同济大学木结构第六章 木结构力学性能

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中国古建筑论文:中国古建筑木结构力学研究

中国古建筑论文:中国古建筑木结构力学研究

中国古建筑木结构力学研究前言中国文化博大精深,流传至今的文化当中包含了大量我国古人的智慧,古建筑可以说是当今世界上最伟大的创造发明之一,从古代起就以其舒适、优美和实用等特点流传至日韩等国。

在当今世界经济飞速发展的背景下,中国古建筑已经成为人类世界最宝贵的文化遗产之一。

而古建筑中的古木结构是最具特色的一种,中国古代的佛寺及观音阁等都以古木结构为主。

现阶段加强对该结构的研究对于保护人类文化遗产具有重要的意义。

近年来我国涌现出越来越多的学者从不同的角度对其展开研究,本文将从力学角度对其研究进展进行描述。

一、中国古建筑木材力学性能青铜和石器时期,我国的木材资源相当丰富,当时的生产力和环境条件下,人们通过智慧运用木材来搭建房屋。

经过古人不断的努力,他们意识到了木材搭建房屋的种种优点,并逐渐将木结构搭建房屋的技术和经验流传了下来。

但是值得注意的是,木结构同其他结构的建筑相同,在建造建筑时同样也存在着许多问题。

(一)材性劣化我国的木结构古建筑经过上千年的洗礼,至今为止已经受到了各种不同的虫蛀及腐蚀,其材性受环境的影响较大,劣化现象严重。

在现阶段的古建筑木结构力学研究过程中,专家们最为关心的问题就是古建筑中的材性劣化问题。

近年来我国相关方面的专家针对木结构的古建筑材性的变化进行了仔细的对比和研究,其中有对大概拥有九百年历史的北岳庙大殿的研究和约有二百年历史的易昌陵碑楼的研究。

经对比,专家们总结出木结构古建筑受到环境和时间的影响比较严重,经历时间越久的建筑,它们的材质更加脆弱,力学性能更加低下,虽然不同的树木种类会使其产生不同的腐蚀程度,但是其变化的整体趋势是相同的。

最初我国对材性劣化的研究方法是应用接种腐朽菌的方式,这种方法能够促使木材腐朽速度加快,从而进行对比,得到想要的实验结果,其结果表明不同的木材,其物理及化学性质是按照一定规律进行衰变的。

(二)木材的各向异性木质材料最大的特点就是它的各向异性,我国在对木结构的精细化有限元进行研究的过程中,专家陈志勇提出了本构模型,该模型能够充分反映出木材各项异性中的抗压能力、弹性及二次应变的硬化在横纹承压下的反应等,以编制的方式在ABAQUS当中融入木材本构模型,同时专家还将这一方式在易昌陵碑楼的受力性能研究中进行了充分的应用,加强分析了对斗栱等受力性能的有限元。

同济大学结构力学

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目前,加拿大多伦多电视塔高554米,但这一高度算上了天线。台北101大楼高508米,但屋顶高度仅 480米。此外,东京的胜美达通讯大楼即将动工,设计高度610米。迪拜塔2008年9月1日已达688米, 设计高度700米,传言812米,科威特打算建造1001米的标志性建筑。
金茂大厦421m
西尔斯大厦 442m
同济大学结构力学
学习方法 1、采用课堂讲课和自学教材相结合的方法,以讲课为主,有部分内容给大家自学,目的是培养大家自学的能 力。在自学过程中,不能理解的内容,大家可以相互讨论,当然也可将看不懂的问题和我一起探讨。 2、希望同学们应以讲课内容为主,作简单笔记,在学习理论、概念的同时,一定要作相当数量的习题,通过 手算的方法和技巧来掌握力学的概念以及分析和计算的方法。
几何特征:其横截面上两个方向的尺寸远小于长度。 典型形式:梁、刚架、拱和珩架。 (b)板壳结构——也称薄壁结构。 几何特征:其厚度远小于其余两个方向上的尺度。 典型形式:房屋建筑中的楼板、壳体屋盖及飞机和轮船的外 壳等。 (c)实体结构——也称三维连续体结构。 几何特征:结构的长、宽、高三个方向的尺寸大小相仿。 典型形式:重力式挡土墙、水工建筑中的重力坝等。
人类建筑师总想将摩天大楼越盖越高,美国有527米高的芝加哥西尔斯大厦,加拿大有553米高的多 伦多CN电视塔,阿联酋迪拜市正在建造一座高达807米的世界最高楼。然而这些摩天大楼和日本大成 建筑公司蓝图中的“X-Seed 4000”摩天巨塔相比,却全都是“小巫见大巫”。
美国“高层建筑及城市居住委员会”设定了4个衡量标准:最高一层地板的高度、最高一层屋顶的高度、 大厦尖顶的高度及大厦最高点的高度。
吉隆坡的双子塔452m
台北市的101大楼508m
芝加哥“螺旋之尖”摩天大楼的建设方案获得了政府批 准,“螺旋之尖”摩天大楼全高610米,建成后将是全 美最高的大楼,它也将是世界各大城市里高楼建筑的一 个典范。

