автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок

На правах рукописи

Хриегофорова Татьяна Николаевна

ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ОСЛАБЛЕНИЙ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ НА РАБОТУ АРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК

05.23.01 — Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород — 2006

РАШТЛ ВЫПОЛНЕНА ВООЛЛДИМИ1>СКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

Научный руководитель кандидат технических наук, профессор Щук о Владислав Юрьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Корча к Михаил Дмитриевич, кандидат технических наук, доцент Коробов Анатолий Иосифович

Ведущая организация ЦНИИСК им. Кучеренко (г. Москва)

Защита состоится 27 декабря 2006 г, в И00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.162,03. при Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, д. 65, корпус 5, ауд. 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан "24 " ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационно со совета

к.т.Нт доцент , ^„ятии-/ М. Плотников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Несущая способность деревянных конструкций зависит от прочностных свойств! состояния и количественного соотношения сортообразующих пороков древесины, основными из которых являются сучки. Пороки древесины, особенно сучки, оказывают большое влияние на процесс склеивания, качество клеевого соединения и конструкции в целом. Многочисленные исследования клееных конструкций наглядно показали, что при испытаниях конструкций на изгиб одной из основных прнчин разрушения являются пороки древесины. Для снижения влияния пороков на качество конструкций используют сортировку пиломатериалов по сортам. Согласно ГОСТ 8486-86 пиломатериалы распределяют на 1-й, 2-й, 3-й и 4-й сорта. При производстве несущих клееных конструкций, древесину 3-го и 4-го сортов практически не применяют. Для повышения качества и прочностных свойств древесины на деревообрабатывающих предприятиях широко распространено сращивание по длине с вырезанием недопустимых пороков. При этом из всех видов клеевых соединений чаще всего используют зубчатый шип. Малая длина и возможность полной автоматизации процесса склеивания обусловили применение этого вида соединения практически на всех отечественных и зарубежных предприятиях. Но в процессе поточного изготовления клееных конструкций прочность слоев, определяющих структуру клеевого элемента, заметно снижается. Разрушение балок происходит по нижнему растянутому слою, что естественно, так как зубчатое соединение занимает всю площадь поперечного сечения элемента. Таким образом, наличие зубчатого соединения, особенно в изгибаемых элементах, не позволяет

использования пиломатериалов 1-го сорта, так как прочность таких балок с зубчатыми соединениями находится на том же уровне, что и у балок с несты ко ванными по длине слоями из древесины 3-го сорла, с естественными ослаблениями в растянутой зоне.

Эффективным способом снижения влияния пороков древесины естественного происхождения (сучков), а также искусственно созданных (зубчатых соединений), на прочность и несущую способность конструкций является армирование элементов стальными стержнями. Оно позволяет на 25 — 30 % уменьшить высоту сечения деревянных элементов, сократить на 30 — 40 % расход древесины, снизить на 15 — 25 % монтажную массу, на 12 - 18 % стоимость, а также дает возможность применения древесины 3-го сорта за счет восприятия арматурой значительной части усилии. Причем с течением времени в арматуре значение доли воспринимаемых усилий от действующего изгибающего момента только увеличивается.

Необходимо отмстить, что в данной диссертационной работе рассматривались наиболее часто встречающиеся виды ослаблений: естественного происхождения — сучки н искусственно созданные -зубчатые соединения. Технологические отверстия (подрезки) ие рассматривались ввиду того, что данный вид ослаблений в конструкциях принимается исходя из конструктивных соображений.

Цель диссертационной работы

Цель диссертационной работы — определить степень влияния некоторых видов ослаблений поперечного сечения на напряженно-деформированное состояние армированных деревянных балок и разработать рекомендации по расчету конструкций с учетом ослаблений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи;

— выполнить исследование папряжеино-деформирован ного состояния армированных балок с ослабленным сечением;

— определить характер разрушения армированных балок с ослаблениями;

~ выявить возможности применения в армированных целыюдеревянных конструкциях (прогоны, ребра плит покрытия) древесины 3-го сорта вместо 2-го сорта;

— определить влияние степени армирования на несущую способность и надежность против обрушения клееных деревянных конструкций с технологическими ослаблениями сечения (зубчатый шип) в растянутой зоне;

— уточнить методику инженерного расчета армированных балок с ослабленными сечениями;

— провести численные исследования и создать трехмерные модели армированных деревянных балок, а также исследовать влияние вида ослаблений на прочность и деформативность таких балок;

— оценить технико-экономическую эффективность армированных деревянных балок 3-го сорта в сравнении с неармированными балками, изготовленными из древесины 2-го сорта.

Объект исследования:

— армированная деревянная балка с ослабленным сечением в пролете.

Предмет исследования:

— напряженно-деформированное состояние армированных деревянных балок с ослабленным сечением.

Методы исследования:

1. Математическое моделирование.

2. Физическое моделирование с применением методов теории подобия.

3. Экспериментальные методы исследования, в том числе те изометрический метод определения НДС.

4. Методы математической статистики.

Научную новизну работы составляют:

— результаты теоретических и экспериментальных исследований работы армированных балок с ослабленным сечением;

— обоснованная возможность применения в армированных конструкциях древесины 3-го сорта с естественными и технологическими ослаблениями;

— уточненный метод расчета изгибаемых армированных балок с учетом ослаблений;

— статистически обоснованные результаты экспериментальных исследований независимости значений разрушающей нагрузки армированных деревянных конструкций от сорта древесины при повышении коэффициента армирования.

На защиту выносятся:

— результаты анализа отечественных и зарубежных исследований влияния ослаблений на прочность и деформативность элементов;

— результаты теоретических и экспериментальных исследований прочности и деформативности балок с ослабленным сечением;

— рекомендации по инженерному методу расчета армированных балок с учетом ослаблений сечения.

Практическое значение:

— предложена методика учета ослаблений при инженерном методе расчета армированных деревянных балок;

— экспериментально подтверждена и статистически обоснована независимость значений разрушающей нагрузки армированных

деревянных конструкций от сорта древесины за счет повышения коэффициента армирования.

Внедрение результатов работы Результаты исследования и уточненный инженерный метод расчета армированных деревянных балок использованы при проектировании прогонов и ребер плит покрытия ООО «Владимирский промстройпроект» (г. Владимир), в научно-исследовательских хоздоговорных работах Владимирского государственного университета, в учебном процессе на кафедре строительных конструкций ВлГУ при курсовом и дипломном проектировании.

Апробация и публикации работы Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на отраслевых и международных научно-технических конференциях. Основные положения диссертации опубликованы в 10 печатных работах, в том числе две — в научных журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК. Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка — всего 189 страниц машинописного текста, в том числе 72 рисунка, 29 таблиц, библиографический список из 131 названия.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, научное и практическое значение работы,

В первой главе приведен обзор основных видов ослаблений естественного и искусственного происхождения и способов повышения прочности деревянных конструкций путем армирования. Вопросами

влияния пороков древесины на несущую способность конструкций занимались такие ученые, как Л.М. Ковальчук, H.A. Леонтьев,

A.Н. Флаксерман, A.C. Фрейд и н, С.Н. Ванин и др. Проведен краткий обзор исследований развития армированных деревянных конструкций, области их применения и анализ существующих методов их расчета. Большой вклад в разработку и исследование армированных деревянных балок внесли: И.М. Линьков, В.Ю. Щуко, Ю.М. Иванов, В.М. Сороткии,

B.Ф. Бондин и другие авторы.

Сучки — один из существенных пороков древесины естественного происхождения. Влияние сучка на прочность древесины обусловлено в основном двумя факторами:

1) ослаблением, которое производит сучок, обладающий пониженным сопротивлением (вдоль волокон) окружающей его древесины и к тому же слабо связанный с этой древесиной (частично сросшиеся, несросшиеся и выпадающие сучки);

2) отклонением волокон древесины у сучка, образующим местный косослой.

Особенно значительно снижают несущую способность растянутых элементов расположенные на кромках сучки, вызывая появление ослабления поперечного сечения. Наличие сучка в сжатой зоне изгибаемых элементов сказывается на их прочности в меньшей степени в связи с существенным сопротивлением сжатию самого сучка и меньшим влиянием наклона волокон присучковой косослойной древесины при сжатии.

Как правило, разрушение элементов конструкций часто происходит по наиболее ослабленным участкам.

Проблему повышения прочности древесины решают путем удаления недопустимых пороков древесины с последующим склеиванием

досок. Наиболее часто используется соединение элементов на зубчатый стык. Небольшая длина стыка (25 — 50 мм) позволяет соединить отрезки досок длиной от 250 мм, что дает возможность использовать качественные коротком ерн ые отходы и способствует повышению сортности пиломатериалов.

