автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Выносливость соединения составных мостовых деревянных брусьев на нагельных пластинах

РГ6 'од

На правах рукописи

о Л

I I < г,

БОЙМАТОВ Фахридин Бобожонович

ВЫНОСЛИВОСТЬ.СОЕДИНЕНИЯ'СОСТАВНЫХ МОСТОВЫХ ' ДЕРЕВЯННЫХ БРУСЬЕВ НА НАГЕЛЬНЫХ ПЛАСТИНАХ

. 05.23.01'. Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук '

Воронен - 1996

: Работа выполнена в Воронежской государственной архитек- . турно-строительной академии.

'Научный'руководитель:

-доктор технических наук, профессор A.C. Прокофьев

Официальные оппоненты: • доктор технических наук, профессор В.А. Дементьев, ^кандидат технических каук, доценг, чл.гкорр. МАИ и IKA Б.А. Бондарев ■

Ведущее предприятие: ГИПРОНИИсельпрои, г.Орел"

Защита состоится "J^/ " isiCQ^i^ 1Э9 6 г. в • час.' мин. на заседании диссертационного совета

Д063.79.01 в Воронежской государственной' архитектурнотстрои-тельной академии по адресу: 394680, г.Воронея, ул. 20 лет

Октября, 84, ауд. 20, корпус 3. ' '_ '

#

С диссертацией чолио ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан -ОР- -199^ г..

Просим Вас принять участие в заседании совета и направить свой отзыв на автореферат.в двух экземплярах в секретариат совета по указанному адресу.

ОБЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность темы. Деревянные конструкции, благодаря uanct плотности , высокой относительной прочности (отношения расчетного сопротивления к плотности материала) и стойкости при эксплуатации в атмосферных условиях, довольно широко используются в народном хозяйстве. В последние годы широко применялись клееные деревянные конструкции. Однако в некоторых областях строительства били выявлены расслоения клеевых ивов строительны?, конструкций. Использование клееных шпал и мостовых брусьев приводило к увеличению стоимости железных дорог и не всегда было надежным. 1 Л

Из-за вырубки лесов в Европейской части Российской Федерации стали дефицитны мостовые и переводные брусья, а такяе опалы из цельной древесины. Как известно, строительные конструкции во многих случаях наряду со статической постоянной нагрузкой под-вер.*;, л значительным циклическим нагрузкам. Их источниками могут бить транспортные средства, подвесное и крановое оборудование, ветровая нагрузка, воздействие неуравновешенных механизмов и т.п.

Воздействие циклической нагрузки вызывает в материале конструкции усталость, что моает, привести ¡с ее разрушонию. При этом разрушение может произойти при нагрузке, значительно^ мень-. шей той, которую. • вьдеряивают конструкции при статически испытаниях.-

Эффективность испольэйвания современных коннекторных сое-; динительннх пластин при сплачирании деревянных-брусьев в современном строительстве показана на конференции.международного Совета по исследования^ и документации в строительство (целевая группа С1В/ W IÖ А/ЧУ6), проведенной в России в 1992 г.

Расчет и проектирование составшх постовых и переводных брусьев, а такяе впал, работающих в условиях циклического нагру-жеии'я, вооыоши лишь при наличии обоснованных усталостных харак-гернс.ли.

Однако выносливость составных брусьев не исследована, что сдерживает их применение не только на келезних дорогах, но и в других областях строительства.

Цель работы заключалась в проверке сопротивляемости соединений постовых брусьев на нагельных пластинах при циклических нагрувениях и разработке методики их расчета на выносливость.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующее задачи:

- разработать оптимальную методику экспериментальных исследований выносливости соединений деревянных .составных-брусьев на нагельных пластинах;

- получить начальные характеристики сопротивляемости брусьев при кратковременном и длительном действии статических нагрузок;

- экспериментально исследовать выносливость соединений брусьев при коэффициенте асимметрии цикла, отвечающем реалыши ус-лоьияы эксплуатации;

- провести анализ работоспособности составных брусьев на

»

основе проведенного эксперимента;

-.дать теоретическую оценку работы составных брусьев;

- разработать методику расчета соединений деревянных эле-мо'.п-ов на нагельных пластинах не выносливость.

