Совершенствование деревянных клееных конструкций с пространственно-регулярной структурой

• Автор: Лабудин, Борис Васильевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 310 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Современное состояние производства и применения клееных деревянных конструкций

1.2 Обзор конструктивных решений пространственных систем из клееной древесины.

1.3 Анализ современных методов расчета пространственных систем из клееных деревянных конструкций

1.3.1 Расчет перекрестных систем

1.3.2. Купольные покрытия.

1.4 Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2 ПРОЧНОСТНЫЕ И УПРУГИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ КАК АНИЗОТРОПНОГО МАТЕРИАЛА. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ.
2.1 Обоснование расчетной модели и основные соотношения упругих свойств клееной древесины как ортогонального трансверсальноизотропного материала.
2.2 Исследование прочностных характеристик клееной древесины при различных направлениях действующих сил по отношению к слоям и волокнам
2.2.1 Сопротивление клееной древесины сжатию и местному смятию под различными углами вектора нагружения к направлению волокон древесины.
2.2.2 Сопротивление клееной древесины растяжению под различными углами к направлению волокон
2.2.3 Работа и расчет клеевых соединений при сдвиге.
2.2.3.2 Неоднородность клеевого соединения
.
2.2.3.3 Длительная прочность клеевых соединений.
ГЛАВА 3 ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УЗЛОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
3.1 Упругие характеристики узловых соединений, необходимые для расчета конструкции купола.
3.1.1 Деформации растяжения и сжатия.
3.1.2 Деформации изгиба
3.1.3 Деформации кручения
3.2 Методика учета деформативности упругоподатливых соединений в деревянных конструкциях при длительных воздействиях.
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПРОСТРАНСТВЕННОРЕГУЛЯРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ НА УПРУГОПОДАТЛИВЫХ СВЯЗЯХ.
4.1 Уточнение расчетных схем, предпосылки и допущения
4.2 Вывод матрицы жесткости изгибаемого стержня с упругодеформированными связями на концах
4.3 Матрицы жесткости коробчатого элемента сечения поперечного элемента с упругодеформируемыми узлами.
4.4 Методика расчета плитностержневых систем с учетом податливости связей между плитой покрытия и системой поперечных балок
4.5 Матрицы единичных реакций стержня с упругодеформируемым закреплением в узлах
4.5.1 Деформации осевого перемещения растяжение сжатие
4.5.2 Деформации поворота концевых сечений стержня
4.5.3 Деформации поперечного смещения опоры.
4.5.4 Деформации кручения.
4.5.5 Формирование матриц единичных реакций прямолинейного
стержня с учетом действительного закрепления в узлах
4.6 Канонические уравнения метода перемещений для расчетного
элемента .
4.7 Решение системы канонических уравнений с учетом циклической симметрии.
4.8 Разработка алгоритма расчета регулярных систем с упругодеформируемыми связями
ГЛАВА 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИ СИММЕТРИЧНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
5.1 Методика экспериментального исследования
5.1.1 Задачи эксперимента.
5.1.2 Экспериментальная конструкция стержневого купола
5.1.3 Программа исследований
5.2 Статические испытания купола и анализ их результатов
5.2.1 Результаты испытаний купола без ограждения
5.2.2 Результаты испытаний купола с ограждением.
5.3 Обсуждение результатов
5.4 Результаты наблюдений за распределением снеговой нагрузки на поверхность купола в условиях города Архангельска.
ГЛАВА 6 ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОГО И ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РЕГУЛЯРНЫХ ЦИКЛИЧЕСКИСИММЕТРИЧНЫХ СИСТЕМ.
6.1 Программа и объекты численных исследований
6.2 Исследование максимальных усилий в основных элементах ребристокольцевых куполов при изменении статикогеометрических параметров
6.2.1 Влияние относительных размеров верхнего кольца
6.2.2 Влияние относительной высоты купола.
6.2.3. Влияние геометрии меридиональных ребер.
6.2.4.Купол с двумя гранями меридионального ребра.
6.2.5 Купол с тремя гранями меридионального ребра.
6.3 Изменение напряженного и деформированного состояния ребристокольцевых куполов при различных параметрах податливости связей в кольцевых элементах
6.3.1 Исходные предпосылки.
6.3.2.Влияние податливости связей кольцевых элементов на изменение
усилий в основных элементах купола.
6.3.3 Влияние податливости связей кольцевых элементов на общие деформации купола
6.4 Расчет ребристокольцевых куполов с учетом работы связевых элементов
6.4.1 Исходные предпосылки.
6.4.2 Влияние различных типов связевых элементов на распределение усилий и общие деформации
6.4.3 Зависимость НДС от количества связевых блоков в ребристом кольцевом куполе.
6.5 Исследование напряженного и деформированного состояния сетчатого сферического купола
6.5.1 Полное загружение купола равномернораспределенной нагрузкой