Однако разрушение образцов начинается чаще в растянутых зубчатых соединениях. Проведенный в ЦНИИСКс И.П. Преображенской анализ результатов испытаний на изгиб 300 клееных элементов натурных размеров показал, что 52 % балок разрушились по зубчатым соединениям, 28 % — по естественным порокам, 20 % — по чистой древесине.

Проведенные за последнее время в ЦНИИСКе испытания балок показали, что в условиях массового производства основным местом разрушения являются зубчатые соединения (около 50 %), а также сучки в слоях растянутой зоны конструкций.

Таким образом, наличие сучков или зубчатых соединений в наиболее напряженных слоях растянутой зоны изгибаемых клееных элементов приводит, как правило, к их разрушению именно по этим ослаблениям.

Дня снижения влияния сучка и зубчатого стыка было предложено подкреплять деревянные элементы стальными.

Первые разработки и исследование клееных армированных деревянных конструкций провел X. Гранхольм (Швеция). Соединение арматуры с древесиной в этих конструкциях выполнялось с помощью эпоксидных н фенолоформальдегидных клеев.

Развитие армированных деревянных конструкций идет в двух направлениях: использование обычной арматуры и предварительно напряженной арматуры. Первый способ армирования находит более широкое применение, поскольку дает положительный эффект при

относительно небольших трудозатратах и капиталовложениях в специальное технологическое оборудование. Кроме - продольного армирования распространено поперечное и продольно-поперечное армирование для обеспечения надежности приопорных сечений конструкций против скалывания и раскалывания.

В работах В.Ю. Щуко, Е.А. Смирнова выявлено, что оптимальным считается армирование деревянных сечений в пределах 1,5 — 3,5 % от площади сечения, при этом арматура может воспринимать от 30 до 80 % действующих усилии в сечении армированной конструкции. В армированных балках при длительной эксплуатации происходит изменение напряжений в арматуре и в дереве. Вследствие ползучести древесины происходит перераспределение усилий в сечениях армированной балки. В результате этого напряжения в арматуре возрастают с течением времени, а в древесине соответственно снижаются. Подобное явление, приводящее к увеличению доли участия арматуры в работе балки, в целом положительно сказывается на работе конструкции и приводит к повышению надежности и уменьшению деформативности во времени.

Анализ результатов ранее проведенных исследований показывает, что армирование позволяет снизить влияние естественных пороков (сучки) в цельнодеревянных конструкциях (ребра каркаса плит покрытия, прогоны и т.п.) и технологических ослаблений (зубчатый стык) а растянутых зонах несущих клееных конструкциях на прочность и деформативIюсть конструкций и в целом повысить их надежность против обрушения.

В результате проведенного диссертантом исследования сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Во второй главе приведены теоретические исследования прочности и деформативности деревянных балок с ослабленным сечением.

На первом этапе определялась максимальная несущая способность нормальных сечений балок по приближенному методу на основе спрямленных диаграмм Белянкина — Прагера. При этом за исходные показатели прочности древесины приняты величины временного сопротивления при сжатии обр<; и растяжении а^.р, для арматуры — предел текучести От, определенные на стандартных образцах. Идея метода заключается в определении максимальной величины теоретического разрушающего момента в нормальных сечениях армированного деревянного элемента:

— для двойного симметричного армирования:

Мшгх = Стере + Ч'Ч2 + ЗАркСгА™ + /»ус)/2]/3 + стгМ^, (1)

— для одиночного несимметричного армирования:

Мтвх = С^Ь^2 + уЛр2 + ЗАП1;(2Л11С +11^)/2]/3 + ат/гор^а, (2) где А — высота сечения элемента; Иус — расчетные высоты

соответственно пластической и упругой зон сжатой части сечения;

— расстояние между центрами масс сечений арматуры сжатой и растянутой зон сечения; Ао - высота сечения элемента до центров арматуры; Лор - высота сечения элемента от нейтральной оси до центра арматуры; Ь - ширина сечения элемента; — площадь арматуры; V = Сер р/ Стцр.е— отношение предела прочности древесины на растяжение к пределу прочности древесины на сжатие.

Все расчеты велись в предположении, что модули упругости древесины при растяжении и сжатии равны;' сечения армированного элемента сохраняются плоскими до и после деформирования; деформации арматуры и древесины равны и совместны; волокна древесины и арматуры в сечениях элемента не оказывают давления друг на друга и испытывают

линейное сжатие или растяжение; напряжения и деформации в арматуре возрастают пропорционально до предела текучести, после его достижения растут только деформации, т. е. диаграмма деформирования принимается идеалыю-пластичес кой.

На вторам этапе максимальная несущая способность нормальных сечений балок определялась также по приближенному методу на основе спрямленных диаграмм Белянки на - Прагера. Но при этом за исходные показатели прочности древесины приняты величины временного вероятного минимального сопротивления при сжатии авр,сго'0 и растяжении o0f,.pml0, для арматуры - предел текучести от, а также в основу расчета было положено определение Мщ^ с учетом ослабления сечения.

С учетом ослабления было определено положение нейтральной оси: hyo Am и — высота упругой зоны сжатой части сечения, пластической зоны сжатой части сечения и высота растянутой части сечения, соответственно.

Представленный метод расчета армированных конструкций путем учета естественного ослабления позволяет с достаточной точностью определить значение максимального изгибающего момента:

— для двойного симметричного армирования (рис. 1, а):

M^ = a^blhyc1 + yV(hp-hKt)2 + 3hnc{2hnc + hyty2}/b + aTh0F1/2I (3)

- для одиночного армирования (рис. 1,6):

млт = (V с™ b[hy? + у(йр - h^f + Vinc{2h№ + V>/2]/3 + oTftopFs, (4) где кат - высота ослабленного сечения; ftp - расчетная высота растянутой части сечения без учета ослабления; ц/ п1'" = оьрр™в/а1фх,п'п — отношение значений относительных вероятных минимальных временных сопротивлений древесины растяжению и сжатию. При этом значение ijs1Ли1 будет равно: Ощ^/ащ*** = 550/300= 1,8. / . ;

Разница в определении несущей способности двумя рассмотренными методами составляет 31,9% .

Oft j 0»i

а)

б)

Рис. 1, Расчетные эпюры нормальных напряжений ври изгибе с учетом ослабления:

а — при симметричном армировании; б —при одиночном армировании

На третьем этапе определялась величина концентрации напряжений, путем нахождения коэффициента концентрации напряжений, учитывающего влияние ослабления при расчетах конструкций (рис, 2), и определялась площадь эпюры с учетом ослабления.

эпюра нормальных напряжений в ослабленном сечении

Рис. 2. Концентрация напряжений в ослабленном сечении при чистом изгибе

г ч г

(5)

где «ц, — коэффициент концентрации напряжений; г ~ радиус кривизны в глубине ослабления.

При этом откорректирована методика расчета балок по приведенным геометрическим характеристикам с учетом ослаблений древесины. При расчете армированных балок с ослабленным сечением исключалось из работы сечение, соответствующее размеру ослабления. Методика расчета включает в себя:

1) находится положение нейтральной оси. Необходимо отметить, что нейтральная ось не совпадает с осью симметрии сечения, поэтому сначала определялось ее положение, то есть вычислялись координаты центра тяжести. Поэтому геометрические характеристики армированного сечения прямоугольной формы принимают вид:

у„ = + = - Л/Д 1+^0 - К^) I К^+яр]. (6)

Отсюда находятся размеры сжатой йс и растянутой йр зон сечения соответственно:

\ = Л\У= А/211 + яр],-

К = А-йр = И/2 [1 -ад-^/Т^+ян]. (7)

Положение координат У* = ш 1М1 - Крс) / Крс+лц]; =Ы2 [мр(1 -КрЛ / К^+иц]; (8)

2) находятся приведенные геометрические характеристики сечения с двойным армированием — момеэт . инерции, статический момент сдвигаемой части соответственно: ,

=АА V121^+Зпц + I - Яре)2} / (К^ «ц)];

^ = Ы12п + (йв- а,)!2 -

= Ыг2т [Й^+лц ( - 1 +(1+ иц)( П|1)2], (9)

