автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Комплексные конструкции на основе древесины с профилированными обшивками

На правах рукописи

РГ6 од

ДМИТРИЕВ Петр Петрович

1 3 К'ЗН шз

КОМПЛЕКСНЫЕ КОНСТРУКЦИИ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНЫ С ПРОФИЛИРОВАННЫМ! ОБШИВКАМИ

Специальность 05.23.01 - строительные конструкции,

здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

«овосиблрск - 1995

Работа выполнена на кафедре конструкций из дерева и пластмасс Новосибирской государственной академии строительства

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор Колпаков Станислав Васильевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Енджиевский Лев Васильевич - кандидат технических наук, доцент Вылагжгиин Юрий Борисович

Ведущая организация - Западно-Сибирский территориальный

научно-исследовательский и проектный институт агропромышленного комплекса (ЗапсибНИПИагропрок)

Защита состоится «27» моих 1995 г. в 15 часов на заседай««, специализированного Совета К 064.04.03 в Новосибирской государственной академии строительства по адресу: 63000В, г. Новосибирск, ул- Ленинградская, 113, ИГАС, учебный корпус, ауд. 406

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека ИГАС.

Автореферат разослан "2&" М Я ¿1 1995 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, доцент

А.А.Кользеев

- 3 -

ОБЗДО ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОТЫ

Актуальность в новых условиях "хозяйствования проблема

снижения материалоемкости строительных конструкций приобретает особую остроту. Одним из путей экономии материалов в строитель* стаз является разработка и применение комплексных пространственных конструкций в виде плнт для покрытий, стеновых панелей, блок-ферм, блок-секций зданий м т.п. с профилированными обшивка-ям, работающими совместно с деревянными каркасами.

Помимо экономии материалов, получаемой в результате включения деревянных каркасов s совместную работу с профилированными обвивканк, существенное снижение стоимости строительства достигается при применении обшивок из стального профнастила за счет исключения кровельных работ, как правило необходимых при использование« традиционных деревянных конструкций. Особенно экономии-ниш оказываются такие совкеценкые конструкции в мобильных сбор-ко-разборкых зданиях, которые за период эксплуатации должны быть перебазированы Э...5 раэ.

Использование стальных профилированных обшивок в строительстве деревянных каркасных зданий увеличивает их капитальность по сравнении со зданиями с мягкими кровлями н стеновыми обоивкамк из древесных материалов. Об этом убедительно свидетельствует опыт строительства сельскохозяйственных зданий в США и других странах. Исследования по теме диссертации являится актуальными, поскольку они направлены также и на решение проблемы увеличения срока службы упомянутых зданий и сокращение расходов на рекситы.

с другой стороны актуальность ?акм обусловлена:

- отсутствием технически« решений плит покрытий, стеновых панелей и блок-ферм, в конструкциях которых используется профилированною ©бннвхи, акяоч'еииыв в созкветную работу с деревянными каркгсавш;

- особой целесообразность!! таких конструкций п.--. строительства в районах Сибири, дальнего Востока и Севера;

- отсутствием зкелеринентально-теоретическиж исследований по теме диссертации и хгкмх-лнбо нормативных документов, реглаяенти-рупг:ях проектиронлнне и изготовление упомянутых визе конструкций.

Все это заслужило ocuamatmen для 8К/дач«ии« теки » клен roc-бпджегн .х научко-исследавагельских работ кафедры конструкций яа

дыреаг. и пластмасс Новосибирской государственной академии строительства к в целевую республиканскую программу "Строительство",в соответствии с которой она была выполнена.

целы ад задачи работы. В соответствии с Быаеизлоаениыи цельс работы являлась постановка н проведение опытно-хонструкторсхих разработок» оксперинектально-теоретических исследований, разработка рекомендаций по конструированию, расчету н изготовлении плит и панелей на деревянных каркасах, работающих совместно с профилированными обшивками.

для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:

- обобщить и проанализировать накопленный опыт конструкторских разработок, проведенных в направлении предпринятых автором исследований;

- разработать конструкции плит и панелей на деревянных каркасах из цельной и клееной древесины, работающих совместно с профилированными обшивками для пролетов от б до 12 метров;

- разработать конструкции блок-ферм с верхними поясами из упомянутых длит;

- разработать соединения для крепления стальных профилированных настилов к элементам деревянных каркасов, исследовать такие соединения и установить их расчетную несущую способность и податли-

V

вость;

- провести экспериментальные исследования работы плиты со стальными профилированными обшивками при поперечном изгибе, продольном сжатии и сжатии с изгибом;

- провести численное исследовании напряженно-деформированного состояния плит с учетом их конструктивных особенностей, податливости связей и влияния основных эксплуатационных факторов;

- разработать рекомендации по конструирование, расчету и изготовлению предложенных конструкций.)

- предпринять усилия по внедрению результатов исследований в практику строительного проектирования и производства.

