Особенности работы многонагельных соединений элементов деревянных конструкций и теория их расчета при действии кратковременных, длительных и повторных нагрузок

• Автор: Шапошников, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 260 c. : ил + Прил. (70 с.: ил.)

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Нагельные соединения в элементах строительных деревянных конструкций .

1.2. Развитие и совершенствование методов

расчета нагельных соединений

1.3. Обоснование задач исследования

2. ТЕОРИЯ РАСЧЕТА ШОГОНАГЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

2.1. Предельные состояния нагельных соединений . .

2.2. Расчет многонагельных соединений при

центральном нагружении

2.2.1. Основные определения и предпосылки
методики расчета многонагельных соединений
2.2.2. Расчет нагельного соединения при действии кратковременной нагрузки
2.2.3. Расчет нагельного соединения при действии длительной нагрузки. . . . .
2.2.4. Расчет нагельного соединения при действии изменяющихся нагрузок.
2.3. Расчет многонагельных соединений, загруженных произвольной системой сил
2.4. Выводы по главе.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННЫХ НАГЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
3.1. Методика и результаты подготовительных испытаний.
3.2. Методика и результаты экспериментальных исследований нагельных соединений, работающих по промежуточной схеме .
3.2.1. Описание образцов и методика их отбора . .
3.2.2. Исследование соединений при кратковременном действии нагрузки .
3.2.3. Исследование соединений при длительном действии нагрузки .
3.2.4. Исследование соединений при действии повторных нагрузок
3.3. Методика и результаты исследования нагельных соединений при одностороннем нагружении
3.4. Выводы по главе.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОНАГЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ЗАГРУЖЕННЫХ МОМЕНТОМ И СИЛОЙ
4.1. Методика экспериментального исследования
и описание опытных образцов
4.2. Результаты испытаний карнизного узла рамы
с металлическими нагелями
4.3. Результаты испытаний карнизного узла рамы
с нагелями из стеклопластика АГ4С.
4.4. Разработка и испытания модели рамы с поворотным шарниром
4.5. Выводы по главе.
5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ МНОГОНАГЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ .
5.1. Расчет соединений при центральном нагружении
5.1.1. Математическое планирование эксперимента и определение коэффициентов условий работы многона
гельных стыков .
5.1.2. Примеры расчетов центрально нагруженных стыков.
5.2. Расчет карнизных узлов сборноразборных
рам с поворотным шарниром .
ОСНОВНЫЕ ШВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


И.Журавский, Gitft 9 Meizer 9 SiepffQn и другие) проводили испытания нагельных соединений с целью определения разрушающих нагрузок на соединение, чтобы, приняв определенный коэффициент запаса прочности, применить его в проектируемой конструкции. Авторы первых теоретических работ (Jackson, В. Рис. Qesiesc/ft [l] ) описали работу соединения в упругой стадии, предполагая, что нагель есть балка, лежащая на упругом основании и загруженная отпором древесного гнезда. Свойства основания при этом описывали гипотезой Фусса -Винклера. Метод расчета для того времени был достаточно сложен и потому не получил широкого применения. В целях упро -щения решения были предложены методы расчета, которые заранее задавали форму эпюры напряжений смятия в нагельном гнезде или вид изогнутой оси нагеля. В.Ф. Иванов [] рассмотрел два типа соединений (рис. Для схемы (рис. В.Ф. Иванов предположил, что изгиб нагеля происходит только в середине элемента, причем напряжения изгиба в. По формулам В. Ф. Иванова инженером К. Н. Карташовым построены графики для определения допускаемой нагрузки на один "срез" нагеля в зависимости от его диаметра и толщины соединяемых элементов, которые служили пособием по назначению числа нагелей в стыках. Первые советские нормы по расчету деревянных конструкций [2] содержали и данные по назначению допускаемой на -грузки на один "срез" нагеля. За расчетную эпюру напряжений смятия принималась эпюра, показанная на рис. A.B. Рис. Нагельные соединения, рассмотренные В. Ф. Ивановым по []. Рис. НИТУ- [2]. Нагель участвует в передаче усилия лишь на опреде -ленной части его полной длины - "на рабочей длине", зависящей от характеристик сопряжения. Рабочая длина нагеля, измеряемая от шва между сопрягаемыми элементами, определяется условием одновременного достижения предела пропорциональности напряжениями изгиба в нагеле и напряжениями смятия в гнезде. Распределение напряжений смятия по рабочей длине нагеля принимается по линейному закону. Проведенный анализ и полученные экспериментальные данные позволили создать простые расчетные формулы, которые нашли отражение и в нормах [2, 3] •. Допускаемая нагрузка на один "срез" нагеля в зависимости от геометрических характеристик соединения определялась либо смятием древесины элементов, либо изгибом нагеля. В [] В. Ф. Иванов и JI. H. Мальцев показали, что при расчете нельзя пренебрегать изгибающим моментом, который возникает в нагеле в плоскости сплачивания элементов. За рубежом аналогичные работы по изучению напряженного состояния нагельных соединений в пределах упругой работы древесины и нагеля проводили О. Е. GaSet , H. Ghafi&e [4], G. Обзорная информация о методах расчета и исследованиях нагельных соединений в пределах их упругой работы приведена в [б9]. Рис. I.I9. Расчетные схемы нагельных соединений по A. В связи с этим были пересмотрены и переработаны все действующие до этого времени нормы по проектированию строительных конструкций, в том числе и деревянных. Методика расчета нагельных соединений по предельным состояниям была предложена В. М.Коченовым []. Этот метод расчета был введен в нормы проектирования и с несущественными изменениями остается в силе и сегодня [5, 6, 7, 8]. Метод В. М.Коченова основан на предпосылках, что нагель работает в древесине соединяемых элементов, как стержень в упруго-пластической среде, с различными схемами загружения и защемления. Исходными расчетными схемами являются три (рис. Древесина соединяемых элементов работает при смятии в отверстии по условной спрямленной диаграмме (рисЛ. Деформация смятия ограничивается величиной предельной деформации 8СЛГ , взятой по отношению к условной деформации &СЛГ при достижении напряжениями смятия значений Ясм на расчетной диаграмме &слг~ &ом (рис. Ось нагеля при исследовании распределения напряжений смятия в элементах соединения принимается прямолинейной до образования в нагеле пластических шарниров. Т= [б'сМс/и-с/т+ [/? Рис. Расчетные схемы нагельных соединений по []: а - односрезное; б - двусрезное несимметричное; в -двусрезное симметричное; г - расчетные эпюры напряжений смятия. Рис. Условная диаграмма работы древесины на смятие в отверстии по [].