Научная новизна работа заключается в следующем:

- впервые получены экспериментальные данные по'выносливости

мостовых составных1 брусьев (МСБ);

- выполнен днализ работоспособности соединений при циклическом нагружеиии;

- показана возможность использования теоретических решений А.Р. Ржаницына и A.C. Прокофьева для оценки'напряменно-деформи-рованого состояния составных брусьев и их выносливости.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных исследований по выносливости соединений деревянных элементов на нагельных пластинах;

- предложения по методике расчета соединений деревянных элементов на нагельных плзстинак.

Практическое значение работы заключается ь разработке инженерного метода расчета соединений ИГО т вмшсл'ивость.

Внедрение'результатов работы. Результаты исследований использованы:

: - ГИПРОНИИсельпромом в научных исследованиях работоспособности деревянных конструкций;

• - Управлением автомобильных дорог Липецкой области пои ремонте и реконструкции подъездных путей пройишленных предприятий дорояного комплекса Липецкой области и при разработке "Инструкции по проектированию, изготовлению, монтажу и ремонту деревянных пролетных строений автодорожных мостов".

Апробация работы.-Результаты диссертационной работы представлялись на Международной конференции Совета по исследованиям и документации в строительстве (целевая труппа CIB/W 18 Л/ТУ 6) в г.Кирове, 1992 г.; на юбилейной конференции строительного университета в г.Софии, 1993 г.; на Меядународиой конференции по

А

мостам в Г.Братиславе, IS94 г.; «а'научно-технической канф&ронг

ции Санкт-Петербургского Архитектурно-строительного университета, 1994 г.; на ежегодных научно-технических конференциях ВГАСА, 1992-95 гг.

¡.убликации. По материалам диссертации опубликовано четыре работы, получен один патент.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка использованиях источииков. Она содер-вит. Ii!4 страниц печатного текста,34 рисунка , 12 таблиц . , 75 наименований литературы, из которых 9 источников эарубеиных авторов.

* >

■ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности диссертационной работы.

В первом разделе сделан обзор работ, посвященных исследованиям выносливости древесины как конструктивного материала, анализируются достижения отечественных и зарубежных ученых, в этой области. В отечественной практике изучением усталостных свойств цель' ной и составной древесины занимались К.К: Симинский, Ф.П. Белян-' кин, H.i>. Фигурнов, B.C. Мартышкин, Н.Ф. Поспелов, Л.М. Коваль-чук, С.А. Щуко, А.Ф. Богданович и др. За рубежом й атом направ-. лении проводили исследования 0. Граф, В. КИИЧ,- Г. Коллнан.Е.Брю-нер.и др. Анализ результатов работ упомянутых.авторов показал, что основная часть исследований по выносливости древесины относится к испытаниям на изгиб' с вращением, т.е. к такому виду на-грукения, которое не характерно при эксплуатации строительных конструкций. .

- б - '

Кроме исследований на изгиб с вращением известно сравнительно небольшое число экспериментов на усталость при сжатии (О.Греф, A..D.'Педдер, А.Ф. Богданович, D„H. Иванов), растяжении (А.О.Пед-дер), скалывании вдоль волокон (U.M. Фигурнов, В. Лезис) и поперечном изгибе (Ф.П. Белянкин и лаборатория лесных продуктов США).

Выявлению физического характера причин усталости древесины посвящены исследования А.Ю. Педдера и Ф.П. Беллнкина. В результате этих исследований Ф.П. Белянкин впервые дал качественное объяснение механизм? усталостного разрушения древесины.

Исследования по выносливости деревянных клееных конструкций до 1973 г. были представлены ливь в виде отдельных сообщений, среди'которых'следует отметить работы B.C. Мартышкина, D.H. Никифорова, И.Ф. Ромашиной, Н.Д. Поспелова.

Фундаментальные исследования выносливости клееных деревянных элементов были проведены A.C. Прокофьевым и его учениками: ■A.A. Сморчковым, В.А. Кабановым, С.В. Поветкиным, A.B. Масаловым, С.П. Ивановым.

• Исследования в облает., воздействия циклических нагрузок на составные элементы с податливыми средстрамй соединения до настоящего времени практически отсутствуют. Мояно отметить работы (Ь\Ф. Сегеля, А.Ф. Богдановича, A.A. Погорельцева, У. Лзумура), рассматривающие лишь отдельные аспекты вопроса.