Этим не исчерпывается хруг задач, связанных с темой исследований и потребовавших дополнительных разработок и решений. Необходимо было уточнить и регламентировать ряд технологических параметров, связанных с изготовлением соединений и опытных конструкций, например, с постановкой самонареэающих винтов, завинчивающихся через стальной насгил в древесину (величин предельных крутящих моментов, диаметров высверливаемых отверстий);

с постановкой дюбелей, забмваэных в деревянные элементы с помощью строительных монтажных пистолетов (с возможностью одновременной забивки нескольких дюбелей одним выстрелом, требуемой для этого мощностью патронов, разработкой необходимый для этого приспособлений и т.д.). е оценкой возможностей применения ноэах креплений, обладающих большей несущей способностьа при работе ¡:а усилия сдвига н т.п.

Потребовалась также постановка дополнительных исследований с целью определения прочностных и деформационных характеристик использованных материалов: древесины, стали при смятии ее в отверстиях, просверленных в тонких листах, реб«гр плит в натуральную величину при воздействии на них кратковременных и длительных нагрузок и др.

Достоверность результатов работы подтверждается согласован-ностьо экспериментальных картин напряженно-деформированного состояния опытных конструкций, величин деформаций и напряжений с соответствующими результатами численных исследований. Она обеспечивалась использованием современных испытательных маоин, измерительной аппаоатур.ч и методикой экспериментов, отвечающей требованиям нормативных документов.

Яаучная мовнсна работы представлена результатами:

- опытно-конструкторских разработок пли*, панелей и блок-ферм с профилированными стальники и фанерными обоивкаки, включенными в обцуо работу конструкций:

- экспериментально-теоретических исследований прочности и дзфор-нативности соединений стальных профилированных обшивок с элементами деревянных каркасов;

- экспериментальных исследований опытных плит в натуральную величину при поперечном изгибе, продольном сжатии и сжатии с изгибом;

- численных исследований опытных конструкции, проверенных с учетом влияния различной податливости соединений, длительного действия нагрузки и влажности древесины, а также геометрии сечений н конструктивных особенностей объектов исследований;

- анализа проведенных экспериментальных и численных исследований опытных конструкций.

Новизна сиытно-конструкторских разработок подтверждена авторским свидетельством.

Практическая значимость работы заключается в той, что ее результаты мо^мо непосредственно использовать при проектировании

- - б -

и изготовлении предложенных конструкций в соответствии с рекомендациями, изложенными в завершавшей гларе диссертации. Практическую ценность имеют также:

- разработанные технические рг шения плит покрытий» стеновых панелей й блок-ферм с профилированными обшивками, работающими совместно с деревянными каркасами;

- предлагаемые приемы крепления стальных профилированных настилов к деревянным элементам, обеспечивающие восприятие усилий сдвига;

- результаты реального проектирования опытных конструкций, проведенного совместно с ЗапсмбНИПИагропромон, предприятием "РЕКОЙ" и др., использованные в ряде проектных разработок этих организаций.

- достигнутое в результате опытного проектирования расширение номенклатуры .легких конструкций, отвечающих требованиям современного строительного производства.

Не аащвтр выкосятся:

1. конструктивнее решения:

- плит н панелей на деревянных каркасах из цельной и клееной древесины с профилированные» обашвкакн„ в&шаченникн в обадо с каркасами работу;

- блок-фари с верхними поясами из таких плит.

2. Результаты разработок и экспериментальных исследований соединений стальных профилированных обвиоок с элементами деревянных каркасов.

3. Результаты экспериментальных исследований натурных плит со стальными профилированными сбгивхаки при поперечном изгибе, продольной сжатии и сжатии с изгибом.

Результаты численных исследований напряженно-деформированного состояния плит с учетом влияния податливости соединений, действия длительных нагрузок, влажности древесины и температурных нагрузок.

5. рекомендации по проектированию и изготовлении плит.

6. Основные выводы, . сделанные по результатам конструкторских и. экспериментально-теоретических исследований и апробации разработок плит и панелей в практике проектирования.

Апробяцвя работы. Результаты работы были доложены и обсуждены:

- на научно-технических конференциях НИСН им. Н.З.Куйбыпева (Новосибирск, 1990 - 1993 гг., 1995 Г.);

на семинаре rnstitut fur Tragwerkelehre und Ingenieurholzbau. Technische Universität- Wien, Auscria, (Вена, Австрия 1994 г.).

ауЗлвкацва. По тене диссертации опубликовано 9 печатных работ.

o6s,aa работы. Общий объем диссертации 230 е., в том числе 104 с. машинописного текста, 101 рисунка, 11 таблиц, список литературы из 86 наименований м 2 приложений.

еодггжАКкв ЗАБОТЯ

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и

приложений.

So введения обоснована актуальность темы диссертации, необходимость опытно-конструкторских разработок пространственных комплексных соанещенных конструкций о профилированными обаивка-ки, включеиныии а совнестиуо работу с деревянными каркасами, и постановку) зкеперииентально-георатичвехих исследований их работы при яоперачком изгибе .вкецентреииом сжатии н сжатии с изгибом.