где У„р — приведенный момент инерции сечения относительно нейтральной оси; £нр — приведенный статический момент сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси; К^ = Арц/А — коэффициент отношения высоты рабочего сечения к полной высоте сечения, К^ может изменяться в зависимости от сорта древесины: 1-й сорт — 0,25; 2-й сорт — 0,33; 3-й сорт — 0,50; = Ь^Ь - коэффициент отношения высоты сечения конструкции без учета защитного слоя арматуры к полной высоте сечения; Рл — площадь сечения арматуры; ц = Р/ЬЬ — коэффициент армирования;

3) определяется положен не нейтральной оси в сечении с одиночным армированием:

Уо = -Г^дУд + =*-А )]/2(Кре+«Ц). (10)

Отсюда находятся размеры сжатой Ис и растянутой Ар зон сечения:

Лр = А[М2 - )]/2{й-рс+«ц„);

Ае = А угС/^+пи,,); (11)

4) находятся приведенные геометрические характеристики сечения с одиночным армированием — момент инерции и статический момент соответственно:

У"„р=Л+ /^ = ¿/^/12+ -

-(ад-Я^+г^О - Ло/А)/2(^+«р1,))]3+«Р,7;К(2-А-рс)+ +2нцн(1- МОУг^+лИ,,)] - аЩг~ =Ы?! 12[ 1 +(3 щ^К^г кы - К^Уу^+п^)};

5^н = ЪИгЛ= Ыг^ЩК^+г К^А-2 «ц»)]2, (12)

где — приведенный момент инерции сечения относительно

нейтральной оси; - приведенный статический момент сдвигаемой

части сечения относительно нейтральной оси; Р* — площадь сечения арматуры; Ц„ = Р"1Ыг — коэффициент армирования.

Исследование влияния армирования на прогибы балок с ослаблениями проводилось иа основе изучения работы армированных и неармированных деревянных балок с естественными и технологическими ослаблениями. Было рассмотрено два вида балок: с естественным ослаблением (сучок) и технологическим ослаблением (пропил). В каждом виде балок было по три серии: первая серия - неармированные, вторая серия — армированные, (/» = 8 мм н третья серия — армированные, = 10 мм. Армирование выполнялось симметрично, по одному стержню в сжатой и растянутой зонах. В каждой серии по четыре балки; длина балок 1,80 м. Для всех серий были рассчитаны прогибы при нагрузке дт(1К1 4,08 кН (значение нормативной нагрузки для неармнрованноЙ балки без ослабления), с учетом р и /г.

В результате предварительного исследования влияния естественных ослаблений — сучков — выявлено, что при армировании значительно увеличивается величина расчетных и разрушающих нагрузок и снижается величина прогибов за счет восприятия арматурой части усилия от изгибающего момента (рис. 3).

В представленном методе учета ослаблений при расчете конструкций рассмотрен естественно созданный вид ослабления — сучок, а не искусственно созданное — зубчатый стык — в виду того, что в настоящее время нормируется лишь естественный вид ослаблений (ГОСТ 8486-86), Ослабления зубчатыми стыками необходимо приравнивать к ослаблениям древесины 3-го сорта, целесообразность данного шага была подтверждена экспериментальными данными и практическим опытом применения, представленными в первой главе.

Численные исследования напряжеiиio-деформированного состояния деревянных балок с ослабленным сечением проводились на ЭВМ по методу конечных элементов с применением программного комплекса «COSMOS/M». Для сопоставления теоретических и экспериментальных данных на первом этапе исследовались модели балок пролетом 1,80 м; h х Ь = 125x30 мм; с симметричным армированием 208 ЛШ, в середине пролета создавалось искусственное ослабление — пропил высотой 1,0; 2,0; 3,0 см. На втором этапе исследовались армированные и неармированные модели балок, с естественным видом ослабления в середине пролета — сучком, размер которого задавался в зависимости от сорта древесины. Размеры балок: пролет 1,80 м, А = 115; 105; 95 мм при Ь = 30 мм. Балки исследовались как с симметричным армированием: 208 A1II и 2010 АШ, так и без него.

Расхождение теоретических и экспериментальных данных составляет около 5-10%.

Относительные прогибы

Цослрт

8

ест. осл.

7

—*— отн. прогибы арм.Оапок d'SMM. ect. осп

в

—•— ото. прогибь» ври. балок <|>10мм, ест. осл.

5

- о™, прогибы иедрм.бапо*, век.осл

4.

-i- оги. прогибы ары. балок

3

d'Buu, иск, осп.

г

1 —

- • - отм. лроп«бы ври. балок d=100HU, иск. осп.

/»

О

-—--*--l--;------------------—— Высота сечения, мм

\ПН 1/3A ША t/SA l/IOA h * Прогиб условно принят за единицу

Рис. 3. Зависимость прогибов балок от величины ослабления

В третьей главе диссертации приведена методика испытания деревянных армированных балок с ослабленным сечением, дано обоснование их моделирования, изложена методика планирования эксперимента. Выполнен анализ, позволяющий сделать выводы о прочности и деформатнвности конструкций в зависимости от вида ослабления балок.

Экспериментальные исследования были разделены на три части. В целях сокращения трудоемкости и затрат времени на проведение эксперимента анализ работы армированных балок с ослаблением был проведен на моделях цельнодеревянного сечения. На основании полного геометрического подобия расчетный пролет моделей балок был принят равным 1,80 м.

Расчетная нагрузка определялась в зависимости от геометрических размеров балок и расчетного сопротивления древесины на изгиб. На основании рекомендаций по испытанию деревянных конструкций ступень нагружения назначена равной 0,2 от расчетной иагрузки.

Загружение выполнялось двумя сосредоточенными силами в третях пролета для получения зоны чистого изгиба.

Прогибы всех исследуемых балок измерялись с помощью прогибомеров типа ПАО-б. Деформации арматуры и древесины измерялись цифровым тензометрическим комплексом СИИТ-ЗМ.

На первом этапе экспериментальных исследований определялся модуль упругости балки без арматуры, который учитывает неоднородность древесины, пороки.

На втором этапе исследовалось напряженно-деформированное состояние балок с ослабленным сечением, определялся характер разрушения.

В первой части эксперимента исследовалось влияние трех основных факторов: высоты h, коэффициента армирования р. и сортности древесины С на прочность и деформативность балок.

Дня исследования влияния естественных видов ослаблений (сучков) на работу конструкций из древесины цельно деревянного сечения (прогоны и ребра плит покрытия) величина ослаблений была принята согласно ГОСТ 8486-86, по величине основных сортообразующих пороков древесины (сучков), т.е. древесина была разделена на 1-й, 2-й, 3-й сорта.

В целях установления закономерностей прочности и деформативности армированных деревянных балок каждому из основных факторов необходимо задавать не менее чем по три значения и при каждом из них измерять величины вторичных факторов. Вследствие этого целесообразно было применить метод, позволяющий с помощью минимального числа экспериментов установить объективные закономерности, которые выражаются зависимостями различных факторов друг от друга, для последующего использования найденных зависимостей. Методика планирования эксперимента основана на комбинационном квадрате (табл. на стр. 18). Принятый комбинационный квадрат разработан для трех первичных факторов, каждый из которых включает в себя три варианта.

После определения нормативных нагрузок для каждой балки вычислен прогиб с учетом жесткости, сдвиговых деформаций и приведенных геометрических характеристик сечений. За основу была принята балка Б-0, имеющая размеры: пролет / = 1,8 м, высота сечения А = 125 мм, что составляет h/1 = 1/14,4, ширина сечения Ъ =■ 30 мм, отношение базы тензорезистора к высоте модели при этом составляет 0,16. Армирование балок проводилось арматурными стержнями класса АШ, 08 мм и 010 мм, при этом ц - коэффициент армирования равен 0,027 и 0,042

соответственно в качестве основного материала применялась сосна. Вклеивание стержней осуществлялось эпоксидно-песчаным компанаудом в пазы прямоугольного сечения.

Маркировка и параметры деревянных балок пролетом 1,8 м

1/16 1/17 1/19

I 11 III I И 1П I II

0 •••2* л-'-:-

0,027 ■Л'^ч'.',;.

0,042 ¿¡г,, •.,*■••<!