6.5.2 Загружение трех пятых купола равномернораспределенной нагрузкой
6.5.3 Загружение сосредоточенной силой в вершине купола
6.5.4 Осадка опоры.
ГЛАВА 7 РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
7.1 Решетчатая плита покрытия с треугольногексагональной сеткой
7.2 Структурная конструкция
7.3 Узловое соединение стержней для пространственнорегулярных несущих конструкций
7.4 Узловое соединение стержней пространственного каркаса
7.5 Устройство для механических испытаний строительных стержневых
конструкций
7.6.Резервы формообразования клееных деревянных конструкций в процессе изготовления
7.7 Разработка и исследование ребристокольцевых куполов из клееной древесины
7.8 Шатровые покрытия сооружений.
7.9 Экспериментальное покрытие из клееной древесины
7. Мост через реку Кулой в Вельском районе.
7. Деревянные конструкции и свобода пространства.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Распор воспринимается нреднапряженным опорным кольцом из монолитного железобетона. По данным журнала ii деревянный купол оказался дешевле железобетонного более чем в 2 раза. В г. Оулу Финляндия завершено в г. Весьма интересным является передача и восприятие распора фундаментами и контрофорсами этого сооружения. Основное отличие этого купола от системы VX заключается в конструкциях монтажных узлов. Вместо шестигранных призм, описанных выше, здесь применены стальные шестиугольные звездчатые фасонки из стальных полос, приваренных к стальному круглому стержню диаметром мм. Каждое ребро присоединяется к фасонке шестью болтами диаметром мм, для чего в каждой ее стороне предусмотрены отверстия диаметром мм. Для присоединения ребер к узловому элементу используются стальные пластины с отверстиями, установленные в специальных пазах па концах клееных ребер. После монтажа купола межстержневое пространство узлов бетонировалось. Последними после перераспределения усилий в решетке купола бетонировались опорные соединения главных ребер и железобетонного опорного контура. Всего решетка купола включает 2 ребра 0 х 8 мм, соединенных с помощью 7 узловых элементов. Конструкции покрытия рассчитаны в соответствии с требованиями норм Германии I на снеговую нагрузку, равную 1. Нм2, нагрузку от собственного веса покрытия 0,7кНм, сосредоточенную от осветительного и другого оборудования. В расчете учитывались деформации, вызываемые перепадом относительной влажности побережья, где расположено здание. Инженерноконсультационная фирма Н. Е. ii vi Нидерланды разработала проект крупнопролетного покрытия из клееных деревянных элементов, равномерно расположенных на сферической поверхности таким образом, что образуют собой решетку с треугольными ячейками. Собственный вес купола равномерно передается на кольцевую стену и через нее на фундаменты здания. Конструкция купола обладает повышенной устойчивостью к ветровым нагрузкам. Максимально возможный перекрываемый пролет здания достигает 0 м. Подобное купольное покрытие пролетом м возведено при капитальном ремонте здания Амстердамского планетария. Все основные элементы несущего каркаса имеют размеры поперечного сечения 0 х 0 мм. Для соединения шести клееных элементов в один узел применяются стальные соединительные элементы. Примером другого конструктивного решения является покрытие спортивного зала в г. Лахти Финляндия построенного в г. Покрытие представляет собой ребристокольцевой купол сферической формы диаметром м, стрела подъема м. Шаг арок 6 м. Между собой полуарки соединяются кольцевыми балками. При возведении фанерные коробчатые арки и балки соединяются стальными стяжками и болтами. Усилия от арок передаются на железобетонные опоры при помощи металлических узловых соединений из листовой стали. Важную роль в обеспечении пространственной работы конструкции играет конструкция кровли и сплошная обшивка металлическими листами изнутри. Синтетическая ткань кровли крепится к аркам с натяжением, образуя как бы мембрану. При диаметре м этот купол на сегодня является самым большим из существующих ребристых куполов. Одним из недостатков этой конструкции является наличие большого количества дополнительных арок, выполняющих роль обрешетки. Заслуживает внимание проект покрытия здания дискотеки с танцевальным залом на 0 человек в городе Архангельске, разработанный на кафедре инженерных конструкций Архангельского лесотехнического института. Покрытие запроектировано в виде решетчатого купола диаметром м и стрелой подъема 8,3м. Купол опирается на выступающие из земли наклонные железобетонные пяты, жестко связанные с опорным железобетонным кольцом, воспринимающим распор. Разрезка сферической поверхности на геометрическую сетку выполнена по геодезической схеме, т. Получившаяся решетка набирается из деревянных клееных стержней шести типов длиной от 3,5 до 4,6 м, сечением 0 х 0 мм, путем последовательной сборки и крепления резьбовых штырей к металлическим узловым элементам. Узловой элемент выполняется в виде металлической трубы диаметром 0 мм и высотой 0 мм.