3 первой главе приведен обзор известных опытко-конструк-торских разработок пространственных совмещенных конструкций на деревянных каркасах в виде болылераэнерных плит для покрытий, стеновых панелей, блок-ферм и блох-сокцнй зданий аа основе древесины с плоскими обшивками из водостойкой фанеры, дощатых клееных щитов, плоских и волнистых асбоцементных листов, проведенных в ведущих отечественных и зарубежных научно-исследовательских и проектных организациях и фирмах, а также в строительных вузах (ЦНИИСК, ЦИИИмромэданий, цнииспортйвных и зрелищных зданий и сооружений, ЛенЗНКИЭП, ПЯ-1, НИИПагропрон, Новосибирский, Красноярский, Киевский, Ленинградский и Московский строительные институты, академии и университетыj. Отмечается, что развитие этого направления связано с трудами отечественны»: ученых - Н.П.Абовс-.чого, В. Н. Быковского, А.Б.Губенко, Л.Д.Гарбар, П.А.'Днитриева, Л.Б.Енджчевского, Б.Н.Энаненского, В.А.Ипанона, Г.Г.Карлсена, Л.М.Ксвальчука, С.В.Колпакова, И.М.Линькова, Р.Б.Орлоеича, К.П.Пятикрвстовского, £Л4.СветоэаравоА, D.D.Славика, В.И.Траву-ш^. С.Б.Турковсксго, А.М.Чистякова, А.К.Шенгвлия и яр.'

вторая z-isBf! посвящен* опытно-конструкторский разработкам кеппязкечмх конструкций на деревянных каркасах с профнлироБанни-ки с5ц!.р mus : плит ял я покрытий, етсновых панелей и пространственны;'. . лок-фери с гтлитныки верхними поясами. Схемы основных иэ

разработанных конструкций приведены в таблице 1.

При проведении опытно-конструкторских разработок адатор ке-ходкл и» необходинсотк и целесообразное««:

- провктнровлть конструкции квк комплвкекка рвбрмсгаа илйу« {панели) илк проатракствекныв пластинчато-стврживвы® ояствии

- руководствоваться прииципои упроиения конструктивной ирк одновременной увеличении надежности и укеньвакик обща® кввем конструкций (в сравнении с мэаесткмни анелогаик);

- добиваться высокой технологичности к и&хенк&льнай эаважвко® готовности конструкций учитывая прк эток требования мк транспортабельности и сойреиекного крупноблочного монтаж».

- руководствоваться принципом обеспечения к&ксин«-пькой долгомч-ности конструкций»

- учитывать иестниа условия строительства (принцип р«гкск&л!к кости): развитие производственной баэн и транспортных кокиукнке.цкйг материальную и энергетическую обеспеченность сгронтгльстве, км-лифнкаци» кадров н т.д.

Пространственная работа конструкций достигалась, пут«к ввло-чання профилированный обвмвок в соекестну» работу с дорэ&яниинк каркасани» о&рамдеиияин, саяэевымн элеиемгаии н -е.«. Такой подход позволил существенно укеиишить саченио оскоенык в^сдслькн» и количество поперечных рвбир в платах, п&неляж и ворзотх ггеяс&эс блок-Фсрн. Стальные и&стк/ш, как правило, удавалось мсподьзо&ать как крае«», наружные стеновые или потолочные обоквкю к, такк* образом, отказаться от «к дополнительного устройства гюедъ аси-та»л конструкций. ■

С*&тш и сильно кягфясоккив растянутые стержневые мшшти блок-форн конструировали соответственно из керчка к стали, что высокую зф$«ктнт:ост*. мспсдьзовштя ивх&несч&сккг. сеойста эти» к%термаяоа. Рвалмэацмя прикцмпа упрездишя каие-труктишшй формы досгмгглась првкдв »с«го якборок уеяасообраэ-ныя конструкт»»««* еяея» оввеве чкмеших; • работу эявиентоо на усилия одного знака;

- па еоавоикости нобольви* величины усилий стеркмевмх эдвкап-тах ре«»тки;

- равдэиерноа распределение уекдой о стержиеанх элапентах реввт-к»;

- распределение усилий по до««* поясоо;

- унз>!ьвенн& количества уэлоимх сопряжений, а также прииенепп»

Yadiüua I »

*сяс1гру1с?йэна9 зхеыа опытах конотрукц»в

J S s а о г р у к ? я а и а я и н í npaíes, u. 0ш>си?е1ьяая suooïa

k.......ü ;. к 'il Ы ui ; нос i ML. _ _ У ' j-m-i. j-----------------------..................\ VI : ' .I! !3 IdL ^ XzX I j «юс I j T5° i I ¿. -l, №Г"Л" "'v.v'.T' "■'.':'/ ' "' ' v.".'.' i. :l. ~i"V 6..Л2 xa 2¡t ■ 2<í ■ ! 1 S ä -1 2'» ftö 1 i/a i/ô t/s

,"" Ж"""" '¿ç,......■Ii.r,i|<t\.,—— ^ ±í ¡ izL i '"-IÍt—tfa—r~rij-à—! : t -.......- .........3550 t V- ¡ hr*- ........«> v................nuT'

тгМъ—- i ^ríhs^ w <c rim^ W là,_______IrL

- 10 -

новых креплений с увеличенной несущей способностью.