Анализ литературных источников показывает, что изучению выносливости достаточно полно подвергались в основном образцы из клееной древесины. Разработан иняенерный метод расчета клееных, деревянных элементов на выносливость при' действии механических и текпературно-вламностнйх воздействиях. ■•

Выносливость нагельных соединений элементов из цельной древесины практически не исследована.

Во втором разделе, исхода из задач исследования, излояена прогр_кма и методика проведения экспериментов, описана конструкция опытных элементов и технология их изготовления.

С.А. Исупов экспериментально исследовал влияние на несущую способность и местность соединений основных конструктивных параметров пластины с последующим анализом трудоемкости ее изготовления и стоимости; рассматривалось влияние материала основы и способ присоединения к ней нагелей, материал нагелей и вид их заострения. Диаметр, длина нагелей, их расстановка исследованы ранее Ю.В. Пискуновым.

Из приведенных результатов испытаний С.А. Исуповым можно сделать вывод, что наибольшую жесткость имеют соединения сме-таллической основой на-приваренных к ней нагелях, поэтому эта основа и вид закреплений к ней нагелей приняты в качестве основного варианта (рис. I).

Все испытания соединений с целью исследования выносливости выполнены на пластинах ТГк. Дополнительно (с целью экономии стали) исследовалась выносливость соединений на пластинах СГк.

Опытные испытания ,при изучении прочности и дефорыативности

соединения при действии кратковременных и длительных' статических, *

а такие циклических нагрузок проводились на образцах несимметрич-■ ного соединения с ограничением горизонтальных перемещений с переносом центров давлений к плоскости соединения, что позволяет получить достаточно объективные результаты несущей способности нагельного соединения, примечительного к составным брусьям (рис. 2). ЛинеРное смещение частей образца относительно друг

• Общий вид нагельных пластин

I1:- Щ

|JJ¡J ! ¡О Жр^Р

т

III • №

а)

б)

а) марок ТГк: Т - жесткая основа; Г -заостренные нагели;

к - контактная приварка;

б) марок СГк: С - гибкая основа; Г - заостренные нагели;

к - контактная приварка.

друга достаточно точно измерялось с помощью индикаторов часового типа ИЧ-10.

Деревянные составные элементы для экспериментальных иссле-довани" изготавливали в Кировском научно-производственном инженерной центре "строительны;; конструкций (КНПИЦСК) под руководством генерального директора, кандидата технических наук С.В.Писку нова.

Образцы изготавливались из сосновых пиломатериалов 1-го . сорта. Качество древесины удовлетворялось требованиям СНиП П-25--80. В качестве наиболее характерного типоразмера составных постовых брусьев было принято сечение 100 х 250 ш. Длина составных брусьев 3200 мм для применения в железнодорожных, мостах с широкой колеей с расстоянием между осями пролетных строений 2000 мм и консольными свесами по 600 им при передаче давлений рельсами на расстоянии 200 мм ог осэй опирания бруса (рис. 3).

Конструктивно брус выполнен составным по высоте из двух элементов, соединенных нагельными пластинами двух типов (рис.4).

Экспериментальные исследования на выносливость проводили на специально сконструированном пульсаторе с инерционным .сило-возбудителем эксцентрикового типа и регулируемой частотой приложения нагрузки. Величину нагрузки контролировали по динамометру

и показаниям измерительной аппаратуры. Для проведения'длительных■ »

статически* испытаний использовали рычааные установки первого рода с (10-20)-кратной передачей усилия. Деформации виброползучести и ползучести измеряли индикаторами часового типа в середине пролета, в местах прилоаения нагрузки. В процессе эксперимента в помещении лаборатории поддерживали температуру воздуха ' в пределах (20+2) "С и относительную влаашость воздуха (65+5) X.

j у

/ / /_ A

/ ✓

/ / /

/

1

jr . 10Вт

ч ч ч ч ч ч ч рч Ч' ч ч ч

ч

Mill

ттш

Рис. 2 Вид образца

Рис. 3' Схема иаго/хения СМБ

АЛ

-ШП НИ :11

I |гоо>-

7S7S tOQ 100 -

И lill llllll

«во

4

1000 L' 1000

1-1

вгюо

75.. . 1

' * ' . ' '

