Прочность и деформативность клееных армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки

• Автор: Рощина, Светлана Ивановна
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 397 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ТЕНДЕНЦИИ ПРИМЕНЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Основы прикладных методов расчета армированных деревянных конструкций .

Г Л А В А 2 СПЕЦИФИКА РАСЧЕТА МОДЕЛИ ИЗГИБАЕМЫХ АРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ ДЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ НАГРУЗКИ.

2.1 Основные положения расчета

2.2 Теоретические методы расчета изгибаемых армированных деревянных конструкций с учетом длительного действия нагрузки на основе теории упругой наследственности
2.3 Метод расчета изгибаемых армированных деревянных элементов с учетом длительного действия нагрузки на основе теории упругоползучего
2.4. Аналитическая оценка и инженерный расчет изгибаемых армированных деревянных конструкций с учетом ползучести

2.5 Расчет армированных деревянных конструкций по предельным состояниям

2.6 Расчет предельной прочности армированных деревянных конструкций изгибаемых конструкций при длительном действии нагрузки.
2.7 Численные исследования напряженнодеформированного состояния изгибаемых армированных деревянных конструкций с учетом длительного действия нагрузки с использованием программных средств.
2.8. Выводы по главе 2.
Г Л А В А 3 ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕНОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И РАСЧЕТ СЖАТОИЗГИБАЕМЫХ АРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ДЕЙСТВИИ НАГРУЗКИ.
3.1 Основные положения расчета изгибаемых армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки.
3.2 Метод расчета на основе теории упругой наследственности
3.3 Расчет сжатоизгибаемых армированных деревянных конструкций по предельным состояниям при длительном действии нагрузки.
3.4 Численные исследования напряженнодеформированного состояния сжатоизгибаемых армированных деревянных конструкций с учетом длительного действия нагрузки с применением ЭВМ.
3.5. Численные исследования напряженнодеформированного состояния армированных деревянных сжатоизгибаемых элементов
при длительном действии нагрузки укрупненный алгоритм расчета .
3.6. Численные исследования напряженнодеформированного состояния
армированных деревянных арок на ЭВМ
Г Л А В А 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ АРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ДЕЙСТВИИ НАГРУЗКИ.
4.1 Цель и задачи исследования.
4.2 Методика экспериментальных исследований
4.2.1 Выбор моделей балок
4.2.2 Методика испытаний натурных балок
4.3 Результаты экспериментальных исследований моделей армированных балок длительно действующей нагрузкой
4.4 Результаты испытаний натурных балок длительно действующей нагрузкой
4.5 Анализ результатов экспериментальных исследований армированных деревянных балок длительно действующей нагрузкой.
4.6 Выводы по главе
Г Л А В А 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕУГОЛЬНЫХ АРОК С АРМИРОВАННЫМ ВЕРХНИМ ПОЯСОМ ПРИ
ДЛИТЕЛЬНОМ ДЕЙСТВИИ НАГРУЗКИ.
5.1 Задачи и методика проведения исследований моделей треугольных
5.2 Изготовление армированных элементов верхнего пояса моделей
5.3 Результаты экспериментальных исследований и их анализ
5.4 Методика проведения испытаний натурных конструкций.
5.5. Конструктивные решения треугольных арок.
5.6 Изготовление опытных арок
5.7 Результаты экспериментальных исследований и их анализ
5.8 Выводы по главе
Г Л А В А 6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАНЕЛЕЙ ПОКРЫТИЯ С АРМИРОВАННЫМ ДЕРЕВЯННЫМ КАРКАСОМ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ДЕЙСТВИИ НАГРУЗКИ
6.1 Методика экспериментальных исследований.
6.2 Экспериментальные исследования моделей армированных деревянных каркасов
6.3 Экспериментальные исследования панелей покрытий
6.4 Результаты испытаний моделей панелей и их анализ.
6.5 Результаты испытаний панелей покрытия длительно действующей нагрузкой.
6.6 Выводы по главе 6.
ОСНОВНЫЕ вывода.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
В новых экономических условиях развития России деревянные конструкции, как один из видов наиболее конкурентно способных конструкций находят все большее применение в строительстве. Устойчивый рост объемов промышленногражданского строительства, реконструкция и модернизация зданий, номенклатурное многообразие обуславливают масштабное увеличение спроса на изделия из древесины при том, что древесина единственное в природе из самовозобновляемых строительных материалов, запасы которой у нас в стране составляют около млрд.м3. Высокие темпы и уровень современного строительства предъявляют качественно новые требования к строительным материалам и конструкциям. При этом большое внимание уделяется производству клееных деревянных конструкций.
Деревянные конструкции обладают рядом неоспоримых преимуществ меньшей монтажной массой, относительно высокой прочностью и долговечностью, лучшей транспортабельностью, экологичностью, легкостью обработки древесины, удобством монтажа конструкций, меньшей теплопроводностью, невысоким коэффициентом температурного расширения, что обуславливает возможность применения их в большепролетных конструкциях, эстетическими качествами, возобновляемостью сырья и т.д.
В то же время отрицательные свойства древесины зависимость ее свойств от строения, пороков, необходимость применения и значительный расход качественного пиломатериала, излишняя массивность сечений, ползучесть при длительном нагружении и др. ограничивают область применения и ухудшают показатели деревянных конструкций
Одним из путей устранения указанных недостатков и повышения техникоэкономической эффективности является армирование сечений клееных деревянных конструкций и элементов стальной или стеклопластако
вой арматурой. Это позволяет существенно сократить расход древесины, уменьшить монтажную массу, повысить качество и надежность деревянных конструкций, работающих в основном на изгиб и сжатие с изгибом.
Высокая прочность и жесткость в сочетании с малой монтажной массой делают применение этих конструкций незаменимыми в рассредоточенном агропромышленном строительстве, в труднодоступных и отдаленных от магистральных путей районах, для большепролетных конструкций, позволяющих производить укрупненную сборку.
Легкие несущие клееные армированные конструкции находят применение в самых различных областях строительства при возведении зрелищноспортивных, агропромышленных и складских зданий, пролетных строений мостов и эстакад, зданий химических производств и др., что предъявляет к ним весьма высокие требования, поскольку в процессе эксплуатации возможны воздействия перепадов температуры и влажности, агрессивных сред, повторной кратковременной и длительной нагрузок. Основное назначение армирования конструкций экономия качественной древесины, снижение монтажной массы и стоимости конструкций при обеспечении требуемых прочности и жесткости конструкций, а также повышения их надежности. Применение таких конструкций дает экономию древесины до по сравнению с обычными клееными деревянными конструкциями за счет уменьшения объема и использования менее качественного пиловочника по диаметру и сортности .
Актуальность


