Соединения деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание

Столповский, Георгий Александрович

Строительные конструкции, здания и сооружения

автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Соединения деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание

кандидата технических наук: Столповский, Георгий Александрович
город: Оренбург
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.23.01
цена: 450 рублей

Диссертация по строительству на тему «Соединения деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание»

Автореферат диссертации по теме "Соединения деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание"

На правах рукописи

СТОЛПОВСКИЙ Георгий Александрович

СОЕДИНЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ВИТЫХ КРЕСТООБРАЗНЫХ СТЕРЖНЯХ, РАБОТАЮЩИХ НА ВЫДЕРГИВАНИЕ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

8 ДЕК 2011

Самара 2011

005004023

Работа выполнена на кафедре строительных конструкций Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Научный руководитель

- доктор технических наук, доцент Жаданон Виктор Иванович

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Ипжутов Иван Семенович

- кандидат технических наук, доцент Третьяков Николай Владимирович

Ведущая организация Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

Защита состоится «23» декабря 2011 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.213.01 в ФГБОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 194.

Факс: (846) 242-17-84; e-mail: sgasu@sgasu.smr.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан « clct» ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета --В. Ю. Алпатов

к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Возможность легкою прочностного внедрения постороннего тела в древесину является одним из весьма важных положительных качеств дерева как строительного материала, которое реализуется за счет широкого применения различных соединительных элементов типа гвоздей, шурупов, глухарей, нагельных пластин и т.н. Достаточно часто в деревянных конструкциях эти элементы работают на выдергивание, в частности, это узлы и стыки: в деревянном домостроении, крепления ограждающих элементов к несущим конструкциям, решетчатых целыюдеревянных и клееных ферм (в том числе и большепролетных), рамных и балочных конструкций, конструкций пространственного типа, башенных и мачтовых конструкций, монтажных соединений и т.д.

Несмотря на широкий круг соединений со связями, работающими на выдергивание, известные до настоящего времени типы соединительных элементов имеют ряд существенных недостатков, а именно:

- соединения на гвоздях, работающих на выдергивание, в соответствии с действующими нормативными документами допускается применять только во второстепенных неответственных несущих элементах;

-расчетная несущая способность гвоздей определяется силами трениями, возникающими по площади поверхности соприкасания гвоздя с древесиной, а шурупов - работой древесины на срез между витками нарезной части, что предопределяет незначительную несущую способность таких соединений;

- внедрение в массив древесины гвоздей и шурупов диаметром более 6 мм требует предварительную рассверловку «пилотных» отверстий, что существенно увеличивает трудоемкость выполнения узлов;

- известные типы шурупов исключают возможность применения скоростных способов их внедрения в древесину (ударных, огнестрельного и т.п.);

- работа гвоздей и шурупов, забитых или завинченных в древесину вдоль или под углом к волокнам, в соответствии с требованиями строительных норм не учитывается, что существенно сужает область применения известных типов связей в узлах деревяшшх конструкций.

Условиями дня создания и широкого внедрения в практику современного строительства новых конструктивных решений узлов деревянных конструкций, лишенных вышеперечисленных недостатков служат: способность восприятия значительных расчетных усилий, низкая трудоемкость изготовления и стоимость, научно обоснованный инженерный расчет, отражающий действительную работу соединения в натурных условиях. Несомненно, что в таких сопряжениях должны быть применены новые формы связей, обладающие как повышенной несущей способностью, так и легкостью внедрения в массив древесины.

Таким образом, проблема совершенствования соединений деревяшшх конструкций со связями, работающими на выдергивание, и методики их расчета не только актуальна, но и определяет новизну и общую постановку исследований.

Представленные в настоящей работе исследования направлены на решение проблемы совершенствования соединений деревянных элементов в соответствии с научно-технической программой Министерства образования и науки РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», раздел 21.03 «Создание эффективных строительных конструкций, совершенствование методов их расчета и конструирования» (№ Г.Р.01.200.3 13588). Разработанная тема входит в план госбюджетных научно-исследовательских работ кафедры строительных конструкций Оренбургского государственного университета «Исследования прочности, устойчивости и износа конструкций зданий и сооружений» (№Г.Р.01990000100, кодтемы по ГРНТИ:67.11.37, 67.11.41).

Цель работы: разработка и исследование соединений деревянных эле-мегггов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание, развитие методики их расчета и конструирования.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

-на основе обобщения и анализа накопленного опыта конструкторских разработок в области соединений со связями, работающих на выдергивание, предложить пути их совершенствования и определить направление исследований;

- определить оптимальную конструктивную форму крестообразных витых стержней;

-численными методами исследовать особенности напряженно-деформированного состояния соединений на предложенных типах связей;

- выполнить опьггао-конструкторские разработки вариантов соединений деревяшгых элементов на витых крестообразных стержнях;

-разработать методику и провести экспериментальные исследования работы узловых соединений с витыми стержнями, работающими на выдергивание, при кратковремешюм и длительном действии нагрузок;

-усовершенствовать методику расчета и разработать рекомендации по конструированию предложенных типов узловых соединений деревянных элементов;

-дать оценку технико-экономической эффективности разработанного способа соединения;

- внедрить в строительную практику и учебный процесс результаты выполненной работы.

Объект исследования: узловые соединения деревянных: элементов на стальных витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание.

Предмет исследования: конструктивные особенности стального витого крестообразного стержня и напряженно-деформированное состояние деревянного элемента в зоне забивки.

Научная новизна работы заключается в следующем:

-разработан новый тип витош крестообразного стержш дня соединений деревянных конструкций, новизна которого защищена патентами РФ на изобретения;

-определены оптимальные параметры предложенного типа стержней, обеспечивающие высокую несущую способность и легкость внедрения в массив древесины, в том числе скоростными способами;

-впервые выявлыш особенности напряженно-деформированного состояния соединений деревяшгых элементов на витых связях с использованием разработанной трехмерной конечно-элементной модели предложенных узлов;

- выполнена экспериментальная оценка напряженно-деформированного состояния древесины при выдергивании витого крестообразного стержня при кратковременных и длительных нагрузках, в том числе методами фотоупругих покрытий, голографической интерферометрии, лакового покрытия;

- усовершенствовала методика расчета узловых соединений деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдер1ивание.

Достоверность полученных результатов работы обеспечивается корректностью постановки задач, представительным объемом экспериментальных исследований (более 700 зачетных опытов) напряженно-деформированного состояния соединений, использованием современного аттестованного измерительно-вычислительного оборудования, достаточной сходимостью полученных теоретических и экспериментальных данных.

Практическую ценпость имеют:

- новые типы соединений деревянных конструкций на витых крестообразных стержнях, отличающиеся от известных аналогов эффективностью, как по расходу материалов, так и по трудоемкости изготовления;

- методика расчета и рекомендации по конструированию и изготовлению узловых соединений деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание;

-технико-экономическая оценка предлагаемых соединений деревянных конструкций.

Личный вклад автора заключается в решении задач настоящего исследования, проведении экспериментов, анализе и интерпретации полученных результатов, формулировке и разработке всех основных положений, определяющих научную новизну работы и ее практическую значимость.

К числу наиболее важных результатов, полученных лично автором относятся; выполнение разработок соединений деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание; определение оптимальной конструктивной формы витых крестообразных стержней и правил их расстановки в соединениях; выявление наиболее эффективного способа забивки разработанных типов стержней; экспериментальные дашше, полученные при кратковременных и длительных испытаниях стальных витых крестообразных стержней на выдергивание из древесины; формулировка основных

положений методики расчета и рекомендаций по конструированию и изготовлению предложенных узловых соединений.

На защиту выносятся:

- новый тип витого крестообразного стержня, работающий в соединениях деревянных конструкций на выдергивание;

-результаты исследования оптимальных параметров предложенного типа стержней, обеспечивающих надежную работу соединений и их высокую несущую способность;

- оценка напряженно-деформированного состояния соединений при выдергивании стержня из массива древесины, проведенная при помощи численных исследований и экспериментальных методов фотоупрушх покрытий, голографической интерферометрии и лакового покрытия;

- результаты экспериментальных исследований прочности и деформа-тивности соединений деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание, в том числе при длительном действии нагрузок;

- методика расчета и рекомендации по конструированию соединений на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание.

Внедрение результатов работы:

- предложенные стальные витые стержни крестообразного сечения нашли применение в проектах: малоэтажных жилых домов, усиления стропильных и балочных конструкций различных зданий (всего 6 объектов);

- материалы исследований и альбомы рабочих чертежей разработанных соединений переданы по запросу Правительству Оренбургской области, РН-Юганскнефтегаз, Красноярсюражданпроекту и другим предприятиям, а также проектным институтам для внедрения в строительстве;

-результаты опытно-конструкторских разработок используются в курсовом и дипломном проектировании студентами по направлению «Строительство» специальностей «Промышленное и гражданское строительство» и «Городское строительство и хозяйство».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на научно-технических конференциях регионального, всероссийского и международного уровня в г. Пенза (2007, 2008, 2010 гг.), г. Оренбург (2008, 2011 гг.), г. Новосибирск (2008, 2010 тт.), г. Брест (2009 г.), г. Щтецын (Польша, 2009 г.), г. Одесса (2010, 2011 гт.), г. Самара (2011 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 22 печатных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ, выпущен 1 информационный листок, получены 2 патента на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит го введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников из 163 наименований и приложений. Общий объем работы - 186 страниц, в том числе 80 рисунков, 18 таблиц, 8 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ввсдстш обосновывается актуальность темы исследований, сформулированы цель и задачи работы, отмечены сведения, составляющие научную новизну и практическую значимость исследований.

В первой главе дан обзор работ, соответствующих теме диссертации, проанализированы известные типы связей, работающих на выдергивание в строительных конструкциях, разработанные отечественными и зарубежными специалистами. В России разработкой и исследованием соединений на механических связях занимались ведущие научно-исследовательские организации и вузы, такие как ЦАГИ, ЦНИПС, ВИАМ, ЦНИИМОД, ВИА, АН УССР, МИСИ, ЛИСИ, труды которых явились логическим продолжением творчества русских инженеров Д.И. Журавского, И.П. Кулибила, И.К. Коробова, А.Д. Захарова,

A.A. Бетанкура, В.Г. Шухова и др. Базируясь на работах немецких инженеров

B. Шмидгмана (1920 г.), А. Жаксона (1925 г.), Т. Гесггеши (1926 г.), русские ученые существенно усовершенствовали и упростили методы расчета соединений деревянных конструкций на механических связях. Особого внимания заслуживают труды В.Н. Маслова, В.Ф. Иванова, Г.Г. Карлсена, A.B. Леняшина, Б.О. Николаи, М.А. Курышега, В.М. Коченова и позднее Е.М. Знаменского, В.В. Большакова, М.Е. Кагана, Н.Ф. Котова, Г.А. Цвишана, B.C. Деревяпша, Ю.В. Слицкоухова, П.А. Дмитриева.

