автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Разработка и особенности работы сопряжений элементов стержневых конструкций из стеклопластиковых профилей с учетом фактора времени

Ленинградский ордена Октябрьской Революции к ордена Трудового Красного Знамени инженерко-отроитольный институт

На правах рукописи

МДЦАДШ Иомат Муса

Уда 624,07^:678.067.5

РАЗРАБОТКА И ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ С0Ш!ШМ ЗЛШпТОБ ОТЕКШЙЬЫХ КОНСТРУКЦИЯ ИЗ

СТтаШСТИШсй ЛРМШйЯ С УЧЬТСМ

ФАКТОРА ВР&Ш1

Специальность 05.23.01 - Строительные коиструкцго*,

здгшм и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на сойсканиа ученой степыш кандидата тахллчэскях наук

Санкт-Петербург - 191Л

Работа выдолкена в Ленинградском ордэна Октябрьской Революции к ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строагельном институте.

Цаучшй руководитель - кандидат технических наук,

доцент Г.Г.Кикитин.

Официальные сплоненты - доктор технических наук,

профессор В.П.Ильин,

- кандидат технических наук, , доцонт П.И.Мажара,

Вздутая организация .. - ДНИИСК им.Кучеренко.

г Защита состоится /-сгэи^/г^ 1591 г. в

час ."¿¡о* мин - на заседании специализированного совета К 063.31.01 в Ленинградской ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строятельн ч и: ституте по адресу: 198005, Санкт-Петербург, Ы-я Красноармейская ул., д.4.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке института. .-,..'-

Автореферат разослан у^» ¿З/^тгЛг^'ьЛ 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кавдадат технических,.наук,

доцент - • ' В.И.Морозов

'"... -............ ' '

ОБЩАЯ ЗСАРАКТЗгаСТИКА ?АБОТУ

Актуальность темы» Большая потребность в химически стойких, легких и прочных строительных конструкцяяк«делает необход: .¿км разработку и исследование конструкций с применением эффективного стеклопластике,. Для успешного решения этой задачи необходимо совершенствование и внедрение конструкций из стеклопластика и.методов их расчета.

Для усовершенствования плоских стержневых конструкции (ИСК) целэ сообразно применять ггроагалъшй стеклопластик повышенной прочности, ' 1эслочиваючий экономив материала, улучшавший технологичность, сшхгвдкй вое и стоимость ссорухагах.

Новые конструктивные форш должны обеспечивать повышенную жесткость и устойчивость. В связи с эти« большое значение придается конструкциям с элементами из тонкостенных труб, выпуск которых наиболее освоен промышленность». До настоящего времени такие конструкции имели малую ра; _абот~ ку.

Следует отметать, что конструкции .та стеклопластика вследствие его сравнительно невысокого модуля упругости весьма деформативны, обладают пониженной ли. -¡ткостье. Поэтому необходимы конструктивные мероприятия но увеличению общей жесткости конструкций. Эти конструкции должны обладать быстрой сборяоогыо и разборностью, легко ременмр ваться.

В трубчатых конструкциях с применением стеклопластика вследствие .чеводЕоржа шгоста их сварке вояиикаот трудности при необходимости соединения трубчатых элементов. Кокструк-тивше приемы соединения, применяемые в металлических и железобетонных конструкциях не гфсгодяы. Однако, а настоящее время в литературе почта, отсутствуют дг 'ные но таким конструкциям, их исследованию и методам их расчета. Поэтому задача разработки'соединений трубчатых элементов для ИСК, в которых обеспечивались бы условия равнопречноехя .злемзн-тов я их соединен»-', высокой химической стойкости сопряжений, сборно-разборности, достаточной легкое л осуществления и эксплуатации лвлнотся нзеомленно актуальной.

Ца.р.у) работы является разработка нових конатруктивтсс

решений шарняршх узловых сопр'-адний с применением связей нагельного типа, разработка расчетного аппарата для оценки напряженно-деформированного состояния узлов стеряневшс конструкций с применением стеклопласт иковых труб к инженерных способов для определения их несущей способности, а также: определенна опытным путем необходимых расчетнь^ характеристик, вкспериментальная проверка статическим нагружением конструктивных реиедий узлов, вьшолненнкх в натуральную величину, отработка основных положений технологии их изготовления, разработка указаний по конструировании, расчету и применению узловых сопряжений элементов несущих строительных конструкций.

Научная носкзна,

1. Предложена новые конструктивные варианты узлошх и стыковых сопряжений элементов ПСК - фе; 1 из стеклопластико-вых трубчатых элементов, обладающих более высокой по с>ав-зюеию с существующими прочностью, долговечностью, химической ^тонкостью, а также1 достаточной легкостью ремонта.