Рис: 4 Конструктивное ровение СМБ

j:

12Г

в,~юо

Испытания на 'выносливость проводили при числе циклов повтор-

С

ных нагружений л = 2'10 при коэффициенте асимметрии р = 0,2 и

= 0,25, характерном в реальной эксплуатации. Такое число циклов достаточно велико, чтобы охватить большинство практических случаев-эксплуатации циклических нагруженных деревянные конструкций. '■'•'•-

. . Эксплуатационную характеристику частоты нагруяения составаих мостовых брусьев мовно определять с учетом геометрических лара-. метров вагонной нагрузки и скорости ее'движения по мостовому переходу. • .

Таким образом, эксплуатационное число нагруиений составных мостовых брусьев за I с . находихсй в пределах 3-29 Гц (180-1740 цикл/мин).

Характерней особенностью деревянных элементов и их соединений является ярко выраженная зависимость их несущей способности и деформативности от величины и продолаительности действия нагрузок.

Длительные статические испытания постоянной нагрузкой отвечают предельному режиму испытаний на выносливость с коэффициентом асимметрии I.

Выбор базы длительнчх .испытаний, т.е. времени нахождения элементов под нагрузкой, осуществляется из диапазона 6-12 нес., наиболее распространенного в практике экспериментальны* исследований, и определяется целями испытаний.

В третьем разделе приведены результаты экспериментально-теоретического исследования работы составных деревянных брусьев на нагельных пластинах при статических нагруаениях.

В настоящее время существуют два подхода к расчету составных стержней. ,

По теории Л.Р. Ржаницына можно использовать ь уп^ии постановке гипотезу абсолютной несткости поперечных связей, расположенных континуально. Применение же в поперечном сечении составА

ных элементов двух материалов: древесины и стали, - с различными механическими характеристиками мояет привести к изменению эпюры напрляеинй в элементе. Анализ С.А. ИсУпова показал, что при малом количестве дискретных связей при неравномерном их распределении, расчет составного стержня численным методом вполне коррек-рен.

Расчетная схема составного элемента показана на рис. 5, где усилия в связях рассматриваются как неизвестные.

1-1. '

2 ~й с тер» :ень

3 Ъ Т3 т т.

г ~~ тТ

А 1 .-й С кень

х .

Н

ЕЕ

г

Рис. 5 Расчетная схема стервня

из двух

элементов

Совместность деформаций в двух направлениях позволяет записать определяющее уравнение:

[ДМТЖДр}. = 0, (1)

где - матрица единичных перемещений с учетом дефорыа-тивности связей и равная сумме матриц единичных перемещений и деформативности связей; вектор столбец грузовых перемеще-

ний. ,

Цосле решения системы уравнений (I) получим значенияТхп и Туп , которые определяют величину сдвигающих усилий в п -й связи и величину вертикальных усилий в поперечных связях,и после , этого рассчитывается основная' система без связей.

Учет нелинейной работы нагельных пластин осуществляется введением в расчет непосредственно диаграмм деформирования связей под нагрузкой (рис. "6) и определением по ним жесткости каждой связи по вычисленным усилиям . С этой целью были проведены экспериментальные исследования шести образцов на-пластиках ТГк 5 и СГк 5 со статическим нагруяением, равномерно возрастающей нагрузкой, измерением линейных деформаций смецения и фиксирования величину нагрузки при предельной величине деформации, равной 2 мм. Несущая способность пластин: ТГк' Б - 17220 II ■СГк 5 - 1.3330 Н при коэффициенте вариации V = И % и показателе точности Р ь 3,6 %.

Длк кратковременного нагруяения модуль упругости брусьев принимался равным Е = 10000 МПа.

Расчетная несущая способность нагельной пластины определялась по формуле:

1 - нагельная пластина с металлической основой класса ТГк;

2 - нагельная пластина с металлической основой класса СГк

-.15 -

Тн.л = тн- тСр-. Пн-кр, №

.де Тн - расчетная несущая способность нагеля^; 1Г1Ср-- количество срезов нагеля, шт;Пн- количество нагелей в пластин шт.; Кр " коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий между рядами нагелей.

