Май 2015, № 5 (180)

УДК: 624.011.2Руднев И.В., Жаданов В.И. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА СТАЛЬНЫХ ВКЛЕЕННЫХ ПЛАСТИНАХВ современном строительстве для повышения жесткости и увеличения несущей способности соединений элементов деревянных конструкций нашли применение конструктивные решения на вклеенных в древесину стальных стержнях из арматуры периодического профиля. Особо широкое распространение получили различные типы соединений с наклонно вклеенными связями. Несмотря на надежность таких соединений, они имеют ряд серьезных недостатков с точки зрения металлоемкости, технологичности их изготовления и простоты сборки. Для устранения этих недостатков предложен способ узловых сопряжений элементов деревянных конструкций на вклеенных в массив древесины стальных пластинах. Проведенные пилотные испытания предложенного способа соединения подтвердили его жизнеспособность. Однако известные нормативные методики расчета соединений деревянных конструкций на вклеенных элементах не дают ответа на вопрос об определении несущей способности узловых сопряжений на стальных пластинах. Отсутствуют и правила конструирования таких соединений, а также какие-либо экспериментальные данные по этому вопросу. В результате теоретического расчета получено точное аналитическое решение задачи по определению напряженно-деформированного состояния (НДС) соединения вклеенной пластины при ее выдергивании из массива древесины. Расчетная схема теоретического исследования НДС соединения пластин с древесиной приведена к плоской деформации: полуполоса, нагруженная на торце сосредоточенной силой. Описано точное, ранее отсутствующее, решение краевой проблемы теории упругости на основе разложений по функциям Фадля-Папковича. В программных комплексах АРМ Civil Engineering и ANSYS создана и рассчитана конечно-элементная модель экспериментального образца, учитывающая анизотропию древесины и наличие клеевой композиции между стальной пластиной и древесиной. Получены значения компонентов НДС соединения при нагрузке, соответствующей моменту разрушения экспериментального образца. Отмечена хорошая качественная и количественная сходимость результатов модельных экспериментов, выполненных в различных программных комплексах и подтвержденных натурными испытаниями. На основе факторного анализа, проведенного на матрице исследования в ПК ANSYS, определены качественные и количественные обусловленности компонентов напряженно-деформированного состояния соединения. На основе проведенных экспериментально-теоретических исследований выявлены перспективы и возможности применения соединений указанного типа в узлах в широком диапазоне узловых сопряжений деревянных конструкций. Приведены конкретные конструктивные решения узлов на вклеенных стальных пластинах и наиболее значимые результаты испытаний растянутого стыка и опорного узла фермы. Получена формула для инженерного расчета соединений элементов деревянных конструкций на вклеенных стальных пластинах. Ключевые слова: методика расчета, стальная пластина, клей, древесина, соединение, узел, аналитический расчет, численные исследования, конечно-элементная модель, напряженно-деформированное состояние, прочность, жесткость, экспериментальные исследования, расчет.

Загрузить

Список использованной литературы:

1. Ковальчук, Л.М. Деревянные конструкции — проблемы и решения / Л.М. Ковальчук // Промышленное и гражданское строительство. — М., 2001. — № 10. — С. 13 –14.

2. Турковский С.Б. Клееные деревянные конструкции с узлами на вклеенных стержнях в современном строительстве (система ЦНИИСК) — Турковский С.Б, Погорельцев А.А., Преображенская И.П. / Под общей редакцией С.Б. Турковского и И.П. Преображенской. — М.: РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ". 2013. — 308 c.

3. Патент 144669 Российская Федерация, МПК Е04В 1/38. Жёсткий узел сопряжения элементов балочных конструкций на вклеенных шайбах и стальных накладках / Вдовин, В.М., Ишмаева, Д.Д.; патентообладатель ФГБОУ ВПО ПГУАС — №2014103649/03; заявл. 03.02.2014; опубл. 27.08.2014, Бюл. №24. — 2с.