Проведен анализ трудов теоретических и экспериментальных работ в рассматриваемой области исследований. К наиболее значимым работам, посвященным изучению соединений на механических связях, относятся труды ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, МГАСУ, СПбГАСУ, НГАСУ(Сибстрин), СФУ, Нижегородского Г АСУ. Из числа последних работ по рассматриваемой тематике заслуживают внимания работы С.Б. Турковского, A.A. Погорельцева В .И. Линькова, E.H. Серова, П.А. Дмитриева Р.Б. Орловича, [Ю.Д. СтрижаковЯ В.Н. Шапошникова, [В А. Цепаева|.

Отмечается, что известные конструктивные формы соединительных элементов, работающих на выдергивание в деревянных конструкциях, не лишены ряда серьезных недостатков. Критический анализ широкого круга соединений со связями, работающими на выдергивание, позволил определить пути совершенствования соединений деревянных конструкций со связями, работающими на выдергивание, конкретизировать цель и задачи исследований.

Определению оптимальных параметров нового типа соединительного элемента для деревянных конструкций в виде стального витого стержня крестообразного поперечного сечения посвящена вторая глава диссертации. Новизна технических решений соединительных элементов защищена патентом РФ на изобретете.

Проведенный анализ известных типов связей, работающих на выдергивание, показал, что на расчетное усилие выдергивания Т влияют такие факторы, как глубина забивки h3, диаметр стержня dcm, шаг навивки S„„ толщина ребра стержня 8Р, угол а и форма заточки острия кфа, плотность или порода древесины к„, шероховатость поверхности кшр, марка стали, использованной

для изготовления стержня кст и способ ее обработки ко6р, а также способ забивки кыв, т.е. усилие выдергивание есть функция нескольких переменных:

> кф

, кп, кшр, кст, к0бр, Кав) • (1)

Для определения оптимальных параметров стальных вигых крестообразных стержней были изготовлены опытные образцы, в которых варьировались: марка стали - С255, 40Х, 40Х с термообработкой; шероховатость поверхности - 10-50 мкм и 0,63-1,25 мкм; длина стержня - от 100 мм до 500 мм или от 10(1 до 30<1; диаметр - от 12 мм до 22 мм с шагом 2,0 мм; толщина ребра - от 1,0 мм до 4,0 мм с шагом 0,5 мм; шаг навивки ребер - 15(1, 20(1, 25(1, угол внедрения стержней в массив древесины - 0°, 45°, 90 по отношению к волокнам.

Проведен поиск оптимальных значений вышеперечисленных параметров с целью оценки степени их влияния на прочность и жесткость соединений, при этом оптимальными надо считать значения, при которых максимальная несущая способность будет обеспечена при минимальных значениях расхода материалов и стоимости изготовления проектируемого узла.

Для определения оптимальных геометрических параметров были изготовлены опытные витые стержни (рисунок 1) в количестве, предусмотренным планом эксперимента. При проведении экспериментов, как правило, изменялся один из исследуемых параметров стержня в пределах варьируемых величин, остальные параметры оставались постоянными.

шагяаливки 15,..25<1

Рисунок 1 - Стальной витой стержень

Для назначения размеров образцов был проведен поисковый эксперимент с целью исключения влияния опорных зон на напряженно-деформированное состояние соединения в зоне забивки стержня. Стержень из стали 40Х диаметром 16 мм забивался на гаубину 100 мм и 160 мм. Фибровые деформации древесины измеряли тензорезисторами с базой 12 мм с помощью микропроцессорной многоканальной тензометрической системы ММГС-64.01. Проведенные испытания показали, что в независимости от глубины забивки стержня в массив древесины на расстоянии 100 мм (бф от оси стержня в продольном направлении и 50 мм (Зс1) в поперечном направлении деформации древесины составляли менее 5 % от величины деформаций у гнезда стержня.

Полученные данные позволили обоснованно принять для всех серий одинаковые размеры образцовЮО* 150x1000 мм и 200x200x1000 мм. Выдергивание стержней осуществляли при помощи универсальной разрывной машины с соответствующими модернизированными приспособлениями (рисунок 2).

а) б)

Рисунок 2 - Общий вид установок для испытания стержней на выдергивание: а - при забивке поперек волокон; б - при забивке под утлом к волокнам

Для определения влияния способа внедрения стержня в массив древесины на плотность гнезда применяли забивку вручную при помощи тяжелого молотка; вдавливание при помощи гидравлического пресса УММ-50; огнестрельный способ при помощи монтажного пистолета ПЦ 84. Как показали проведенные опыты, способ забивки существенно влияет на несущую способность соединения, что необходимо учитывать в практических расчетах (рисунок 3, а). Так, винтовой стержень диаметром 10 мм, забитый на глубину 100 мм, способен выдержать выдергивающее усилие при применении способа вдавливания на 10 % меньше, чем при огнестрельном способе. При ручной забивке аналогичная цифра равна 12 %. Для огнестрельной забивки стержней целесообразно использовать отечественные строительно-монтажные пистолеты типа ПЦ 84. Определено значение корректировочного коэффициента кза(,, который позволяет в практических расчетах учесть влияние исследуемого фактора на усилие выдергивания.

Наиболее рациональными диаметрами стального витого крестообразного стержня приняты величины от 8 мм до 22 мм по следующим соображениям. При диаметре стержня меньше 8 мм теряется целесообразность витой формы, так как в качестве соединительных элементов диамиром от 2 мм до б мм используются гвозди и шурупы, которые не требуют предварительного высверливания отверстий. При диаметре стержня больше 22 мм затрудняется его внедрение в древесину без предварительной рассверловки «пилотных» отверстий, в том числе с применением огнестрельных способов забивки.

Обоснована рациональная толщина ребра креста, равна 2,0 мм, которая позволяет избежать раскалывания древесины в зоне забивки и обеспечивает геометрическую неизменяемость стержня при его внедрении и выдергавании из массива древесины. При проведении расчетов выявлено, что для изготовления стержней диаметром не более 14 мм рекомендуется применять сталь марки С255 с Ry = 255 МПа, дяя стержней диаметром 16 - 22 мм - сталь марки 40Х с термообработкой (закалка от 860 °С в воде, отпуск 500 °С) с Ry -- 785 МПа. Полученные данные подтверждены экспериментами по забивке-выдергшшшю стержней.

а) 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0

Усилие, Ш

Диаметр стержня -10 мм. ■ Глубина забивки -100 мм. Плотность древесины - 620 кг/м 3.

Забивка: 1 - огнестрельным способом; 2 - вдавливание прессом; 3 - вручную тяжелым молотком.

Усилие, кН

Диаметр стержня -16 мм. Глубина забивки - 240 мм.

Забивка: 1 - огнестрельным способом; 2 - вдавливание прессом; 3 - вручную тяжелым молотком.

1<М 206 Ш

Шаг вдвнвки, мм

£ мм

В)

Усилие, Ш

58,0 52,0 46,0 40,0 34,0 28,0

45 90

ши иа ¿юа ¿эа л» е

Глубина забивки Угол забиш, градусы

Рисунок 3 - Влияние основных параметров соединений и стержней на усилие выдергивания: а - способа забивки; б - шага навивки ребер стержня; в - глубины забивки; г - угла внедрения стержня в массив древесины

г)

' Усилие, кН

Для определения влияния шероховатости поверхности на усилие выдергивания сравнивали четыре стержня с диаметрами 12 мм и 16 мм, два из них с шероховатостью после фрезерования Ка = 10-50 мкм, два /других шлифовали наждачной бумагой различной зернистости до шероховатости, соответствующей шероховатости после шлифовки Ка = 0,63 - 1,25 мкм. Указанные стержни внедряли огнестрельным способом в древесину на одинаковую глубину и затем определяли усилие выдергивания. Проведение экспериментов позволило сделать вывод, что чем меньше шероховатость поверхности, тем больше усилие выдергивания, однако разность усилий выдергивания составила не более 5 %, в связи с чем, исходя из технико-экономической целесообразности, в применении дополнительной обработки, уменьшающей шероховатость, нет необходимости. При этом величина шероховатости должна оговариваться нормативными документами на изготовление стержней.

При исследовании шага навивки выявлено (рисунок 3, б), что независимо от способа забивки при шаге павивки 20(1 несущая способность имеет максимальное значение для испытанных стержней. Этот факт можно объяснить тем, что при шаге навивки 1(М происходит разрушите древесины в направлении поперек волокон в зоне забивки стержня. При шаге навивки 30(1 уменьшается площадь контакта древесины с ребрами стержня и, как следствие, расчетная площадь древесины, работающей па смятие поперек волокон.

Отмечено, что глубина забивки стержня в массив древесины напрямую связана с его несущей способностью на выдергивание (рисунок 3, в), при этом независимо от диаметра стержня наблюдается нарушение прямопропорциаль-ной зависимости при глубине забивки более 20<±

Проведенные эксперименты подтвердили, что на величину усилия выдергивания стержня из массива древесины влияет ее фактическая плотность Так, при изменении плотности древесины от 460 кг/м3 до 700 кг/ м3 усилие выдергивания увеличивается на 25%. Предложена расчетная формула, позволяющая учесть фактическую плотность применяемой древесины в практических расчетах при помощи корректировочного коэффициента к„:

£„=0,5 + -^-. (2)

1000

Для комплексной оценки влияния наиболее значимых факторов (диаметр стерши, глубина его забивки, шаг навивки ребер) на несущую способность соединения применена методика планирования эксперимента, которая позволила получить объективные результаты при наименьшем количестве испытанных образцов. Доказана адекватность полученного уравнения регрессии:

Т = 7625,4 + 657,9 А, + 472,1 с1аг, + 537,9 + 444 К ¿!а„ + 218,9 8НШ -

- 56,94» + 74,1ИЛ„Л,ш • (3)

По результатам экспериментальных исследований было выявлено, что усилие выдергивания можно увеличить до Т = 54400 Н за счет увеличения глубины забивки и диаметра стержня, при этом была установлена область рациональных значений параметров стержня для получения максимальной несущей способности соединения.

