Committee for Standardization (CEN), Brussels, Belgium, 1993.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 International Journal for Computational Civil and Structural Engineering
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