2. Предложена методика определения несущей способности связей" нагельного типа, применяемых в сопряжениях. На' основе методики разработаны алгоритмы для численной реализации полученных решении на персональных компьютерах.

. 3. Составлены простые вычислительные алгоритмы для определения несущей способности соединения для различных режимов нагруяения, виде раки и разгрузки.

4. В процессе изготовления опытных .образцов разных вариантов конструктивного решения била произведет отработка технологических режимов. Произведен подбор оптимального с ос та" 1 отверздаемой заливочной композиции для пробок на концах труб, лр/люняемых.в сопряжении, способы обработка, внурекией поверх!!оста труб,' способы создания богговых гнезд- и пазов в пробках, методы упрочнения прочности контакта "пробка-труоа", в ток числе путем постанови глухих ттоыЛ и "клеевых заклепок".

Практическая цеьиостъ • оаботь'.

иредлоу.бН:Ш9. новые консгруккишке р^аекиз узлошх к отцювкх сосрякоккь трубчатых элс-ьянгов из стеклопластика

позволяют повысить прочность, надежное ¿>, химическую стойкость, экономическую эффективность и могут быть приняты проектными организациями д ч разработки рабочих чертежей' и для создания новых более экономичных стержневых конструкций с применением труб из другке шевериваемых материалов.

Предложены простые, достаточно точные и доступные дг" широкого использования, в инженерной практике алгоритмы расчета определения несущей способности соединения.

Внедрение результатов работа ссуиествлоно:

а) конструктивнее разработки солрнмеюш ис ользованы при издании учебно-методической литературы - в методичос- ' ких указаниях к выполнению курсоного я дипломного проектов для студентов тотальности 2303 - Промысленное и гравдансксе строительство "Конструкции иокритий зданий с применением сгеклолластаков", ЛИСИ. ~ Л. - 1390;

б) методика расчета узлов трубчатых <£врм использована в учебном процессе кафедры КДии при преподавании курса студектам1У а У курсов специальности 2903 - ПГС целевая интенсивная подготовка.

Апробация ряб от н. Основнш результаты выполненных исследований локладивалясь на 44-ой отудокчессои нлучко-технической коирврзнции ДИСЛ (1388 г); на 47-й и 4Ь-а научных. конференциях профессорско-преподаватсльскиго состава Ленинградского инжонерно-строителького института (1920 г., 1991 г.); на Ш республиканской тучно-гех.чичес-кой конференции "Применение' пластмасс в строительство' и городском хозяйстве" з Харькове (1991 г); на научных семинарах кафедрн "Конструкции из дерева и пластмасс".

Публикации. Но теме диссертации опубликовано 4 статьи.

Структура а объем работы. Диссертация состоит та кведонля, четырех глав, основных вшодоз, слиокс литера- '. тури из 144 кайме.¡свании. Раоота содорулт 147 стрлшщ ма-тяоиксного текото,. 56 рйоупкед, 9 таблиц к 31 отьпкг.иу приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЦ

Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе дается краткий обзор работ, посвящен-, нкх лримзненн» стеклопластика в несущих и ограждающих строительных конструкциях, развитию конструктивных решений узловых сопряжений конструкций ш стеклоштстиковых труб ,и ил исследованию, а также анализ методов расчета соединений на,нагелях. ....

Стеклопластики за короткое время нашли широкое распространение и пргчененяе во многих отраслях народного хозяйства. В СССР и за рубежом уие имеется значительное число работ, посвященных: фундаментальным исследованиям свойств стеклопластика. .-■"..

1!ед этим вопросом работали такие ученые как А.А.Абари-нов,. Г.А.4'0 4'Н, Я.К.Гольденблат, М.П.Огибалов, Ю.М.Тарно-еольский, Р.Хилл, а также применению их в конструкциях И.М.Гриш, А.М.Иванов, И.А.Дчитриев, Ь.М.Хрулев и другие.' .

Большое количество строительных объектов, находящихся в "условиях химической агрессии, неблагоприятного сочетания йкешшх атмосферных воздействий, в отдаленных оайонах страны,. дог-дат необходимым, широкое пршенение в их конструкциях стеклопластиков,'-Наиболее, целесообразным является применение профильных стек.-опластиков. В настоящее время промышленностью наиболее освоен серийный выпуск трубчатых профилей. физико-механические свойства стеклопласгяковых труб зависят-от.способа их производства. При расчете, необходимо. . учьть^ать,реальные свойства материала. В диссертации.ис-воль'зованн усредненные характеристики, полученные автором опьяним дутом. . ■ . '.. -

Рассмотрен" существующие конструктивные решения узловых с отряжай конструкций из. стеклопластикошх труо.