同济大学钢结构基本原理PPT课件

同济大学钢结构基本原理PPT课件

应力幅:由于存在残余应力,r不能代表实际应力变化情况
Dmaxmin
最大拉应力
疲劳强度曲线:
最小拉应力或压应力 拉(+)压(-)
42
匀质材料疲劳强度与应力比的关系:
K 0 1 , 1
0 max K , 0 max K ,
min
r max
应力幅与应力循环次数关系:
max
断裂韧性KIC: KIC a0
KI<KIC 稳定,裂纹不扩散 KI=KIc 临界 KI>KIC 失稳,裂纹扩展
弹性断裂力学公式(张开位移理论):
dI
2a
Ef y
d IC
稳定
d I d IC
不稳定
位移临界值 KIC EfydIC
40
影响脆性断裂的因素:裂纹尺寸、作用应力、材料韧性
提高抗脆断措施: 焊接施工管理,避免焊接裂纹、杂质 避免焊缝集中、采取措施避免或消除焊接残余应力 优化细部构造措施、避免应力集中 选择合理钢材,低温动力下工作时选用高等级钢
脆性破坏: 脆性断裂,应力<fy,无明显变形、无预兆,端口平直 拉应力超过晶粒抗拉能力。 强度理论 应力>fy破坏 ?不适用于脆性断裂 断裂力学理论 ! I型裂纹:张开型 II型裂纹:滑移型 III型裂纹:撕开型
39
弹性断裂力学公式:
系数 裂纹宽度一半 应力
应力强度因子:KI a
临界应力0:裂纹失稳扩展时应力
涂料 底层处理(抛丸除锈等) + 底漆 + 面漆 耐侯钢材 Cu-P-Ti-Re: 09CuPCrNi,16CuCr, 12MnCuCr
Cu-P-Ni-Cr: SMA400AW, AP, SMA490AW
38

同济大学 木结构

同济大学 木结构

Leff
Δ
Axial load P (kN)
P
Displacement Δ (mm)
Compression members
(1) Strength
N An

fc
N
where N —— compression
An —— net area
fc —— compression strength
(2) Stability
and modulus of elasticity
If log applied have not been cut out the checking parts, the design
values of compressive resistance strength and bending resistance strength parallel to grain and modulus of elasticity will be increased by 15%.
Strength For some import dimension lumber, there are design values of strength in our timber code.
Strength For some import dimension lumber, there are design values of strength in our timber code.
Technical Specification for Light Wood-Frame Constructions, DG/TJ08-2059-2009
Leff
Δ
buckling and material failure)

