Формирование клееных балок с учетом микростроения и напряженного состояния древесины

• Автор: Агафонова, Рузалия Ильсуровна
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1 .СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1.Анализ путей повышения качества и эксплуатационной надежности кленых деревянных конструкций

1.1.1 .Прочность пиломатериалов и заготовок.

1.1.2.3ависимость механических характеристик древесины от

условий работы конструкции.

1.1.3.Взаимосвязь показателей древесины.

1.1 АСтруктурно анатомические свойства древесины как

основной критерий оценки ее конструкционной прочности

1.1.5. Конструктивные и технологические возможности клеев.

1.1.6.Анализ экспериментального изучения основных прочностных характеристик конструкций из древесины
1.1.7.Методы повышения эффективности и надежности кленых балок на основе рациональной комплектации состава конструкций.
1.2. Выводы и задачи исследования.
2.ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО СОСТАВА КЛЕЕНЫХ БАЛОК НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ НАПРЯЖЕННО ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ДРЕВЕСИНЫ
2.1. Обоснование принципов формирования физико механической модели древесины.
2.2. Схема напряженно деформированного состояния древесины
на основе стержневой системы
2.3. Обоснования эффективных методов комплектования клееных балок
с применением модели древесины
2.4.Разработка схем раскроя пиловочника.
2.5. Выводы.
3.МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Методика исследования деревянной балки с помощью программ
прочностного анализа.
3.2.0бщие методические положения проведения экспериментаьных
исследований и лабораторных испытаний.
3.2.1.Подготовка и оценка состояния заготовок для лабораторных моделей деревянных конструкций.
3.2.2.1 Хриготовление и нанесение клея
3.2.3.Технологические параметры изготовления клееных балок
3.2.4. Методика проведения испытаний.
3.2.4.1. Испытания на прочность при скалывании по клеевому соединению
3.2.4.2. Испытания на прочность при растяжении и сжатии образцов.
3.2.4.3.Испытания на прочность при изгибе модельных клееных балок.
3.3.Методика обработки результатов экспериментальных
исследований
4.ЭКСПЕРИМЕНТАЛБНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Оценка свойств древесины по физико механическим показателям
и анатомическому строению.
4.1.1. Исследование геометрических размеров клетки
4.1.2. Исследование зависимости напряжений от угла наклона волокон древесины
4.1.3. Определение основной направленности суммарного вектора напряжений.
4.1.4. Поисковые опыты по комплектованию и склеиванию комбинированных балок .
4.1.4.1. Определение постоянных и переменных факторов
при проведении эксперимента.
4.1.4.2.Результаты эксперимента и их обработка.
4.1.4.3. Построение математических моделей на основе
результатов эксперимента
4.2. Исследование влияния комплектации балки по сечению на е
прочностные показатели.
4.2.1. Проверочные эксперименты на моделях пятиэлементных клееных балок.
4.2.2.Исследование прочностных характеристик балок в промышленных условиях.
4.3. Исследование прочностных характеристик клетки древесины с
помощью программ прочностного анализа
4.4.Топографическое исследование клееной конструкции
4.5.Анализ результатов проведения экспериментальных исследований.
5.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ СПОСОБА КОМПЛЕКТАЦИИ КЛЕЕНОЙ КОНСТРУКЦИИ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Так как при определении прочности пиломатериалов принимают в расчет исключительно прочностные показатели чистой древесины, то влияние каких либо факторов состояния1 материала или наличия в нем пороков и дефектов практически исключают. Не всегда учитываются особенности древесины в зависимости от е породы, строения и местоположения в конструкции. В соответствии со СНиП И древесина рассматривается как материал поперечно изотропный. Это означает, что при проектировании конструкций не рассматриваются различия в характеристиках между тангенциальным и радиальным направлениями волокон. Тем не менее, доказано 4, 5, 8, что пределы сопротивлений по данному фактору неодинаковы и, следовательно, требуется вносить определенные
корректировки в конструкционнотехнические расчеты параметров клееных деревянных балок согласно величинам данных показателей. Известно также, что величина нормативного сопротивления древесины
при длительном воздействии изгибающих I нагрузок на балки прямоугольного сечения могут уменьшаться на . В производстве комбинированных клееных балок из древесины разных пород проблема прогнозирования качественных и прочностных показателей существенно усложняется. Причиной этого является как многообразие учетных коэффициентов, так и различия древесины по физикомеханическим показателям , , , . Однако, неодинаковость напряженно деформативного состояния заготовок из древесины разных пород может способствовать также и большей механической сбалансированности сборноклееной конструкции за счет согласованности пластических и упругих деформаций в склеиваемом блоке , . В зарубежных стандартах для более эффективного учета влияния прочностных показателей древесины предусмотрено разделение пиломатериалов, используемых при изготовлении конструкционных строительных материалов и изделий, на группы или категории качества по величине изгибающих напряжений, модулю упругости и др. В табл. Таблица 1. Показательно, что сортировка пиломатериалов и заготовок конструкционного назначения в Финляндии базируется на двух способах визуальном и механическом . Это обеспечивает более высокую точность комплектования деталей и заготовок по качеству и надежности в зависимости от назначения и предполагаемых условий эксплуатации изделий. Критериями визуальной классификации являются виды, количество, расположение и характер сучков, трещины, наклон волокон, искривленность и иные пороки, плотность, содержание поздней древесины и другие признаки , . Основным критерием механического контроля является величина деформации, регистрируемая при определенной нагрузке на конструкцию. Влияние пороков древесины на ес прочность исследуется широко, но многообразие проявлений данного фактора не позволяет получить достаточно четкую и количественно определимую зависимость. Поэтому, можно лишь опосредованно, а именно, руководствуясь ранее проведенными исследованиями, например , , установить уровень снижения или повышения прочности самих пиломатериалов. Такой подход к проблеме комплектования оптимальных конструкций клееных балок вряд ли окажется эффективным и достоверным. Но исключить полностью все пороки и дефекты в заготовках путем вырезки дефектных зон и сращивания чистых отрезков при изготовлении клееных балок невозможно, так в этом случае не будет обеспечиваться требуемый уровень рациональности использования сырья. Если взять за основу исследования и рекомендации Савкова Е. И. , то можно установить поправочные коэффициенты для сравнительно небольшого количества пороков и дефектов, которые и следует допускать в заготовках с соответствующими нормативными ограничениями рис. Рис. Как известно, сортировка пиломатериалов и заготовок в процессе подбора комплектов для склеивания один самых ответственных этапов производства балок. Поэтому, такие рекомендации, безусловно, необходимы для обеспечения категорирования пиломатериалов в производстве клееных и других строительных конструкций. Снижение прочности пиломатериалов при искривлении волокон около сучка определяется с учетом условной площади, равной отношению размера сучка с1 на всю ширину или высоту Ь материала. Одним из важных факторов, влияющих на прочность древесины, а, следовательно, и изделий из не, является наклон волокон.