При исследовании зависимости несущей способности стержня от угла его забивки по отношению к волокнам древесины выявлено, что характер изменения величины предельного усилия выдергивания от угла наклона стержня по отношению к волокнам древесины не носит прямолинейный характер. При угле наклона стержня 45° усилие выдергивания уменьшается в 1,2... 1,3 раза по отношению к усилию, полученному для направления поперек волокон. Аналогичная цифра для направления вдоль волокон составляет 1,6... 1,8 раза. Этот факт объясняется тем, что при забивке вдоль волокон древесина под ребрами стержня работает не на смятие, а на скалывание, которое происходит по окружности стержня. При промежуточных углах работа на смятие поперек волокон сочетается с работой древесины на скалывание. Несомненно, что на усилие выдергивания оказывает влияние и факт повреждения волокон древесины при забивке стержня.

Отмечено, что предложенные типы связей легко внедряются в массив древесины с сохранением плотности контакта между древесиной и стержнем без предварительной рассверловки отверстий.

Исследованию и анализу особенностей напряженно-деформированного состояния соединений деревянных элементов на стальных витых стержнях, работающих на выдергивание посвящена третья глава диссертации. Оценка напряженно-деформированного состояния соединений выполнена численными методами с привлечением современных средств автоматизированного проектирования, основанных на моделировании задачи в трехмерном пространстве с последующим расчетом методом конечных элементов. В диссертации использован программный комплекс АРМ ШгпМасЫпе, разработанный компанией НТЦ АГ1М в г. Королев (Московская область). Пример полученных карт распределения напряжений в стержне и брусе показан на рисунке 4.

Рисунок 4 - Карты распределения напряжений по стержню (а) и по брусу (6)

Оценивая теоретические данные с точки зрения прочности соединения на выдергивание можно сделать вывод, что полученные результаты численных исследований особенностей работы стальных витых стержней в соединениях деревянных конструкций имеют хорошую качественную сходимость с экспериментальными данными, приведенными в главе 2. Расхождения теоретических и экспериментальных данных по нормальным напряжениям в древесине в зоне забивки стержня в направлении вдоль волокон не превышали 14%. При этом, количественные показатели деформации стержней при их выдергивании, полученные при численных исследованиях, на 18-25 % ниже экспериментальных величин. Данные расхождения вызваны тем фактом, что при внедрении стержш в массив происходит разрыв ее волокон, который снижает плотность контакта древесины и стержня, но в расчетной модели не учитывается. Обосновано, что степень повреждаемости волокон древесины при определении деформаций соединения численными методами можно учесть путем увеличения теоретических величин на 20%.

Растягивающие напряжения в стержне уменьшаются по мере удаления от точки приложения нагрузки, при этом их падении происходит наиболее интенсивно на длине более 20с1, что хорошо согласовывается с экспериментальным графиком, приведенным на рисунке 36. Данный факт подтверждает

целесообразность внедрения стального витого стержня крестообразного поперечного сечения в массив древесины с точки зрения оптимизации проектируемого соединения на глубину не более 20(1. Отмечено, что сам витой стержень при всех рассмотрешюых вариантах нагружений испытывает напряжения существенно ниже, нежели расчетное сопротивлише стали.

Работа двух и более стержней в одном соединении в целом по результатам численных расчетов не влияет на напряженно-деформированное состояние деревянного элемента, однако шаг их расстаповки обязательно должен нормироваться с точки зрения предотвращения возможного раскалывания древесины в направлении как вдоль, так и поперек волокон. С учетом важности степени влияния шага расстановки стержней на эксплуатационную надежность проектируемых строительных конструкций, а также для получения объективных данных автор счел необходимым при определении минимально допустимых расстояний применить несколько дублирующих способов исследования в виде метода фотоупругих покрытий, метода голографической интерферометрии и метода лаковых покрытий. В результате проведенных исследований выявлено, что взаимное влияние стержней и скалывание древесины в зоне забивки будет практически исключено, если расстояния между осями витых стальных стержней крестообразного поперечного сечения при их забивке в массив древесины поперек волокон будет не менее:

- между осями стержней и от оси стержня до торца деревянного элемента в направлении вдоль волокон — 8] > 6(1;

- между осями стержней в направлении поперек волокон древесины - > 3(1;

- от оси стержня до кромки деревянного элемента в направлении поперек волокон - 83> 3(1.

Отмечено, что все примененные методы исследования показали хорошую сходимость, что обеспечивает объективность полученных данных.

В четвертой главе приведены результаты разработок и экспериментальных исследований узловых соединений на витых крестообразных стержнях при действии кратковременных нагрузок.

Показано, что соединения на витых стержнях, работающих на выдергивание затрагивают практически все сферы применения несущих деревянных конструкций: от простейших схем подвески до узловых соединений клееных элементов (балок, колонн, рам, арок и др.). Приведены конкретные примеры эффективного применения предложенного типа связи как при проектировании новых зданий и сооружений различного назначения, гак и при усилении и ремонте эксплуатируемых деревянных конструкций. При описании особенностей конструкций рассматриваемых узлов обосновывается целесообразность замены широко известных и применяемых гвоздей и шурупов на нагели крестообразного сечения с увеличенным диаметром, за счет чего возможно суще-ствешхо повысить несущую способность упомянутых соединений при сохранении их технологических достоинств.

Целью экспериментальных исследований узловых соединений на витых крестообразных стержнях при действии кратковременных нагрузок было определение их фактической прочности и жесткости в зависимости от числа

примененных стержней с учетом возможной неравномерной передачей нагрузки на отдельные стержни, в том числе при их внедрении в массив древесины под углом к волокнам и при совместной работе стержней на выдергивание-вдавливание.

Результаты испытания образцов, в которых прикладываемая нагрузка передается на группу стержней показали, что при изменении шага стержней, как в продольном, так и в поперечном направлениях более величин, оговоренных выше, их несущая способность практически не изменяется. При этом уменьшение шага расстановки стержней приводит к снижению несущей способности соединения на величину более 10%.

Испытания образцов с количеством стержней два, четыре и шесть (рисунок 5) при нормируемом расстоянии в соответствии с ранее полученными показателями показали, что несущая способность соединения меньше, чем алгебраическая сумма отдельно взятых стержней. При передаче сосредоточенной нагрузки на достаточно жесткую пластину толщиной 10 мм, объединяющей стержни, неравномерность загружения стержней достигала 10% для образцов с двумя стержнями и 25% с количеством стержней 6.

Рисунок 5 - Схема расстановки стержней в Рисунок 6 - Испытание образца

опытных образцах при забивке поперек волокон с наклонными стержнями, работающими для определения их минимального шага на выдергивание-вдавливание

Результаты испытаний образцов с парными перекрестными стержнями, внедренными в древесину под углом 45° (рисунок 6) показали их надежную работу под нагрузкой, а также подтвердили эффективность работы витых стержней крестообразного поперечного сечения как на выдергивание, так и на вдавливание. Результаты испытаний позволили констатировать следующее.

1. Разрушение опытных образцов было пластическим и характеризовалось непрерывным ростом деформаций при постоянном значении нагрузки, далее происходил вырыв стержней из массива древесины. Требуемый коэффициент безопасности, определенный в соответствии с «Рекомендациями по испытанию соединений деревянных конструкций» составил 2,30. В зависимости от диаметра испытываемых стержней (12 мм, 16 мм и 20 мм) фактические

значения коэффициентов безопасности составили от 2,58 до 2,72. Таким образом, предлагаемое соединение обладает достаточной надежностью и при длительном действии нагрузки.

2. Значения деформаций соединений при расчетной кратковремешюй нагрузке в среднем составили 0,4 мм, что в 2,5 раза меньше предельно допустимой нормируемой кратковремешюй деформации древесины, принятой равной 1,0 мм при определении условного предела прочности при сжатии поперек волокон. Расхождения в значениях деформаций для образцов со стержнями различных диаметром при расчетной нагрузке не превышали 6 %. Отметим, что до нагрузки 0,6 - 0,7Рразр деформации соединений нарастали строго пропорционально значению нагрузки, что подтверждает работу образцов в упругой стадии и говорит о надежности предлагаемого вида соединения.

3. В целом, проведенные испытания натурных образцов подтвердили их достаточную прочность и жесткость. Также подтверждена возможность распространения данных, полученных при испытании отдельных стержней, на натурные конструкции.

Предложена методика расчета соединений со связями, работающими па выдергивание, по деформациям, основанная на допущении о пропорциональности между усилиями и деформациями в диапазоне расчетных нагрузок. Принятое допущение доказано экспериментально. В качестве величин деформаций соединений при действии предельных нагрузок, как кратковременных, так и длительных, приняты значения, определенные экспериментальным путем.

В пятой главе дан анализ возможных способов расчета соединений на стальных витых стержнях крестообразного поперечного сечения, изложена методика инженерного расчета предложешюго типа соединений, учитывающая фактические значения расчетного сопротивления смятию под ребрами витого стержня и коэффициента длительности, определешшх экспериментально.

Для определения расчетного сопротивления древесины смятию под ребрами витого стержня проведены экспериментальные исследования соединений на стержнях диаметром 12 мм, 16 мм и 22 мм с толщиной ребра 2,0 мм, внедренных в массив древесины на глубину 100 мм гидравлическим прессом со скоростью 0,2 м/мин. Испытания были проведены на образцах размером 200x200^1000 мм, изготовленных из древесины сосны по схеме, приведенной на рисунке 2. В каждой серии испытывалось по 40 образцов. При проведении испытаний было установлено, что при уменьшении диаметра стержня происходит увеличение прочности древесины на смятие под его ребрами. Выведена расчетная формула, учитывающая этот эффект.

На основе обработки экспериментальных данных по 120 образцам установлено, что распределение прочностных показателей соответствует нормальному закону распределения. С использованием общепринятых методик назначения расчетных сопротивлений определено значение расчетного сопротивления древесины смятию под ребрами витого стержня, работающего на выдергивание Яе, =\,1МПа. Коэффициент длительного сопротивления при определении Ксм принят равным 0,66.