第六章-力法(二) ,同济大学结构力学课件,朱慈勉版教材,吕凤悟老师课件

第六章-力法(二) ,同济大学结构力学课件,朱慈勉版教材,吕凤悟老师课件
根据对称结构的受力特征,在对称或反对称荷载作用下,可以取半结构 计算,另外半结构的内力可通过对称或反对称镜像得到。
半结构选取的关键在于正确判别另外半结构对选取半结构的约束作用。 判别方法有两种:
根据对称轴上的杆件和截面的变形(或位移)特征判别。(适用于所有结构)
根据对称轴上的杆件和截面的内力特征判别。 (一般只适用于奇数跨结构)
【例】试用力法求作图示刚架的弯矩图。 各杆 EI C 。
Strucural Analysis
School of Civil Engineering, Tongji Univ.
§6-5 对称性的利用—力法简化计算
【例】试用力法求作图示刚架的弯矩图。各杆 EI C 。
【解】利用对称性简化为一次超静定。
11X1 1p 0
11

144 EI
,
1 p

1800 EI
X1 12.5kN
M M1X1 M p
Strucural Analysis
School of Civil Engineering, Tongji Univ.
§6-5 对称性的利用—力法简化计算
取半结构计算
§6-5 对称性的利用—力法简化计算
对称性的概念
对称结构:几何形状、支承情况、刚度分布均对称的结构。
支承不对称
对称结构
几何对称 支承对称 刚度对称
非对称结构
刚度不对称
对称荷载:作用在对称结构对称轴两侧,大小相等,方向和作用点对称的荷载。 反对称荷载:作用在对称结构对称轴两侧,大小相等,作用点对称,方向

13X 3 23X 3

1 p 2p
0 0
31X1 32 X 2 33 X 3 3 p 0

第一章绪论木结构

第一章绪论木结构

第一章绪论木结构
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11
1.3.1 胶合板定义和特点
1.3.1.1定义:把由原木旋切或刨切成的单板按一定规则 胶和起来形成的板材。 1.3.1.1 特点:﹙与木板相比﹚ ①强重比高 ②幅面大 ③外观美观 ④各向异性减少 ⑤ 保留了天然材的优点,隐蔽了一部分缺陷.
第一章绪论木结构
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12
6
1.2.4集成材用途 集成材没有改变木材的结构和特点,它仍和木材一样是一种天 然基材,但从物理力学性能来看,在抗拉和抗压强度方面都优于实 体木材,在材料质量的均匀化方面也优于实体木材。因此,集成材 可以代替实体木材应用于各种相应的领域。
结构用集成材
集成材是随着建筑业对长大结构构件的需求量大增而发展起来 的,主要用于体育馆、音乐厅、厂房、仓库等建筑物的木结构梁, 其中三铰拱梁应用最为普遍,这是在以前的木结构中无法实现的
第一章绪论木结构
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7
非结构集成材
非结构用集成材主要作为家具和室内装修用材。
在家具方面,集成材以集成板材、集成方材和集成弯曲材的形
式应用到家具的制造业。
集成板材应用于桌类的面板、柜类的旁板、顶底板等大幅面部
件,柜类隔板、底板和抽屉底板等不外露的部件及抽屉面板、侧板、
底板、柜类小门等小幅面部件。
第一章绪论木结构
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5
12.3集成材 分类
(1)按使用环境,集成材可分为室内用集成材和室外用集成材。 室内用集成材在室内干燥状态下使用,只要满足室内使用环境下的 耐久性,即可达到使用者要求。室外用集成材在室外使用,经常遭 受雨、雪的浸蚀以及太阳光线照射,故要求具有较高的耐久性。
(2)按产品的形状,集成材可分为板状集成材、通直集成材和弯 曲集成材。也可以把集成材制成异形截面,如工字形截面集成材和 箱型截面集成材或叫做中空截面集成材。

同济大学高等结构动力学课件(全)

同济大学高等结构动力学课件(全)

