автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Пространственные конструкции из деревянных ферм с узловыми соединениями на металлических зубчатых пластинах

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАЗАНСКИЙ ИНЖЕНЕРНО - СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи КОТЛОВ Виталий Геннадьевич

УДК 624.074:694.4:624.078.416

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВЯННЫХ ФЕРМ С УЗЛОВЫМИ СОдаНЕШИМИ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ПЛАСТИНАХ

05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань, 1992

Работа выполнена на кафедре металлических конструкций и испытания сооружений Казанского инженерно-строительного инсти-

кандидат технических наук, доцент Р.И.Хисаыов

кандидат технических наук, доцент А.К.Наумов

доктор технических наук,' профессор П.А.Дмитриев

кандидат технических наук ст.науч.сотр. К.П.Пятикрестовский

ЦНИИЗПсельстроа Министерства сельского хозяйства Российской Федерации

Зашита состоится 26 октября Т992 р. в Т5 часов на заседании специализированного Совета K064.04.0I в Новосибирском инженерно-строительном институте им .В ."В .Куйбышева по адресу: 630008, г.Новосибирск, ул.Ленинградская, 113, НИЗИ, учебный корпус, аудитория 306.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИСИ.

Отзыв на реферат в двух экземплярах, заверенный печатьи, просим направлять в адрес специализированного Совета.

Автореферат разослан п2£ " рентября 199 2 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук

тута.

Научный руководитель -Научный консультант -Официальные оппоненты -

Ведущая организация -

■Ц^*?^ и-в -Генцлер '

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. К актуальный задачам современного отечественного строительства относится выпуск эффективных сборных строительных элементов, легких экономичных крупноразмерных конструкций улучшенного качества с высокой степеныз заводской готовности, обеспечивающих максимальный уровень индустриализации. Снижение их материалоемкости и стоимости приобретает особое значение в связи с общеизвестными экономическими трудностями страны, в том числе и в строительстве.

Деревянные сборные элементы и конструкции занимают особое место, поскольку в стране имеется богатая сырьевая база, и древесина является практически единственным саыовозобновляемым материалом. Это обуславливает значимость исследовательских работ, связанных с разработкой новых конструкций, в частности, пространственных систем из древесины с их внедрением в практику строительства.

Положительные качества пространственных конструкций еще полностью не раскрыты, но уже можно говорить о ряде достоинств, присущих им. Это сравнительно высокая жесткость, индустриальное« изготовления, максимальная унификация узлов и стрежневых элементов, возможность перекрывать большие пролеты без промежуточных опор, возможность доставки в отдаленные и труднодоступные районы и другое.

Хотя успехи в разработке и внедрении таких конструкций довольно скромны, поскольку имеются только единичные примеры внедрения, можно смелоговорить о перспективности конструкций этого типа и о дальнейшем использовании их в строительстве. Основными причинами, сдерживающими широкое внедрение в строительство пгсст-ранственных конструкций являются: больное количество типоразмеров, сложность монтажа и высокая трудоемкость. Однако, этих недостатков можно избежать, если пространственные конструкции изготавливать из большеразмерных элементов, например в виде деревянных ферм с узловыми соединениями на металлических зубчатых пластинах С МЗП ). Известно,-что деревянные конструкции с узловыми соединениями на МБП обладают высокой степенью индустриально«^, экономичностью и рядом других преимуиеств. Уже первые опыты внедрения подобных конструкций позволили продемонстрировать эти .достоинства. Однако, такие конструкции созданы впер-

'вые, и, естественно, возникает ряд вопросов, которые требуют изучения и учета их при проектировании.

Диссертационная работа выполнена в рамках целевой комплексной программы 0.Ц.031 ГКНТ СССР (задание 03.01.04 - "Исследование деревянных сквозных конструкций с узловыми соединениями на 1'5П"), предусматривавшей разработку и исследование пространственных конструкций из деревянных с узловыми соединениями на ЫЗП.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - разработка и исследование ноеых конструктивных решений деревянных пространственных покрытий, характеризующихся:

- высокой заводской готовностью укрупненных элементов покрытия в виде плоских деревянных ферм на МЗП, из которых состоят пространственные конструкции покрытия;

- однотипностью и простотой исполнения узлов конструкции покрытия; .