4. Вдовин, В.М. Вклеенные металлические шайбы в соединениях деревянных конструкций: моногр. / В.М. Вдовин, М.В. Арискин, Д.Д. Дудорова. — Пенза: ПГУАС, 2012. — 184 с.

5. Руднев И. В., Соединения элементов деревянных конструкций с применением вклеенных стальных пластин / И. В. Руднев, В. И. Жаданов, С. В. Лисов // Известия высших учебных заведений. Строительство. — Новосибирск: — 2014. — №4. — С. 5-8 — ISSN 0536-1052

6. Руднев И.В., Жаданов В.И., Дмитриев П.А. К вопросу применения вклеенных металлических пластин в соединениях деревянных конструкций // 22-23 мая 2014г. — Архангельск: Изд-во ООО "Типография "ТОЧКА", 2014. С 378-383.

7. Папкович П.Ф. Об одной форме решения плоской задачи теории упругости для прямоугольной полосы // Доклады АН СССР. 1940. Т. 27. № 4

8. Коваленко М.Д., Шибирин С.В. Полуполоса под действием сосредоточенной силы. Точное решение. Доклады РАН, Т.356, №6, С.763-765

9. Коваленко М. Д., Меньшова И. В. Аналитические решения двумерных краевых задач теории упругости в конечных областях с угловыми точками границы // Чебоксары : изд-во Чуваш. гос. пед. ун-та, 2014. 123 с

10. Руднев, И.В. Применение CAD/CAE систем в расчетах на прочность соединений элементов строительных конструкций [Электронный ресурс] / И.В. Руднев, Г.А. Столповский // "Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры": материалы всерос. науч.-метод. конф., 3-8 февраля 2014 г. / Оренбургский гос. ун-т. — Оренбург: ООО ИПК "Университет", 2014. — С. 441-446 — ISBN 978-5-4417-0309-3.

11. Морозов, Е.М. ANSYS в руках инженера: Механика разрушения / Е.М. Морозов, А.Ю. Муйземнек, А.С. Шадский. — М.: ЛЕНАНД, 2010. — 456 с.

12. Замрий, А.А. Проектирование и расчет методом конечных элементов трехмерных конструкций в среде APM Structure 3D / А.А. Замрий. — М.: Издательство АПМ. 2004. — 208 с.

13. Жаданов В.И., Калинин С.В. Экспериментальные исследования дерево-металлических балок со стенкой из стального профилированного листа при поперечном изгибе. — Вестник ТГАСУ, 2012, №3. — с. 117-125.

14. Вдовин, В.М. Экспериментальные исследования жёстких узлов балочных структур из клеёных деревянных элементов / В.М. Вдовин, Д.Д. Ишмаева // Региональная архитектура и строительство. — 2014. — №2. — с.130-137.

15. СП 64.13330.2011. Деревянные конструкции. Актуализированная версия СНиП II-25-80. ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко — институт ОАО "НИЦ "Строительство". М.: 2011. — 87 с.

16. Рекомендации по испытанию соединений деревянных конструкций ЦНИИСК им. Кучеренко. — М.:Стройиздат, 1981. — 41 с.

О статье

Авторы: Руднев И.В., Жаданов В.И.

Год: 2015

Главный редактор

Сергей Александрович
МИРОШНИКОВ

© Электронное периодическое издание: ВЕСТНИК ОГУ on-line (VESTNIK OSU on-line), ISSN on-line 1814-6465
Зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
Свидетельство о регистрации СМИ: Эл № ФС77-37678 от 29 сентября 2009 г.
Учредитель: Оренбургский государственный университет (ОГУ)
Главный редактор: С.А. Мирошников
Адрес редакции: 460018, г. Оренбург, проспект Победы, д. 13, к. 2335
Тел./факс: (3532)37-27-78 E-mail: vestnik@mail.osu.ru