车辆振动作用 地震振动作用 风致振动作用
同济大学土木工程防灾国家重点实验室、 同济大学土木工程防灾国家重点实验室、桥梁工程系
主要内容
第一讲 单自由度系统自由振动 第二讲 单自由度系统强迫振动 第三讲 广义单自由度叠加方法 第四讲 广义单自由度分步方法 第五讲 多自由度系统动力问题 第六讲 特征值问题求解方法 第七讲 随机振动基础 第八讲 结构随机振动分析 第九讲 结构动力可靠性分析 第十讲 桥梁车辆振动作用 第十一讲 桥梁地震振动作用 第十二讲 桥梁风致振动作用
阻尼比计算:
2πξω vn = exp vn +1 ωD
Hale Waihona Puke 两边取对数: δ ≡ ln vn = 2πξ ≈ 2πξ = c
ξ≈
vn +1 1−ξ v n − v n +1
2mf
2πv n +1
ξ≈
vn − vn+m 2mπv n + m
振幅衰减值:振幅减小50%的振动次数
1. 1结构重力影响(续)
&&(t ) + cv &(t ) + k∆ st + kv (t ) = p (t ) + W mv
∵ k∆ st = W ∴ ∵ ∴
&&(t ) + cv &(t ) + kv (t ) = p (t ) mv
&&(t ) , v & (t ) &&(t ) = v ν &(t ) = v
A = 0,
B=− p0 β k 1 1 − β 2
无阻尼系统通解:
p v(t ) = 0 k 1 1 − β 2 (sin ω t − β sin ωt )

note 7.木结构

note 7.木结构

7.1.2 木材主要力学性能指标 根据外力种类划分有 压缩强度(包括顺 根据外力种类划分有:压缩强度(包括顺 纹抗压强度,横纹抗压强度,局部抗压强度)、 拉伸强度(包括顺纹抗拉强度,横纹抗拉强 拉伸强度(包括顺纹抗拉强度 横纹抗拉强 度)、抗弯强度、抗剪强度、扭曲强度、冲击 韧性、硬度、抗劈力等。 韧性 硬度 抗劈力等 按加载速度和作用方法划分有:静态强度、 冲击强度、疲劳强度、蠕变强度。
子周围产生应力集中,与同一比重的无节木材相 比,表示出小的弹性模量。 •
7.1.3 木结构用材的分类 7 1 3 木结构用材的分类
7.2木结构的连接 7 2木结构的连接
• 7.2.1齿连接 齿连接 • 7 2 2螺栓连接和钉连接 7.2.2螺栓连接和钉连接
7.2.1齿连接
7.2.2螺栓连接和钉连接 7 2 2螺栓连接和钉连接
7.3 木结构的防火和防护 7 3 木结构的防火和防护
7.4 其பைடு நூலகம்规定 7 4 其他规定
7.1.1.3 7 1 1 3 顺纹拉伸 木材顺纹拉伸破坏主要是纵向撕裂和微纤丝之间的剪 切。微纤丝纵向结合非常牢固,所以顺纹拉伸时的变形不 切 微纤丝纵向结合非常牢固 所以顺纹拉伸时的变形不 大,通常应变值小于1%~3%,强度值却很高。即使在这 种情况下,微纤丝本身的拉伸强度也未能充分发挥,因为 木材的纤维会在微纤丝之间撕开。木材顺纹剪切强度特别 低,通常只有顺纹抗拉强度的6%~10%。顺纹拉伸时,微 纤丝之间产生滑移使微纤丝撕裂破坏,其破坏断面通常呈 锯齿状、细裂片状或针状撕裂。其断面形状的不规则程度, 取决于木材顺拉强度和顺剪强度之比值。一般健全材该比 取决于木材顺拉强度和顺剪强度之比值 一般健全材该比 值较大,破坏常在强度较弱的部位剪切开,破坏断面不平 整 整,呈锯齿状木茬。 锯齿状木茬