При этом расчетная несущая способность на один срез цилиндрического нагеля, кестко закрепленного относительно металлической пластины и заглубленного в древесину, определялась по формуле: '

Тн.а.' = Тн-Ка-кд, (3)

где Ка- коэффициент, определяемый в зависимости от рабочей длины нагеля; ((д - коэффициент, определяемый в зависимости от условий деформирования из плоскости соединения..

Величины сдвигающих усилий на полудлине бруса получены равными: при первой модели сплачивания элемента Т = 9,26 кН, при • второй модели Т = 10,09 кН при абсолютной жесткости поперечных ' свнзей. '

При использовании нелинейной диаграммы Т-'^ ■. величины . -сдвигающих усилий возрастают до Т = 10,21 кН при абсолютной • . жесткости поперечных связей и до Т =10,24 кН при натурной поперечной жесткости. Таким образом, гипотеза А.Р. Ржаницына об использовании в расчетах абсолютной жесткости поперечных связей подтверждается.

Действующие усилия превышают расчетную несущуй способность нагельной пластины Тн п » 9,10 кН. Поэтому расстановку пласти!

- 16 -

' t производим, с учетом изменения величина сдвигающего усилия по •

длине брусьев, используя методику рекомендаций ЦНИИСК и КирПИ.

. 'Для оценки влияния продолжительности нагружения на сопро^

тивляемость деревянных составных брусьев при изгибе били прове-

j

деии испытания на длительное действие постоянной нагрузки, составляющей 0;88; 0,78; 0,49 от величины кратковременной разрушающей нагрузки. Всего было испытано две серии по шесть элементов. Длительность испытаний 210 суток определялась полным затуханием деформаций. .

Максимальные величины прогибов составили: 12...16 мм для брусьев на пластинах ГГ к 5 за 90-суток, 13...15 мм для брусьев на пластинах ТГк 6 за. 210 суток ^fnpd ^ И /2bß. Максимальные деформации взаимного сдвига торцов по шву сплачивания составили 2,61 мм за 210 суток при практически полном их затухании через 30 суток. ' '

; В четвертом разделе приведено теоретическое обоснование-усталостных характеристик и результатов экспериментальных ис-следова.л'.Г! выносливости составных деревянных брусьев.

Усталостные характеристики' матеоиала определяются тремя переменными величинами: средним напряжением.! ), амплиту-

дой напряжений {1а. ) и числом циклов. ( И ) до разрушения и могут быть выражены.в 'математической формуле:

ta = F(tCp,n); ; (4)

В теории A.C. Прокофьева для 'оценки выносливости древесины получены необходимые величины энергии активизации и струк-'

А

.турно-чувствительного коэффициента для прогнозирования цикличс-

ский долговечности. Для инженерных расчетов выносливость древесины рассмотрена при различных значениях амплитудных напряжений и коэффициентов асиммметрии на усталостной диаграмме, построенной в относительных координатах напрявений в цикле' нагружения (рис. 7). Область X соответствует ыалоциклбвой усталости древесины. Область П характеризует ограниченную выносливость, которая может быть использована при расчете конструкций с временем нагруяения, отвечающем конкретному сроку.эксплуатации. Область ¥ включает длительную выносливость древесины, которая соответствует капитальным срокам эксплуатации строительных конструкций. ■ Уравнения для расчетных линий усталости для наших условий испытаний деревянных составных брусьев' имеют вид:

% = 0.29 + 1.89--Сср + 0.93-т:2ср - 0.87-Г3ср,(5)

для ^= 0,20 получаем систему уравнений (5) и

I

1.2 Та = Гср. ' (6)

. ,Решая.систему уравнений способом Кардано , получаем длительную выносливость дрзвесины составных брусьев равной 0,4бИц> при' £ = 0,20 и 0,51 К^р при = 0,25. Эти величины были использованы при экспериментальном исследовании сопротивляемости составных брусьев циклическому нагружению.

Для каждого типа нагельных пластин, использованных при изготовлении элементов, испытывали не менее двух серий при фиксированной величине коэффициента асимметрии цикла.нагрукения (где (£> . /Ттах ; <Гт1.п/-СГгпа* • -минимальное

Рис. 7 . Усталостная диаграмма' . .