Во второй части эксперимента исследовалось влияние технологических ослаблений (зубчатый шип) на армированные деревянные балки. За основу была принята балка, имеющая размеры: Ь = 1,80 м; А = 125 мм; Ь ~ 30 мм, что составляет &/£=1/14л4. Армирование балок проводилось арматурными стержнями класса АШ, 0 8 мм, при этом ц = 0,027, в качестве основного материала применялась сосна. Вклеивание стержней осуществлялось эпоксидно-песчаным компанаудом о пазы прямоугольного сечения. Технологические ослабления в конструкциях были смоделированы в виде искусственно созданных ослаблений — пропилов, располагавшихся в середине пролета, в растянутой зоне, по всей ширине сечения балки. Такое ослабление сечения балок моделирует возможные ослабления сечений при применении клееной древесины на зубчатый стык. Высота ослаблений была равна 1,0; 2,0; 3,0 см, что соответствует значениям 0,09й, 0,19А, 0,32/>, где А — высота сечения балки при сравнении древесины 3-го сорта с древесиной 1-го и 2-го сорта, ширина ослаблений равна 2 мм. Балки были как армированные, так и неармированиые. Армирование балок осуществлялось стержнями класса АШ 0 8 мм, что составляет ц 0,027.

На третьем этапе экспериментальных исследований изучалась зависимость влияния нескольких факторов: С, h, ц на прочность и деформативность армированных целыюдеревянных и клееных конструкций. Во ВлГУ проводились исследования на большепролетных моделях армированных балок и натурные испытания прогонов.

Пролет армированных балок составил 4,5 м; высота сечения изменялась в пределах от 1/14 до 1/26; коэффициент армирования от 0,015 до 0,035, расположение арматуры осуществлялось обычным способом. Армирование балок производилось арматурой класса AIII. Сорт древесины менялся в зависимости от числа основных видов ослаблений - сучков и зубчатых соединений: в неармироваиных конструкциях был принят 2-й сорт древесины, а в армированных—3-й сорт.

Экспериментальные исследования работы армированных деревянных прогонов пролетом 6,0 м с применением древесины 3-го сорта. Высота сечения 150 мм, ширина сечения 50 мм, симметричное армирование осуществлялось стержнями 2014 мм АН, при j.i <= 0,027. Испытания прогонов проводились в летнее время при температуре воздуха 22 — 24 "С. В процессе испытаний все прогоны доводились до разрушения.

Результаты экспериментальных исследований (рис. 4 — 7) армированных конструкций показали, что армирование позволяет повысить их прочность и надежность даже при применении низкосортной и клееной на зубчатый шип древесины, причем без увеличения поперечного сечения и снижения расчетных нагрузок. А при сравнении армированных конструкций да древесины 3-го сорта с неармированными из древесины более высокого качества (1-го и 2-го сорта) показатели прочности и деформативиости не снижаются, а в некоторых случаях повышаются за счет поддерживающего влияния арматуры и увеличения коэффициента армирования на 10 — 30 %. Армирование компенсирует

влияние ослаблений (сучков и зубчатых соединений) поперечного сечения на прочность и деформативность конструкций как цельно деревянного сечения (прогонов и ребер плит покрытия), так и клееных (несущие конструкции — балки).

Таким образом, результаты испытаний показали, что влияние ослаблений естественного происхождения (сучков) и технологических ослаблений (зубчатых шипов) при применении армирования в несущих и ограждающих конструкциях заметно снижается, сокращается расход древесины за счет уменьшения поперечного сечения, причем без снижения расчетных нагрузок конструкций.

: С целью экспериментального подтверждения результатов выполненных исследований о независимости прочности армированных деревянных балок, от сорта древесины при повышении значения коэффициента армирования (р) проведены испытания двух серий балок: 1-я серия - армированные балки из древесины 2-го сорта, пролет / = 2,25 м, высота сечения А =• 130 мм, ширина сечения Ь = 38 мм, коэффициент армирования ц = 0,021, 2-я серия - армированные балки из древесины 3-го сорта, коэффициент армирования ц = 0,032. Характеристики сечения и пролет такие же, как и в 1-й серии.

При полученных результатах эксперимента о независимости прочности армированных деревянных балок от сорта древесины возникла необходимость по выборочным средним (значениям разрушающей нагрузки) в каждой серии определить соотношение соответствующих величин (разрушающих нагрузок) генеральных совокупностей. То есть необходимо было доказать статистическую значимость полученных результатов эксперимента. Однако перед этим необходимо было проверить нулевую гипотезу о равенстве (однородности) выборочных дисперсий: 3,31 кНг,5?2=2,59 кН2.

Б-1

P'SSt.5

Ж*

Z

Б-2

Р* S3S.S

-ш

!2.i2 _J

Б-3

f* 467,5

f-a.8

w_

2

14

Ряс. 4. Эшоры аормальных напряжений в армированных балках, с Рис. 5. Эпюры нормальных напряжений в армированных балках, искусственно созданным ослаблением по результатам эксперимента с искусственно созданный ослаблением ло дацт-тм программного

комплекса «COSMOS»

Относительные прогибы

—■ршфопнцыяь'ИОич,* vctocq

Ж основная яыры. бал М

12 М U ОХ 1 « 14 1Л

Относительные пршибы

Г

М

ел м si о

- мари с иск. о^л.

- не1рм.( »ст. осл

X мари. Сама Б4

0 13 0.4 М И 1 11 1.4 1.)

OIH. ЫГруЗжЛ

Рис. б. Зависимость прогибов от нахрузки в относительных Рис, 7. Зависимость прогибов от нагрузи! в относительных величинах (I часть) величинах (Ц часть)

А также подтвердить, что две выборки принадлежат генеральным совокупностям с равными теоретическими дисперсиями, т.е. а 2> " а\-а 2,при альтернативной гипотезе о г( фа

Далее необходимо было проверить нулевую гипотезу средних значений этих совокупностей, т.е. = = ТГ^, где — разрушающая нагрузка.

При альтернативной гипотезе НрфМр!'

Таким образом, по результатам вычислений была статистически обоснована независимость результатов разрушающей нагрузки от сорта древесииы при повышении процента армирования.

Четвертая глава посвящена оценке технихо-экономической эффективности армированных деревянных балок из древесины 3-го сорта с нсарм ированным и балками из древесины 2-го сорта. Сравнение показателей производилось для конструкций пролетом 18,0 м, рассчитанных на нагрузку 1800 кг/м. Габариты балок задавались согласно расчету по предельным состояниям: сечение неармированной балки из древесины 2-го сорта — 1320 х 220 мм; сечение армированной балки - 1023 х 170 мм, с арматурой 6(336 АШ.

В целом применение армированных деревянных балок из древесины 3-го сорта сокращает приведенные затраты на 18 %; трудозатраты на изготовление клееных деревянных балок с армированием в сравнении с пеармированными балками сокращаются на 15 %, расход клееной древесины — на 43 % (за счет уменьшения габаритов сечения, причем в армированных балках используется Солее дешевая древесина 3-го сорта); стоимость армированных деревянных конструкций (в относительных величинах) на 19 % ниже неармированных.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Ослабления поперечного сечения значительно снижают прочность и деформ ативн ость деревянных конструкций. Армирование компенсирует

влияние ослаблений, при этом в конструкциях повышается прочность и надежность против обрушения по сравнению с иеармированиыми.

2. Равнопрочность армированных конструкций с ослабленными сечениями достигается за счет увеличения коэффициента армирования на 10-30% по сравнению с армированными конструкциями без ослаблений.

3.В армированных цельнодеревяиных конструкциях возможно применение древесины 3-го сорта вместо 2-го сорта при равной прочности и надежности.

4. Статистически обоснованы результаты экспериментальных исследований о независимости значений разрушающей нагрузки армированных деревянных конструкций от сорта древесины за счет увеличения коэффициента армирования.

5. В армированных деревянных балках с ослаблением в растянутой зоне (в месте ослабления) наблюдается значительная концентрация напряжений. Коэффициент концентрации напряжений составляет 1,1 — 1,3, что необходимо учитывать при проектировании.

6. Деформативность в армированных балках на 15 — 20 % ниже, чем в неармированных. При разрушении армированных балок с ослабленным сечением обрушения не происходит за счет поддерживающего влияния арматуры в растянутой зоне и надежного соединения арматуры с древесиной, которое обеспечивает клеевой шов вплоть до разрушения по древесине. Коэффициент запаса прочности армированных деревянных конструкций изменяется от 3,00 до 5,07.

7. Метод расчета армированный деревянных балок с учетом ослаблений при сравнении полученных результатов с результатами экспериментального исследования показал, что разница достигает 14 — I б %, а при расчете с использованием программного комплекса «COSMOS/M» ~ 5-7%. '

8. Технико-экономический анализ деревянных армированных И неармированных балок показывает достаточно высокую эффективность

армированных балок из древесины 3-го сорта: приведенные затраты сокращаются на 18 % по сравнению с неармированными балками из древесины 2-го сорта; расход древесины сокращается на 43 %, причем в армированной конструкции применяется более дешевая древесина 3-го сорта; трудоемкость изготовления уменьшается на 15 %.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Христофорова, Т. Н. О влиянии ослаблений на несущую способность армированных деревянных балок / Т. И. Христофорова // Итоги строительной науки : тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. / Влад. гос. ун-т. — Владимир, 2003.-С. 212-218.