结构稳定理论 同济大学 张其林老师课件

结构稳定理论 同济大学 张其林老师课件

Pcr,2
1 r2
GIt
2EI
4H 2
精确解:
Ps
1 r2
GIt
2 EI
4H 2
二、Dunkerley准则
一个作用于复杂荷载系统的弹性结构 的最小临界荷载的倒数小于等于同一结构 作用于各子荷载得到的临界荷载倒数之和。
例:考虑一平面内压弯构件 N,M
①首先假定 M=0,只有N作用,平面外弯曲屈曲:
We Wi 0
其中,外力功We等于外荷载势能增量e 的负值,即:We e 内力功Wi 等于体系弹性势能增量U 的负值,即:Wi U
平衡条件: e U 0
为体系的总势能, e U U We
平衡状态时,体系总势能的一阶变分为零,总势能为驻值
——总势能驻值原理: 0
平衡状态的稳定性通过总势能的二阶变分 2 确定。 平衡状态稳定时,总势能为最小值
2l 2 l l sin 2 l cos 2 2l2 1 sin
2l( 1 sin 1)
记:N c ,
l 1 sin
NH N
N 2l
1 sin 2
,
NV
N
l cos 2l
N
cos 2 1 sin
绕A点弯矩平衡:Pl sin NHl cos NVl sin
p1 0:
2
p2 '
0:
2P lC
1
3
4
从 p2 可见: 0时 结构具有不稳定的后屈曲性能; 0时 后屈曲性能稳定
从 p2 ' 可见: 0时 结构具有不稳定的初始后屈曲性能; 0时 初始后屈曲性能稳定。
4、小结
(1)对称:Talyor级数展开后, 项消失,可考虑 2项; 不对称,Talyor级数展开后,可仅考虑 项。

同济大学朱慈勉 结构力学 第6章习题答案

同济大学朱慈勉 结构力学 第6章习题答案

同济大学朱慈勉 结构力学 第6章习题答案6-1 试确定图示结构的超静定次数。

(a)(b)(d)(f)(g) 所有结点均为全铰结点2次超静定6次超静定4次超静定3次超静定去掉复铰,可减去2(4-1)=6个约束,沿I-I截面断开,减去三个约束,故为9次超静定沿图示各截面断开,为21次超静定刚片I 与大地组成静定结构,刚片II 只需通过一根链杆和一个铰与I 连接即可,故为4次超静定(h)6-2 试回答:结构的超静定次数与力法基本结构的选择是否有关?力法方程有何物理意义? 6-3 试用力法计算图示超静定梁,并绘出M 、F Q 图。

(a) 解:上图=l1M p M01111=∆+p X δ其中:EIl l l l l l l EI l l l l EI 8114232332623232333211311=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯+⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=δEIl F l lF l lF EI l pp p p817332322263231-=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯-⨯=∆0817*******=-EIl F X EI l p p F X 211=p M X M M+=11l F p 61l F p 612l 3l 3 题目有错误,为可变体系。

+ p lF 2 1=1M 图p Q X Q Q +=11p F 21p F 2(b) 解:基本结构为:l 1Ml l 2Ml F p 21p Ml F p 31⎪⎩⎪⎨⎧=∆++=∆++0022221211212111p p X X X X δδδδp M X M X M M ++=2211p Q X Q X Q Q ++=22116-4 试用力法计算图示结构,并绘其内力图。

(a)l2l 2 l2l l 2Q 图12解:基本结构为:1Mp M 01111=∆+p X δ p M X M M +=11(b)解:基本结构为:4a 2a4a4a3m6m 6m810 810计算1M,由对称性知,可考虑半结构。