Армированные деревянные конструкции имеют несущую способность в 1. Экономический эффект от замены обычных конструкций на армированные достигается за счет снижения расхода древесины на , монтажного веса на , приведенных затрат на . Исследования армированных деревянных конструкций и изучение их напряженнодеформированного состояния при кратковременных и длительных нагрузках потребовало разработки методов расчета таких конструкций с учетом таких особенностей, как, напряженнодеформированное состояние конструкций, разнородность материалов в комплексной конструкции, совместность работы, учет ползучести древесины и клея и т. Первые разработки в области расчета ЛДК были предложены В. ГО. Щуко Г7, 8. Расчет АДК вслся по приведенным геометрическим характеристикам сечения. А также с учетом упругопластической работы древесины на основе диаграммы БелянкинаПрагера рис. При этом оговаривалась гипотеза плоских сечений, совместность работы клеевого соединения стальдревесина на всех стадиях работы конструкции в упругой, упругопластической и стадии разрушения. Ь0 расчетная высота сечения, равная расстоянию между центрами арматуры растя
нутой и сжатой зоны Ь ширина сечения V коэффициент арми
рования А суммарная площадь арматуры п коэффициент приве
дения модулей упругости арматуры к древесине. Прогибы определялись по формуле
4Яр
нормативная нагрузка, расчетный пролет балки, у расстояние от центра арматуры до нейтральной оси сечения, И предельное значение прогиба. Р у РаСТЯНУТЙ части сечения. Экспериментальные исследования показали, что величина теоретического разрушающего момента за счет того, что древесина анизотропный, неравномодульный материал, Ес Ф Ер, где совместность деформаций разнородных материалов принята условно, больше экспериментального. Сопоставление экспериментальных и теоретических результатов определения несущей способности, проведенное Е. А.Смирповым Ц дано в табл. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что на величину расхождения экспериментального и теоретического разрушающего момента большое влияние оказывают конструктивные параметры балок, в частности относительная высота сечения, изменение которой от 1 и ниже приводит к изменению характера разрушения от разрушения по нормальному сечению в результате разрыва волокон древесины растянутой зоны до разрушения в опорных сечениях от скалывания древесины. Таблица 2. И1 Ь Размещение арматуры кл. От разрыва волокон растянутой зоны разрушались балки с относительной высотой меньшей так называемых низких балок И 1 , ав случае высоких балок, 1 разрушения произошло от совместного действия усилий скалывания на опоре и главных растягивающих напряжений. Для оценки несущей способности низких балок предложена зависимость 7, разработанная на основе идеализированной диаграммы. Она дает хорошую сходимость экспериментальных и теоретических значений. Результаты приведены в табл. На расхождение в экспериментальном и теоретическом значениях разрушающего момента так же оказывают влияние конструктивные параметры элементов и не учет податливости клеевого шва соединения сталь древесина. Этот метод расчета по приведенным характеристикам находит широкое применение при проектировании изгибаемых и сжатоизгибаемых армированных деревянных конструкций при действии кратко временных и длительно действующих нагрузках для конструкций, работающих в упругой стадии, однако, рассматривая работу армированных деревянных конструкций в стадии упругопластической, этот метод требует уточнения и совершенствования. Один из методов расчета армированных деревянных конструкций, учитывающий податливость клеевого соединения арматуры с древесиной, был предложен В. Ф. Бондиным , . Он являлся модификацией метода расчета по приведенным сечениям. При расчете были приняты предпосылки древесина при работе на растяжение и сжатие вдоль волокон принимается как равномодульный материал, анизотропия древесины и изгибная жесткость арматуры не учитываются, материалы работают в пределах упругих деформаций, соблюдается гипотеза плоских сечений.