Совершенствование клееметаллических соединений деревянных конструкций с применением стальных шайб

• Автор: Арискин, Максим Васильевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 190 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ОБЗОР СОЕДИНЕНИЙ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.1. Современные тенденции в развитии соединений деревянных конструкций в Российском и зарубежном строительстве

1.2. Соединения на шпонках и шайбах в зарубежном строительстве

1.2.1. Кольцевые разрезные шпонки фирмы Тухшерер, Бреславль

1.2.2. Кольцевые шпонки с лопастями фирмы Дегалль.

1.2.3. Тавровые кольцевые шпонки фирмы Кристоф и Унмак

1.2.4. Пружинящие дисковые шпонки инженера Шульца.

1.2.5. Когтевые шайбы фирмы Мстцке и Грейм

1.3. Шпонки используемые в отечественной практике строительства

1.3.1. Стальные призматические шпонки со стальными накладками
1.3.2. Соединения на Тобразпых шпонках.
1.3.3. Соединение на гладких кольцевых шпонках
1.3.4. Шпонки и шайбы особых типов
1.3.5. Соединения на шайбах шпоночного типа.
1.3.6. Клеестальные шайбы
1.3.7 Вклеенные стальные стержни
1.4 Анализ недостатков и предложения по совершенствованию
соединений на шайбах
Выводы по главе.
2. ЭКПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ
СОЕДИНЕНИЙ, НА ВКЛЕЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ШАЙБАХ ПРИ ДЕЙСТВИИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ НАГРУЗОК
2.1. Задачи экспериментальных исследований
2.2. Методика экспериментальных исследований
2.3. Выбор формы и размеров образцов
2.4 Разработка технологии изготовления образцов на вклеенных стальных шайбах
2.4.1. Выбор инструментов и механизмов
2.4.2. Клеевая композиция.
2.4.3. Изготовление соединений на вклеенных стальных шайбах
2.5. Подготовка и контроль образцов перед испытаниями.
2.6. Маркировка испытываемых образцов.
2.7. Испытания образцов соединений на вклеенных шайбах
2.8. Результаты испытания образцов
2.8.1. Результаты испытания образцов, испытанных по схемам А и Б
2.8.2. Результаты испытания образцов с различными параметрами
2.8.3. Результаты испытания образцов при изменении размеров деревянных элементов
2.8.4. Результаты испытания образцов при отсутствии клеевой композиции и при отсутствии вклеенных шайб в крайних
элементах
2.8.5. Результаты испытания образцов при передачи шайбами нагрузки
под углом к волокнам древесины.
2.9. Анализ результатов испытания образцов на ВШ.
Выводы по главе
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СОЕДИНЕНИЯ НА ВКЛЕЕНЫХ ШАЙБАХ
3.1. Цели исследования напряженнодеформированного состояния элементов соединений на вклеенных шайбах
3.2. Постановка задачи исследования
3.3. Расчетная схема.
3.4. Создание конечноэлементной модели
3.5. Исходные данные.
3.6 Сопоставление теоретических и экспериментальных исследований
3.7 Оценка влияние геометрических параметров шайбы на характер
напряжениодеформируемого состояния элемента
3.7.1 Результаты расчетов
3.7.2 Анализ результатов расчетов
3.7.3 Анализ результатов расчетов образцов по серии и С
3.7.4 Анализ напряженнодеформированного состояния в зависимости от толщины шайбы
3.7.5 Анализ напряженнодеформированного состояния в зависимости
от диаметра шайбы.
Выводы по главе
4 . ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ НА ВКЛЕЕНЫХ ШАЙБАХ
4.1 Учет влияния длительного действия нагрузок при назначении предельной несущей способности вклеенных шайб
4.2 Определение несущей способности соединений на вклеенных шайбах
при передаче усилий вдоль волокон.
4.3 Получение эмпирической зависимости для подсчета расчетной
несущей способности при передаче усилий вдоль волокон.
4.5. Определение несущей способности соединений на вклеенных шайбах
при передаче усилий под углом к волокнам древесины
Выводы по главе.
5. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА СОЕДИНЕНИЙ НА ВКЛЕЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ШАЙБАХ. ОБЛАСТИ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 2з
ВКЛЕЕННЫХ ШАЙБ
5.1. Алгоритмы расчета соединений деревянных конструкций с применением вклеенных шайб.
5.1.1 Расчет растянутых элементов
5.1.2 Расчет сжатых элементов.
5.1.3. Расчет изгибаемых элементов
5.2. Области рационального и возможного применения соединений па вклеенных шайбах в деревянных несущих конструкциях.