2. Христофорова, Т. Н. О влиянии ослаблений на прочность и деформативность армированных деревянных балок / В. Ю. Щуко, Т. Н. Христофорова // Актуальные проблемы строительного и дорожного комплексов : сб. тр. междунар. науч.-техн. конф! / МарГТУ. - Йошкар-Ола, 2004. - Ч. 2. С. 177 -180.

3. Христофорова, Т. Н. Результаты испытаний армированных конструкций с ослабленными сечениями / Т.Н. Христофорова, В.Ю. Щуко // Итоги строительной науки : тез. докл. IV междунар. науч.-техн. конф. / Влад. гос. ун-т. - Владимир, 2005. - С. 43 - 47.

4. Христофорова, Т.Н. Методика испытаний армированных деревянных балок с ослабленным сечением / Т.Н. Христофорова, В.Ю. Щуко // Итоги строительной науки : тез. докл. IV междунар. науч.-техн. конф. / Влад. гос. ун-т. - Владимир, 2005. - С. 47 - 50.

5. Христофорова, Т. Н. Результаты экспериментальных исследований армированных конструкций с ослабленным сечением / Т.Н. Христофорова, В.Ю. Щуко, С.И. Рощи на // Новое в архитектуре, проектировании строительных конструкций и реконструкции НАСКР — 2005 : тез.докл.У всерос. конф. / Чуваш, гос. ун-т. — Чебоксары, 2005. — С.65 - 70.

6. Христофорова, ' Т. II. О результатах экспериментальных исследований армированных конструкций с ослабленными сечениями, в зоне чистого изгиба / Т.Н. Христофорова, ВЛО. Щуко, С.И. Рощипа // Современные строительные конструкции из металла и древесины: сб. науч. трудов / Одесская гос. академия строительства и архитектуры — Одесса, 2006. - С. 257 - 262.

7. Христофорова, Т. II. Армирование - эффективный способ усиления деревянных конструкций I Т.Н. Христофорова, В.Ю. Щуко, С.И. Рощина // Эффективные строительные конструкции : теория и практика : тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. / Пенз. гос. ун-т архитектуры и строительства — Пенза, 2006.-С. 140- 144.

8. Христофорова, Т. Н. Экспериментальные исследования армированных балок, с ослабленным сечением, в зоне чистого изгиба / Т.Н. Христофорова // Эффективные строительные конструкции: теория И практика : тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. / Пенз. гос. ун-т архитектуры и строительства - Пета, 2006.— С. 144—149.

9*. Христофорова, Т. Н. Экспериментальные исследования армированных деревянных балок, с ослабленным сечением, в зоне чистого изгиба / Т.Н. Христофорова // Промышленное и гражданское строительство. — 2006. — № 11. — С. 70.

10*. Христофорова, Т. Н. Экспериментальные исследования армированных конструкций, с ослабленным сечением, в зоне чистого изгиба / Т.Н. Христофорова, С.И, Рощина // Вестник ВолгГАСУ. Строительство И архитектура. - 2006. - вып. 4. - С. 82-86.

* - из Перечня ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в РФ, л которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертационной работы.

Подписано в печать 22.11.06. Формат 60x84/16. Бумага для множит, техники. Гарнитура Тайме. Печать на ризографе. Усл. печ. л. 1,63. Уч.-изд. л. 1,42. Тираж 100 экз.

Заказ ¿65-¿006* Издательство Владимирского государственного университета. 600000, Владимир, ул. Горького, 87.

1. ОСЛАБЛЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ: ВИДЫ ОСЛАБЛЕНИЙ, ПУТИ СНИЖЕНИЯ ИХ ВЛИЯНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ И ДЕФОРМАТИВНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА АРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

1.1. Виды естественных и искусственно созданных ослаблений древесины и методы снижения их влияния на прочность и деформативность строительных конструкций.

1.1.1. Влияние сучков.

1.1.2. Ослабление сечения в клееных конструкциях.

1.2. Повышение прочности и деформативности клееных конструкций путем армирования.

1.3. Анализ существующих методов расчета армированных деревянных изгибаемых конструкций, в том числе с ослаблениями поперечного сечения.

1.3.1. Метод расчета по приведенным геометрическим характеристикам сечений.

1.3.2. Метод расчета с учетом упругой податливости клеевого соединения арматуры с древесиной.

1.3.3. Метод расчета с учетом упругих свойств материалов и податливости клеевого соединения сталь-древесина.

1.3.4. Методика учета влияния сучков.

1.3.5. Методика учета влияния зубчатого стыка.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ И ДЕФОРМАТИВНОСТИ АРМИРОВАННЫХ И НЕАРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК.

2.1.0 расчете изгибаемых неармированных элементов.

2.2. О расчете изгибаемых армированных элементов.

2.2.1. Основные положения расчета.

2.2.2. Расчет изгибаемых элементов с учетом действительной работы древесины при сжатии.

2.2.3 Приближенный метод расчета изгибаемых элементов.

2.3. Способ учета ослабления сечения в армированных балках.

2.3.1. Общий расчет.

2.3.2. Концентрация напряжений при изгибе.

2.4. Расчет деревянных армированных балок с ослабленным сечением по предельным состояниям.

2.5. Численные исследования напряженно - деформированного состояния армированных деревянных балок с ослаблениями на ЭВМ

2.5.1. Метод конечных элементов и «COSMOS/M».

2.5.2. Укрупненный алгоритм расчета деревянной балки с ослабленным сечением.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК С ОСЛАБЛЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ.

3.1. Первая часть экспериментального исследования.

3.1.1. Методика и планирование экспериментального исследования.

3.1.2. Изготовление моделей балок.

3.1.3. Результаты экспериментального исследования и их анализ.

3.2. Вторая часть экспериментального исследования.

3.2.1. Планирование экспериментального исследования.

3.2.2. Результаты экспериментального исследования и их анализ.

3.3. Третья часть экспериментального исследования.

3.3.1. Методика и планирование экспериментального исследования.

3.3.2. Результаты экспериментального исследования и их анализ.

3.4. Сравнительные испытания армированных деревянных балок.

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДЕРЕВЯННЫХ АРМИРОВАННЫХ БАЛОК ИЗ ДРЕВЕСИНЫ 3 СОРТА.

4.1 Методика оценки.

4.2.Результаты оценки.

Актуальность темы:

Древесина представляет собой ценнейшее сырье, которое находит самое широкое и многообразное использование. Лесные ресурсы в отличие от природных (угля, руды и т.д.) восстановимы. К положительным свойствам древесины относятся сравнительно невысокая ее плотность при высокой относительной прочности в 5-7 раз большей, чем у бетона и всего на 3-4% меньшей, чем у прокатной стали, а также низкая тепловодность, высокая химическая стойкость, легкость и простота обработки, хорошие акустические и эстетические качества.

Качество древесины зависит от ее прочностных свойств, внешнего вида (ширина годичных слов, размеров анатомических элементов), состояния и количественного соотношения сортообразующих пороков, основными из которых являются сучки. Пороки древесины оказывают большое влияние на процесс склеивания, качество клеевого соединения и конструкцию в целом. Многочисленные исследования клееных конструкций весьма наглядно показали, что при испытаниях конструкций на изгиб основной причиной разрушения являются пороки древесины. Для снижения влияния пороков на качество конструкций, используют сортировку пиломатериалов по сортам, согласно ГОСТ 8486-86 пиломатериалы распределяют на 1, 2, 3 и 4 сорт. При производстве клееных конструкций древесину 3 и 4 сортов практически не применяют. Для повышения качества и прочностных свойств древесины на деревообрабатывающих предприятиях широко распространено сращивание по длине с вырезанием недопустимых пороков. Из всех видов клеевых соединений наиболее распространенным является зубчатый шип. Было установлено, что наиболее рациональным зубчатым соединением является соединение со следующими параметрами: угол скоса от 1:8 до 1:12, шаг от 6 до 10 мм и затупление конца зуба 0,1.0,5 мм [52]. Прочность таких соединений при растяжении составляет 90%, а при статическом изгибе 95 - 98% от прочности целой, без пороков, нестыкованной древесины. При дальнейшем увеличении угла скоса прочность соединения резко падает. Затупление конца зуба свыше 0,5мм резко снижает прочность соединения при растяжении и изгибе, доводя её до 50% прочности соединения при затуплении конца зуба, равном 0,3 мм. Малая длина и возможность полной автоматизации процесса склеивания обусловили применение этого вида соединения практически на всех отечественных и зарубежных предприятиях. Но в процессе поточного изготовления клееных конструкций прочность слоев, определяющих структуру клеевого элемента, заметно снижается. Разрушение балок происходит по нижнему растянутому слою, что естественно, т.к. зубчатое соединение занимает всю площадь поперечного сечения элемента. Таким образом, наличие зубчатого соединения, особенно в изгибаемых элементах, не позволяет извлечь выгоды повышения несущей способности балок за счет использования пиломатериалов 1 сорта, т.к. прочность таких балок с зубчатыми соединениями находится на том же уровне, как и у балок с нестыкованными по длине слоями 3 сорта в растянутой зоне [40].