- пониженной металлоемкостью в сравнении с известными решениями;

- возможностью изготовления элементов покрытия на действующих предприятиях с широким использованием древесины и скоростных методов строительства;-

- простотой монтажа укрупненными элементам!.

Для достижения указанной цели в результате исследований решены следующие задачи:

- на основе поиска рациональных схем предложено несколько конструктивных решений пространственного покрытия из деревянных ферм с узловыми соединениями на ЦЗЦ;

- изучена работа на крупномасштабной модели пространственного покрытия из перекрестных деревянных ферм с узловыми соединениями на ЫЗП;

- произведена оценка податливости узловых соединений на металлических зубчатых пластинах и исследовано её влияние на деформа-тивность деревянных ферм с соединениями на М5П;

- теоредически и экспериментально исследовано влияние податливости узловых соединений на ИЗП на напряженно-деформированное состояние пространственной складной фермы треугольного сечения;

- составлены рекомендации и подготовлены рабочие чертежи исследованных покрытий для экспериментального строительства.

НАУЧНАЯ НШИЗНА - предложены новые конструктивные решения пространственных конструкций из деревянных ферм с узловыми соединениями на ЫЗП. Новизну технических решений пространственных конструкций подтверждают авторские свидетельства Л 9I668I (Б.К., 1982, Л 12), Л 1206410 (Б.И., 1986, Л 3) и Л 1020533 (Б.И.,1983, Л 20), полученные на конструкции пространственного покрытия из перекрестных ферм, на способ сборки его и на конструкцию пространственных ферм треугольного сечения.

На основе исследований дана количественная оценка величины податливости соединений деревянных элементов на ИЗП.

Экспериментально установлено, что соединение элементов решетки в расчетных схемах деревянных ферм на МЗП может быть принята шарнирной. ■ "■ -

Для уменьпения податливости узловых соединений на МЗП предложены новые конструктивные решения узлов, защищенные авторскими свидетельствами Л II96457 (Б.И., I9B5, Л 45) и Л I59603I (Б.К., 1990, Л 36). Новизна данных решений заключается в том, что между металлической зубчатой пластиной и соединяемыми деревянными элементами подкладывается металлическая сетка.

Экспериментально исследована работа пространственной складной деревянной фермы длиной 18 м треугольного сечения с узловыми соединениями на МЗП и крупномасштабной модели покрытия из перекрестных деревянных ферм с узловыми соединениями на МЕП.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

1. Конструктивные решения пространственных конструкций из перекрестных ферм с узловыми соединениями на МЗП к складных деревянных ферм с узловыми соединениями на ИЗП т-^тсльного сечения.

2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований пространственных конструкций с учетом податливости узловых соединений на МЗП.

3. Рекомендации по проектированию пространственных конструкций из деревянных ферм с узловыми соединениями на ИЗП.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ состоит в создании легких пространственных конструкций, состоящих из индустриальных деревянных ферм с узловыми соединениями на МЗП.

Предложен инженерный метод расчета деревянных конструкций с узловыми соединениями на 113П, который учитывает фактическую податливость соединения. Разработанные рекомендации могут быть ос-

новой при проектировании, изготовлении, транспортировке и монтаже пространственных деревянных конструкций с узловыми соединениями на УЗ П.

РЕАЛИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. По результатам исследований осуществлено проектирование и составлены рекомендации по применению пространственных конструкций из деревянных ферм с узловыми соединениями на ИЗ П.

3 ряде организаций были внедрены разработанные пространственные покрытия. Суслонгерским лесокомбинатом Марийской ССР для хранения готовых столярных изделий построен склад-назес с использованием пространственного покрытия из перекрестных деревянных ферм с соединениями на МЗП размерами в плане 18 х 18 м. В колхозе им .Мичурина ¡.¡арийской ССР построен навес для хранения и ремонта сельскохозяйственной техники с размерами в плане 12 х 84 м. Навес состоит из семи блоков покрытий из перекрестных ферм с размерами в плане 12 х 12 м, с сеткой колонн б х 6 м. Для покрытия эстрады в п.Уочалище и п.Советский Марийской ССР использова- • ны пространственные конструкции из перекрестных деревянных ферм с узловыми соединениями на МЗП с размерами в плане 12 х 12 м.