Все это, наряду с применением легких утеплителей, позволило максимально уменьшить собственную массу предлагаемых конструкций.

Конструкции с учетом региональных условий строительства разрабатывались как из цельной, так и клееной древесины. При зтом автор:

- ориентировался на целесообразность организации их изготовления на поточных технологических линиях с использованием отечественного оборудования для обработки древесины, склеивания и выполнения предлагаемых механических соединений;

- стремился обеспечить транспортабельность и неповреждаемость конструкций при перевозках, перегрузках н хранении;

- контролировал нес и габариты монтажных элементов, с тем, чтобы для их перевозок можно било использовать обычные автомобили, а для последующего монтажа - легкие автомобильные краны.

Плиты из цельной древесины для покрытий зданий были разработаны для пролетов 6...12 н. с брусчатыми и составными ребрами (табл. 1), при'общей сирине конструкций от 1,5 до 3,0 и. В частности, были предложены плиты со вспаруоснноЧ обливкой из стального профнастила, благодаря чему достигалось увеличение несущей 'способности и жесткости плит практически без усложнения их изготовления .

Показано, что плиты пролетом 12 и. могут быть выполнены с составными ребрами из двух брусьев, сплачиваемых с использованием нетрадиционных соединений на вклеенных стержнях или.с крестовики стальными элементами, снабженншш по концам нагелям» с эа-остренкыии концами с тек, чтобы при изготовлении ребер ложно было использовать прессовое оборудование для вдавливания нагелей в соединяемые брусья. С ребрами из брусьев цельного сечения была разработана, также, навесная стеновая панель 2,0 х 5,0 п. с об-вивханн из профнастила квркн CCK-C-25-9S0-Q,8-

Показано, что упрощение конструкций большепролетных плит (1>12 л.) достигается при применении клееных ребер. Разработана конструкция плиты с клееными ребрами и обвивкой из фанерных корытообразных профилей.

Аналогичные по конструкции плиты были использованы в качестве верхних поясов npsi разработке блок-ферм для пролетов от 12 до 24 н.

Блок-фермы проектировали как пластинчато-стержневые дере-во-маталлические конструкции с растянушнн элементам» из профи-

якрованноЯ или круглой стали, Скимаюкке усилия в стыка»; плит иерхк-лх поясов и з опорник у злак передавали на торцы продольных рабав, чем достигалось: появление изгкбдвдих моментов, обратных пс акаку моментам от поперечных нагрузок; упрощение конструкции упэкя.чутмг стихов н узлов в целом и обеспечение их минимальной •дефорхптивкости.

Верхние пояса треугольных блох-ферм с пролетами до 24 *. когу? заполняться из плит с брусчатыми ребрани из пиломатериалов ебичиак сечений, при этом мет необходимости прибегать к сплачивали© Зрусьзз о ребрах.

терма -с хриволинейныни верхними поясами проектировал» мэ плит с гмутокяеенымк ребрами прямоугольного сечения.

Ригрвботкиныа конструкции, обладающие рядом отмеченных в диссертации достоинств, несомненно, расширят номенклатуру легких комплексных строительных конструкций на основе древесины.

'¡Греть® гякаа диссертаций посояцека разработкам и исследования»! со«скк*ии№ профилированных обшивок с элементами дергзяиных керасе&в.

Профилированные фанерные обшивхи, собираемые иэ коок^осб-реэквх йланентоз, предлагаете}! приклеивать к кархесак кь водос-?вйхмх еинтетичвехик »леях с гвоздевом прижиион. Для крепления ебанвок мэ стальных листовых гнутых профилей целесообразно ис-ямьэозать иеханнческие крепления в виде самонареэасцих винтов, дюбелей-гвоздей, забиваемых с помовью строительных монтажных пистолетов, а тьхжэ кровельных гвоздей.

Для увеличения ие'суцей способности самоиарвзаюцих винтов и дю8ел«Д-гвоздей предлагается, в частности, крепить их к деревянным зламанта« через стальные пластинки, приваренные к арматурным ятврФнян, зхлеениыэт п основные ребра каркасов.

Лскс'.зенл и реализована возможность забивки нескольких дюбе-лвЯ-гаоад«Я одммк выстрелом из монтажного пистолета, что овеспе-чмкало увеличение лосмзводительности трудя и снижение стоимости этегв зияв креплений.