Для снижения влияния пороков древесины естественного происхождения, а так же искусственно созданных (зубчатых соединений), на прочность и несущую способность конструкций было применена стальная арматура. Армирование позволяет на 25 - 30% уменьшить высоту сечения деревянных элементов, сократить на 30 - 40% расход древесины, снизить на 15 - 25 % монтажную массу, на 12 - 18 % стоимость, а также дает возможность применения древесины 3 сорта, за счет восприятия арматурой значительной части нагрузки [116]. Причем, с течением времени, значение доли воспринимаемой нагрузки, в арматуре, от действующего изгибающего момента только увеличивается [54].

Необходимо отметить, что в данной диссертационной работе рассматривались наиболее часто встречающиеся виды ослаблений: естественного происхождения - сучки и искусственно созданные - зубчатые соединения. Такой вид ослаблений, как технологические отверстия (подрезки) не рассматривался, в виду того, что данный вид ослаблений в конструкциях, принимается исходя из конструктивных соображений.

Целью работы:

Цель диссертационной работы - определить степень влияния некоторых видов ослаблений поперечного сечения на напряженно-деформированное состояние армированных деревянных балок и разработать рекомендации по расчету конструкций с учетом ослаблений.

При этом решались следующие задачи:

- выполнить исследование напряженно-деформированного состояния армированных балок с ослабленным сечением;

- определить характер разрушения армированных балок с ослаблениями;

- выявить возможности применения в армированных цельнодеревянных конструкциях (прогоны, ребра плит покрытия) древесины 3-го сорта вместо 2-го сорта;

- определить влияние степени армирования на несущую способность и надежность против обрушения клееных деревянных конструкций с технологическими ослаблениями сечения (зубчатый шип) в растянутой зоне;

- уточнить методику инженерного расчета армированных балок с ослабленными сечениями;

- провести численные исследования и создать трехмерные модели армированных деревянных балок, а также исследовать влияние вида ослаблений на прочность и деформативность таких балок;

- оценить технико-экономическую эффективность армированных деревянных балок 3-го сорта в сравнении с неармированными балками, изготовленными из древесины 2-го сорта.

К основным результатам работы можно отнести:

- данные экспериментально-теоретического исследования балок с ослабленным сечением;

- оценку прочности и деформативности балок с ослабленным сечением;

- рекомендации по инженерному методу расчета армированных балок с учетом ослаблений сечения.

Научную новизну работы составляют:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований работы армированных балок с ослабленным сечением;

- обоснованная возможность применения в армированных конструкциях древесины 3-го сорта с естественными и технологическими ослаблениями;

- уточненный метод расчета изгибаемых армированных балок с учетом ослаблений;

- статистически обоснованные результаты экспериментальных исследований независимости значений разрушающей нагрузки армированных деревянных конструкций от сорта древесины при повышении коэффициента армирования.

На защиту выносятся:

- результаты анализа отечественных и зарубежных исследований влияния ослаблений на прочность и деформативность элементов;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований прочности и деформативности балок с ослабленным сечением;

- рекомендации по инженерному методу расчета армированных балок с учетом ослаблений сечения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ Результаты экспериментально-теоретических исследований работы армированных деревянных балок, с естественными и технологическими ослаблениями сечения, позволили сделать следующие выводы:

1. Ослабления поперечного сечения значительно снижают прочность и деформативность деревянных конструкций. Армирование компенсирует влияние ослаблений, при этом в конструкциях повышается прочность и надежность против обрушения по сравнению с неармированными.

2. Равнопрочность армированных конструкций с ослабленными сечениями достигается за счет увеличения коэффициента армирования на 10 -30 % по сравнению с армированными конструкциями без ослаблений.

3. В армированных цельнодеревянных конструкциях возможно применение древесины 3-го сорта вместо 2-го сорта при равной прочности и надежности.

4. Статистически обоснованы результаты экспериментальных исследований о независимости значений разрушающей нагрузки армированных деревянных конструкций от сорта древесины за счет увеличения коэффициента армирования.

5. В армированных деревянных балках с ослаблением в растянутой зоне (в месте ослабления) наблюдается значительная концентрация напряжений. Коэффициент концентрации напряжений составляет 1,1 - 1,3, что необходимо учитывать при проектировании.

6. Деформативность в армированных балках на 15 - 20 % ниже, чем в неармированных. При разрушении армированных балок с ослабленным сечением обрушения не происходит за счет поддерживающего влияния арматуры в растянутой зоне и падежного соединения арматуры с древесиной, которое обеспечивает клеевой шов вплоть до разрушения по древесине. Коэффициент запаса прочности армированных деревянных конструкций изменяется от 3,00 до 5,07.

7. Метод расчета армированных деревянных балок с учетом ослаблений при сравнении полученных результатов с результатами экспериментального исследования показал, что разница достигает 14 - 16 %, а при расчете с использованием программного комплекса «COSMOS/M» 5 - 7 %.

8. Технико-экономический анализ деревянных армированных и неармированных балок показывает достаточно высокую эффективность армированных балок из древесины 3-го сорта: приведенные затраты сокращаются на 18 % по сравнению с неармированными балками из древесины 2-го сорта; расход древесины сокращается на 43 %, причем в армированной конструкции применяется более дешевая древесина 3-го сорта; трудоемкость изготовления уменьшается на 15 %.

1. Аронов Р.И. Испытание сооружений. Учебное пособие для вузов. М., «Высшая школа», 1974, с. 114-118

2. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. -М.: Лесная промышленность, 1978, с.224.

3. Ашкенази Е.К. Анизотропия машиностроительных материалов. -Л.: Машиностроение, 1969, с.3-51.

4. Ашкенази Е.К. и др. Анизотропия механических свойств древесины и фанеры. -М. -Л., Гослесбумиздат, 1958, с. 140.

5. Ашкенази Е.К. Прочность анизотропных древесных и синтетических материалов. М.: Лесная промышленность, 1966, с. 165.

6. Ашкенази Е.К., Ганов Э.В. Анизотропия конструкционных материалов: Справочник. Л.: Машиностроение, 1972, с.216.

7. Безухов К. И., Испытание строительных конструкций и сооружений. -М.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1954.

8. Белозерова А. С. Использование короткомерного пиломатериала для изготовления клееных двутавровых балок.- Вып. №448/ II. Москва, 1959,с. 6-10.

9. Белянкип Ф.П., Современные методы расчета прочности элементов деревянных конструкций. Киев, АНССР, 1951, с.9-15.

10. Белянкин Ф.П., Яценко В.Ф., Деформативность и сопротивляемость древесины, как упруго вязко - пластического тела - Киев, АНССР, 1957, с.71-77.

11. Белянкин Ф.П., Яценко В.Ф., Прочность и деформативность деревянного стержня при центральном, внецентренном сжатии и чистом изгибе. Киев, АНССР, 1960, с. 33-83.

12. Бондин В.Ф., Бойтемиров Ф. А., Касаткин В. Б., Василенко В.А. Натурные испытания армодеревянных балок в условиях Крайнего Севера. Сб.

13. Строительные конструкции. Краткое содержание докладов к XXIX научно -технической конференции. Новосибирск, 1972, с. 33-34.

14. Бондин В.Ф. О расчете армированных деревянных балок. -Журн. Строительная механика и расчет сооружений. М., 1976, №2, с.34-37.

15. Бураков Н.Н., Влияние сучков на механические свойства древесины сосны и ели. Труды ЦАГИ, вып. 60, 1930.

16. Волынский В.Н., О возможностях неразрушающего контроля прочности зубчатых клеевых соединений древесины. В сб.: Проектирование, призводство и применение клееных деревянных конструкций в строительстве, Гомель, 1977, с. 85-87.