Одним из определяющих факторов при разработке' констру- . . к.циг. 'йвляотсп вкбор узловых сопрйзшняй," который' моуут Сыть с словака Масонками! с узлишия кал:ндрюзскими, приз*'дт:?г9ски"и, кг.чзжзии, йесфаомючн:т.'к, •

с ■¿¿тхви^ччу. г»и!:усксв.

Узловые сопряжения конструкций из ^текловласткковых труб выполняются ао типу узлов конструкций из фанерных труб. Элементы из труб сопрягаю' зя с фаоаяжша с помощью пробок, выполняемых путем склейки заготовок кз листовых материалов и обработки их на конус. Пробки о аялевняши при vx производство плоскими выпусками склеивают по ксяя-чес: эй поверхности с концами труб. Зыпусй из пробок соэди-ня г с узловой ^асонкой с помощью оол?ов.

Приводятся и другие разработки научных институтов по конструированию узловых сопряжений, связанные с вменением фигурных накладок, клеепдастмассозых кайсЗ„ с ехлопластиковых гвоздей, вклеенных стержней.

Существуют такие неразборные неоткиа узлы для 1ГСК о применением стеклопластиковых труб, ссяоваакш на прицепе-тш залаэочной композиции.

Во всех ввдах конструкций сопряжений, хрома последних:, применены связи нагельного типа (нагели sum болта).

Приводится обзор работ, иосвященгшх методика расчета соединений на вагэ.'шх. Рассмотрены работы В.4г.йваяова, В.М.Коченова, В.П.Коцегубош, Г.Г.Кшситкиа, иД.Дмитрке-за, Ю.В.Слдцкоухова и друтах. ■

Наиболее огвочаюцжя природе довадеша связей аз стеклопластика являются методики, учяттоагцвд влишпе на напрязенио-двфоркяроЕашоэ состояние нагеля, защь-лекпого в гнезде из нолвмерного материала, фактора вреуояи (режима нагружевяа ).

Перзд насгоящлм исследованкем поставлены слэдаздае цели и задач«!

1. Усоверазнстаогать .существующие и разработать шзяв конструк.тав1ше ренонля иаркирних узлов1и сопряжений с при-кэношюм связей нагельного -таш. .

2. Разработать расчетной аппарат для одешга напряжено-деформированного состояния узлов стертаевэт конструкций-о применением стэялоаластиковых труб и формул зля определения их несущей способности.

3. Определять опытным иутвы необходимые расчетнке характеристика, такие как функция кяслэдстззнносга для различных скоростей нагрухения.

4. Экспериментально дроз' пить статическим нагруяением предлагаемые конструктивные решения узлов, выполненных в натуральную величину.

5. Разработать рекеыевдации по конструированию, расчету к прхманешш узловых сопряжений элементов несущих строительных. конструкций с пркмененлем стекдСжЛастикоЕох

, тр/й.

Вторая глава посвящена разработке вариантов узловых и отнковых сопряжений ИСК с црлманештем труб.

Яри разработке сопряжений должны быть соблвдены такие условия, как: раЕнопрочноеть их с сопрягаемыми элементами, височак химическая стойкость согтакиний, сборко-разбор-:-.ост-ь v. достаточная легкость осуществления, ремонтируе-мсси,..

Узловш сопряжения конструкций :.г гут быть бесфасоноч-шми, с узлоккми фасоккамк и с узловыми вставками цилкн-дрпческоЛ, призматической и сферической формы. В еуществу-вэдюс конструкциях сопряжений передача усилий ка трубчатые злеивнта осуществляется'путем применения:

I) накладок - труб большего диаметра; вкладышей - * труб меньшего диаметра ка механических связях;

' 2) вкладькей, заполняющих концевые части элементов л присоединяемых к ним на, клею или на механических связях;.

3; вкладышей с концавкмк деталями, формуемых как одно целое; -'..".'..

4) трубчатш: элементов с ужз готовыми концевыми час-■ ■ ТЯМЯ. , ..■-•"■

Опыт применения вкладшей и накладок первого типа пока: :л их невысокую прочность к большую деформативность.

■Баладши второго типа изготавливаются из фанеры, ?Ф vi оно—слоистого пластика или стеклопластика путем нарез-г.к дастоз и. склеивания их. Вкладыши -• пробки могут выступать еж не выступать за предела зломеига, В первом елуч;_¡ aro прс-ксхоц:-.т -га счет виступгщта. выпусков или за счет бодь-Л дляка пробка; Применение слоиоакх пробок требует боль-l.kx трудовых и материальных затрат. Изготовление их юдет к значительным рг.сходш ценного материала. Кеханнчеок&л с 'Работка я-.оиог. арудоемка,- причем цря обработке приходят-

ея ослаблять высокопрочные трубы и пер. ходить з отхода материал.