Рассматривались, тякжв, и другие возможности и приемы уве-яйЧ'ЭК!'« ¡»«еу^вй способности краплений, работаюцих на восприятие сил сдвига («-¡остановке социальных фигурны:: иапб на дюбели-гвозди вгакв« плоских штатных, л тгкже дополиитэльних, надеваемый м» дюбель г--»«пованных иайб, снабженсых зубьями и др.Ь

С кл^о »:срдэ»дования несущей способности и дсфериатиенсстн (П0».1т.1и90сги) соединений на санонзрезающих винтах, добе-

лях-гвоздях, а также кровельки;- гроздях би.тл кгзработгшы и испытаны на. воздействие кратковременных «агр«зск -образцы сс«я«нгни? стального прафнастилг с деревянныни элемента«» иа этюа кремациях. Образцы были испытаны нл сжат«® а соотве^стви»; о "Рекомендациями по испытание соединений дерзаянных кэмструацмй", (ЦЬИИСК им. Кучеренко. - М.; Стройиздат,. Ха81.5. Сакэн&рззаощис винты устанавливали 8 предварительно просэерленмыв отверстия ди-акетрон 4,7 ма., при этом контролировали с исков,ыо яииамамехрв-чбсксго к леча величину крутящего момента, что исключало возможность среза резьбы при завинчивании винтов. При изготовлении образцов на дюбелях-гвоздях последки® забивали с помочь» строи тельного монтажного пистолета марки ЯЦ52-1„ кровельные гвоэд! забивали в просверленные отверстия диаметром 2,8 мн. Всего бил испытано 7 серий образцов по 3-6 образцов а каядой еврт "табл.2).

Кроме образцов соединений были испытаны ойразцы, вырезаины-из профнастила и испытаннее на снятие в отверстиях дмамзтро 3, э кн., 4,5 мн. к £,5 ми. Предварительно были определен» преде текучести и временное сопротивление стали мслользовакиого дл образцов соединений настила марки Н57-750-09.

В результате прозеданнык испытаний, :>х анализа с использо вамиен общепринятой методики установлены величины расчетной не су^аб способности саяснареэающих винтов, дюбелей к крозалыш гвоздей иэ услоэий смятия древесины в гнездах, изгиба геозд (дюбеля) и овалиаации отверстий в настиле. Установлены, также величины, характеризующие податливость соединений на этих креп леннях.

Четвертей славе диссертации посвящена экспериментальны!« чнеленньт исследованиям плит с обшивками иэ профилированное стального настила.

Б соответствии с методикой "Рекомендаций по испытанию дере вянных конструкций" (ЦНИИСК ик. Хучеренко. - И,: Стройизда! 1976.) испытаны натурные образцы плит с размерами в плане 1,3 6 п., с обшивкой сверху и 1,0 х 4»8 и. с обшиькой снизу реб< (табл.1). Испытанные конструкции отличались количеством связе( скрепляющих стальной профнасгил с продольными ребрами плит, к< лнчесгвом поперечных д.тфрагм и модулем упругости древесины р. бер. Одна иэ плиг была подвергнута испытаниям на поперечный и: гиб до разрушения.

Изготовления и экспериментальным исследованиям плит пре,

«>»5.-4:14 г

Сводя»« таблкцл явавтанкмх ©брлэцов со^дииеикй ■ врофкво^ялв э з!«роэ«кккия ол«яоига»Е

Серия образцов Кол-за шт. Средстэз соединения Диаметр, ми примечания

"С" 4 самонгразащий зинг 25/6 бим-диаиетр винта "брутто"

4 дюбель 38/4,5

ТК" 3 гвоздь кроъельннй 40/3,5

3 Три дюбеля объединенные шайбой 40 3,Екм-диаметр дюбелей па краям шайбы;4,5мм -диаметр цзк~-ралького дюбеля

3,5-4,5

"5Д" 3 пять дибзлей, забиваемых одним выстрелом 30-40 3,5-4,5 30/3,5-длина и диаметр дябслек по храяк пайби; 40/4,5-длина и диаметр центрального !\аб'0Ля

"Сари" 3 Саконареэзюгцие винты, завинченные в стальни® плестинки, приваренные к вклеенном в древесину арматурным стержням 25/6 5нк-диаметр винта "брутто'1

"Дари" 4 Добели,забитые через стальные пластинки ,приваренные к вкязеннын э древесину арматурных стержнян 40/4,5

Итого: 24 образца

иастеоалли пяшпш з натуральную ¡зелнчнку кх ребер кр&тховре-

йакиой и длктаяьво дайстзугцей нагрузкой. В результате испытания: •• установлены действительны® модули упругости древесины ¡р«з£зрг ■

- изучены их реологические свойства под действием постоянной нагрузки.

Испытания рэо«^ г;лит показали> что увеличение их ирогибь ярк действии нагрузки в течении 33 суток составила 23,3 % ic 27,8 или 5/213 от пролета до 34,3 кк. емм 1/1.72 от пролет«). Кривая роста прогибов косила при зток затухающий «аракте^.