Для исследования длительной прочности и деформативности соединений было проведено длительное нагружение образцов - деревянных призм с размерами 150x100x1000 мм с внедренными поперек волокон стержнями диаметром 16 мм и глубиной заделки 83 мм (без учета острия стержня). Длительные испытания проводили на рычажных установках. На протяжении всего эксперимента в лаборатории поддерживали постоянную температуру 20±2°С и относительную влажность 55±3%. По результатам испытаний определен коэффициент длительного сопротивления соединений на витых стержнях, равный на базе 50 лет не менее 0,5. Сопоставление опытных данных с прямой длительной прочности древесины (по Ю.М. Иванову) позволило сделать вывод, что прочность соединений определяется прочностью самой древесины на смятие поперек волокон под ребрами стержня.

Согласно опытным дашшм вертикальные перемещения стержней при длительном нагружении расчетной нагрузкой составляют не более 1,7 мм, что значительно меньше 3,0 мм - величины деформации соединений в примыканиях поперек волокон при полном использовании их несущей способности.

В результате проведенных длительных испытаний, как уже отмечалось, получено значение Кдл =0,5—0,55. С учетом того, что для конструкций, у которых постоянные и временные длительные нагрузки превышают 80% суммарных, вводится дополнительный коэффициент условий работы тд =0,8, значение коэффициента Кдя = 0,66 является вполне правомерным.

Коэффициент, учитывающий влияние пороков древесины, принят равным 1. Как показали экспериментальные исследования, пороки, джопускае-мые в деревянных конструкциях (трещины, сучки, косослой), не оказывают влияния на прочность соединения.

Расчетную несущую способность Т, МН соединения на витых стальных стержнях крестообразного поперечного сечения, внедренных в массив древесины в направлении поперек волокон и работающих на выдергавание, следует определять по формуле:

Г = (4)

где Кег - расчетное сопротивление выдергивания стержня на единицу поверхности соприкасания ребер с древесиной, работающей под ребрами на смятие поперек волокон; для древесины сосны и аш 1 2- и 3-го сорта \г ~\1Ш1а\ с! - диаметр витого стержня, м;

{р - расчетная длина защемленной части витого стержня, сопротивляющейся выдергиванию, принимаемая без учета заостренного конца и уменьшенная на 2мм на каждый шов между соединяемыми элементами, м; кш6 - коэффициент, учитывающий способ внедрения стержня в массив древесины и равный: при огнестрельной забивке - 1,0; при вдавливании прессом - 0,9; при механической забивке - 0,85;

кгр - коэффициент, учитывающий неравномерность загружения отдельных стержней при работе их в группе, равный 0,9 для двух параллельно рабо-

тающих стержней; 0,8 - для четырех стержней; 0,75 - для шести и более

стержней;

к„ - коэффициент, учитывающий фактическую плотность древесины,

определяемый по формуле (2).

п - число стержней.

Расчетные сопротивления древесины выдергиванию следует умножать на коэффициенты условий работы по п.п. 5.2, а-г СП 64.13330.2011.

При работе стержней на вдавливание их расчетную несущую способность рекомендуется принимать такой же, как при работе на выдергивание.

Даны рекомендации по изготовлению и конструированию предложенного типа соединений, базирующиеся на фактических картинах напряженно-деформировашюго состояния, установленных экспериментально.

Приведены результаты технико-экономического анализа разработанных вариантов узлов на базе предложенного типа стержней в сравнении с известными конструктивными решениями. Показано, что в сравнении с известными типами связей, работающих на выдергивание, применение предлагаемых витых стержней крестообразного поперечного сечения обеспечивает: сокращение трудоемкости монтажа узловых соединений на 11...21%; экономию металла до 11... 45%, снижение стоимости соединения в целом на 12... 23%.

основные вывода

1. Разработан новый тип соединительного элемента для деревянных конструкций в виде стального витого стержня крестообразного поперечного сечения, отличающийся от известных аналогов повышенной несущей способностью на выдергивание, простотой изготовления, как самого стержня, так и узлов на его основе, возможностью внедрения в массив древесины без предварительной рассверловки отверстий. Новизна разработок защищена патентами РФ на изобретения.

2. Определены рациональные параметры конструктивной формы предложенного типа стержней, обеспечивающие надежную работу соединений и их высокую несущую способность при выдергивании стержней, внедренных в массив древесины поперек, вдоль и под углом к волокнам, при этом выявлено, что:

- прочностные и деформациошше свойства соединений наиболее существенно зависят от диаметра стержня, длины его заделки и угла внедрения стержня по отношению к волокнам древесины;

- фактические значения плотности древесины и способа забивки должны учитываться в расчетных формулах путем введения соответствующих корректировочных коэффициентов;

-марка стали стержня и способ его термообработки, способ заточки, толщина ребра, шаг навивки ребер обеспечивают геометрическую неизменяемость стержня при его выдергивании и плотность гнезда, в связи с чем они должны приниматься постоянными в соответствии с приведешгыми в диссертации рекомендациями.

3. Анализ напряженно-деформированного состояния соединений при выдергивании стержня из массива древесины, выполненный на базе проведенных численных исследований и экспериментов с применением методов фотоупругих покрытий, голографической интерферометрии и лакового покрытия позволил установить безопасные расстояния между осями стержней в направлении вдоль и поперек волокон, исключающие раскалывание деревянного элемента при забивке и выдергивании витого стержня:

4. В результате проведенных экспериментальных исследований разработанных вариантов соединений деревянных элементов на витых крестообразных стержнях выявлены:

- необходимость учета возможного неравномерного распределения усилия между параллельно работающими связями, при этом с увеличением количества стержней в узловом сопряжении расчетная несущая способность каждого отдельно взятого стержня снижается, а величши снижения составляет от 0,9 при двух стержнях до 0,75 при шести стержнях.

5. На основе результатов экспериментально-теоретических исследований при действии кратковременных и длительных нагрузок усовершенствована методика расчета и разработаны рекомендации по конструированию и изготовлению соединений на витых крестообразных стержнях. Достоверность основ-mix положений методики и рекомендаций базируется на достаточном объеме экспериментальных данных, полученных с использованием современных измерительных приборов, испытательных машин и оснастки; на рациональной методике планирования экспериментов, позволившей получить более полные по количественным и качественным параметрам результаты исследований.

6. Выполненный сравнительный анализ и результаты внедрения разработанных типов стержней в практику проектирования свидетельствуют о технико-экономической целесообразности их применения в деревянном строительстве, при этом предложенные узлы превосходят по основным технико-экономическим показателям известные решения на 12-34% в зависимости от тина проектируемого соединения.

Основные положения диссертации опубликованы:

- в изданиях, рекомендуемых ВАК:

1. Столповский, Г.А. Соединение элементов деревянных конструкций быстровозводимых зданий и сооружений винтовыми крестообразными нагелями / Г.А. Столповский, В.И. Жаданов, И.В. Руднев II Вестник Оренбургского государственного университета. - Оренбург. ОГУ.-2010. -№ 5 (111). - С. 150-154.

2. Дмитриев, П. А. Соединения элементов деревянных конструкций на стальных винтовых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, Г.А. Столповский // Известия ВУЗов. Строительство. -Новосибирск: HI"АСУ. -2010. -№4. -С. 133-137.

3. Столновский, Г.А. Экспериментальные исследования соединения элементов деревянных конструкций на стальных винтовых стержнях / Г.А. Столновский, C.B. Лисов // Вестник Оренбургского государственного университета. -Оренбург: ОГУ. -2011. -№4. -С. 161-163.

4. Столповскнй, Г.А. Применение методов планирования эксперимента при поиске оптимальных параметров винтового стержня, влияющих на усилие его выдергивания из массива древесины / Г.А. Столновский, В.И. Жаданов, B.C. Гарипов // Известия ВУЗов. Строительспю. - Новосибирск: ИГ АСУ. -2011,-№2.-С. 109-116.

- патенты РФ иа изобретения:

5. Патент РФ на изобретете № 2353830. Кл. F 16 В 13/00. Соединение деревянных элементов строительных конструкций / Жаданов В.И., Дмитриев П.А., Шведов В.Н., Столповскнй Г.А., Украинченко Д.А. Опубл. 27.04.09. М.: Бюлл. № 12. -6 с.

6. Патент РФ на изобретение № 2397296. Кл. Е 04 В 1/38. Нагельное соединение деревянных элементов строительных конструкций / Жаданов В.И., Дмитриев П.А., Михайленко O.A., Столновский Г.А. Опубл. 20.08.10. М.: Бюлл. № 23. - 5 с.

- в других изданиях:

7. Жаданов, В.И. Разработка соединений деревянных конструкций на нагелях крестообразного сечения / В.И. Жаданов, В.Н. Шведов, Г.А. Столновский, Д.А. Украинченко // Эффективные строительные конструкции: Теория и практика: сборник статей VI Международной научно-технической конференции. -Пенза: Приволжский дом знаний. - 2007. - С. 63-66.

8. Столновский, Г.А. Развитие нагельных соединений деревянных конструкций / Г.А. Столповскнй, Д.А. Украинченко И Перспектива: Сборник статей молодых ученых. - Оренбург: ГОУ ОГУ. - 2007. -№ 10. - С. 439-444.

9. Украинченко, Д.А. Перспектива применения стальных нагелей крестообразного сечения в строительстве / Д.А. Украинченко, Г.А. Столновский // Вестник Оренбургского государственного университета. — Оренбург: ОГУ. — 2008.-№82.-С. 238.

10. Столповскнй, Г.А. Эффективные крупноразмерные совмещешше папели для зданий и сооружений различного назначения / Г.А. Столповскнй, В.Н. Шведов, ДА. Муртазина // V Международная научная конференция «Прочность и разрушение материалов и конструкций»: материалы конференции. Т.2. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ. - 2008. -С. 157-161.

11. Столновский, Г.А. Пути совершенствования стальных нагелей крестообразного сечепия / Г.А. Столновский, В.Н. Шведов // Всероссийская конференция «Актуальные проблемы строительной отрасли» (65-я научно-техническая конференция НГАСУ (Сибстрин)): тезисы докладов. - Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин). - 2008. - С. 41.

12. Жаданов, В.И. Деревянные ребристые конструкции с соединениями на крестообразных нагелях / В.И. Жаданов, В.Н. Шведов, Г.А. Столновский // Эффективные строительные конструкции: Теория и практика: сборник ста-

тей VIII Международной научно-технической конференции. - Пенза: Приволжский дом знаний. - 2008. - С. 139-141.

13. Украинченко, Д. А. Новые типы деревянных домов из сборных панелей / Д А Украинченко, С.В. Лисов, Г.А. Столповский // Перспектива: Сборник статей молодых ученых. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ. - 2009. - № 12. - С. 442-446.