Чтобы избежать тахих келол дельных обстоятельств, автор' применяет заливочные прейки-вкладами третьего типа из отвергаемых зпоксидннх композиций.

■ Для выполнения з аливочннх пробок-вкладашай внутрь трус' штых элементов на требуемом расстоянии от их концов устанавливают заглушки и заполняют эпоксидной композицией.

Конструкции вкладышей -пробок на.ковдешх частях трубчатых элементов из отвергаемой заливочной композиции позволяют применить о елее экономичное, ^эм суще гйущое, конструктивное решение сопряжении трубчатых элементов в узлах и стыках.

Увеличение сил сцепления между заливочной пробкой и материалом трубы может-быть достигнуто. несколькими способами (рис. I ):

1) созданием шероховатой поверхности трубы;

2) с помощь» клеевых заклепок глухих нагелей;

3) постановкой арг/атурких стер»«» к.

Разработано несколько вариантов узловых сопряжений с применением заливочных пробок. -

В 1-ом шриаите узлового сопряжения вое эломйит.ч снабжена выпусками к объединены узловпма 'фасоякаш (рис. 2а ). Выпуски заходят в пазы в пробках и закрепляется ¿ проектном положении с помощью болтоз или кл^егёолтоыого соединения, передающих усилие с выпусков на пробки, йто сопряжение образует многоступенчатую передачу ycwmtf, o-v которого можно отказаться (что в принципе ьажно при учете действия сильной химической агр&ссюа) и применить ¡¡нгуряче узловые фасонки (рис.26).

Узловые фасонки входят во внутренние иазы а яроб'сах. и болтами соединяются с подходящими к узлу элементами, Ути варианты применимы ъ фермах с оегманткш, кругонда. и najadoдическим очертанием верхнего пояса,'?3 которых усилия в элементах решетка сравнительно невелики.

В варианта 3 для передачи поясных усилил пийкнеиь выпуски на болтах и значительные яс то.изине фзеонки. Ото

-.г^у^гг^г^у---

//

V

Вариант I:

I - пробка 7.3' отаерадаемой кокиоэииди; 2 - заглушка; 3 - шероховатая поверхность

—

Вариант 2 с отверстиями (оээвими заклепками);

I - пробка из отшрздаемой композиции; 2 - заглушка; 3 - шероховатая поверхность; 4 - отверстия

¿=1

Заъшнт а. По' .заек е прочности сцепления галпзочны«'- пробок к стекоя тэуб путем постановки аргатурнгх сторулк!.

а - аод лтлш к осп тр,\би; - гаие;?к оси трубн I - пробке; 2 - зягл-/ша; 3 - отерпли .

рис. . ЭДсдоатм ггиякшдодкя проОи .чу ка "'дочкой .в кончине;'лови трубчг.-то1-о уллчеигл

а) Вариант с примененном ггагонок выпусков

6) Вариант с фигурными йасогшаей

/ - /

>1.". -''

з.

в) Вариант с фасошшми разного вида и выпускает

л. шт...ши

!)..:.У'Ш-'л .ф/

(¿А/Л... Л

№

ш

г) Вариант со ствргаяевьда выпусками

Рис.2. Узловые сопряжения из стоклопдастика

о

сопряжение применимо при с иль э отличаиицлхся диаметрах труочагнх элементов поясов н рещ&тки (рис.2, в).

прочность болтового соединения может быть повышена; за счеа постановки болта в гнездо на связующем; путем армирования лробки стержнями (круглого сечения), образующими замкнул^ козтур в виде вытянутой буквы "О".

Ъ алучае. элементов решетки, сильно отличавшихся в размерах от поясных,, возможно применение выпусков стержней круглого ввченвя, заионолжчекных в пробках (рис.20 г),

Стерякевые шпусга размещаются так, чтобы они равномерно передавали усилия« Можно выполнять вытянутые 0-обрйз-, Ене или Ц-обра.?шэ выпуска» Присоединение выпусков к поясам гроизводится путем заыонолячивания их при отверздении залипочной композиции в прсмеаугке ыалду фгсонками.

Предложен»)© конструктивные варк^геы сопряжений тоуб-чаткх элементов в узлах и стыках обладают сборно-разборно-стью (кроме последнего варианта), высокой прочностью, химической стойкостью, экономичностью.