5.3 Клееные балки
5.3.1. Экспериментальное исследование узла клееной балки с
применением стальных шайб
5.4 Конструкции целыюдеревянных ферм
5.5 Рамы из цельных и клееных элементов
5.6 Клеедощатая рама.
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В то же время, они не лишены таких недостатков, как повышенная начальная деформативность ввиду пластичности, затруднительность установок шпонок и контроля за степенью поражения их коррозией. Таблица 1. А см ь. Примечание. Данное в таблице ослабление поперечного сечения парой колец относится только к одному из двух соединяемых элементов фермы. Значения Р вычислены по формулам Р2О Ьаст и РПй2х, причем из двух полученных величин берется меньшая. Такая шпонка представляет собой металлическое кольцо, снабжнное двумя или четырьмя стальными пластинами рисунок 1 2 ,. Рисунок 1. В соответствии с величиной расчтного усилия применяют шпонки с одной или несколькими лопастями. При соединении элементов, примыкающих друг к другу под углом, используют шпонки с крестообразно расположенными лопастями. Эти лопасти представляют собой куски полосовой стали с длиной, равной, примерно, тройному диаметру кольца, проходящие через специальные прорезы в его стенке, что существенно уменьшает смятие поперк волокон. Испытания показали, что кольцевые шпонки, снабжнные двойными лопастями из полосовой стали, разрушаются при нагрузке, значительно превышающей соответствующую нагрузку на шпонки с одиночными лопастями примерно на . Шпонки системы Кристоф и Унмак представляют собой чугунные кольца таврового сечения рисунок 1. Вертикальная стенка тавра входит в зазор между двумя соединяемыми брусьями горизонтальная же полка в кольцевые желобки, которые выбираются машинным способом. Вертикальная стенка имеет двоякое значение она должна увеличить жсткость кольца, а также препятствовать его перекашиванию. Основные параметры и величины допускаемых нагрузок для тавровых кольцевых шпонок приведены в таблице 1. Рисунок 1. Таблица 1. Параметры и допускаемые нагрузки для тавровых шпонок. Нар. Д мм Внутр. Ширина Высота ребра И, мм Толщина стенки б, мм Вес шпон ки, кг Ослабл. Продолжение таблицы 1. Натяжение болта Диам. Усилие передатся как внешней, так и внутренней цилиндрическими поверхностями кольца, а потому сердечник и внешняя часть бруса работают на скапывание одинаково. Р9 Р1 i р Р, i р при действии усилия под некоторым углом ф. Пружинящие дисковые шпонки инженера Шульца. Шпонка состоит из двух связанных друг с другом фасонных дисков, выштампованных из стали таким образом, что они стремятся друг от друга оттолкнуться, т. Вид шпонки показан на рис. Рисунок 1. После натяжения болтов соединение не ослабевает и в случае усушки дерева в направлении болта. Даже в том случае, когда желобки вырезаны неточно, эти загнутые края дисков вс же плотно сидят в своих желобках. Практические испытания соединений б 0 мм дали величину разрушающей нагрузки в 4 кН. Когтевые шайбы представляют собой парные круглые диски из ковкого чугуна, обсаженные по контуру с одной стороны зубьями когтями рис. Диск А Диск Б
Рисунок 1. Эти шайбы изготавливаются разных размеров. Один из дисков снабжн втулкой, которая входит в соответствующее отверстие в другом диске. Сторона, на которой расположены когти шайбы, целиком вбиваются в соединяемые брусья так, что усилие передатся с одного бруса на другой через указанные втулки. Вс соединение стягивается болтом, проходящим через отверстия в брусьях и в центрах шайб. Модель I диаметр мм
Диск Б
они не получили широкого применения, несмотря на сравнительно высокую несущую способность. Стальные призматические шпонки это устаревший тип соединения, трудоемкий и требующий весьма тщательного производства работ к применению не рекомендуется СНиП. Применялся в растянутых стыках рисунок 1. Допускаемое усилие в соединениях на стальных призматических шпонках находят по формулам . Если с одной стороны стыка вдоль одной накладки поставлено 3 шпонки, то допускаемую нагрузку снижают на , а при 4 шпонках на , большее число шпонок не допускается. Болты располагают непосредственно у нерабочих граней шпонок. Наименьшая толщина накладок 6 мм. Прочность накладок должна быть проверена по ослабленному сечению. Крепление шпонок к накладкам выполняют заклепками с одной стороны впотай или сваркой. Рисунок 1.