14. Столповский, Г.А. Винтовые нагели крестообразного поперечно сечения в соединениях плит и панелей на деревянном каркасе / Г.А. Столповский, ДА. Украинченко, Е.В. Тисевич // Современные металлические и деревянные конструкции: сборник научных трудов Международного симпозиума. -Брест: ОАО «Брестская типография». - 2009. - С. 295-297.

15. Украинченко, ДА. Энергоэффективные малоэтажные здания из совмещенных ребристых плит на основе древесины / Д.А. Украинченко, В.И. Жадапов, Г.А. Столповский // Информационный листок. Оренбург: Оренбургский ЦНТИ. - 2009. -№ 56-009-09. - 3 с.

16. Stolpowski, G. Glued plywood slab and panels on wooden frame-work joint with spiral dowels of cross-section (Клеефанерные плиты и панели на деревянном каркасе с соединениями на винтовых нагелях крестообразного поперечного сечения) / G. Stolpowsld, V. Shvedov, S. Gil // Drewno i materially drewno-pochodne w konstrukcjach budowlanych: praca zbiorowa pod redakeja Zbigniewa Mielczarka. Т. VIII. - Szczecin. - 2009. - S. 287-292.

17. Жаданов, В.И. Винтовые крестообразные стержни в узловых соединениях деревянных конструкций / В.И. Жаданов, Г.А. Столповский // Эффективные строительные конструкции: Теория и практика: сборник статей X Международной научно-технической конференции. - Пенза: Приволжский дом знаний. -2010. - С. 123-125.

18. Столповский, Г.А. Стальной крестообразный стержень - универсальный элемент для соединений деревянных конструкций / Г.А. Столповский, М.А. Аркаев // Вестник Оренбургского государственного университета. - № 4. -Оренбург: ОГУ. - 2010. - С! 25.

19. Столповский, Г.А. О соединениях деревянных элементов на стальных крестообразных нагелях / Г.А. Столповский, И.В. Руднев, В.Н. Шведов // III всероссийская научно-техническая конференция посвященная 80-летию НГАСУ (Сибстрин). - Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин). - 2010. - С. 87-89.

20. Жаданов, В.И. Новый тип узловых соединений деревянных конструкций на стальных винтовых крестообразных стержнях / В.И Жаданов, Г.А. Столповский // Совремешгые строительные конструкции из металла и древесины: сборник научных трудов. Часть 2. - Одесса. - Эвеа - 2010. -№ 14. - С. 50-55.

21. Жданов, В.И. Деревянные нанельные конструкции для сейсмостойкого малоэтажного строительства / В.И. Жаданов, С.В. Лисов, Г.А Столповский // Современные строительные конструкции из металла и древесины: сборник тучных трудов. Часть 2. - Одесса: ООО«Внешрекламсервис». - 2011. -№ 15.-С. 97-101.

22. Столповский, Г.А. Соединения деревянных элементов на винтовых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание / Г.А. Столповский, В.И. Жаданов // Традиции и инновация в строительстве и архитектуре: сборник статей 68-ой Всероссийской научно-технической конференции. Самарск. гос. арх.- строит, ун-т. -Самара. -2011. -С. 910-912.

Подписано в печать 22.11.2011 г. Формат 60х84'/16. Бумага писчая. Усл. печ. листов 1,0. Тираж 100. Заказ 62.

ООО «НикОс» 460027, г. Оренбург, ул. Дошузская, 28.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Столповский, Георгий Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Общие сведения о соединениях строительных конструкций со связями, работающими на выдергивание.

1.2 Отечественный и зарубежный опыт применения рассматриваемого класса связей в деревянных конструкциях.

1.3 Теоретические и экспериментальные работы в области проводимых исследований.

1.4 Пути совершенствования соединений деревянных конструкций со связями, работающими на выдергивание.

1.5 Выводы по первой главе. Постановка задач исследования.

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СТАЛЬНЫХ ВИТЫХ КРЕСТООБРАЗНЫХ СТЕРЖНЕЙ.

2.1 Обоснование выбранного способа исследования.

2.2 Методика проведения экспериментов.

2.3 Исследование основных параметров стержней, обеспечивающих надежную работу соединений.

2.3.1 Выбор марки стали стержня и способа обработки.

2.3.2 Способ забивки.

2.3.3 Влияние плотности древесины на усилие выдергивания

2.4 Поиск рациональных параметров стержней, влияющих на усилие выдергивания.

2.5 Зависимость несущей способности стержня от угла его забивки по отношению к волокнам древесины.

2.6 Выводы по второй главе.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ВЫДЕРГИВАНИИ СТЕРЖНЯ ИЗ МАССИВА ДРЕВЕСИНЫ.

3.1 Оценка напряженно-деформированного состояния древесины и стержня численными методами.

3.1.1 Методика численных исследований.

3.1.2 Анализ результатов численных исследований.

3.2 Исследование напряженно-деформированного состояния древесины при выдергивании стержня методом фотоупругих покрытий.

3.3 Применение метода голографической интерферометрии для исследования НДС древесины в исследуемом типе соединений

3.4 Результаты испытаний опытных образцов при забивке стержней методом лаковых покрытий.

3.5 Выводы по третьей главе.

4 РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УЗЛОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ НАГРУЗОК

4.1 Общие положения, принятые при разработке узловых соединений на витых крестообразных стержнях.

4.2 Конструктивные решения узлов деревянных конструкций с применением исследуемого типа стержней.

4.3 Схемы усиления деревянных конструкций при помощи стальных витых крестообразных стержней.

4.4 Экспериментальная оценка особенностей работы соединений при передаче нагрузки на группу стержней.

4.4.1 Методика экспериментальных исследований.

4.4.2 Анализ полученных результатов.

4.5 Расчет соединений по деформациям.

4.6 Выводы по четвертой главе.

5 МЕТОДИКА РАСЧЕТА И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ СОЕДИНЕНИЙ НА ВИТЫХ СТЕРЖНЯХ, РАБОТАЮЩИХ НА ВЫДЕРГИВАНИЕ, ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

5.1 Анализ возможных способов расчета.

5.2 Исследование сопротивления древесины смятию поперек волокон под витым стержнем крестообразного поперечного сечения.

5.3 Работа стержней при длительном действии нагрузки.

5.3.1 Методика испытаний.

5.3.2 Результаты испытаний.

5.4 Методика расчета и рекомендации по конструированию.

5.5 Оценка технико-экономической эффективности проведенных исследований.

5.6 Выводы по пятой главе.

Введение 2011 год, диссертация по строительству, Столповский, Георгий Александрович

Возможность легкого прочностного внедрения постороннего тела в древесину (гвоздимость) является одним из весьма важных положительных качеств дерева как строительного материала, которое реализуется за счет широкого применения различных соединительных элементов типа гвоздей, винтов, шурупов, глухарей, конфирматов, саморезов, нагельных пластин, металлических зубчатых пластин и т.п. / 29, 30, 32,44, 57, 75 /. Достаточно часто в узлах деревянных конструкций вышеназванные соединительные элементы работают на выдергивание. С применением связей, работающих на выдергивание, решаются узлы и стыки в деревянном домостроении, крепления ограждающих элементов к несущим конструкциям, решетчатых цельнодеревянных и клееных ферм (в том числе и большепролетных), рамных и балочных конструкций, конструкций пространственного типа, башенных и мачтовых конструкций, монтажные соединения и т.д. / 9,43,48, 63, 64, 70,103 /.

-внедрение в массив древесины гвоздей и шурупов диаметром более 6 мм требует предварительную рассверловку «пилотных» отверстий, что существенно увеличивает трудоемкость выполнения узлов;

Условиями для создания и широкого внедрения в практику современного строительства новых конструктивных решений узлов деревянных конструкций, лишенных вышеперечисленных недостатков служат: способность восприятия значительных расчетных усилий, низкая трудоемкость изготовления и стоимость, научно обоснованный инженерный расчет, отражающий действительную работу соединения в натурных условиях. Несомненно, что в таких сопряжениях должны быть применены новые формы связей, обладающие как повышенной несущей способностью, так и легкостью внедрения в массив древесины.

Таким образом, проблема совершенствования соединений деревянных конструкций со связями, работающими на выдергивание, и методики их расчета не только актуальна, но и определяет новизну и общую постановку исследований.

Диссертационная работа выполнена в рамках научно-технической программы Министерства образования и науки РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», раздел 21.03 «Создание эффективных строительных конструкций, совершенствование методов их расчета и конструирования» (№ Г.Р.01.200.3 13588). Разработанная тема входит в план госбюджетных научно-исследовательских работ кафедры строительных конструкций Оренбургского государственного университета «Исследования прочности, устойчивости и износа конструкций зданий и сооружений» (№ Г.Р.01990000100, код темы по ГРНТИ: 67.11.37.67. 11.41).

Цель работы: разработка и исследование соединений деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание, развитие методики их расчета и конструирования.

Для достижения поставленной цели в процессе проведения научно-исследовательских работ необходимо было решить следующие взаимосвязанные задачи:

-определить рациональную конструктивную форму крестообразных витых стержней;

- выполнить опытно-конструкторские разработки вариантов соединений деревянных элементов на витых крестообразных стержнях;

-разработать методику и провести экспериментальные исследования работы узловых соединений с витыми стержнями, работающими на выдергивание, при кратковременном и длительном действии нагрузок;

-дать оценку технико-экономической эффективности разработанного способа соединения;

- внедрить в строительную практику и учебный процесс результаты выполненной работы.

Объект исследования: узловые соединения деревянных элементов на стальных витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание.

Методология работы. В работе используется экспериментально-теоре-тический метод. В теоретических исследованиях, которые выполнены в работе, использованы общие методы строительной механики и теории деревянных конструкций. Физический эксперимент выполнен с использованием современного аттестованного измерительно-вычислительного оборудования в испытательном центре «Оренбургстройиспытания», а также в лаборатории теоретической механики Сибирского государственного университета путей сообщения, что обеспечило необходимую достоверность полученных результатов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

-разработан новый тип витого крестообразного стержня для соединений деревянных конструкций, новизна которого защищена патентами РФ на изобретения /155, 156 /;

- определены рациональные параметры предложенного типа стержней, обеспечивающие высокую несущую способность и легкость внедрения в массив древесины, в том числе скоростными способами;

- разработана конечно-элементная модель соединений на витых крестообразных стержнях с подтверждением ее адекватности, что позволяет оценивать напряженно-деформированное состояние как предложенных соединений, так и более сложных систем с применением витых связей;

- усовершенствована методика расчета узловых соединений деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание.