同济大学建筑结构试验期末整理

同济大学建筑结构试验期末整理
41. 对铰支座的基本要求 ①必须保证结构在支座处能自由转动。 ②必须保证结构在支座处力的传递。 ③构件支座处铰的上下垫板要有一定的刚度。
5
④滚轴的长度,一般取等于试件支承处截面宽度 b。 ⑤滚轴的直径查表并进行强度验算。
42. 荷载支承机构 荷载支承设备在试验室内一般是由横梁立柱组成的反力架和试验台座组成。也可利用适宜于试验中小型构 件的抗弯大梁或空间桁架式台座。
2 . 生产性试验的目的 ①结构的设计和施工通过试验进行鉴定。 ②工程改建或加固,通过试验判断具体结构的实际承载能力。 ③处理工程事故,通过试验鉴定提供技术根据。 ④已建结构的可靠性检验、通过试验推断和估计结构的剩余寿命。 ⑤鉴定预制构件产品的质量。
3 . 科学研究性试验的目的 ①验证结构计算理论的假定。 ②为制订设计规范提供依据。 ③为发展和推广新结构新材料与新工艺提供实践经验。
3
23. 在结构试验中确定材料力学性能的方法有哪些? ①直接试验法 最简单和最基本的方法,把材料按规定做成标准试件,然后在试验机上用规定的标准试验方法加荷试验进 行测定。 ②间接测定法(非破损试验或半破损试验法) 对已建结构,力学性能随时间发生变化,为判断结构目前实有的承载能力,对结构各部位现有材料的力学 性能检测。非破损试验是用专用设备仪器,直接在结构上测量与材料强度有关的另一物理量(硬度、回弹 值、声波传播速度),通过理论关系或经验公式得力学性能。半破损试验是在结构或构件上进行局部微破损 或直接取样的方法,推算出材料强度。
5 . 静力试验和动力试验 ①静力试验:分为静力单调加载试验和低周反复静力加载试验。 ②动力试验:使用电液伺服加载设备和地震模拟震动台。
6 . 短期荷载试验和长期荷载试验 ①短期荷载试验:疲劳试验等。 ②长期荷载试验:混凝土徐变,预应力钢筋松弛等。

同济大学1991-2010年历年【结构力学】考研真题

同济大学1991-2010年历年【结构力学】考研真题

l
l
E
六:不经计算,求做图示结构弯矩图的大致轮廓,已知弯曲刚度为 EI, 横梁 EI1 = ∞。
EI1 ∞ EI1 ∞
EI1 ∞
q
七;求图示结构 B 处质点的动位移幅值,并绘制动力弯矩图,已知 P=5kN,θ = 20π ,m=100kg,
截面惯性矩 I = 4 ×103 cm4 ,弹性模量 E = 2 ×107 N / cm 2 。
3l
5EI
3EI
3EI
4l
3l
2l
题5图
6. 采用先处理法列出图示刚架的结构刚度方程,已知各杆的EI=1800KN·m2弹
簧刚度k=800KN/m。不计杆件的轴向变形。
8KN m
3m 6m
k 10KN 5KN
4m
12EI
⎡ l3 ⎢ 6EI
[k]t
=
⎢ l2 ⎢⎢⎢⎣−61lE22lI3EI
6EI l2
2m 2m 2m 2m 2m 2m 2m 2m 2m 2m
二、试作出图示刚架弯矩图,并求斜杆的剪力。已知各杆 EI 相同。
C
4m
4m
4m a a
2kN/m
G
F
D 3kN/m
4m
A 3kN m
3kN B
3m
4m
三、利用给定的基本结构,写出在支座位移 a、θ作用下求解刚架的力法方程,并求系数和自由项。
(a)
4kN EI
2m
A
C EI D
20kN
EI
EI
EI
h
EA
EI
EI
h
EA
EI
EI
h
4m
2m
l

同济大学木结构习题解答

同济大学木结构习题解答

习题解答习题1【解】 该构件为轴心受拉,根据木材类型和等级查表1得其顺纹抗拉强度设计值为24.8/t f N mm =;由表2尺寸调整系数为1.3。

选取最不利截面为150mm 范围内开了3个螺栓孔处,则:240140401234160n A mm =⨯-⨯⨯=2225000 6.01/ 4.8 1.3 6.24/4160n N N mm N mm A ==<⨯= 满足材料强度要求。

习题2【解】 该构件为轴心受压构件,查表3知木材强度等级为TC15A ,由表4知其顺纹抗压强度设计值为213/c f N mm =;因断面短边尺寸不小于150,故可考虑强度设计值提高10%。

不考虑其他强度调整系数。

(1)强度验算2150(20050)22500n A mm =⨯-=2224000010.67/13 1.114.3/22500n N N mm N mm A ==<⨯= 满足强度要求。

(2)稳定验算因构件中间有一缺口,200.90.920015027000A A mm ==⨯⨯=计算长度00.830002400l mm =⨯=15043.35i b mm === 0240055.367543.35l i λ===< 22110.67655.36118080ϕλ===⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭22024000013.15/14.3/0.67627000N N mm N mm A ϕ==<⨯ 满足稳定要求。