Хроме того рабочие чертежи пространствеиных покрытий из деревянных ферм с узловыми соединениями на НЭП были переданы институту "Чарагропромпроект".

АПРОЕАКШ РАБОТЫ. Основные результаты диссертационной работы долоаены и представлены в материалах:

1. ХХХУ.. .ХХХУШ научно-технических конференциях КИСИ, Казань, 1964...1986 г.г. -

2. Научно-технической конференции "Прогрессивные пространственные конструкции и перспективы применения", Свердловск, 1985 г.

3. Первой городской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "ХХУИ съезд КПСС и интенсификация производства", Еошкар-Ола, 1986 г.

4. Xi.UI...Х1У научно-технических конференциях НЮ им.В.В. Куйбышева, Новосибирск, 1986...1988 г.г.

5. Научных конференций МПИ им.А.М.Горького, Йошкар-Ола, . 1987...1990 г.г.

По теме диссертации полечено 5 авторских свидетельств, опубликовано 8 работ, подготовлено 3 научно-технических отчета.

ОБЪЕМ РАБОТУ. Диссертация состоит из введения, шести глав,

'основных выводов, приложений. Текст изложен на 106 страницах; рисунков в виде схем, графиков, фотографий - 66, таблиц - 14, библиография - 226 наименований, приложений 24 страницы.

СОДЕРЖАНКЕ РАБОТЫ

¡3 ПЕРВОЙ ГЛАВЕ излояено современное состояние разработок и исследований пространственных конструкций. Отмечен вклад в разработку пространственных конструкций З.Г.Шухова, С.И.Песельника, инженерных методов расчета ¡В.З.Власова, А.А.Гвоздева, П.Л.Пастернака. Упомянуто, что наиболее близко к созданию решетчатых структур подошел в начале 30-х годов профессор А.М.Гинзбург, предлояивший сетчатую стержневую конструкцию с однотипными узлами. Подчеркнуто, что сирокое развитие перекрестно-стерккевые пространственные конструкции получили в последнее зремя благодаря усилиям специалистов ряда проектных, научно-исследовательских институтов, учебных заведений, таких как ЦНИИСК им .В.А.Кучеренко, ЦНИИ проектстальконструкции им.Н.П.Мельникова, ЦНИИпромзда-ний,МИСИ им.3.3.Куйбышева, МАрхИ, ЛенЗНИИЭП, Новосибирский, Красноярский, Ленинградский, Казанский, Одесский ИСК, УПИ им. С.М.Кирова, УЭИИИЕТ, СибБНИИЭП, Новосибирский филиал института "Оргэнергострой" и ряда других организаций. Этим проблемам посвящены исследования Н.П.Мельникова, В.Н.Трофимова, Я.Ф.Хлебного, Н.П.Абовского, А.П.Морозова, Б.А.Сперанского, П.А.Дмитриева, Е.Н.Серова, Р.И.Хисаыова, К.П.Пятикрестовского, З.Н.Диденко, Г.Я.Эстрина, Я.Н.Олькова, А.З.Клячина, А.Г.Хрущева, З.К.Зайби-шенко и других. '

Наряду с металлическими разрабатываются металлодеревянкне и деревянные, пространственные конструкции покрытия. В этой связи следует указать, например, на деревоыеталлическое покрытие Советского павильона в Измире ( МАрхИ, В.К.Файбипенко, А.А.Попов); металлодеревянное покрытие ЦНИИСК С Я.5.Хлебной, Г.В.Кривцова, С.Б.Хурковский, К.П.Пятикрестовский); металлодерсвянная структура Новосибирского ИСИ С П.АДмитриев, А.Г.Кондаков); деревянные и деревометаллические структуры с ортогональными и треугольными решетками ( ХИСИ, И.М.Гринь, К.И.Рузиев); структуры из армированной древесины ("Оргэнергострой", З.Б.Касаткин); структуры с металлическими нижними поясами и раскосами и с деревянными клееными верхними поясами (совместные разработки ЦНИИСК и ЦНИЙпромзданиЯ, В.И.Хрофимов.-Г.Я.Эстрин, А.И.Згировский).