17. ГОСТ 8486-86. Древесина. Пороки.

18. ГОСТ 16483.10-73. Древесина. Метод определения предела прочности при сжатии вдоль волокон.

19. ГОСТ 16483.30-73. Древесина. Метод определения модуля сдвига.

20. ГОСТ 16483.3-73. Древесина. Метод определения предела прочности при статическом изгибе.

21. ГОСТ 16483.5-73. Древесина. Метод определения предела прочности при скалывании вдоль волокон.

22. ГОСТ 16483.9-73. Древесина. Метод определения модуля упругости при статическом изгибе.

23. ГОСТ 5781-82. Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций.

24. ГОСТ8486-86*.Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия.

25. Грохотов В.И., Колпаков С.В., О результатах длительных испытаний армированных деревянных балок постоянной нагрузкой. Известия ВУЗОВ Строительство и архитектура, №8, 1982, с. 25-30.

26. Деныш Н. Д. Исследование прочности деревянных конструкций неотапливаемых зданий. Сб. Экспериментальные исследования и расчетстроительных конструкций. Под ред. Складнева Н. Н. М.: ЦНИИСК им. Кучеренко, 1986, с. 69 -74.

27. Долидзе Д.Е. Испытание конструкций и сооружений. -М: Высшая школа, 1975.

28. Древесиноведение и лесное товароведение. Под ред. М.Д. Бывших. Изд. 2-е, перераб. Минск, «Вышейшая школа», 1977.

29. Евдокимов Б.И. Соединения элементов деревянных конструкций на вклеенных вдоль волокон стержнях из стали и стеклопластика. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск, 1992.

30. Иванов Ю.М., Инструкция по испытанию деревянных конструкций с определением несущей способности. М., ЦНИИСК, 1972.

31. Иванов Ю.М., Исследования по деревянным конструкциям. Сб. статей. М. - Л., Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1950, с. 114 - 124.

32. Иванов Ю.М., Определение несущей способности деревянных конструкций методом ЦНИПС. -М., Стройиздат, 1943.

33. Иванов Ю.М., Предел пластического течения древесины. М., Стройиздат, 1948.

34. Иванов. 10. М. Славик 10. Ю. Влияние пороков строения древесины на прочность элементов конструкций / сб. научн. трудов ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко., М., 1982, с. 15-27.

35. Инструкция по изготовлению и контролю качества деревянных клееных конструкций для производственных сельскохозяйственных зданий. -М.: ГУП ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко, 2003.

36. Киселев В.А. Плоская задача теории упругости. Уч. пособие для вузов. М., «Высшая школа», 1976.

37. Клокова Н.П., Лукашник В.Ф., Воробьева А.В., Тензодатчики для экспериментальных исследований. М.: Машиностроение, 1972.

38. Ковальчук Л.М., Турковский С.Б., Пискунов Ю.В. и др. Деревянные конструкции в строительстве. -М.: Стройиздат, 1995.

39. Колчин Г.Б. Расчет прочности и надежности строительных сооружений. Изд-во «Картя Молдовеняскэ». -Кишинев, 1976, с. 47-57.

40. Коченов В.М., Несущая способность элементов и соединений деревянных конструкций. М., Госстройиздат, 1953.

41. Коченов В.М., Расчет деревянных конструкций по расчетным предельным состояниям. М.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1955.

42. Красиков В. И., Испытания строительных конструкций. М.-Л.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1952.

43. Кулиш В.И., Белуцкий И.Ю., Цуканов В.П. Деревожелезобетонные строения с непрерывной проезжей частью. Тезисы доклада науч.тех.конф. «Пути снижения материалоемкости несущих конструкций инженерного назначения». Хабаровск, 1987, с.40-43.

44. Лащеников Б.Я., Дмитриев Я.Б., Смирнов М.Н. Методы расчета на ЭВМ конструкций и сооружений. -М.: Стройиздат, 1993.

45. Лехницкий С.Г. Анизотропные пластинки. -М., Гостехиздат, 1957, с.329.

46. Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. -М.: Наука, 1977, с.416.

47. Лихтарников Я.М., Летников Н.С., Левченко В.Н. Технико-экономические основы проектирования строительных конструкций: Уч.пособие для вузов. -Киев-Донецк: Вища школа. Головное изд-во, 1980.

48. Мастаченко В.Н. Надежность моделирования строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1974, с.84.

49. Миронов В. Г. Технология изготовления клееных деревянных конструкций.: Уч. Пособие. Горький, ГИСИ им. В. П.Чкалова, 1990.

50. Митропольский Н.М., Овечкин A.M., Алешинский Ю.Н., Богданович А.Ф., Строительные конструкции. М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1957, с. 152-186.

51. Молотовщиков С.Л., Прочность и деформативность армированных деревянных балок при длительном действии нагрузки. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Владимир, 1999.

52. Монасевич А.Д. Составные железо-деревянные оболочки. Вестник инженеров и техников, 1937, с.12-17.

53. Мудров Г.Г., Влияние сучков на прочность дощатых элементов при изгибе. Военно-строительный сборник, №5, 1940.

54. Новые исследования в области технологии изготовления деревянных конструкций: Сб. научных трудов. М., ЦНИИСК, 1988.

55. Освенский Б.А. Скалывание и раскалывание в деревянных конструкциях: Сб. трудов №169: Исследования прочности и деформативности элементов конструкций из древесины, строительной фанеры и стеклопластика АГ-4С.М., МИСИ, 1978.

56. Перелыгин А. М., Влияние пороков па технические свойства древесины. M.-JI.: Гослесбумиздат, 1949, с. 7-36.

57. Перелыгин Л. М., Древесиноведение.- М., Лесная промышленность, 1969.

58. Перелыгин Л. М., Певцов. А.Х., Механические свойства и испытания древесины. М.: Гослестехиздат, 1934, с. 275-308, 349-355.

59. Питлюк Д. А. Расчет строительных конструкций на основе моделирования. -М.: Изд-во Ленинград, 1965, с. 150.

60. Поберезкин Е.А. Деревянная балка с металлической арматурой. А.С. №84267, класс 37 0 301, 1949.

61. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80) /ЦНИИСК им. Кучеренко. -М.: Стройиздат, 1986.

62. Преображенская И. П. О влиянии качества древесины на прочность изгибаемых балок. / Сб. научн. трудов ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко, М., 1982, с. 45-54.

63. Преображенская И.П., Скирпстунас К. А., Славик Ю.Ю., Прочность клееных балок со слоями составного сечения. Журн. Известия ВУЗОВ Строительство и архитектура. М., 1982, №5, с. 1-5.

64. Рекомендации по испытанию деревянных конструкций. -М.: Стройиздат, 1976, с.32.

65. Рекомендации по проектированию и изготовлению армированных деревянных конструкций. -М., Стройиздат, 1972, с.46.

66. Репин В.А. Деревянные балки с рациональным армированием. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Владимир, 2000.

67. Рогинская В. М. Об оценке длительной прочности зубчатых соединений. Тезисы докладов и сообщений на всесоюзном совещании по производству деревянных клееных конструкций и повышению их качества., М., 1976, с. 97-98.

68. Руководство по проектированию клееных деревянных конструкций. ЦНИИСК. -М., Стройиздат, 1977.

69. Рюмина Е. Б., Р. В. Никулихина Влияние качества пиломатериалов на прочность элементов строительных конструкций. / Сб. научн. трудов ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко, М., 1982, с. 36-44

70. Савков Е. И., Механические свойства древесины. М.: Лесная промышленность, 1965.

71. Савков Е. И. Прочность пиломатериалов. Л., Гослесбумиздат, 1962, с. 11-26.

72. Сарычев B.C., Калугин А.В. Методы технико-экономического обоснования применения эффективных строительных конструкций. -М., МИСИ им.Куйбышева, 1981, с.78.

73. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. -М., Мир, 1979.

74. Серов Е.Н., Санников Ю.Д. Проектирование балок и стоек каркасных зданий. СПб гос. архит. строит, ун-т. СПб., 1995.

75. Склеивание древесины за рубежом. М., 1961

76. Слицкоухов Ю.В. Определение прогиба клееных и клеефанерных балок: Сб. трудов №105: Прочность и деформативность древесных и полимерных материалов, соединений элементов и конструкций с их применением. М., МИСИ, 1974.

77. Смирнов А.Ф., Александров А.В. и др. Сопротивление материалов. Уч.для вузов. М., В.Ш., 1975, с.433.