Практическую ценность имеют:

- технико-экономическая оценка предлагаемых соединений деревянных конструкций.

На защиту выносятся:

-результаты исследования рациональных параметров предложенного типа стержней, обеспечивающих надежную работу соединений и их высокую несущую способность;

- оценка напряженно-деформированного состояния соединений при выдергивании стержня из массива древесины, проведенная при помощи численных исследований и экспериментальных методов фотоупругих покрытий, голографической интерферометрии и лакового покрытия;

- результаты экспериментальных исследований прочности и деформатив-ности соединений деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание, в том числе при длительном действии нагрузок;

-методика расчета и рекомендации по конструированию соединений деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание.

Внедрение результатов работы:

-предложенные стальные витые стержни крестообразного сечения нашли применение в проектах: малоэтажных жилых домов, усиления стропильных и балочных конструкций различных зданий (всего 6 объектов);

- материалы исследований и альбомы рабочих чертежей разработанных соединений переданы по запросу в Правительство Оренбургской области, РН-Юганскнефтегаз, Красноярскгражданпроект и другие предприятия, а также проектные институты для внедрения в строительстве;

- результаты опытно-конструкторских разработок используются в курсовом и дипломном проектировании студентами ОГУ, обучающимися по направлению «Строительство» специальностей «Промышленное и гражданское строительство» и «Городское строительство и хозяйство».

Обоснованность и достоверность работы обеспечивается корректностью постановки задач, представительным объемом экспериментальных исследований (более 700 зачетных опытов) напряженно-деформированного состояния соединений при выдергивании витого крестообразного стержня, достаточной сходимостью полученных теоретических и экспериментальных данных, а также положительными результатами внедрения новых технических решений с получением фактического экономического эффекта.

К числу наиболее важных результатов, полученных лично автором относятся: выполнение разработок соединений деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание; определение рациональной конструктивной формы витых крестообразных стержней и правил их расстановки в соединениях; выявление наиболее эффективного способа забивки разработанных типов стержней; экспериментальные данные, полученные при кратковременных и длительных испытаниях стальных витых крестообразных стержней на выдергивание из древесины; формулировка основных положений методики расчета и рекомендаций по конструированию и изготовлению предложенных узловых соединений.

Результаты выполненных исследований докладывались на:

-на VI, VIII, X Международных научно-практических конференциях «Эффективные строительные конструкции: теория и практика», г. Пенза, 2007, 2008, 2010 гг.;

- на V Международной научной конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций», г. Оренбург, 12-14 марта 2008 г.;

- на 65-ой научно-технической конференции НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск, 2008 г.;

- на международном симпозиуме «Современные металлические и деревянные конструкции (нормирование, проектирование и строительство)», г. Брест, 15-18 июня 2009 г.;

-на VIII Международной научной конференции «Drewno I materialy drewnopochodne w konstrukcjach budowlanych», Щтецын, Польша, 2009 г.;

- на III Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 80-летию НГАСУ (Сибстрин), г. Новосибирск, 2010 г.;

- на XIV и XV Международных симпозиумах «Современные строительные конструкции из металла, дерева и пластмасс», г. Одесса, 2010 ,2011 гг.;

- на Межвузовской молодежной научно-практической конференции (МНПК), г. Оренбург, 16-30 апреля 2011 г.;

- на 68-ой Всероссийской научно-технической конференции «Традиции и инновации в строительстве и архитектуре», г. Самара, 2011 г.

В законченном виде работа рассмотрена и одобрена:

- на расширенном семинаре кафедры строительных конструкций Оренбургского государственного университета, г. Оренбург, 2011 г;

-на расширенном семинаре кафедры «Металлические и деревянные конструкции» Самарского государственного архитектурно-строительного университета, г. Самара, 2011 г.

Основные положения диссертации опубликованы в 22 печатных работах, в том числе 4 статьи в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ, выпущен 1 информационный листок, получено 2 патента на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников из 163 наименований и приложения. Общий объем работы - 186 страниц, в том числе 80 рисунков, 18 таблиц, 8 страниц приложений.

Заключение диссертация на тему "Соединения деревянных элементов на витых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

- прочностные и деформационные свойства соединений наиболее существенно зависят от диаметра стержня, длины его заделки и угла внедрения стержня по отношению к волокнам древесины;

-марка стали стержня и способ его термообработки, способ заточки, толщина ребра, шаг навивки ребер обеспечивают геометрическую неизменяемость стержня при его выдергивании и плотность гнезда, в связи с чем они должны приниматься постоянными в соответствии с приведенными в диссертации рекомендациями.

-удовлетворительная сходимость результатов экспериментальных и численных исследований, что подтверждает адекватность разработанной конечно-элементной модели соединений; необходимость учета возможного неравномерного распределения усилия между параллельно работающими связями, при этом с увеличением количества стержней в узловом сопряжении расчетная несущая способность каждого отдельно взятого стержня снижается, а величина снижения составляет от 0,9 при двух стержнях до 0,75 при шести стержнях.

5. На основе результатов экспериментально-теоретических исследований при действии кратковременных и длительных нагрузок усовершенствована методика расчета и разработаны рекомендации по конструированию и изготовлению соединений на витых крестообразных стержнях. Установлены значения коэффициента длительной прочности для рассматриваемого типа соединений и расчетного сопротивления древесины смятию поперек волокон под ребрами витого стержня. Достоверность основных положений методики и рекомендаций базируется на достаточном объеме экспериментальных данных, полученных с использованием современных измерительных приборов, испытательных машин и оснастки; на рациональной методике планирования экспериментов, позволившей получить более полные по количественным и качественным параметрам результаты исследований.

6. Выполненный сравнительный анализ и результаты внедрения разработанных типов стержней в практику проектирования свидетельствуют о технико-экономической целесообразности их применения в деревянном строительстве, при этом предложенные узлы превосходят по основным технико-экономическим показателям известные решения на 12.34% в зависимости от типа проектируемого соединения.

Библиография Столповский, Георгий Александрович, диссертация по теме Строительные конструкции, здания и сооружения

1. Аистов H.H., Иванов В.Ф. История строительной техники. JI. М.: Гос-стройиздат, 1962. 560 с.

2. Александров А .Я., Ахметзянов М.Х. Поляризационно-оптические методы механики деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1973. 576 с.

3. Алтури С., Кобаяси А., Дэлли Д. и др.. Экспериментальная механика: В 2-х книгах / Под ред. Кобаяси. М.: Мир, 1990.

4. Арзамасов Б.Н., Макарова В.И., Мухин Г.Г. и др.. Материаловедение / М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2001. 648 с.

5. Арленинов Д.К., Линьков В.И. Соединение элементов деревянных конструкций на наклонных винтах // Экспресс-информация, сер. 8 (отеч. произв. опыт), вып. 10. М.: ВНИИС Госстроя СССР, 1986. С. 16-18.

6. Архитектурно-строительная энциклопедия. Справочник-словарь / под ред. А.Б. Голышева. М.: АСВ, 2006. 360 с.

7. Астахов Ю.В., Тихомиров В.М. Экспериментальная оценка податливости крепления полиамидного фасадного дюбеля SDF-KB 10 Ux80-V с шурупом в силикатном кирпиче М200 // Известия ВУЗов. Строительство. 2008. № 10. С. 129-132.

8. Атлас деревянных конструкций / под ред. К.Г. Гетц. Пер с нем. М.: Стройиздат, 1985. 272 с.

9. Ашкенази Е.К. Анизотропия конструкционных материалов: Справочник. Л.: 1980. 247 с.

10. Беленя Е.И., Пименов И.Л., Предтеченский М.В. Экспериментальные исследования предварительно напряженных стержней, работающих на растяжение. М.: Стройиздат, 1964.

11. Берковская Д.А., Касабьян JI.B. Клееные деревянные конструкции в зарубежном и отечественном строительстве. М.: ЦИНИС, 1997. 108 с.

12. Богданович А.Ф. О работе сопряжений деревянных элементов на стальных нагелях // Транспортное строительство. 1953. № 2. С. 27-29.

13. Бондин В.Ф., Бойтемиров Ф.А. Расчет прочности на выдергивание стальных стержней, вклеенных в древесину // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1974. № 7. С. 32-37.

14. Боровиков А.М., Уголев Б.Н. Справочник по древесине. М.: Лесная промышленность, 1989.296 с.

15. Вильдеман В.К. Совместная работа гвоздей и круглых железных нагелей в сопряжениях деревянных конструкций // Труды института, сер. 4. Воронеж. 1940. 92 с.

16. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М.: Статистика, 1974. 192 с.

17. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях / 2-е изд. М.: Финансы и статистика, 1981. 263 с.

18. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика.

19. М.: Высш. шк., 1998. 479 с.

20. Гринь ИМ. Строительные конструкции из дерева и синтетических ма-i териалов. Проектирование и расчет. Киев, 1975. 340 с.

21. Гуськов ИМ. Ремонт деревянных зданий и усиление конструкций. Обзорная информация «Механическая обработка древесины». М.: ВНИ-НИЭИЛеспром. 1982. 60 с.

22. Гуськов И.М. Дюбели и их применение в зарубежном строительстве // Обзорная информация. М.: ВНИИИС. 1981. 72 с.

23. Дайчик М.Л., Пригоровский Н.И., Хуршудов Г.Х. Методы и средства натурной тензометрии: справочник. М.: Машиностроение, 1989. 240 с.

24. Демешкин А.Г., Корнев В.М. О длине образцов из однонаправленного композита с учетом структуры и анизотропии / Механика композитных материалов, 1981. № 2.

25. Денисюк Ю.Н. Об отображении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения // ДАН СССР, 1962, Т. 144. 1275 с.

26. Деревянные клееные конструкции: между прошлым и будущим // Архитектура и строительство Сибири: 2003. № 11-12. С. 34-36.

27. Деревянные конструкции в строительстве / JIM. Ковальчук и др.. М.: Стройиздат, 1995.248 с.

28. Дмитриев П.А., Стрижаков Ю.Д. Исследование прочности древесины на смятие в отверстии поперек волокон при действии кратковременных и длительных нагрузок // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1969. №7. С. 22-28.