习题3【解】跨中弯矩设计值为:214 2.5 3.1258M kN m =⨯⨯=⋅支座处剪力设计值为:5V kN =查表3木材强度等级为TC11B ,查表4得抗弯强度设计值为211/m f N mm =,顺纹抗剪强度设计值为21.3/V f N mm =,强度设计值不作调整。

(1)抗弯强度验算 跨中弯矩最大处,2331120150450106n W mm =⨯⨯=⨯ 62233.12510 6.94/11/45010n M N mm N mm W ⨯==<⨯ 满足抗弯强度要求。

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tension of fibres along the edges
compression perpendicular to grain
notch bearing plate
glulam beams
bearing plate on steel column
I joists
3.5 Bending combined with tension member
3.6 Bending combined with compression member
① strength
N + M ≤1 An f c Wn f m
② Stability in the bending plane
N ϕϕm A0

fc
where ϕ ——stability factor for compression ϕm —— load combination factor
Combination of tension and shear, although tension fracture is the initiating mode
Bending failure
M Wn

fm
where
M —— bending moment Wn —— net elastic section modulus
4
Bending combined with compression member
③ Stability out the bending plane
N ϕ y A0
fc
+
⎜⎜⎝⎛
ϕ
M LWf
m
⎟⎟⎠⎞ 2
≤1
where ϕ y —— stability factor for compression out the bending plane
flexure, determined based on
the ratio of the height to width of section,
lateral brace and timber strength grade etc.
2
Prevention of lateral torsional
buckling
but,
Direct compression transfer of loads in the end zones reduces the total shear force to be carried.
This part of the load transferred in direct compression
decking or joists
< 610 mm
top edge < 8d plus bridging
<9
both edges
Bridging for floor joists
Shear failures
One of the very weak properties of wood,and
Shrinkage cracks often occur at the ends of beams in the zone of maximum shear stress.
N + M ≤1 An f t Wn f m
where
N —— tension M —— bending moment An —— net area Wn —— net elastic section modulus ft —— tension strength fm —— bending strength
f m —— bending resistance strength
Lateral torsional buckling of deep I-joists
Lateral torsional buckling
Elastic buckling: Mcr = π / Le (G J E Iy )0.5
Torsional stiffness
ϕl = 1.0
when lateral support is provided as shown
h/b h
b
<4
Lateral support at spacing:
no support
<5 < 6.5 < 7.5
purlins or tie rods
< 610 mm compression edge held by
w —— calculating deflection based on
standard load effects
3
Notch
Bearing failure
The “soft” property of wood
Not only compression perpendicular to grain but also tension of the fibres along edges
1
Bending failure in compression
Only likely for very high grade material Bending failure mode
Bending failure in tension
Most likely failure mode
Bral section
Shear failure
VS Ib

fv
where V —— shear force, without consideration within h S —— area modulus I —— moment of inertia b —— width f v —— shear resistance strength parallel to grain
Notch failure
3V 2bhn
⎜⎜⎝⎛
h hn
⎟⎟⎠⎞ ≤
fv
where h —— depth
hn —— net depth of the section not including the notch depth
Excessive deflections
w ≤ [w]
[ ] where w —— deflection limit of a bending member
Lateral bending stiffness
Le
y x
y
y
Δx
Δy x
θ
x
y
Lateral torsional
buckling
M ϕlW

fm
where M —— bending moment W —— section modulus
f m —— bending resistance strength ϕl —— lateral stability factor of member in
3.4 Bending Members
Bending Test
Parallel Strand Lumber girders
Bending Test
Bending Test
What can go wrong ?
Bending failure Lateral torsional buckling Shear failure Notch failure Bearing failure Excessive deflections
ϕL —— lateral stability factor for bending
Reading Materials
《木结构设计》(Timber Engineering)
(中国建筑工业出版社) 《木结构设计规范》(GB 50005-2003)
5
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