Работа узловых сопряжений деревянных конструкций при передаче усилий на торцы клееных элементов

• Автор: Михайленко, Олег Анатольевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 183 с. : ил.

1.1. Местные напряжения в узлах несущих элементов деревянных конструкций

1.2. Опыт конструкторских разработок узлов деревянных конструкций с местной передачей усилий
1.3. Опыт эксплуатации деревометаллических треугольных безраскосных ферм. Совершенствование конструкций их узлов
1.4. Опыт исследования местных напряжений в узлах деревянных конструкций при приложении усилий на части торца сопрягаемых элементов
1.5. Существующие рекомендации по учету концентрации напряжений при расчете узловых соединений деревянных конструкций

1.6. Обоснование выбранного направления и задачи работы

Глава 2. Теоретические исследования работы узлов деревометаллических треугольных безраскосных ферм. Конструкции узлов. Расчетные модели

2.1. О применимости МКЭ. Общие сведения

2.2. Численные исследования плоских расчетных моделей работы опорных узлов деревометаллических треугольных безраскосных ферм

2.2.1. Исследования и анализ работы известных конструкций узлов

2.2.2. Исследования и анализ работы новых конструкций узлов

2.3. Численные исследования и анализ работы новых конструкций узлов,
обусловливающих пространственное НДС древесины под шайбами
2.3.1. Методика расчета и анализ результатов
2.4. Вывод
Глава 3. Экспериментальное и теоретическое исследование напряженнодеформированного состояния древесины при передаче усилий на торцы деревянного элемента
3.1. Цели и задачи исследований
3.2. Методика проведения экспериментальных исследований.
Оборудование для испытаний
3.2.1. Испытательная установка. Материалы для испытаний
3.2.2. Тензометрическая установка. Тарировочное устройство
3.3. Ход эксперимента и результаты исследования
3.4. Определение характеристик древесины
3.5. Построение расчетной модели эксперимента
3.6. Анализ результатов теоретического и экспериментального исследования
3.7. Выводы
Глава 4. Экспериментальные исследования работы узлов деревометаллической треугольной безраскосной фермы
4.1. Цели и задачи исследований
4.2. Методика проведения экспериментальных исследований.
Материалы и оборудование для испытаний
4.2.1 Деревометаллическая треугольная безраскосная ферма.
Материалы. Оборудование
4.2.2 Микропроцессорная многоканальная тензометрическая система ММТС.
4.3. Ход эксперимента и результаты исследований
4.4. Определение влажности, упругих и прочностных характеристик древесины
4.5. Выводы
Глава 5. Разработка расчетной модели работы узлов экспериментальной фермы. Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований
5.1. Построение расчетной модели эксперимента
5.2. Результаты расчета, их сопоставление с результатами эксперимента
5.3. Выводы
Глава 6. Рекомендации по конструированию, расчету и применению разработанных конструкций узлов
6.1. Общие положения
6.2. Конструирование и расчет
6.3. Области применения, особенности изготовления
Основные выводы
Список литературы


Эти особенности древесины обязывают при разработке конструкций всесторонне анализировать характер напряженного состояния в элементах и их сопряжениях и в зависимости от этого выбирать очертания элементов, вид их соединения и пр. Рациональное проектирование предполагает полноценное использование древесины в направлении наибольшей прочности и устранение опасных для нее напряжений. Особенно опасны местные, не учитываемые расчетом, отрывающие и скалывающие напряжения. Вследствие анизотропии древесины торцы клееных деревянных элементов при работе на смятие под жесткими сварными башмаками оказываются особенно чувствительными к концентраторам напряжений. Тем самым, анизотропия древесины оказывает неблагоприятное воздействие на и без того сложное напряженное состояние древесины под сварными распределительными деталями. Из работ, посвященных исследованию местных напряжений в элементах из анизотропного материала, можно назвать следующие. А. А. Крицуком решена плоская задача теории упругости для пластинки из древесины как трансверсальноизотропного материала, загруженной равномерно распределенной сжимающей нагрузкой по всей торцевой поверхности и направленной под углом к волокнам древесины . В ЦНИИСКе им. В. А. Кучеренко, Аганиным В. И. была проведена работа по исследованию местных напряжений в узлах деревянных конструкций при приложении усилий на части торца сопрягаемых элементов 1,2. Им решались плоские задачи теории упругости по определению напряжений в изотропной и ортотропной пластинках при сжимающих и тангенциально направленных местных нагрузках. На основе результатов исследования В. И. Аганина даны рекомендации по проектированию и расчету соответствующих узлов деревянных конструкций. Они вошли в пособие к СНиП . Отдельные результаты его исследований будут приведены в пунктах 1. Большой вклад в исследования местных напряжений в узлах деревянных конструкций внесли Р. Б. Орлович , А. Я. Найчук , , С. Ю. Табунов 2, В. Ф. Бондин , А. А. Кращук . Отдельные результаты таких исследований будут даны в пункте 1. В зарубежной практике проектирования можно найти многочисленные примеры конструктивных решений узлов, работающих с передачей усилий на торцы клееных элементов . Так, например, на рис 1. Берне Швейцария. В поперечном направлении установлены двухшарнирные арки параболического очертания с затяжками, пролетами м. Арки имеют коробчатое сечение 5x мм с переменной высотой полок мм. Усилие распора передается на торец клееного деревянного элемента от затяжки квадратная труба 0x0x мм, посредством стального башмака рис. В. Следует отметить очевидный перерасход стали, металлический башмак выполнен на всю высоту торца арки. Заслуживает внимания конструкторская разработка узлов в покрытии спортивного стадионакатка в г. Мидлтауне США рис. Несущая пространственная конструкция крыши состоит из балок, подпертых снизу стальными шпренгелями, при этом верхние пояса направлены косо от опоры к опоре, перекрывая пролет м. Тяги шпренгелей, идущие над поверхностью катка сначала горизонтально, а затем следующие наклону трибуны для зрителей, выполнены в виде стальных канатов. Эти тяги диаметрами и мм передают растягивающие усилия на коньковый и опорные узлы несущей системы. Опорные и коньковый узлы рис. А, Э и В, воспринимающие местные усилия, представляют собой весьма металлоемкие конструкции. Торцевые части клееных деревянных элементов в этих узлах заключены в стальные обоймы, к которым непосредственно крепятся стальные канаты. Еще одним примером аналогичного конструктивного решения узлов могут послужить опорные и коньковые узлы трехшарнирных арок пролетом м ярмарочного павильона в г. Клагенфурте рис. Другие конструктивные решения опорных и коньковых узлов рам и арок, рекомендуемые зарубежными специалистами, приведены на рис. Необходимость передачи усилий на торцы деревянных элементов может возникнуть в опорных и промежуточных узлах ферм, а также в опорных и коньковых узлах рам и арок. О Я мм. Рис. Покрытие над искусственным катком г. П1ЫГ тргбтктыс СТОЙ. Рис. Покрытие спортивного стадионакатка г. В отечественном опыте проектирования деревянных ферм, арок и рам, примеров разнообразных конструктивных решений таких узлов очень много ,,, ,, 8. Рис. Ярмарочный павильон в г. ММО.