29. Дмитриев П.А., Стрижаков Ю.Д., Стрижакова JI.K. Прочность листового древесно-слоистого пластика марки ДСП на смятие в отверстии // Исследования по строительным конструкциям и строительной механике. Сб. трудов. Томск, 1976. С. 190-195.

30. Дмитриев П.А., Стрижаков Ю.Д., Шведов В.Н. Совершенствование несущих деревянных конструкций и их соединений // Отчет по межвузовской научно-технической программе. Архитектура и строительство. Инв. № 01920008783. Новосибирск. 1993. С. 44-52.

31. Дмитриев П.А., Шведов В.Н. Несущая способность и деформатив-ность соединений деревянных элементов на стальных нагелях крестообразного сечения // Архитектура и строительные конструкции: тез. докл. науч.-техн. конф. НИСИ. Новосибирск. 1991. 30 с.

32. Дмитриев П.А., Шведов В.Н. О соединениях деревянных элементов на дюбелях-гвоздях и нагелях, забитых огнестрельным способом // Изв. вузов. Строительство. Новосибирск. 1992. № 3. С. 20-23.

33. Дмитриев П.А. Исследование прочности древесины на смятие в отверстии при кратковременном и длительном действии нагрузок // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1965. № 12. С. 165-173.

34. Енджиевский JI.B. Комбинированные из стали, бетона, дерева пространственные конструкции блочного типа. Учебное пособие. Красноярск, СФУ, ИПК ОГУ, 2008. 331 с.

35. Жилкин В.А., Зиновьев В.Б. Определение зоны краевого эффекта с помощью метода голографического муара // Журнал прикладной механики и технической физики, 1986. № 5. С. 132-135.

36. Жилкин В.А., Попов A.M. Методы «двойного» и голографического муара // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. Новосибирск. 1999. Выпуск 1. С. 107-130.

37. Замрин A.A. Проектирование и расчет методом конечных элементов в среде АРМ Structure3D. М.: Издательство АПМ, 2010. 376 с.

38. Зенкевич О. Метод конечных элементов. М.: Мир, 1975. 541 с.

39. Зиновьев В.Б., Шведов В.Н. О расстановке нагелей крестообразного сечения в соединениях деревянных элементов // Строительные конструкции и расчет сооружений: сб. тез. докл. науч.-техн. конф. Новосибирск, НИСИ, 1993. С. 36-37.

40. Зиновьев В.Б., Шведов В.Н. Исследование напряженного состояния, возникающего в деревянных элементах при забивке в них нагелей огнестрельным способом // Сб. тез. докл. науч.-техн. конф. Новосибирск, НГАС, 1994. С. 30.

41. Золотухин Ю.Д. Испытание строительных конструкций. Минск: Выш. Школа, 1983. 208 с.

42. Зотова И.М. Жесткость и прочность деревянных клееных балок с наклонными вклеенными стержнями // Исследования в области деревянных конструкций. М.: ЦНИИСК им. Кучеренко, 1985. С. 74-82.

43. Зубарев Г.Н., Логинова М.П., Головина В.М. Испытание и расчет соединений деревянных конструкций на вклеенных стержнях. Научные труды ЦНИИСК им. Кучеренко. М.: 1981. «Несущие деревянные конструкции». С. 83-92.

44. Иванова В.М. Математическая статистика. М.: Высш. школа, 1981.368 с.

45. Иванов В.Ф., Мальцев JI. Н. Исследование работы нагельных соединений в пределах упругости // Труды Ленинградского института инженеров коммунального строительства, вып. 6. JI.-M., 1939. С. 73-112.

46. Иванов Ю.М. Длительная несущая способность деревянных конструкций // Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1972. № 11. С. 6-12.

47. Каган М.Е. Сопряжение элементов деревянных конструкций на нагелях. М.: 1940.141 с.49., Канн Э.А., Серов E.H. Деревянные конструкции в современном строительстве. Кишинев: Штиинца, 1981.180 с.

48. Каталог продукции «Hilti» Электронный ресурс. -Режим доступа: http: // www. hilti. ru.

49. Кобаяси A. Экспериментальная механика: в 2-х томах: книга 1. М.: Мир, 1990. 616 с.

50. Ковальчук Л.М. Деревянные конструкции проблемы и решения // Промышленное и гражданское строительство. М.: 2001. № 10. С. 13-14.

51. Колпаков C.B., Пинайкин И.П. Прочностные свойства клеештырево-го соединения при выдергивающей нагрузке // Информац. листок № 45 86. Новосибирский ЦНТИ. 4 с.

52. Колпаков C.B., Халтурин Ю.В. Использование вклеенных в древесину стальных стержней для передачи усилий поперек волокон // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1984, № 7. С. 128-132.

53. Колпаков C.B., Халтурин Ю.В. Исследование несущей способности стальных штырей, вклеенных в древесину поперек волокон // Экспресс-информация. Серия 8. Строительные конструкции. 1984. Вып. 4. С. 14-18.

54. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М.: Наука, 1973. 832 с.

55. Котов Н.Ф. Гвоздь-нагель звездчатого сечения // Сборник статей и аннотаций по деревянным конструкциям. 1934. С. 88-93.

56. Коченов В.М. Несущая способность элементов соединений деревянных конструкций. М.: Госстройиздат, 1953. 320 с.

57. Крылов H.A., Глуховский К.А. Испытание конструкций сооружений Л.: 1970.209 с.

58. Леняшин A.B. Расчет нагельных сопряжений // Сборник статей и аннотаций по деревянным конструкциям. М. -Л.: Госстройиздат, 1934. С. 52-61.

59. Леонтьев Н.Л. Статистическая обработка результатов наблюдений. М. -Л.: Гослесбумиздат, 1952.104 с.

60. Леонтьев Н.Л. Техника статистических вычислений. 2-е изд. М.: Лесная промышленность, 1966.250 с.

61. Линьков В.И. Деревянные конструкции на основе составных элементов с соединениями на наклонных металлических стержнях без применения клея: Автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн. наук. М.: 1994. 44 с.

62. Линьков В.И. Исследование несущей способности соединений элементов деревянных конструкций на наклонных винтах // Экспериментальные исследования и расчет строительных конструкций. М.: ЦНИИСК им. Кучеренко, 1986. С. 81-86.

63. Линьков И. М. Снижение материалоемкости деревянных конструкций. М.: Стройиздат, 1974. 48 с.

64. Максименко Л.А. Соединения фанерных и деревянных элементов конструкций на гвоздях и стальных цилиндрических нагелях. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Новосибирск, НГАС, 1994.214 с.

65. Малёвина Я.А., Дворников В.А. Исследование прочности и деформатив-ности соединения забивных анкеров в бетон // Материалы седьмой международной научной конференции ИАС ТОГУ. 2007. С. 275-279.

66. Малмейстер А.К., Тамуж В.П., Тетере Г.А. Сопротивление полимерных и композитных материалов. Рига, Зинатне. 1980 г. 571 с.

67. Найчук А.Я., Бабаев М.В. К вопросу оценки несущей способности стальных винтовых стержней, завинченных под углом к волокнам древесины // Журнал Промышленное и гражданское строительство. 2010. № 1. С. 21 -23.I

68. Николаи Б.Л. Теория расчета нагельных соединений в деревянных конструкциях. Харьков, Гостехиздат, 1935. 62 с.

69. Овчинникова И.Г. Клееные деревянные конструкции с соединениями на вклеенных стальных стержнях // Эффективное использование древесины и древесных материалов в современном строительстве: тезисы докладов Всесоюзного совещания. М.: 1980. С. 189-192.

70. Овчинникова И.Г., Акатова E.H. Клееные деревянные фермы с соединением элементов на вклеенных стержнях // Реферативная информация ЦИНИС. Серия УШ. Строительные конструкции и строительная физика. 1979. Вып. 6. С. 28-32.

71. Овчинникова И.Г. Оценка напряженно-деформированного состояния вклеенных в древесину стержней при выдергивании // Несущие деревянные конструкции. Труды института. М.: ЦНИИСК им. Кучеренко. 1981.С. 70-83.

72. Орлович Р.Б., Гиль 3., Дмитриев П.А. Тенденции в развитии соединений деревянных конструкций в строительстве за рубежом // Известия ВУЗов. Строительство. 2004. № 11. С. 4-9.

73. Орлович Р.Б., Захаркевич И.Ф., Базенков Т.Н. Экспериментальное исследование некоторых способов усиления деревянных элементов в зоне смятия поперек волокон // Конструкции из клееной древесины и пластмасс. Л.: ЛИСИ. 1982. С. 65-71.

74. Отрешко А. И. Деревянные конструкции. Справочник проектировщика.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1957.263 с.

75. Пинайкин И.П. Работа стальных стержней, вклеенных поперек волокон древесины, в узлах деревянных конструкций: автореф. дис. канд. тех. наук. Новосибирск, 1988. 15 с.

76. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления для вузов. М.: Физматгиз, 1963. 432 с.

77. Пригоровский Н.И. Измерение напряжений и деформаций. М.: 1961. 534 с.

78. Пригоровский Н.И. Расчеты и испытания на прочность. Метод хрупких покрытий для определения деформаций. М.: ВНИИНМАШ, 1985.32 с.

79. Пригоровский Н.И., Панских В. К. Метод хрупких тензочувствитель-ных покрытий. М.: Наука, 1978. 184 с.

80. Пригоровский Н.И. Хрупкие лаковые покрытия для исследования напряжений в деталях машин и конструкциях. М.: 1956. 35 с.

81. Пуртов В.В. Легкие деревянные стропильные фермы с соединениями на стальных пластинах и дюбелях. Дисс. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Новосибирск, НИСИ, 1988.279 с.

82. Пуртов В.В. Исследование соединений деревянных элементов на ме- и таллических пластинах с зубьями-дюбелями на действие длительной нагрузки // Известия ВУЗов. Строительство. 2004. № 6. С. 130-134.

83. Ржаницын А.Р. Теория составных стержней строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1948. 192 с.

84. Рыбин Ю.И. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов. СПб.: Наука, 2004. 644 с.

85. Соболев Ю.С. Древесина как конструкционный материал. М.: Лесная промышленность, 1979. 246 с.

86. Современные проблемы совершенствования и развития металлических, деревянных, пластмассовых конструкций в строительстве и на транспорте. Материалы III Международной научно-технической конференции. Самара, 2005. 270 с.

87. Современные строительные конструкции из металла, дерева и пластмасс. Материалы 12 Международного симпозиума. Одесса, 2007.288 с.

