Review of the new rules for connections on Eurocode 5 - Part 1-1

Abstract

"CEN/TC 250/SC 5 N 1650: prEN 1995-1-1_FOR ENQ (working draft to CIB)", som refereres til som ny Eurokode 5 i denne oppgaven, er et revidert Eurokode 5-utkast utviklet av Den europeiske standardiseringskomiteen (CEN) som en videreutvikling av Eurokode 5 – Del 1-1 for å oppnå en ytterligere forbedring av dimensjoneringsregler for trekonstruksjoner i Europa. " Eurokode 5: Prosjektering av trekonstruksjoner - Del 1-1: Allmenne regler og regler for bygninger" (EN 1995-1-1), som refereres til som nåværende Eurokode 5 i denne oppgaven, er nå for tiden implementert og anvendt for prosjektering av trekonstruksjoner i alle europeiske land. Målet med denne oppgaven er å gjennomgå og utforske dimensjoneringsreglene for forbindelser i trekonstruksjoner på den nye Eurokode 5 og sammenligne dem med den nåværende Eurokode 5. En sammenligningsstudie er utført, og eksempeltilfeller er også inkludert i sammenligningen. Endringene eller forskjellene mellom dimensjoneringsreglene for forbindelser i trekonstruksjoner på den nye Eurokode 5 og den nåværende Eurokode 5 er utforsket og gitt i denne oppgaven, og noen av dem er som følger: • For å bestemme den karakteristiske verdien av bidraget fra såkalte dybeleffekten (Johansens del) av en forbinder gir den nye Eurokode 5 samme sett av bruddformer for tre-mot-tre - og stål-mot-tre forbindelser, og stålplaten behandles som et element i stål-mot-tre forbindelser. Den nåværende Eurokode 5 gir forskjellige sett av bruddformer for tre-mot-tre - og stål-mot-tre forbindelser, og stålplaten behandles ikke som et element i stål-mot-tre forbindelser. For forbindelser med mer enn to skjærplan er fire kompatible bruddformskombinasjoner (A), (B), (C) og (D) gitt av den nye Eurokode 5, men kompatibiliteten mellom bruddformene må kontrolleres i henhold til den nåværende Eurokode 5. • Ved bestemmelse av den karakteristiske uttrekkskapasiteten for forbindelser med aksialt belastede skruer og gjengestenger endres diameterområdet fra 6 mm ≤ d ≤ 12 mm til 3.5 mm ≤ d ≤ 22 mm, og den minste inntrengningsdybden endres også fra 6d til 5d i den nye Eurokode 5. • I den nye Eurokode 5 må den dimensjonerende splittingskapasiteten av en forbindelse med forbindere belastet vinkelrett på fiberretningen være lik summen av verdiene av de to skjærkreftene på sidene av forbindelsen og den er ikke avhengig av posisjonen til forbindelsen langs bjelkelengden. I den nåværende Eurokode 5 må den være lik eller større enn den maksimum av de skjærkraftverdiene på sidene av forbindelsen og den er avhengig av posisjonen til forbindelsen langs bjelkelengden. • Den nye Eurokode 5 gir regler for kompresjonskapasiteten (knekking) av en forbindelse med aksialt belastede skruer og gjengestenger, men den nåværende Eurokode 5 gjør det ikke. • For tverrbelastede stavformede metall forbindere og tømmerforbindere inkluderer uttrykkene gitt av den nye Eurokode 5 for å bestemme minimumsverdiene for innbyrdes avstand og ende- og kantavstander ikke vinkelen α mellom kraft- og fiberretning, men vinkelen α er inkludert i den nåværende Eurokode 5.

"CEN/TC 250/SC 5 N 1650: prEN 1995-1-1_FOR ENQ (working draft to CIB)", which is referred to as New Eurocode 5 in this thesis, is a revised Eurocode 5 draft created by the European Committee for Standardization (CEN) as a further development of the Eurocode 5 – Part 1-1 to achieve a further improvement of design rules for timber structures in Europe. The "Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-1: General – Common rules and rules for buildings" (EN 1995-1-1), which is referred to as Present Eurocode 5 in this thesis, is nowadays implemented and applied for the design of timber structures in all European countries. The aim of this thesis is to review and explore the design rules for connections in timber structures on the New Eurocode 5 and comparing them to the Present Eurocode 5. A comparison study is performed, and example cases are also included in the comparison. The changes or differences between the design rules for connections in timber structures on the New Eurocode 5 and the Present Eurocode 5 are explored and highlighted in this thesis and some of them are as follows: • For the determination of the characteristic value of the dowel-effect contribution (Johansen’s part) of a fastener, the New Eurocode 5 provides the same set of failure modes for timber-to-timber and steel-to-timber connections and the steel plate is treated as a member in steel-to-timber connections. The Present Eurocode 5 provides different sets of failure modes for timber-to-timber and steel-to-timber connections and the steel plate is not treated as a member in steel-to-timber connections. For connections with more than two shear planes, four compatible failure mode combinations (A), (B), (C) and (D) are given by the New Eurocode 5, but the compatibility between the failure modes must be checked according to the Present Eurocode 5. • When determining the characteristic withdrawal capacity of connections with axially loaded screws and rods with wood screw thread, the range of diameters is changed from 6 mm ≤ d ≤ 12 mm to 3.5 mm ≤ d ≤ 22 mm and the minimum withdrawal length is also changed from 6d to 5d in the New Eurocode 5. • In the New Eurocode 5, the design splitting capacity of a connection with fasteners loaded perpendicular to the grain must be equal to the sum of the values of the two shear forces on the sides of the connection and does not depend on the position of the connection along the beam length. In the Present Eurocode 5, it must be equal to or greater than the maximum of the shear force values on the sides of the connection and depends on the position of the connection along the beam length. • The New Eurocode 5 give provisions for the compression (buckling) resistance of a connection with axially loaded screws and rods with wood screw thread, but the Present Eurocode 5 does not. • For laterally loaded metal dowel-type fasteners and shear connectors, the expressions provided by the New Eurocode 5 for determining the minimum values of spacing and end and edge distances do not include the load to grain angle α, but the load to grain angle α is included in the Present Eurocode 5.