Уклонены принципы технологии мзготовдания предложенных конструкций, позволяющей уменьшить или устранить отходи материалов, а также упростить весь процесс»

1сетьк глава посвящена разработке методики расчета угловых л стыковых сопряжений с гретой специфических свойств нслользу&шя материалов и, в первую очередь, с учетом р*аимов ватружврчя (фадторе. времени).

Бмсохопрочяве стеклопластики, применяемые в предложенных сопряжениях, рассматриваются как упруго-наследственные материалы, подчиняющиеся Больцмановским зависимостям. Для ревеьл задачи рассматривается процесс деформирования изгибаемой упруго-наследственной-связи, помещенной в гнездо в .руго~шследствешом материале, сминаемое ее при их совместной работе чод ноздейотеиеы внешних усилий. При такой схеме доставляются и совместно решаете.! уравнения,- оаисы-вакяле деформации гагиба связи, смятия нагельного гн-ззда и 5-¿итивакаие внешние силовые воздействия - (I).

Реаениа систеки (I) определяет ¿) - интенсивность нагруяония материала до длине нагельного гнезда при дефорш-р- «ш нагеля в зависимости от координаты евчзкяд и

-Зр^^у^-в)^*, (I)

^ с

, ¿^ааг - "МГНОЕвННИв"МОДу.!Ш ДвформаТИВНОСТИ ДЛЯ связи и соединяемых материалов; - функции

наследственности, согтветстввнно материалов овязя и соединяемых элементов; - внешняя нагрузка, изменяющаяся по заданному закону, в частном случав Р^^соя^,

времени . Зпвра эго закон распределения реактив-.^

них давлений на материал гнезда, которнй находятся из системы (I). Здесь , где ~ диаметр связи.

Система (I) решается методом последовательных, приближений. В первом приближении считается, что распределение реактивных давлений /А,нам известно. Полагаем его не зависящим от <с , а во времени - изменяющимся по закону изменения ^3(r¿J , При /^-лиет' прогиб изменяется во времени подобно самому себе, ось X перемещается с нагелем. После двух интегрирований • и подстановок получаем

- интегральное уравнение Волътэрра II рода, решаемое методом последовательннх приближений Дакара. Если ядро представлено выражением вида е'(1б>{ , то она решается точно. Из этого уравнения находки ^ что дает значение на-

грузки во П-ом приближении, дальнейшие приближения дозволяют, найти прогиб во ьх-ор^ приближении ЙДействием подобным образом находятся решения в третьей к последующих приближениях.

Процесс последовательных арибдиявниЯ следует продол-•л&Ть до тех пор, пока результаты двух реаений не будут отличаться друг от друга на допустимую величину, "отчество

ариблияашй зависят от первоначального представления походной функции, которое может быть принято на основе известных решений.

На основании предложенной схемы решения выполнены расчеты дда односрезной к двуорезной схем соединения,, а там® узлового сопряжения предлагаемой конструкции при действия постоянной в переменней (действующей по линейному закону) внешней нагрузки. Решение методом последовательных приближений позволило дать интерпретацию напряженно-деформированного состояния рассматриваемых соединений при различных приближениях.

Так, в первом приближении значения деформации

(3)

ПРИ

Во втором лриблкаащш:

чг*.^а&т (4) при

где х - постоянная, учитывающая перераспределение нагрузки во времени.

В третьем поьблкаении:

^рЯ-р^-УЛ^М^^А (5)

Решение указанной системы (3, 4, 5) легко программируется не только на ЪШ, но и на микрокалькуляторах.

Решение система позволяет определять величины и распределения по длине гнезда связи возникающих в материале гнезда напряжений, напряжений в материале связи в деформаций.

Введение нормируемых ограничений^ величине возникавших деформаций и напряжений „ ¿«и-■ дает воз-мохпость определить расчетную величину усилий, воспринимаемых связью в сопряжении.

В соответствии с полученными чи слешами значениями деформаций и напряжений для соединений на связях разных диаметров, а также опытными значениями сопротивлений смятию материала нагельного гнезда (пробки) и сопротивлений изги-

бу стеклопластика АГ-4С (материал сх гаи) были подобраны значения несущей способности связи, отнесенной к одному шву сдвига. Несущая способность соединения при постоянной нагрузке с учетом равнопрочном и его по изгибу и смятию может быть определена по формуле Т^лс. ; где

определяется по табл.1.