Конструкции плит подвергнуты испытание*: кратковремаииккя иг длительно действующими нагрузками. В процессе исгеатг.ний^

- исследовано действительно© капрякеино-дефоркированиое состояние конструкций прк поперечном изгибе, внецентренкон сжьуил и сиатии к изгибом;

- оценена степень участия профилированной сбвнгзкм в общий ¡й&бог'в конструкций прк упояянутых выев случаях их аагруяеиий;

- выявлена действительная несущая способность и дефоркатнодасть плит, а га к же характер кх {разрушений;

- оценен« достоверность результатов проведеикмх <щ<елвкнщ{ исслю- • доааний;

- в процессе нзгогодоекия конструкция праве рака ме ггямалвгич-ность.'"

При испытании плит ка скатив с изгибом и внвщвнтрввдоз саа-тиа ежнмагици® силы прилагали к -горцам ребер, г.». эксцентрично. Нагрузку создавали с помочкю дву« домкратов, синхронно работающих от одной насосной станции.

Прогибы продольных ребе» плит с о&аиекей сверху от разчет-ной поперечной нагрузкк составилиг

- у плиты с увеличенным в 2,7 рггь против р&оч«гногс количествен связей - 10,87 им. к 11,08> ни или приблизиг-ельио 1/52ъ от вройе-га{ркс.2);

- у той «е плиты с расчетная количество» се«згй - 12,й ак. и 13„0 кк. (1/460 от лролзта).

Сданги настиль относительно продольных ребер ь опорных сечениях шмг оказались равныни соответственно о,01...0,03 им. и 0,22...0,30 НИ.

Нормальные напряжения распределялась по ширине пастила неравномерно, прк этой наибольшие напряжения сякатнй ло^яякали в гофрах, расположенных у продольных ребер плиты (рис. 1).

Разрушение плиты произошло от потери устойчивости стального

профнастила в середине пролета конструкции при нагрузке, превышающей расчетную в 4,8 раза. Непосредственно перед разрушением прогиб плиты составил 1/С5 от ее пролета, а наибольшие иепряаа-ния сжатия в настиле оказались равными 209,5 !1Па.

Прогибы плит с обшивкой снизу от нормативной нагрузки оказались равными 23,5 мм. (1/200 от прелата) и 15 мм. (1/320 от пролета).

Установлено, что в результате включения настила я совместную работу с деревянным каркасом прогибы плиты уменьшились в 2,3 раза о сравнении со ' случаем, когда нескрепленные между собой насгил и каркас плиты работали раздельно.

Численные исследования напряженно-деформированного состояния плит проведены с помощью ЭВМ ЕС 1060 по программе "ЛИРА" (НИИАСС), реализующей МКЭ. В расчете использованы процедуры 41 -г прямоугольный плоский конечный элемент оболочки и 55, моделирующая упругую связь между узлами и позволяющая учесть податливость связей, скрепляющих стальной профнастил с ребрами плити, различные величины этой податливости вдоль и поперех волокон древесины, а также реальное расположений связей по длина ребер.

Путем численных исследований:

- установлено, что напряженно-деформированное состояние исследуемых конструкций зависит от расположения настил? по отношению к каркасу (сверху или снизу каркаса), от расположения и количества продольных ребер, соотношения изгибных жесткостей настила и продольные ребер» от разнесения и количества поперечных ребер, от кол51чества и податливости креплений, используемых для соединения стального профнастила с деревянными ребрами;

- дана оценка влияния податливости связей на напряяенно-доформи-розеннсэ состояние плит и.панелей;

- установлены величины редукционных коэффициентов с учэток упомянутая выко особенностей конструкций плит;

- осуществлено прогнозирование поведения разработанная конструкций при длительном действии нагрузок, изменении влажности древесины, при совместной воздействии этих факторов, а также при перепадах температур.

Податливость связей, принятая в расчетах по программе "ЛИРА", била определена на основании результатов испытаний образцов соединений профнастила с деревянными элемента»;!

Экспериментальные картины напрякенно-дефоруированного состояния опытных конструкций (прогибы плит, величины нормалымх пап-

• >d¡/ nu nuis тпнонживп nefu »nnn»nfoots 'çoptittxii/ irnnsfhortf ыъмчуошнфм/ы/тамс -й-

о cd

1 Sä и

ß ы а: аг M

<¡Í Й О

Hi « Е fe

о « Кг

» Bï R в. «í « О 8

И й

В » BÇ Я f &

» Ä (—: к

8г Sí

Oj St я

е> «я я г

sa s: И я

»« sí и

S о г.

«1 «

¡B ÍS <4 í^u

«й ai

И 53 Sí

Я «1. и

а tá К К

а. m ь

о о ¡s*

w «3 е.

«1 «

«

es чг CU

¡3 w --

« «г в «

<* В ж «

щ в *•

et й È3 <U

й> С «г

С. fe о

к 8Я « о.

« в

m Sí ей

¡a. DJ £

-, . ■ к

о Si ti и

>w* ь> es ЯГ о

о й 4> л.