- б -

Сдним из последних достижений по пути экономии металла в пространственных конструкциях являются цельнодеревянные или же конструкции из полимерных профилей. Б Харьковском ИСИ разработала деревянная ортогональная сплошностенчатая структурная конструкция ( И.Н.Гринь, П.Г.Галушко). Интерес для строителей может представлять разработанная в Ташкентском ПИ пространственная отесзневая конструкция з цельнодереаянном исполнении (М.А.Икрам-Оаез, Х.Й.Рузиев, К.Еакаиалов). Особый интерес представляет про-странстзенная конструкция из винипластозых труб, разработанная в Ленинградском ИСИ (Г.Г.Никитин, С.А.Малбиев).

За рубежом развитие пространственных конструкций шло под влиянием работ С.Дю Шато (Франция), К.Заксмана и Б.Фуллера (США), З.Сузуки (Япония), М.Менгеринхаузена и Ф.Отто (Германия) и других. Первая перекрестно-стержневая конструкция за рубегом была построена из дерева во Франции в ^О-х годах, Р.Ле Риколе и явилась предшественницей современных металлических структурных плит. Оценивая работы, проведенные з нашей стране и за рубежом, можно отметить, что:

- опытно-конструкторские разработки деревянных и деревоме-таллических структур не вышли из стадии поиска конструктивных форм;

- экспериментальные исследования таких конструкций проводились чаще всего на маломаситабных моделях, которые не могли обеспечить полного соответствия работе реальных конструкций, а следовательно, и необходимой достоверности результатов испытаний;

- не накоплено достаточного опыта изготовления и возведения пространственных деревянных конструкций в натуральную величину;

- конструктивные решения многих пространственных покрытий не отзечают современным требованиям индустриализации, сложны в конструктивном отношении, трудоемки.

Анализ исследований и разработок, рассмотренных в этой главе, позволил сформулировать основную цель и задачи диссертационной работы, изложенные выше.

ВТОРАЯ ГЛАВА посзящена поиску возможных конструктивных решений покрытий из деревянных ферм с узловыми соединениями на МЗП. Предложенные конструкции покрытий эффективно могут быть использо-заны в таких зданиях, как зернотоки, зерносклады, навесы для хранения и ремонта сельскохозяйственных машин и механизмов, павильоны и летние кафе. Покрытия могут иметь различные варианты опира-

■ния. Исследование было проведено с учетом вида опирания: а) с опиранием по углам; б) с опиранием на четыре колонны, расположенными внутри контура; в) с опиранием по периметру. Во всех случаях покрытие представляло плиту из перекрестных ферм дву:. направлений с поясными сетками из квадратных ячеек. Необходимость данного поиска обусловлена ограниченной несущей способно-стье узловых соединений на МЗП. Расчет усилий в стержнях рассматриваемых вариантов покрытий был выполнен на ЗВМ с использованием пакета прикладных программ для расчета строительных конструкций "Лира". 3 результате анализа расчетов были выделены 4 схемы, которые могут быть реализованы с узловыми соединениями на МЗП. Это покрытие 12 х 12 и с опиранием по контуру и размерами ячеек 1,5 х 1,5 м; покрытие 18 х 18 м; размеры ячеек 1,5 х 1,5 м, опирание на четыре колонны, расположенные внутри контура, с консолями по 3 м; покрытие 12 х 12 м, размеры ячеек 1,5 х 1,5 м, опирание на четыре колонны, расположенные внутри контура с консолями по 3 м; покрытие 18 х 16 м, размеры ячеек 3 х 3 м, опирание на четыре колонны, расположенные внутри контура с сеткой колонн 9 х 9 м. Отличительной особенностью конструктивных репе-ний покрытий является установка дополнительного количества ферм (опорных) в местах максимальных усилий.

Действительная работа пространственного покрытия 18 х ТР м с сеткой колонн 9 х 9 м из перекрестных деревянных ферм с узловыми соединениями на МБП была изучена на крупномасштабной модели, геометрически подобной натурной конструкции. Масштаб модели I : 4. В задачи экспериментальных исследований модели входили:

- уточнение расчетной схемы покрытия с учетом принятых предпосылок;

- изучение поведения отдельных конструктивных элементов и характера работы модели в целом при действии статической нагрузки;

- исследование степени совместимости работы опорных, смежно установленных ферм.