Таблица I

1.6 2,0 2.4 2,6 3,0

к 1,90 1,60 1,75 1,73 1,70

Предлагаемые сопряжения следует рассчитывать по следующим формула:

- определение расчетной несущей способности связей нагельного типа при постоянном нагружекии;

- при учете работы связи на изгиб и пробки на смятие: 'Ч

т:' (6)

- при учете работы фасонок (выпусков) ка смятие:

(7)

(8)

за расчетное значение усилия ^«у принимается мегдщее значение из (6), (7) и (8);

г определение прочности связи-пробки о трубчатым вле-ментом: _

Г"7/'.. —, 4 Р я"/> "Vе

при это." с учетом рабогы фадонок (выпусков) аа прорезание следует соблюдать следующие расстояния между связями в <$а-со1—ах (выпусках): •

- кэ АГ-40: •

из КА"Т: £ ; X л/

- в пробках: 7с/ ^ --Зс/ гд<з расстояние мелит центрами связог вдоль усилий;

- «аостояязчз ыевду■ паышмн рядами 'евяэей, У - рае-

- при учете среза связи

столниэ от крайних рядов связей до края трубчатого элемента.

При постановке нескольких связей к следует вво-

дить аоникаиций коэффициент 0,85» учитывающий неравномерность включения в работу связей.

В четвертой главе дается описана экспериментальных исследований, которые были проведены в процессе выполнения работы.

Для реализация предлагаемой методики определения несущей способности связей нагельного типа в сопряжениях требовалось нахождение для материалов связей и пробок функций наследственности, учитывающих изменение ВДС во времени с учетом действительных реологических свойств материалов. Для этой цели использовались аналитические зависимости, предложенные Л.Больцманом в виде

~~(9) £ * *

длч наиболее точной аппроксимации требовалось олредс-лить коэ^ицие..гы с/ и с учетом наименьшего отклонения полученной теоретической кривой от экспериментальной. С ягой целью интервал времени эксперимента разделялся на отдельные про-тжутни тая, чтобы начало и конец каждого соответствовал моментам снятия отсчетов и величинам нагрузки. Тогда (9) представлялась в виде

^ Г е'^-^^бу^СО (Ю)

тдо - момента вреканз, соотватствувдкв начальному ж псс.дадуюцкм моментам снятия показаний приборов;

- момент времени снятия показаний приборов, последующей после < ; ¿¡'¿(¿/'ЯС*-^)-- спогглаль-ная разрывная функция; -', ~ - Функция Ховисай-да.

Представление экспериментальной зависимости в форма (9) соответствует онлайновой алгцроксимации, когда л качост-ве сплайнов используются экспоненциальные пункция. Переход от одного участка к Другому осуществляется посредством "сты-яонки" с яоиокыо разрывных (¡уикиуЛ ^ ('*/ , составленных из функцяй Хевисайда. Поскольку кахдач из функций равна нулю при и равна единице при г - г , проис-

ходит автоматическое "включение" шаг "выключение" соответствующего участка кривой на каждом рассматриваемом промежутке.

На кадя ом из промежутков времени определялись два коэффициента <-•< и . £се вычисления 5ыли представлены в табличной фзрые. Для определения деформаций было испн-тано 6 образцов 30x4x8 мм нагелей (стеклопластик марка АГ-4С) и 6 образцов высотой 30 мм и даме трон 10 мм из материала заливочной композиции.

Образцы АГ-4С испытывались на сжатие на 50-тояном прессе, заливочная комг^зицяя - на 500 кг прессе. Деформации определялись двумя индикаторами.

Разрушающая нагрузка на нагель составила 120 кН при строго выдержанной скс^ости нагружения V<5"1 1.56 кН/си^ х мин, разрушающая нагрузка на заливочную композицию кН. к

Произведено также нахождение в yft-dj

для случая малой скорости шгружэния( V«?* =0,OCD0955 кИ/см2 х мин). Этот режим соответствовал практически постоянной нагрузке. * ■

Определялись такяе прочностные и деформационные характеристики материала нагелей из стеклопластика АГ-4С (прочность 375-400 Ша; модуль упругости 23584,8№а); заливочной композиции, состоящей из эпоксидной смолы, отвердителя и цемента марки 400 (прочность 58,9 .МИа; Е = 3015-3052 Ша); труб марки ТСПО (прочность на растяжение 142,8-149,8 Ша; .на сжатие 200 МПа; Е = 18724,4 Ш1а).

. Для нахождения модуля упругости-заливочной композиции отлизали в качестве образцов цилиндры диакетрсм 10 мм и высотой БО мм. Испытания проводилась на гидравлическом прессе ЦД-10. „агружэлие задавалось согласно ГОСТу на испытание пластмасс. йзмьрешге деформаций заливочной коадозации и труби лроазасднлиаь с помами твшомотра 7А~3 с базой 20 юа, ■ а негелк - индикаторами часового -япа.