к О я>

í;- о

ряяекяй а их элеивнтгг. о» др.) вполне удовлетворительно согласуется с результатам» чкслениия исследований, проведенных ККЭ по протрамве "ЛИРЛ"..

В швтгвЯ маив иэлояеки рекомендации по конструировании, ресчету N изготовления предлагаемых конструкций.

Вриэеденм общие положения, $гчитыэаеиыа при -проектировании конструкций, указаны ©блеет» и» оптимального использования, а . ганке требован««» врвдъявлявкиа к патеркалан м иатизан, приме.чя-«кжда а разрабатываемых конструкциях и соединениях.

Б разделе ¡рекомендация, гсосвя^енмон конструированию и расчету плит, пан-злей и блох-ферм, приводятся основные указания н требовякмя, котсрав следует учитывать при кх проектировании: по еокяойо&к® сечений, расстановке « расположенно продольных м поперечных ребер каркасов, утеплителя, п»ромзоляцкв„ по расстановив используемых креплений яла соединения ебвивхн с каркасом к поперек его ребор) с учеток изменений усилия сдвига, по акЗеру к кокетруироаакЕО других соединений.

3 чястностя, указывается, что следует отдавать предпочтение гслкуч.м ( пвнаяям^ у которых етальиой профшшрованкиЯ настил, вкяочемкаД я обеогя работу кометрукции, одновременно выполняет фуявцт? яро ели клм иаругоеой обшнвхи стен: обеспечивать валкуо {юм даксккалько аозиожиуп) завсдскуа готовность конструкция и соответствие их требованиям современного крупноблочного контажа и яр.

Расчет плит м панелег! на поперечина пэгкЛ и скатке с изгибом рекомендуется выполнять в две стадия:

-- пркйлияенньгЯ расчет," мневзнй целью установлена» предвзритель-ш разгеероа поперечных еечеииЯ с учето.ч их компоновки, определенна количества иеханкческих креплений в соединении обаквок с реСрггкк каркаса, проверку касательных капрякепий о клеевых ввая, прогкба конструкций. Этот расчет предлагается вести по формулам„ оскевгинпда на методе приведенного сечения, с учетом влияпмя по-гттостм связей на прочность к вефсрваткокесть зяектав, иа-рашюперкостп распределения нормальных напряженна по киряне оЗ-№4зск и ус.тоглй зхспоуата'^пм (опст^юдШ. Указывается. что расчет» на сяжткв с изгибов следует в«ст« по ажфоржгровашопз ежена«.

- расчет с использеаанкзк ККЭ по прсгграяя® "ЛИРА" ил» гругнн, реализу^—ам этот четод « содеряваия прогкгяура, позволявши» учесть при проведения расчета ю^атяивость связей, сгрепяетиаиж

стальной г.рофиастил с деревянни« харкасон плиты, их реальное располоаенис по длине ребер плиты и различный величины этой податливости вдоль и поперек волокон древесины.

Глава завершается указаниями по изготовлению разработанные коиструкций, описанием особенностей технологического процесса, выполнения заготовительных операций, сборки неутепленных и утепленных плит и панелей иа специальных стендах с использованием ыаблонов, необходимых инструментов и оснастки.

Рекомендуется, в частности, утепление комплексных здсна;;тоь производить с использованием вспенивающихся пенопластоа, указывается на целесообразность совмещения в ряде случаев вспенивания утеплителя с одновременным устройством гидроизоляционного Kospa,

Рекомендации содержат, также, указания по обеспечению долговечности изготовляемых конструкций и требования по технике безопасности .

основные ВЫВОДЫ

1. В резулыате опытно-конструкторских разработок созданы новые или с явными элементами новизны конструкции плит, панелей и блок-ферм с профилированными обшивками, работающими совместно с деревянными каркасами. Разработанные конструкции рекомендуются для использования в строительстве зданий различного назначения, возводимых, в частности, в районах сельскохозяйственного м промышленного освоения Западной Сибири, Севера и Дальнего Востока.

2. Конструкции разработаны с учетом требований заводского или механизированного изготовления в расчете на 100% их готовность и крупноблочный монтаж. Как правило они запроектированы такин образом, что посла установки ии в проектное положение исключается необходимость ь устройстве кровли, отделке стен или подвесных потолков. Эти достоинстве особенно эффективно должны проявиться в мобильных и сборно-разборных зданиях, при перемещениях которых всякий pas приходится укладывать кровлю заново.

3. Разработанные конструкции могут быть использована как в стапливаемых, так и в неотапливаемых зданиях с г.реяетакн gy 6 до 24 и более метров с условиями эксплуатации.

4. Благодаря использованию профилированных' обшивох достигается дальнейшее облегчение конструкций и умеш>ыениё ия трудсея-костг. в сравнении с аналогичными, ииеющин» плоскиз обамэкб',. Э г о j результат является следствием уменьшения размеров сечения основ-

ннх ребер из-за большей изгибной жесткости обсиэок, уменьшения числа поперечны» ребер и общего количества сопряжений.