Нагрузка на модель покрытия прикладывалась узловая. Измерение прогибов осуществлялось прогибом ерами системы Максимова с ценой деления 0,1 мм. Напряженно-деформированное состояние конструкции исследовалось с поиощ>ю проволочных тензорезисторов с базой 50 мм, установленных по боковым граням элементов решетки и пояса. В качестве регистрирующей аппаратуры использовался ав-

. ./-тгический измеритель деформаций АКД-4А. Иодель загружалась •; у по и до расчетной нагрузки, а затем нагрузка была снята.

-/стечении 24 часов после разгрузки модели деформации затух-.::■. При этом прсгибомеры зарегистрировали небольшую остаточную .-.в формацию.

Испытание модели покрытия подтвердило принятые предпосылки по уточнению расчетной схемы. П]"т янализе напряденного состояния элементов конструкции установлено удовлетворительное совпадение экспериментальных и полученных расчетом величин усилий. Так, для наиболее нагруженных участков нижнего пояса теоретические значения усилий отличались от экспериментальных на 7,4. ..16,9 %, на элементах верхнего пояса отличались на 1,8...7,5 %, а з приопорннх элементах решетки разница составила в пределах 3,3...16,5 %. Значения прогибов в узлах модели оказались больше теоретических величин, так как расчет покрытия был произведен £ез учета податливости узловых соединений на 1!ЗП. Следовательно, актуальным является изучение податливости соединения на 113П для уточнения расчетных схем. "

3 ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ изложены методика проведения экспериментальных исследований соединения деревянных элементов на 1Ш и результаты испытаний образцов. Целью исследований явилось изучение податливости узловых соединений на МЗП при кратковременных нагрузках, прогнозирование её с учетом длительности действия нагрузок и учет при проектировании деревянных конструкций на ЦЗП. Отмечается, что исследованиями прочности и деформатив-ности соединений на МЗП в нашей стране и за рубежом занимались А.К.Науыов, Д.ВД'артинец, В.А.Цепаев, А.М.Дурновский, Л.Байне-ке, Е.Рисави, Хасахи Томойоки. Б то же время деформативность узловых соединений на МЗП изучена недостаточно. Поэтому вопрос учета деформативности узловых соединений на МЗП является важны)! при проектировании деревянных конструкций.

С учетом вышеизложенного были поставлены следующие задачи:

- изучить податливость узловых сое/: ::зний и установить пути использования полученных данных при проектировании деревянных конструкций на МЗП;

- провести экспериментальные исследования узловых соединений на МБП с целью оценки величины их деформативности;

- в целях изучения действительной работы соединений провести натурные испытания деревянной фермы.

Кратковременные испытания проводились на образцах, выполненных из древесины сосны. Для образцов соединений деревянных элементов применялись металлические зубчатые пластины толщиной 1,2 мм, марки 08кп (ГОСТ 1050-74), изготовленные на заводе полупроводниковых приборов в г.йошкар-Оле. Испытания проводились на прессах марок Р-10 и УШ-30. Нагруаеиие образцов производилось согласно рекомендациям по испытании соединений деревянных конструкций, разработанных ЦНИКСК им.З.А.Кучеренко. Всего испытано 25 образцов.

Полученные при кратковременных испытаниях результаты были обработаны с привлечением методов математической статистики. Однако, результаты подобных испытаний являются недостаточными для оценки деформативности деревянных конструкций на ИЗП, так как в каждом узле податливость будет иметь разные значения з зависимости от величины усилий, фактической площади пластин (У8П) и расположения пластин по отношении к элементам и направлению действия усилий. При решении этого вопроса удобно пользоваться единичной податливостью Дд , то есть податливостью, приходящейся на единицу площади пластины и единицу усилия.

ЛА = А/М-А С I )

где ^ - податливость соединения, полученная з результате машинных испытаний; ,

/У - действующее усилие на соединенно; Д ~ площадь пластины (МЗП) на элементе.

Зная значение податливости в каждом элементе, можно оценить напряженно-деформированное состояние конструкции в целом.