Для on^jцелен; . nj чности контакта мекду трубой и пробке:: било кЪкитано 5 ыриаитов л3рззцса ''трубе-пробка": 1) без обработки поверхности: брали с.', неходкие трусы

и внутреннюю поверхность не подвергали обработке;

2) гладкие*, внутренний поверхность труби обрабатывали растворителями;

3) о нанесением "шероховатости на поверхность трубы типа резьбы;

4) с устройством клеевых заклепок;

5) с постановкой глухих нагелей в тело трубы.

Испытанию подвергалось по 5 образцов каждого вида.

Для испытания по схеме на растякеше применялись образцы рдтой. 350 мм из СИ труб типа ТСНО 48/5. В трубу помещаюсь деревянная заглушка и производилась обработка внутренней поверхности. Затем устанавливалась стеклопластиковая фасонка и производилась заливка полостей компаундом. ,

Результаты испытаний на расдаженпо показали, что разрушающие напряжения изменяются от 0,11 до 0,7 кН/слР, В работ» воподьзов&яось усредненное значение прочности контакта 8-эго и 4-ого вариантов, которые характеризуются легкость» азгс.овления, экономичны по времени.

Для определения прочности контакта "пробка-труба " при сжатии брались отрезки труб длиной 45 мм, в которых усганамшве~ась заглушка и производилась заливка образовавшейся полости кошаундш. Образца устанавливались на плиту пресса свободным концом и • на пробку л ера давалось усил-19 от прзс через самоцентрируздео устройство и жесткий; штамп. ' . .■ '

Испытанию подвергались- образцы только с-поверхностью главков обработка. Напряжение составило 0,281-0,296 кН/см? разрукадне лроаоходкло по сдвигу пробки.

Произведя«ось определение «шртяшюкия смятию материала связи (заливочной. хдоаознцгп), знание которого ке-сОходимо для определения несучек способности связи. Испытания проводились на образцах в виде отрезков, труба, в которых были залиты и отвервдяны композиции. Скорость иршго-хенвя нагрузки составила 35-40 Ша/ман. Бала получена за-

Е-ИСКМОСТЬ ПРОЧНОСТИ заЛИВОЧНОа-КОГИПОЭИЦЯИ При СМЯТИИ от

диаметра штампа. При увеличен»! диаметре штампа прочность на смячиэ в гнезде.надает о 54,С ро 39,4 МКа. Расчетное со-црот.чиютае гнезда Зшю-принято в диапазоне 24,5-17,3 Ша.

- ХУ -

Прочность и деформативность сомнения "нагель-пробка" определялись яа однонагельных образцах. Оасонки пропускались в паз и соединялись о пробкой через нагели, в качестве которых принимались стержни диаметром 12 и 20 да. Для определения деформаций применялись иэдкка'^ры часового типа. Нагруюшив образцов проводилось ступенями. Предельной деформации соединения соответствуют нагрузки в пределах 230-1000 кН, которые могут быть приняты как значения несущей способности связей соединения "нагель-пробка". Ра -хождения о расчетными значениями составляет 7-10$.

. Для определения лрочности стнкових соединений использовались отрезки труб 80/10 мм длиной 450 мм, с внутренней поверхностью, обработанной под резьбу, глубиной 2 мм. Соединение осуществлюсь путем постановки в сг^к двух труб о использованием между, ними стеклопластиковой фасонки ЗбОх х?Ьх!0 мы, в которой просверливались • отверстия для поста- . новки металлических нагелей, Стыковое соединение заливали компаундом, после отверждения которого производили испытания на разрыв на 50-тонном гидравлическом прессе при постоянной скорости пршгочсения нагрузки. '.

3 результате испытаний установлено, что прочность соединений достигает 65-75? прочности основной трубы.■ Разрушение происходило в области контакте между трубой и Колпа-ундом при усилиях 66-71 кН. .

, Для увеличения прочности стыкового соединение в фасон-ку били установлены глухие .нагели.-'При испытании на разрыв на образцах стыковых соединений устанавливались тензометры ТА-3-, котсцне. определю.: величины деформаций,' Разрушение происходило но основной трубе. Применение.-нагелей повысило прочность стыкового соединения в 1,8-1,9 раза.

Для проверки работоспособнозти-предлоУчвяных конструк-' ций узловых сопряжен.-! и отработки технологических операций но. их. изготовлению. онли изготовлены и испытаны узла.

При■определении прочности « )ор?,.йг.1вкоог,! •уялсэого соединен.«- труоч с за'ювслнчп.иоди в них

кппусками.- л ¡иш>С|Мм крепилась ';до'<-нк» при ^'¿¿в ¿¡ипоп

Испытание проводилось в два этапа. Сначала исшмывал-ся нижний пояс, затем - элементы решетки.