5. В соединениях профилированных обвизок с элементами деревянных каркасов можно использовать крепления э вида саконараэав-щих винтов, дюбелей-гвоздей, гвоздей кровельных, эклеешщк стержней, а такие крепления иозого типа, предлагаемые автором.

' 6. Расчетная несущая способность креплений стального настила с деревянными ребрами коает быть определена по предложенным автором формулам, позволяющим учесть сорт и породу древесины, марки сталей, использований« в креплениях и профнастилах.

Податливость креплений при работе мх на сдвиг может бчть учтена с использованием экспериментальных данных, полученных автором в результате испытаний образцов соединений профнастила с деревянными элементами.

7. Напряженно-деформированное состояние плит (распределение нормальных напряжений по ¡даркнз обшивок и высоте ребер, распределение усилий в соединениях настила с ребрами, прогибы плит и др.) зависит от характера действующей нагрузки, частоты постановки ребер по пиринга обшивок, соотношения высот ребер и настила, количества и изгмбиой жесткости диафрагм (поперечных ребер), податливости соединений пастила с ребрами.

8. Расчот плит, работающих на поперечный изгиб и сжатие с изгибом^рекомендуется производить в два стадии: - нл первой стадии а использованием кетоднкм приведенных сечений с приближенная учетом податливости связей; -- иа второй стаями с использованием ЭВН ЕС-1022,' -1036, -1040 и г'.п. по программе "ЛИРА" и ее модификациям, содержащим процедуры, позволявши» учесть податливость связей, условия эксплуатации конструкций, текпяратуряыа нагрузки или по другим аналогичным, программам.

Расчет сяато-изгибаемых элементе* по дефорннрсзаииым схемам пожат быть произведен иа ЭВМ методом геослалователышк приближения, если используемые программы построены без учета дополнительных изгибающих моментов* возникавших от сжимасчвй силы при изгибе элемента.

9. Проведенные опытно-конетрукторскна разработки, численные и экспериментальные исследования соединений и чредлегазиыя конструкций в натуральную величину позволяют уверенно проектировать плиты н панели с профилированными обгивкаки, а такдо пластинчато- стержневые пространственны:; конструкции с такими элементами. При проектировании и изготовлении конструкция предлагается не-

- 20 -

пользовать разработанные авторон рекомендации.

Ссвса::ые пзложанвк диссертацнс опублнковскм в о-еедокцзк работах:

1. A.C. 1767122. Деревянная плита покрытия / НИСИ нн.В.В.Куйбышева; авт.изобрет. П.П.Дмитриев, Ю.Д.Стркжаков, В.И.Жадаиов: опубл. в Б.И. 1992, « 37.

2. Дмитриев П.П. Работа на сдвнг креплений стального профилированного настила к элемента« деревянных конструкций //Изв. вузов. Строительство и архитектура. -Новосибирск,1992.-М 9,10.-С.13-15.

3. Дмитриев П.П. Исследование работы плиты ка деревянном каркасе с обшивкой из профилированного стального настила при поперечной изгибе // Известия вузов. Строительство и архитектура.-Новосибирск, 1980.- N 2. -С..17-20.

4. Дмитриев П.П. Совмещенные несущие конструкции на основе древесины с профилированными стальными или фанерными обшивками для покрытий зданий // Тез. докл. научн.-техн. конф. (апрель 1990 т.) -Новосибирск, 1990. -С.42.

5. Дмитриев П.П. разработка и исследование креплений стального профилированного настила к деревянным элецентан // Архитектура и строительные конструкции: Тел. докл. научн.-техн. конф. (апрель 1991 Г.) -Новосибирск, 1991. -С.29.

6. Дмитриев П.П. Экспериментальные исследования плиты на деревянном каркасе с обшивкой из профилированного стального настила // Архитектура и строительные конструкции: tes. докл. научн.-техн. конф. (апрель 1992 г.} -Новосибирск,1992. -С.'48-49.

7. Дмитриев П.П. Результаты испытаний до разрушения плиты на деревянном каркасе сс стальной профилированной сбвивкой // строительные конструкции и расчет сооружений: CS. тез. 'докл. научн.-техн. конф. (апрель 1993 г.)'./ НИСИ.-Новосибирск ,1993. -С. 34-35.

8. Дмитриев П.П. О расчете плит на деревянных каркасах с профилированными обливками на поперечный изгиб и сжатие с изгибом // Строительные конструкции и расчет сооружений: Сб. тез. докл. научи, -техн. конф. (апрель 1935 г.) / НГАС. -Новосибирск, 1995. -С. 28.

9. Дмитриев П.П. Плиты покрытий и стеновые панели с деревянным каркасом // Научно-технические достижения и изобретения в. области строительства: Каталожная информация.-И, ВШШНТПИ, -1993, N 3. ; с.Дмитриев П.П. Комплексные пространственные конструкции на ос-