Для использования в расчетах значения податливости, полученных при кратковременных испытаниях, их значения пересчитаны с учетом длительно действующих нагрузок по методике, предложенной О.¡1 .Ивановна и З.А.Цепаевым.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ рассмотрено влияние податливости узловых соединений на работу плоской ферлы.

Исследования проводились на 4 фермах трапециевидного очертания пролетом 12 м. При этом ставились задачи:

- определить фактическую несущую способность и характер ргзрушения ферм;

- оценить деформативность соединений на МЗП и их влияние на напряженно-деформированное состояние фермы.

Расчет усилий в стержнях фермы производился при разных вариантам: жесткости крепления стержней решетки к неразрезным поясам и разной величины податливости соединений: а) жесткое; б) парнирное; в) шарнирное с податливостью соединений I ми; г) сарнирное с фактической податливостью соединений. При расчете фермы с фактической податливостью соединения использовался приведенный модуль упругости Епр':

= Е'/[1 + ( Е'^ Дл А/е] (2)

где Е = 300 Яс - модуль упругости древесины;

р - площадь поперечного сечения элемента; ДА - податливость на единицу площади пластины к единицу усилия; - площадь пластины на элементе; £ - длина элемента.

При проведении испытаний измеряли: прогибы узлов верхнего и нижнего поясов, вертикальные и горизонтальные перемещения элементов в узлах, осадку опор и деформации в элементах ферм.

5ерцц подвергнуты испытанию кратковременными нагрузками до разрушения. Испытание ферм проводилось на стенде.

Проведенные исследования показали, что прогибы узлов фермы £ I при всех трех стадиях испытания развивались пропорционально нагрузке. Прогиб фермы в середине пролета составлял при расчетной нагрузке 21,5 мм, то есть 1/544 пролета. Наибольшие деформации сдвига в узлах не превышали 0,44 мм.

Теоретические значения прогибов узлов нижнего пояса, рас- • считанных с учетом фактической податливости узловых соединений отличаются от экспериментальных на 1,8 - 6,05 %, а разница в прогибах узлов верхнего пояса достигает 20 Это объясняется тем, что при передаче внеузловой нагрузки на верхний пояс, кроме линейной податливости в. элементах решетки, происходит сдвиг её относительно пояса, о чем свидетельствовали показания приборов.

Анализ напряженного состояния фермы под расчетной нагрузкой показал, что фактические напряжения в элементах фермы не превышали расчетных сопротивлений древесины второго сорта. Так, напряжения в нижнем поясе были примерно равны теоретическим значениям. Расхождения составляли 7 - 23 %. В верхнем поясе наблюдалось увеличение напряжения в панелях около конька, где

"теоретическое значение 3,05 МПа, а экспериментальное 5,1 ¡1Па. Фактическую несущую способность фермы Л I оценить не удалось, так как при нагрузке 1,32 от разрушения крепления сзязе-

вого прогона произошла потеря устойчивости верхнего пояса.

Испытание ферм Л 2, 3 и 4 было проведено для уточнения фактической насущей способности и детального обследования некоторых элементов и узлоз. 5ермы Л 2 и 3 разрушались от потери устойчивости приопорного сжатого подкоса, при нагрузке солее чем в 2 раза превышающей расчетную, а ферма Л 4 - из-за выхода опорной стойки из плоскости.

Основные результаты испытаний конструкций представлены з виде таблиц и графиков.

Испытания ферм подтвердили правильность методики учета фактической податливости узловых соединений на МЗП при расчете деревянных ферм. Разработанная деревянная ферма с узловыми соединениями на УЕП обладает достаточной прочностью и жесткостью.

В ПЯТОЙ ГЛАЗЕ на основе результатов исследований, изложенных в главах 2 и 4, производится дальнейший поиск рациональных схем пространственных покрытий. Разработаны и исследуются новые конструктивные решения.

. Существуют различные методы оптимизации пространственных конструкций. Наиболее приемлемыми методами при проектировании рациональных пространствеиных конструкций из деревянных феря с узлозыми соединениями на МЗП являются основные принципы, сформулированные Н.С.Стрелецким для плоскостных систем в его рабо-" те "Новые идеи и'возможности в металлических промышленных конструкциях" развитые в работах Р.И.Хисамова. По работам Р.й.Хи-самова путь поиска рациональной конструктивной схемы при внешне статически определяемых услозиях опирания пространственного покрытия за счет разреживания каркаса является более эффективным, при этом необходимо сохранить преимущественно регулярных систем, не требующих дополнительных связей.

