Деревометаллические балки со стенкой из стальных профилированных листов

• Автор: Калинин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 183 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Общие сведения

1.2 Анализ конструктивных решений балок

1.2.1. Балки из однородных материалов

1.2.2. Балки из разнородных материалов

1.3 Способы соединения стального листа с деревянным

каркасом

1.4 Теоретические и экспериментальные работы по оценке

напряженно-деформированного состояния балок с гибкими стенками
1.5 Пути совершенствования балочных конструкций на основе
древесины с тонкой стенкой
1.6 Выводы по первой главе. Постановка задач исследования
2 РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТИПОВ ДЕРЕВОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ
БАЛОК СО СТЕНКОЙ ИЗ СТАЛЬНЫХ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ЛИСТОВ
2.1 Общие положения, принятые при разработке опытных
конструкций
2.2 Описание предложенных конструктивных решений
2.2.1 Новые типы деревометаллических балок
2.2.2 Способы соединения стального профилированного листа с деревянным каркасом
2.2.3 Примеры конструкций на основе деревометаллических балок
2.3 Область применения предложенных конструктивных форм
2.4 Выводы по второй главе
3 ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
3.1 Обзор методов расчета строительных конструкций с применением стального профилированного листа
3.2 Цель и задачи численных исследований
3.3 Методика численных исследований деревометаллических
балок с учетом работы стального профилированного листа
3.4 Анализ влияния различных факторов на напряженно-деформированное состояние предложенных конструктивных форм ' ’

3.4.1 Длительность действия нагрузки и податливость
крепления стенок к каркасу
3.4.2 Геометрия и толщина профилированного листа
стенки
3.4.3 Шаг поперечных ребер жесткости
3.4.4 Температурно-влажностные воздействия
3.5 Выводы по третьей главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕРЕВОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ БАЛОК
4.1 Цель и задачи исследований
4.2 Методика испытания
4.2.1 Опытная конструкция балки пролетом 3,0 м
4.2.2 Опытная конструкция балки пролетом 5,0 м
4.2.3 Длительные испытания балки пролетом 5,0 м
4.3 Анализ результатов кратковременных испытаний
4.3.1 Результаты испытаний деревометаллических балок
пролетом 3,0 м
4.3.2 Результаты испытаний деревометаллических балок
пролетом 5,0 м
4.4 Результаты длительных испытаний деревометаллической
балки пролетом 5,0 м
4.5 Выводы по четвертой главе
5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ, РАСЧЕТУ И ИЗГОТОВЛЕНИЮ ДЕРЕВОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ БАЛОК СО СТЕНКОЙ ИЗ СТАЛЬНЫХ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ЛИСТОВ
И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
5.1 Общие положения
5.2 Материалы
5.3 Конструирование и расчет
5.4 Меры защиты
5.5 Технология изготовления деревометаллических балок
5.6 Технико-экономическая эффективность применения деревометаллических балок в строительстве
5.7 Выводы по пятой главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ. Справки о внедрении результатов работы

ВВЕДЕНИЕ
При расходовании на нужды строительства огромных объемов материальных и энергетических ресурсов повышение эффективности их использования приобретает существенное значение и становится важной народнохозяйственной проблемой. Одним из путей решения этой проблемы является широкое внедрение в строительную практику легких конструкций из различных конструкционных материалов. Применение их позволяет успешно решать задачи снижения веса, трудоемкости изготовления и стоимости сооружения, повышения эффективности капиталовложений в строительстве / 11, 27, 60, 76 /.
Среди несущих конструкций зданий и сооружений наибольшее применение находят элементы, работающие по балочной схеме. Несмотря на огромный опыт эксплуатации таких конструкций, традиционность их типов, до настоящего времени внимание исследователей не ослабевает к совершенствованию конструктивной формы балочных элементов и данный вопрос не перестает быть актуальным. Анализ последних достижений в области строительной науки показал, что традиционное развитие конструкций из мономатериала (бетон, металл, дерево, конструкционные пластмассы) практически исчерпало себя. Их совершенствование позволяет сэкономить не более 10% материала, в то время как есть потребность в гораздо большей экономии. Достичь её можно, развивая комбинированные конструкции из разномодульных элементов, но не путем их простой комбинации, а на основе творческой композиции, обеспечивающей эффективное использование полезных свойств каждого из применяемых материалов / 4, 6, 29, 30, 34, 36, 49, 75, 83, 100, 102, 111 /. Это позволяет достичь более высокого уровня снижения материалоемкости, трудозатрат и себестоимости при изготовлении конструкций, уменьшения эксплуатационных расходов.
Так, например, широкое применение в строительстве находят различные сталежелезобетонные фермы, деревобетонные конструкции, клеефанерные балки с плоской или волнистой стенками, со стенками из древесностружечных и цементностружечных плит. При всех их достоинствах в сравнении с кон-

- из условия смятия древесины гнезда (на один условный срез):
Тсикр =КсШсмнр,(Н)
(1.9)
- из условия изгиба связи (на один условный срез):
Тиер =Кии2л[Щ^Ит,(Н)
(1.10)
- из условия овализации отверстий в профилированном листе:
То*р ,
(1.11)
где /-расчетная длина связи (гвоздя, винта, дюбеля), см;
г/ - диаметр связи, см;
Ясм - расчетное сопротивление древесины смятию в отверстии, МПа;
Ят - расчетное сопротивление стали связи, МПа;
Яф — расчетное сопротивление стального профлиста, МПа;
Кс, Ки, К<1 - коэффициенты, определенные экспериментальным путем.
Обратим внимание на простоту предложенных формул, адекватность которых подтверждена экспериментальными методами. Методика Дмитриева П.П. разработана для расчета комбинированных плит и блок-ферм на их основе, у которых обшивка выполнена из профилированного настила. Очевидно, что такой подход может быть распространен и для определения несущей способности соединений стенки из стального профилированного листа с деревянными поясами балочных конструкций. Отметим, что до настоящего времени, к сожалению, эта методика не внедрена в российские нормативные документы.
Анализ вышеперечисленных теоретических и экспериментальных работ в нашей стране и за рубежом по исследованию балочных конструкций с тонкой гибкой стенкой показывает, что в них отсутствуют сведения по исследованию работы деревометаллических балок со стенкой из стальных профилированных листов с ориентацией гофров вдоль пролета балки, когда стенка участвует в общей работе конструкции на восприятие нормальных напряжений.