и максимальное напряжение в цикле нагружения). Всего было испытано 20 элементов: 8 элементов на изгиб и 12 элементов соединений на сдвиг с пластинами ТГк и СГк при коэффициентах асимметрии JQ. = 0,20; 0,25. Все образцы выдержали 2 млн. циклов нагру&ения.

Следует отметить, что ни для одного из всех испытанных на выносливость составных брусьев при эксплуатационных параметрах циклического нагружения не было выявлено признаков разрушения в . виде предельного смятия древесины в нагельных гнездах, предельного изгиба нагелей и разрыва волокон древесины в растянутой зоне нижнего бруса, что подтверждает теоретический расчет предела выносливости. Подтвержден затухающий характер увеличения . еибродеформаций при циклических испытаниях в эксплуатационном режиме (рис. 8).

Ультразвуковой контроль в процессе нагружения не показал изменений скорости прохождения ультразвука.

В целом экспериментальные исследования свидетельствуют о надежной работе составных деревянных элементов на нагельных пластинах и подтверждает преимущества'применения древесины и соединений на податливых связях при работе на многократно повторные нагрузки за счет реализации демпфирующих свойств.и вязкого, характера работы материалов и соединений.

Расчет изгибаемых элементов составных деревянных брусьев (СДБ) на выносливость заключается в проверке сечений .принятых в результате статического расчета. '

Для деревянных элементов методика расчета на выносливость A.C. Прокофьева приведена в Пособии к СНиП П-25-80, которая построена на традиционном подходе использования переходных коэф-

11x10

Рис. 8 Еибродефорыирование С\*.Б 2-А1 на пластинах ТГк-5 (Рмах = 100 кН; . = 0,22): кривая полных смешений на правой торце, то ей, на левом торце,

^ - полный прогиб •"

1 . '

{ициентов к статическому расчетному сопротивлению. Так как в составных элементах присутствуют два материала, нами была разработана методика расчета на выносливость с единым -подходом оценки выносливости стальных нагелей и деревянных брусьев". Для этого прежде- всего были подсчитаны величины расчетных усталостных ха-

• Л

рактеристик древесины для Л =2 '10 циклов и. 0, которые приведены в табл. I.

Таблица I Значения усталостных характеристик

Вид напряженного, состояния элемента

Условное ■ Величина расчетного сопротиЕ обозначение ' ления усталости для сосны I сорта,(!?у),МПа'.

Изгиб и сжатие вдоль волокон

Ку. и.. ^у.сяс

12.00

Растяжение: вдоль волокон поперек волокон

Ку.1

8.00 0.32

Скалывание: вдоль ЕОЛОКОК поперек волокон

Смятие:

по-всей площади местное

Ку. с

Ку. см Ку. см

1.20 0.60

•1.30 2.10

у. р

• - та -

I -О

Для учета количества циклов и частоты нагруяения получена зависимость:

«д = 2:21 - 0.171^Сп/со), (7)

• где со - частота нагруяения, 1/6.

'Асимметрия нагруяения учитывается коэффициентом ^ :

Ту =» 1.02 * 1.55^р - 0.92^э2. (в)

Расчетные напряжения в сече'ниях СДБ' при изгибе должны удовлетворять неравенствам:

б = М/куу]Ч <ад • Ку. и -ту , ' (9)

где расчетный изгибающий моментмомент сопро-

' тивления цельного сечения,м3;^- Коэффициент, учитывающий вли-яение податлпвосги связей на момент сопротивления; Ну ц - 'расчетные' сопротивления усталости древесины при изгибе, МПа.

Коэффициент приведения момента сопротивления равен:

к>/ = 01 + Шу, • Асв/ДЗ-1, • (10)

гДе Ас»- нормированное смещение торцов;ш;Д - смещение тор-' цов без связей; - параметр, зависящий от1 геометрических и механических характеристик, определяется по формуле:

1!|у; = ;(Еу ^р-^/ТЕу Л1 -Ь) - 1, (11.)

о- 23 -

где Е^ - .усталостный модуль деформаций древесины, по данным Л.А. Сморчкова Е^ =-0,8 Е и подтверждено нашими испытаниями; Упр - приведенный момент, инерции цельного сечения,м4£/ - момент инерции элемента, - общая высота сечения, м*»

Взаимное смешение определяется из уравнения:■

Л - М-ЬЕ'Тц/г кф- Е Е1- .1х, . (12)

где С - длина элемента,шК^ - "коэффициент, зависящий от вида нагружения и граничных условий.