С использованием этих подходов разработаны пространственные покрытия из перекрестных деревянных ферм с узлозыми соединениями- на МЗП размерами 18х18и12х12мз плане.

Дальнейшее совершенствование конструкций с использованием принципа концентрации материала позволило разработать новый тип покрытия, где основными несущими элементами в одном направлении оставлены две пространственные фермы треугольного сечения с со-

единениями на КЗП, а в другом направлении - прогоны.

Таким образом, в результате рациональной компановки в покрытии деревянных ферм с узловыми соединениями на МЗП и прого-ноз получены новые конструктивные решения пространственных покрытий из разрешенных перекрестных ферм, и покрытие из пространственных деревянных ферм треугольного сечения о узловыми соединениями на МЗП.'

Дается описание и схемы конструктивных решений новых покрытий.

Для оценки фактической несущей способности пространственной фермы треугольного сечения были проведены экспериментально-теоретические исследования. Расчет конструкции производился на ¿£311 с учетом фактической податливости узловых соединений на МЗП, а испытания проведены на натурной конструкции. Пространственная ферма длиной 18 м испытывалась на силовом полу. Нагружение конструкции проводили аналогично испытании плоской фермы, излокен-ной в главе 4.

В результате анализа проведенных исследований установлена удовлетворительная согласованность результатов теоретического расчета и испытанной фермы: расхождение расчетных и экспериментальных прогибов в никнем поясе составило 3,28...16,7 напряжений в элементах б,5...17 %. Подтверждена правильность методики расчета ферм с учетом фактической податливости узловых соединений на МЗП.

В ШЕСТОЙ ПЛАВЕ .изложены рекомендации по проектированию пространственных покрытий из деревянных ферм с узловыми соединениями на МЗП и технико-экономические показатели. Приведены примеры результатов внедрения разработанных конструкций. Сведены в таблицу основные технико-экономические показатели разработанных конструкций. Так, например, покрытие 18 х 10 из перекрестных деревянных ферм с узловыми- соединениями на МБП поднагрузку 37-го снегового района характеризуется следующими показателями на I м^ площади покрытия: расход металла - 2,16 кг; расход древесины - О.СЭЗ и3; общая масса конструкции - 21,4 кг; трудозатраты ка изготовление и монтаж - 1,3В чел-час; стоимость "в деле" -- 13,8 руб.; приведенные затраты - 18,1 руб. С в ценах, действующих с 01.01.84 г. ).

- О -

ОСНОВШЕ ВЫВОДЫ

1. 3 результате проведенных исследований предложены и разработаны пространственные конструкции покрытия двух типов: в виде перекрестных деревянных ферм и в виде.складных пространственных ферм треугольного сечения. Их основными элементами язляются деревянные плоские фермы с узловыми соединениями на металлических зубчатых пластинах заводского изготовления. Оба типа покрытия защищены авторскими свидетельствами.

2. Теоретически и экспериментально выявлено напряженно-деформированное состояние плоской деревянной фермы, пространственного покрытия из перекрестных ферм и складной пространственной фермы треугольного сечения.

Исследование конструкций показало, что податливость узловых соединений на МЗП существенно влияет на их напряженно-деформированное состояние, что требует её обязательного учета при расчете подобных конструкций.

3. Величина податливости узловых соединений зависит от конструктивного решения узла, величины действующих усилий, фактической площади пластин С МЗП ) и расположения пластин по отношению

к элементам и направлению действия усилий.

разработана и предложена методика определения величины фактической податливости узловых соединений на МЗП.

4. 3 процессе теоретических и экспериментальных исследований натурных конструкций с учетом фактической податливости узловых соединений на ИЗП получено удовлетворительное совпадение результатов. При полном качественном совпадении, количественные расхождения расчетных и экспериментальных величин деформаций составили 2...16 %, напряжений - 6...Г7 %. Таким образом подтверждена правильность методики расчета конструкций с учетом фактической податливости узловых соединений на МЗП.

