Прочность элементов деревянных конструкций в условиях сложного неоднородного напряженного состояния

• Автор: Найчук, Анатолий Яковлевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 378 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

В в е д е н и е

Г лава 1 .СУЩЕСТВО ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Применение деревянных конструкций в строительстве.

1.2. Анализ состояния деревянных конструкций в процессе эксплуатации.

1.3. Анализ исследований по оценке прочности деревянных конструкций.

1.4. Цель и задачи исследований.

Выводы по первой главе.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОЦЕНКИ ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ МЕТОДАМИ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЯ

2.1. Основные виды разрушения цельной древесины и особенности разрушения клееной.

2.2. Обоснование применения принципов линейной механики разрушения изотропных тел к разрушению древесины.
2.3. Моделирование сингулярности поля напряжений и деформаций вблизи трещины
2.4. Разработка алгоритма расчета элементов деревянных конструкций со сквозными трещинами
2.5. Влияние выбора сетки конечных элементов и контуров интегрирования на вычисление 1интеграла и коэффициентов интенсивности
напряжений
Выводы по второй главе
Глава 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ДЕЙСТВИИ СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ
3.1. Диаграммы деформирования древесины у вершины трещины при нормальном отрыве поперек и скалывании вдоль волокон
3.2. Обоснование формы и размеров образцов по определению характеристик разрушения древесины
3.3. Выбор и обоснование методов экспериментального определения
характеристик трещиностойкости древесины.
Выводы по третьей главе
Глава 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ДЕЙСТВИИ СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ
4.1. Определение вязкости разрушения Ки и скорости освобождения энергии 7спри кратковременном действии нагрузки.
4.2. Определение вязкости разрушения Кцс и скорости освобождения энергии нс при кратковременном действии нагрузки.
4.3. Определение коэффициентов интенсивности напряжений К и К, вызывающих продвижение трещины в древесине при совместном действии нормального отрыва и поперечного сдвига.
4.4. Обоснование критерия разрушения элементов деревянных конструкций со сквозными трещинами.
Выводы по четвертой главе
Глава 5. ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ СО СКВОЗНЫМИ ТРЕЩИНАМИ И УЗЛОВ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ СЛОЖНОГО НЕОДНОРОДНОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ.
5.1. Общие закономерности изменения несущей способности деревянных балок со сквозными трещинами
5.2. Общие закономерности изменения несущей способности узлов трехшарнирных арок
5.3. Общие закономерности изменения несущей способности узлов арок, усиленных наклонно вклеенными стержнями.
5.4. Общие закономерности изменения несущей способности опорных узлов деревянных клееных балок с подрезками.
Выводы по пятой главе
Глава 6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ СО СКВОЗНЫМИ ТРЕЩИНАМИ И УЗЛОВ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ СЛОЖНОГО НЕОДНОРОДНОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.
6.1. Нормативные и расчетные значения вязкости разрушения древеси
ны сосны
6.2. Рекомендации по расчету деревянных балок со сквозными трещинами.
6.3. Рекомендации по расчету и проектированию опорных и коньковых узлов арок с металлическими башмаками
6.4. Рекомендации по расчету опорных узлов деревянных клееных балок с подрезками.
6.5. Внедрение результатов работы
Выводы по шестой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Список использованной литературы


Практика эксплуатации деревянных и, в особенности, клееных деревянных конструкций показывает, что они не всегда удовлетворяют требованиям надежности и долговечности 9, , , , , 4, 3, 5, 6, 0, 9, 0, 1, 5 8 изза наличия пороков, образования повреждений в виде параллельных волокнам трещин, расслоений, поражений гнилью или червоточиной. В процессе эксплуатации деревянные конструкции претерпевают как физический, так и моральный функциональный износ. Физический износ деревянных конструкций является главной причиной проведения реконструкции и представляет собой следствие физических, химических, а также биологических воздействий. Возникающие в процессе эксплуатации повреждения деревянных конструкций по форме проявления можно подразделить на видимые и скрытые. К видимым повреждениям относятся прогибы, скручивание, продольный изгиб, сломанные или поврежденные элементы, гниль, поражения насекомыми, коррозия стальных элементов, неплотности болтовых соединений, механические повреждения, трещины. К скрытым повреждениям повреждения древесины при химическом воздействии, возраст древесины, внутренние трещины, скрытая гниль, скрытые повреждения насекомыми, коррозия соединительных элементов в недоступных для осмотра зонах, усталость конструкции вследствие вибрационных нагрузок. Вопросам изучения состояния деревянных конструкций в процессе эксплуатации посвящены работы Ю. М. Иванова , , Е. Серова 8, Р. Б. Орловича 8, 3, 7, 0, С. Б. Турковского 0, 1, Фрейдина 6 и многих других ученых. В связи с тем, что древесина является неоднородным анизотропным материалом, слабо сопротивляющимся сдвигу вдоль и растяжению поперек волокон, то при проектировании возникают трудности, связанные, прежде всего, с передачей усилий в узловых сопряжениях. Здесь чаще всего имеет место большая концентрация напряжений, что с течением времени приводит к образованию трещин вдоль волокон и разрушению элемента или конструкции в целом , 9, 5, 6. Наиболее важными технологическими факторами, оказывающими влияние на долговечность клееных деревянных конструкций, являются режимы прессования, открытие и закрытие выдержки, а также физические и структурные параметры поступающей на склеивание древесины влажность, внутренние напряжения, покоробленность, длина годовых колец 9. Нарушение технологического режима чаще всего приводит к расслоениям досок и разрушению зубчатых клеевых соединений. Основными технологическими приемами, направленными на снижение растрескивания КДК является замена традиционных, сплошных по ширине сечения, слоев на составные или установка металлических либо стеклопластиковых арматурных стержней поперек волокон древесины. Несмотря на очевидные достоинства, составные слои не нашли широкого применения в производстве деревянных конструкций изза их трудоемкости и материалоемкости. Причинами поражения части древесины гнилью являются неправильное устройство и промерзание опорных участков конструкций в особенности это касается перекрытий, увлажнение изза неисправности системы отопления, водопровода, повышения влажности воздуха, протекания кровли, недостаточной вентиляции и некачественной обработки древесины антисептирующими составами или отсутствием ее вообще рис. Рис. По результатам выполненных обследований двухэтажных зданий, в междуэтажных деревянных перекрытиях, при отсутствии вентиляционных розеток в углах помещений, особенно, в случаях решений пола без лаг, при увлажнении создавались благоприятные условия для развития дереворазрушающих грибов. В чердачных перекрытиях имели место случаи загнивания балок при недостаточной толщине утеплителя. Здесь образуется конденсат, увлажняющий балки и накат. Следует отметить, что неправильная укладка пароизоляционного слоя также является причиной загнивания балок. Рис. Указанные причины возникновения повреждений относятся к конструкциям, как из цельной, так и клееной древесины, находящихся продолжительное время в эксплуатации. Для деревянных конструкций наиболее характерными повреждениями является наличие поверхностных и сквозных трещин рис. Рис. Рис.