88. Соединение деревянных конструкций системы ЦНИИСК // Жилищное строительство. 2008. № 2. С. 42-43.

89. Соединения деревянных конструкций / Обзорная информация ВНИИИС Госстроя СССР. М.: 1988, серия строительные конструкции, вып. 3.44 с.

90. Справочное руководство по древесине. Лаборатория лесных продуктов США. Пер. с англ. М.: Лесная промышленность, 1979. 544 с.

91. Степанов Б.А., Деев Л.В. Прочность винтовых гвоздей на выдергивание // Сб. докладов науч.-техн. конференции профессорско-преподавательского состава Института Строительства и Архитектуры. М.: МГСУ. 2006. С. 246-250.

92. Степанов Б.А., Деев Л.В. Расчет на прочность соединений на винтовых гвоздях при действии выдергивающей силы // Информационный вестник Мособлгосэкспертизы № 1(16). 2007. С. 20-21.

93. Степнов М.Н., Шаврин A.B. Статистические методы обработка результатов механических испытаний. М.: Машиностроение, 2005. 399 с.

94. Стоянов В.В. Современные строительные конструкции из металла, дерева и пластмасс. Одесса, ООО «Внешреклам-сервис», 2007. 74 с.

95. Сухарев И.П. Экспериментальные методы исследования деформаций и прочности. М.: Машиностроение, 1987.212 с.

96. Суменко M.А. Податливость наклонно вклеенных связей составных деревянных балок / Строительный эксперт. № 19/2004.

97. Турковский С.Б., Погорельцев A.A. Создание деревянных конструкций системы ЦНИИСК на основе наклонно вклеенных стержней // Промышленное и гражданское строительство. 2007. № 3. С. 6-8.

98. Халтурин Ю.В. Соединения элементов деревянных конструкций с передачей усилий стальным стержням, вклеенным поперек волокон: ав-тореф. дис. канд. тех. наук. Новосибирск, 1986. 23 с.

99. Цвигман Г.А. Расчет гвоздевых сопряжений // Сборник статей и аннотаций по деревянным конструкциям. 1934. С. 61-88.

100. Цепаев В.А., Колобов М.В. Коэффициент надежности соединений деревянных конструкций на металлических зубчатых пластинах // Жилищное строительство. 2008. № 5. С. 26-27.

101. Шведов В.Н. Сопротивление древесины смятию нагелями крестообразного сечения // Тез. докл. научн. техн. конф. Новосибирск, НИСИ, 1990. 46 с.

102. Шведов В.Н. Соединение деревянных элементов на нагелях крестообразного сечения, забитых огнестрельным способом: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. М.: 1999. 25 с.

103. Шевченко А.Е. Вклеенные нагели в соединениях элементов деревянных конструкций: автореф. дис. канд. тех. наук. Киев, 1985.21 с.

104. Шенгелия A.K. Исследование клеештыревых соединений деревянных элементов // Несущие деревянные конструкции. М.: 1981. С. 60-70.

105. Шмидт А.Б., Дмитриев П.А. Атлас строительных конструкций из клееной древесины и водостойкой фанеры: учеб. пособие. М.: Изд-во АСВ, 2002. 291 с.

106. Штефко И., Райнпрехт JI. Современное деревянное строительство. Пер. со словацк. М.: Издательство «Ниола-Пресс», 2006.184 с.

107. Эффективные строительные конструкции: теория и практика // Материалы V Международной научно-технической конференции. Пенза: 2006. 245 с.

108. Ярцев В.П., Киселева OA. Проектирование и испытание деревянных конструкций: Учебное пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. Гос. техн. ун-та, 2005.128 с.

109. Forest Products Journal. 1977. Vol. 28. № 3. S. 15-18.

110. Gustafsson P.J., Serrano E. Predicting the pull-out strength of glued-in rods. Proceedings of World Conference on Timber Engineering, Whistler Resort, Canada, July-August 2000.

111. Helifix. Stress Free Structural Solutions. London, 2001.

112. Helifix. Systemy naprawy i wzmocnienia konstrukcji murowych. Bu-dosprz?t. Bytom, 2001.

113. Katalog Simpson Strong-Tie. C-DK-2010/11. 180 s.

114. Moers F. Anschlus mit eingeleimten gewindestaben // Bauen mit Holz, 1981. Heft 4. S. 228-231.

115. Möhler K., Hemmer K. Eingeleimte gewindestangen // Bauen mit Holz, 1981. №5. S. 296-298.

116. Möhler K., Hemmer K. Versuche mit eingeleimten gewindestagen / Forschungsbericht des Zehrstuhls fur Jngenierholzbau und Baukonstruktion. Universität Karlsruhe (TH), 1981.

117. Neue Holz- Verbindung. Bauen mit Holz, 4/2006.

118. Robert Majewski. Brutt technologies. Nowoczesna metoda naprawy? Wzmacniania I stabilizacji uszkodzonych konstrukcji murowych nie-mieckiej firmy brutt saver. Czestochowa, Poland, 2007.

119. SPAX International GmbH & Co.Kg. Germany. Altenloh, Brinck & Co Sp. Electronic resource. -Access mode: http: // www.spax.com.

120. Wood construction connectors. 2009-2010. Electronic resource. -Access mode: http: // www.who-sells-it.com.

121. Zofía Gil. Analiza mozliwosci zastosowania pretow spiralnych do napraw konstrukcji drewnianyc. Rozprawa doktorska. Szczecin, 2007.

122. Zofía Gil. Zbrojenie elementów drewnianych za pomoc^ pr?tów spiralnych. VII Konferencja Naukowa: Drewno i materialy drewnopochodne w konstrukcjach budowlanych. Szczecin, 2006.

123. Инструктивно-нормативная литература

124. ГОСТ 16483.1-84. Древесина. Методы определения плотности. М.: Изд-во стандартов, 1986. 6 с.

125. ГОСТ 16483.7-71*. Древесина. Методы определения влажности. М.: Изд-во стандартов, 1986. 4 с.

126. ГОСТ 16483.10-73*. Древесина. Методы определения предела прочности при сжатии вдоль волокон. М.: Изд-во стандартов, 1986. 8 с.

127. ГОСТ 16483.33-77. Древесина. Методы определения удельного сопро- • тивления выдергиванию гвоздей и шурупов. Введ. 1978.01.01. М.: ИПК издательство стандартов, 1999. 5 с.

128. ГОСТ 2140-81. Видимые пороки древесина. Классификация, термины и определения, способы измерения. Введ. 1982.01.01. М.: Стан-дартинформ, 2006. 118 с.

129. ГОСТ 24454-80* Пиломатериалы хвойных пород. Размеры. Введ. 1981.01.01. М.: ИПК издательство стандартов, 2000. 3 с.

130. ГОСТ 8486-86*. Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия. Введ. 1988.01.01. М.: ИПК издательство стандартов, 2000. 14 с.

131. ГОСТ 27751-88. Надежность строительных конструкций и оснований. М.: Изд-во стандартов, 1988. 13 с.

132. ГОСТ 27772-88. Прокат для строительных стальных конструкций. Введ. 1989.01.01. М.: ИПК издательство стандартов, 1989. 13 с.

133. ГОСТ 9.303-84. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Введ. 1985.01.01. М.: ИПК издательство стандартов, 2008.44 с.

134. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80). ЦНИИСК им. Кучеренко. М.: Стройиздат, 1986.216 с.

135. Программный комплекс CAD/CAE Системы АРМ VinMachine. Лицензионное соглашение № 24201 от 05.07.2011. ГО 1782231818. 1 электрон, опт. диск (DVD ROM).

136. Рекомендации по испытанию деревянных конструкций. ЦНИИСК. М.: Стройиздат, 1976.28 с.

137. Рекомендации по испытанию соединений деревянных конструкций / под ред. Ю.М. Иванова. ЦНИИСК им. Кучеренко. М.: Стройиздат, 1981.40 с.

138. Рекомендации по проектированию и изготовлению деревянных конструкции с соединениями на пластинах с цилиндрическими нагелями / ЦНИИСК им. Кучеренко. М.: Стройиздат, 1988. 77 с.

139. СНиП П-25-80. Деревянные конструкции. М.:ОАО «ЦПП», 2007.30 с.

140. СП 64.13330.2011. Деревянные конструкции. Актуализированная версия СНиП П-25-80. ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко институт ОАО «НИЦ «Строительство». М.: 2011. 87 с.

141. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии. Введ. 1986.01.01. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.48 с.

142. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП П-23-81*. ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко институт ОАО «НИЦ «Строительство». М.: 2011. 173 с.

143. СТО 36554501-002-2006. Деревянные клееные и цельнодеревянные ' конструкции. Методы проектирования и расчета. ФГУП «НИЦ «Строительство». М.: ФГУПЦПП, 2006. 73 с.

144. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Пистолет монтажный поршневой. ПЦ 84. г. Тула, 2007. 33 с.

145. EN 1995 EUROCODE 5. Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauten Design of timber structures. 2004.

146. Публикации автора, на которые имеются ссылки в тексте диссертации

147. Жаданов В.И., Дмитриев П.А., Шведов В.Н., Столповский Г.А., Укра-инченко Д.А. Патент РФ на изобретение № 2353830. Кл. F 16 В 13/00. Соединение деревянных элементов строительных конструкций. Опубл.2704.09. Бюл. № 12. 6 с.

148. Жаданов В.И., Дмитриев П.А., Михайленко O.A., Столповский Г.А. Патент РФ на изобретение № 2397296. Кл. Е 04 В 1/38. Нагельное соединение деревянных элементов строительных конструкций. Опубл.2008.10. Бюл. №23. 5 с.

149. Жаданов В.И., Столповский Г.А. Новый тип узловых соединений деревянных конструкций на стальных винтовых крестообразных стержнях // Сборник научных трудов 4.2. Одесса, ООО «Внешрекламсер-вис», 2010. С. 50-55.

150. Столповский Г.А., Жаданов В.И., Руднев И.В. Соединение элементов деревянных конструкций быстровозводимых зданий и сооружений винтовыми крестообразными нагелями // Вестник ОГУ, 2010. №5 (111). С. 150-154.

151. Дмитриев П.А., Жаданов В.И., Столповский Г.А. Соединения элементов деревянных конструкций на стальных винтовых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание // Известия ВУЗов. Строительство. 2010. № 4. С. 133-137.

Похожие работы

Строительство
05.23.00