5. На основе результатов экспериментально-теоретических исследований разработаны рекомендации по реконструированию, расчету и изготовлению пространственных конструкций, из деревянных ферм с узловыми соединениями на МЗП.

Произведена' технико-экономическая оценка разработанных конструкций.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Г. A.c. 916681 СССР, МХИ3 E04BI/26. Пространственное покры-

тие/ А.К.Наумов, В.А.Наумов, Д.А .Наумов, В.Г.Котлов ( СССР ).-

- i 2669555/29-33; Заявл. 04.С3.60; Опубл. 30.03.62. Бвл.£12.-

- 3 с.

2. A.c. I2064I0 СССР, Е04В7/00. Способ.сборки покрытия из перекрестных ферм / Р.И.Хисамов, А.К.Наумов, В.Г.Котлов (СССР)-£ 343687/29-33; Баявл. 03.05.82; Опубл. 23.01.86. Ъпл.В 3 - 2 с.

3. A.c. 1020533 СССР, Е04 В 1/343. Складная пространственная ферма треугольного сечения /Р.И.Хисамов,. А.К.Наумов, В.Г. Котлов С СССР ) - X 3340475/29-33; Заявл. OI.C77.8I; Опубл. . 30.05.83. Бел. i 20 - 3 с.

4. A.c. 1196457 СССР, Е 04 В 1/49. Узел соединения деревянных элементов / И.Л.Кузнецов, В.Г.Котлов С СССР ) - £ 381053/ /29-33; Заявл. 05.11.84; Опубл. ОТ.12.85. Бел. £ 45 - 2 с."

5. A.c. I59603I СССР, Е 04 В 1/49. Узел соединения деревянных элементов / А.К.Наумов, В.Г.Котлов, А.А.Еарин ( СССР ) -£ 4603057/31-33; Баявл. 09.11.88; Опубл..30.09.90. Бел. £ 36 -2 с.

6. Котлов В.Г. Определение податливости узлобых соединений деревянных конструкций на металлических зубчатых пластинах// Расчет и испытание металлических и деревянных конструкций: Сб.- Казань, 1986. - с. 95-97.

7. Котлов В.Г. Разработка и внедрение пространственных конструкций из деревянных ферм с узловыми соединениями из металлических зубчатых пластинах // ХХУП съезд КПСС и интенсификация производства:■Сб.- Йошкар-Ола, 1986. - е.. S9-I00.

Б. Наумов А.К.., Котлов В.Г. Модельное испытание деревянных перекрестных ферм с соединением на металлических зубчатых пластинах // Оптимизация, расчет и испытание металлических конструкций: иегвуз.сб. - Казань,.1984.•- с. 59-61. '

9. Наумов А-К., Котлов В.Т. Метод оптимизации пространственных покрытий из перекрестных ферм // Научная конференция проф.-преподав, состава по итогам научно-исследовательской работы за 1985-86 уч.год: Сб. - Йошкар-Ола,/ 1988. - с. 22-23.

10. Наумов А.К., Котлов В.Г. Пространственные-конструкции, кз дощатых ферм с узловыми соединениями на металлических зубчатых пластинах // Пространственные конструкции в Красноярском крае: Сб. - Красноярск, 1987. - с. II0-II6.

11. Наумов А.К., Котлов В.Г. К расчету дощатых ферм с узловыми соединениями на металлических зубчатых пластинах // Оп-

тимальные металлические и деревянные конструкции: Сб.- Казань, 1988. - с. 59-64.

12. Хисааоз Р.И., Котлов Б.Г. Покрытие из пространственных деревянных ферм с узловым соединениями на металлических зубчатых пластинах // Пространственные прогрессивные конструкции и перспективы их-применения: Сб. - Свердловск, 1985. - с. 74.

13. Цепаеэ Б.А., Котлов В.Г. Учет деформативпости соединений на металлических зубчатых пластинах при расчете строительных конструкций // Исследование облегченных конструкций из древесины, фанеры и пластмасс: Сб.ЛИСИ - Л., 1986. - с. 76-79.

Подписана в печать 24-.07.92г. Заказ III5. Тира* 100. Бумага я^счая. Объем I п. л. Формат 60х£4/16. Бесплатно.

ротапринт карийского политехнического института 424СС6, г.лопяар-Ола, пер.Панфилова,17.