78. Смирнов Е.А. Прочность и деформативность клееных деревянных балок с групповым армированием на части длины. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Владимир, 1986.

79. Смирнов Е.А. Прочность и деформативность клееных деревянных балок с групповым армированием на части длины. -Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Владимир, 1986.

80. СНиП Н-25-80. Деревянные конструкции. М.: Стройиздат, 1983.

81. СНиП II-6-74. Нагрузки и воздействия. М., 1976, 10 с.

82. Соротокин В.М., Шолохова А.Б., Фрейдман А.С. О прочности и деформативности клеевого соединения арматуры с древесиной. В кн.: Разработка и исследование клееных деревянных конструкций. Труды ЦНИИСК, вып.24. М„ 1972, с.40-45.

83. Степанов М. Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний. Справочник М.: Машиностроение, 1985.

84. Тимошенко С.П., Сопротивление материалов. М., Наука, 1965, с.269.

85. Турковский С.Б., Курганский В.Г., Почерняев Б.Г. Опыт применения клееных деревянных конструкций в Московской области. М., Стройиздат, 1987, с.12.

86. Уголев Б.Н., Испытания древесины и древесных материалов. М.: Лесная промышленность, 1965.

87. Успенская Г. Б. Оценка качества цельной и клееной древесины. Новые исследования в области технологии изготовления деревянных конструкций.: Сб. научных трудов / ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко. М., 1988. с. 19-27.

88. ФлаксерманА.Н., Влияние наклона волокон на механические свойства древесины сосны. Труду ОГИЗ, Гослестехиздат, вып. 78, 1931.

89. Фрейдин А. С., Вуба К. Т., Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины. М.: Лесная промышленность, 1980.

90. Фрейдин А. С., Отарбаев Ч.Т., Знаменский Е.М., Вуба К. Т., Масштабный фактор и его влияние на прочность клееной древесины. -Известия ВУЗОВ Строительство и архитектура, №9, 1983, с. 18-23.

91. Хапин А.В. Совершенствование методов расчета клееных деревянных балок с учетом анизотропии прочности и упругих свойств материалов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л., 1980, с.33-39.

92. Хасанов Р.Ш., Забурунов В.А., Расщепкин Н.Е. О клеях для армированных деревянных конструкций. Сб. Армированные деревянные конструкции. Материалы совещания-семинара. НИИпромстрой, Уфа, 1976.

93. Хечумов Р.А., Кепплер X., Прокопьев В.И. Применение метода конечных элементов к расчету конструкций. -М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 1994.

94. Ю1.Хрулев В.М. Долговечность клееной древесины М., Лесная промышленность, 1971.

95. Хрулев В.М. Прочность клеевых соединений М., Стройиздат, 1973.

96. Шейнкман B.C. Эффективность армирования клееных деревянных балок стальной стержневой арматурой. Сб. Проектирование, производство и применение клееных деревянных конструкций в строительстве. - Гомель, 1977, с.35,36.

97. Ю5.Шмельтер Я., Дацко М., Доброчинский С., Вечорек М. Метод конечных элементов в статике сооружений. Пер. с пол. Предтеченского М.В. -М.: Стройиздат, 1986.

98. Щуко В.Ю. Влияние величины процента армирования на работу армированных деревянных балок. Особенности строительства в условиях восточной Сибири. Сб. докладов межобл. научно-технич. конференции. Вып.1. Иркутск, 1968.

99. Щуко В.Ю. Исследование деревянных балок, армированных стальными стержнями. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск, 1969.

100. Щуко B.IO. Клееные деревянные конструкции в сельскохозяйственном строительстве. Строительство и архитектура. Сер.6. М., ВНИИИС, 1984.

101. Щуко В.Ю. Облегченные армированные деревянные конструкции для сельскохозяйственных, производственных и складских зданий: Уч. пособие. Владимир: ВПИ, 1982, с.15-22.

102. Щуко В.Ю. Оценка технико-экономической эффективности армированных деревянных балок. -Сб. Тезисы докладов XXYI научно-технической конференции, НИСИ, Новосибирск, 1969.

103. Щуко В.Ю. Расчет армированных деревянных конструкций по предельным состояниям. -Реферативная информация ЦИНИС, серия.УШ, №2, 1978.

104. Щуко В.Ю. Расчет изгибаемых деревянных элементов, армированных стальными стержнями. В кн."Строительные конструкции", труды НИСИ, вып.II, Новосибирск, 1970, с.30-36.

105. Щуко В.Ю., Азимбаев К.Г. Разработка и исследование клееных армированных треугольных арок. Сборник трудов (межвузовский). Совершенствование и расчет строительных конструкций из дерева и пластмасс, СПб, 1994, с.57-63.

106. Щуко В.Ю., Еропов Л.А., Смирнов Е.А. Конструкции из дерева и пластмасс, облегченные дощатые конструкции. Учебное пособие, Владимир, 1990.

107. Щуко В.Ю., Козулин А.Я., Смирнов Е.А. Клееные деревянные балки для сельскохозяйственных производственных зданий. Материалы научнотехнической конференции «Развитие производства клееных деревянных конструкций в Сибири», Новосибирск, 1975, с.40-43.

108. Щуко В.Ю., Кульков Э.В. К вопросу применения клееных армированных рам в производственных зданиях. Труды Иркутского ПИ. Выпуск 62, Иркутск, 1971, с.8-11.

109. Щуко В.Ю., Лебедева Л.В., Климков С.В. Армированные деревянные конструкции для строительства. Интенсификация строительства. Тезисы региональной научно-технической конференции, Владимир, 1988.

110. Щуко В.Ю., Рощипа С.И. Армированные деревянные конструкции в строительстве. Учебное пособие. Владимир, 2002.

111. Щуко В.Ю., Рощина С.И., Репин В.А.: Клееные деревянные конструкции с рациональным армированием. Сб. «Современные проблемы совершенствования и развития металлических, деревянных и пластмассовых конструкций» СамГСА, Самара, 1996, с. 25-26.

112. Щуко В.Ю., Смирнов Е.А. Исследование прочности и жесткости клееных деревянных балок, армированных на части длины. Новые облегченные конструкции зданий. Межвузовский сб. Ростов н/Д: РостовИСИ, 1982, с.83-89.

113. Щуко В.Ю., Смирнов Е.А. Повышение эффективности несущих клееных деревянных армированных конструкций. Молодые ученые и исследователи производству, Владимир, 1976.

114. Щуко В.Ю., Смирнов Е.А. Эффективность применения армированных деревянных конструкций. Материалы региональной конференции «Региональные проблемы развития строительного комплекса», Владимир, 1995.

115. Щуко В.Ю., Щуко С.А. Экспериментальное исследование работы деревянных балок, армированных стальными стержнями. Труды Иркутского политехи, института. Исследование инженерных конструкций. Вып.56. Иркутск, 1969, с. 16-26.

116. Щуко В.Ю., Щуко С.А., Козулин А .Я. Рекомендации по проектированию армированных деревянных конструкций. -Иркутск: 1978, с.66.

117. Щуко В.Ю., Христофорова Т.Н., О влиянии ослаблений на прочность и деформативность клееных деревянных конструкций. в сб.: Итоги строительной науки, Владимир, 2003.

118. Щуко С.А., Завгорудько Н.А. Использование низкосортной древесины в армированных панелях покрытий. в сб.: Проектирование, производство и применение клееных деревянных конструкций в строительстве, Гомель, 1977.

119. Щуко С.А., Смирнов Е.А., Евдокимов А.В. Оптимальное армирование клееных деревянных балок на части длины. Тезисы научно-технической конференции «Повышение качества строительства автодорог в Нечерноземной зоне РСФСР», Владимир, 1987.

120. Riedlbauer X. Die vorgespannte Holzkonstrutionen. "Bauen mit Holz", 1982, №5, p. 272 -283.

121. Rug W.: Hoherveredlung von holzkonstruktionen durch awendung neuer erkenntnisse der grundlagenforschung. "Bauplanung Bautechnik", 1986, № 2, s. 68 -71.

122. Zahn L.L.: Design of wood members under combined load. J. of Structural Engineering, 1986, vol. 112, № 9, p. 2109 2126.

123. Министерство образования РФ

124. Клееные армированные деревянные элементы для несущих иограждающих конструкций1. Технические условия1. Владимир 20061. Содержание1. Общие положения 32. Технические требования 3

125. Указания по изготовлению 5

126. Специальные правила по технике безопасности 65. Правила приемки 76. Методы испытаний 8

127. Маркировка, хранение и транспортировка 10 Приложение 1