В процессе испытания разрушение узлового соединения произошло в двух местах: разрыв в свободной зоне трубы и смятие стенок трубы в месте установка нагеля со сдвигом пробок относительно стенок трубы и разрушением зоны контакта. ■

Вторая конструкция узла, которая подвергалась испыта-. юзо, отличалась тем, что элементы решетки присоединялись к кикнему доясу с помощь» арматурных выпусков. Арматурные выпуски замоноличевачись в полость мевду выпусками нижнего пояса с помощью компаунда.

Прочность узловых соединений при испытаниях получена в пределах 13С-Х35 к К для поясных элементов и БО-ЮО к!1 для элементов решетки. -

для оценки эффективности за базовый вариант для сравнения принято конструктивное решение стеклопластиковой фермы о монолигаыыи узлами.

Оценка э#ективностп произведена на основа сопоставления по вариантам технико-экономических показагелэй:

- расхс .а основных материалов;

- массы.конструкций;

- трудоемкости изготовления и монтажа;

- сметной цгошости конструкций.

В заключение приводятся основные выводы по результатам иесследсЕаний: •

1. Разработаш новые эффективные безметалькые коне- • трукцга узловых и стыковых сопряжений плоских стержневых конструкций, выполненных с применением трубчатых профилей из стеклопластика. Конструкции сопряжений отличаются высокой прочностью. долговечностью, хчмичзской стойкостью, экономичностью, сравнительной легкостью изготовления и ремонта.

2. Разработана и предлагается несколько новых вариантов конструктивного рузловых и стыковых сопряжении трубчатых алиментов с использованием заливочных пробок на концах трубчатых 9ле;гентов. Основное.конструктивное решение

окцижшо с . всползог-анизмфигурных и вытянутых фасовок. Предложено так:-® оео|лсоночное солрлкеяи;? с использованием

выпусков, замонодиченных в подходящи- элементах и в зоне сопряжения,

3. Предложена методика определения несущей способности связей нагельного типа, используемых з предложенных конструкциях сопряжений, Методика основана на со: ¡естном решении методом последовательных приближений у равна, лй изгиба связи и смятия нагельного гнезда. Рассмотрены решения для постоянной нагрузки и переменного нагружения в заданном режима. Построены функции наследственности, достаточно точно аппроксимирующие экспериментальные кривые о помощью функций ХевисаЙда.

4. На основе предложенной методики расчета определена расчетная несущая способность одного шва сдвига связи нагельного типа для случая постоянного а- кружения сопряжения. Не вызывает затруднений развитие, методики для случая переменного загруженная и для обобщенного расчетного f режима.

5. Б процессе изготовления опытных образцов разных вариантов конструктивного решения сопряжений была произведена отработка технологических режимов, пригодных для массового промышленного изготовления. Произведен подбор' оптимального состава отвергаемой заливочной композиции, способы обработки внутренней.поверхности трубы ' перед заливкой отверждающейся композиции,' способы создания болтовых гнезд и пазов в пробках, способы постановки глухих нагелей и."клеевых заклепок", .

. 6. В процессе экспериментов были проверены основные' конструктивные решения сопряжений, которые показали высокую прочность и надежность.

7. Экономические расчеты также подтверждают преимущество предлагаемых конструкций сопряжений по сравнению с суяестгуэлями: они ают еншюдае материалоелзкости, трудовых к t/.атэриалышх затр^г, значительное снижение отходов.

Основное содержание диссертанта опубляксБano в елвду-Щ1К работа.:

1. Хадцадин.И.М., Никитин Г.Г. Разработка узловых и стчкоьых сопряжений элеме .гов строительны/ коцструкций

из стеклопластиков!« труб. - 1.: ЛИСИ, 1990. - 14 с: ид. Библиогр.: I назв.- рус, - Дед. в ВНИИ пробл.науч.-техн. прогресса н информ, а стр-ве 10.05.90, № 10684 Деп.

2, Хаддадин Й.Ы., Никитин Г.Г. Соединения элементов из отеклопластяковых труб на болтах и их расчет. - Л.: ЛИСИ, 1990. - 13 с^' ил.Библиогр.: I назв. - рус. - Деп. во ВНИИ пробл.науч.-техн.прогресса и информ. в стр-ве 14.02.90, № 1С5В2. Дел,-.

3. Хаддадин И.М., Михайлов Б.К., Никитин Г.Г. Нахождение функции наследственности для нагельных соединений с применением стеклопластика и з&гавочных композиций. - л.: ШСИ, 1990. - 9 о.! ил.Библиогр.: I назв. - рус. - Деп.

во ВНИИ прсбл.науч.-техн.прогресса и информ.в стр-ве., 19.04.90, И 10668 Деп. .