Количество связей сдвига определяется по формуле:

пс > кт-М-З/Лпр-Тс, (13)

где Кт- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий между связями сдвига;' $ - статический момент по плоскости соединения; Т{- расчетная несущая способность одной нагельной пластины < кН.

Для расчета несущей способности нагеля пластины на выносливость используем формулу:

Т = 0.44 дн2 }/(с(ст-1?у¥у) • (0Сд-Ку.см-1Гу).(и) .

где Яу - расчётное сопротивление стали усталости; - • •расчетное сопротивление усталости древесины смятии в нагельном гнезде; ЛсТЛА - коэффициенты, учитывающие количество циклов и частоту в зависимости от вида материала; ~ коэффициенты,

'Зависящие от вида напряаенного состояния и асимметрии нагру-веиия; ¿н - диаметр нагеля, ш.

ОСНОВНОЕ выводи

1. Выносливость нагельных соединений ранее, за исключением некоторых сообщений, не исследовалась,' полностью отсутствуют данные по выносливости соединений на нагельных пластинах.

2. Прочность составных деревянных брусьев при циклическом нагружении снижается, что необходимо учитывать при проектирован™' расчетом на выносливость по первой группе предельных состояний.

3. Установлено, что в условиях испытаний дробность и вязкость нагельных пластин благоприятно влияег на выносливость составных брусьев.' При расчетных нагрузках не наблюдается разрушение нагельных гнезд и самих нагелей.

4. Для оценки напряяенно-деформированного состояния составных брусьев применима теория А.Р. Ржаницьша с учетом нелинейной работы нагельных пластин по экспериментальной диаграмме деформи-ровдмия связей.

Анализ выносливости составных брусьев монет производиться по усталостной диаграмме A.C.. Прокофьева, позволяющей получить величины амплитудного и среднего"напряяений при произвольных значениях количества циклов нагр'ужения и коэффициентах асимметрии.

Теоретические величины длительной выносливости Ьпах 0,5IRnp при коэффициентах асимметрии J3= 0,20; 0,25 соответственно были подтверидены экспериментально. '

6. Определение несущей способности нагельной пластины на выносливость может быть произведено по методика .ЦНИИСК-КирПИ с подстановкой расчетных усталостных характеристик металла и древесины на базе разработанной аналитической зависимости с црльо учета количества нагрулений, частоты, т.е. фактора времени и коэффагиента

асимметрии. ■ , • '" '

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: • "•

1. Бойматов Ф.Б., Прокофьев Л.С. Испытание составных деревянных брусьев при длительном действии циклических нагрузок: журнал ВНШНТПИ, шп.-I. -,М.,'1994. - С. 30-31.

2. Прокофьев A.C., Бойматов Ф.Б., Кабанов В.А., Пискуйов Ю.В. Выносливость соединения деревянных'элементов на нагельных'пла-'

. стиаах: Тез. докл. науч.-техн.конференции. - Суздаль, 1992. -- С. 24-29. ,

3. Бойматов Ф.Б,, Прокофьев'A.C. Патент Российской Федерации на изобретение: № 2022109 от 30 октября 1994 г.

4. Прокофьев A.C.-, Бойматов Ф.Б. Вшосливость клееных деревянных- конструкций: Сбораик материала от. конференция "Конструкции на сгради от сгомана'и дарво".- София, 1993. - С. 105110. ' .-.•'.

5. A.S. PROKOFIIYi F.B.BOBIATOT, V.B.KABANCV. G1UED AND SOLID WOOD -FATIGUE CF BKIDGE COHSTMCTIONS ADD TUB WAYS OF 'ITS С AI CUI AT I ON: THE SEVEOTEETH CZECH ?nd SLOVAK Ilff H?N ATI GflAL COKFEREKCE CH STEEL STRICTURES AND BRIDGES - 94 BliATISLAVA, 1991 I. 301-306. ' J^

Подписано в печать 26.03.96 г. j.

Формат 60x04 1/1(6,Объем I п.л. Заказ Тиран 100 экз.

Отпечатано на ротапринте ВГАСА

394006, г.Воронен, ул. 20 летия Октября, 84