.

ДЕФОРМАТИВНОСТЬ МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННОЙ ФЕРМЫ С ЭЛЕМЕНТАМИ ИЗ ЦЕЛЬНОЙ ДРЕВЕСИНЫ, УСИЛЕННЫМИ СТАЛЬНЫМИ ТОНКОСТЕННЫМИ ПРОФИЛЯМИ

Гаврилов Вадим Борисович – ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный
технический университет им. Г.И. Носова», г.Магнитогорск, доцент

Варламов Андрей Аркадьевич – Профессор ФГБОУ ВО «Магнитогорский
государственный технический университет им. Г.И. Носова», г.Магнитогорск,
кандидат технических наук, доцент

Шишлонов Евгений Александрович – Генеральный директор
ООО «ТехноГарант», г.Магнитогорск

Сахипов Марат Сагитович – Ведущий эксперт отдела безопасности зданий
и сооружений ООО «ТехноГарант», г.Магнитогорск

Ткач Евгений Николаевич – Эксперт отдела безопасности зданий
и сооружений ООО «ТехноГарант», г.Магнитогорск

Шумилин Максим Сергеевич – Эксперт отдела безопасности зданий
и сооружений ООО «ТехноГарант», г.Магнитогорск

Афанасьев Дмитрий Алексеевич – Эксперт отдела экспертизы
промышленной безопасности ООО «ТехноГарант», г.Магнитогорск

 


Испытание металлодеревянной фермы в лаборатории института Архитектуры, строительства и искусств ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» проводятся как на полномасштабных конструкциях пролетом 6,0 м, так и на отдельных элементах из древесины прямоугольного сечения, усиленных с трех сторон стальными тонкостенными листами. Основной идеей данных экспериментов является получение надежной конструкции с большой несущей способностью и возможностью изготовления ее непосредственно на строительной площадке. Последнее обстоятельство позволяет существенно снизить себестоимость конструкции, так как достаточно лишь одного специализированного помещения на строительной площадке вместо целого цикла зданий и сооружений (помещений), предусмотренных заводскими условиями изготовления. Исключается также процесс транспортировки конструкций.

В проводимых экспериментах усиление древесины заключается в приклеивании стальных листов к боковым граням по всей длине элементов. Согласно СП63.13330-2011 для приклеивания стальных элементов и деталей к древесине необходимо применять эпоксидные составы. Использование эпоксидного клея в соединении стальных листов с древесиной требует меньших нормативных ограничений при производстве работ и получении качественных клеевых швов.

В процессе подготовки плана экспериментальных исследований была предложена конструкция фермы с параллельными поясами, в которой все деревянные элементы (стержни) с трех сторон обклеиваются тонким стальным П-образным профилем. Подобный профиль используется в отделочных работах и имеется в свободной продаже. Для экспериментов было использовано два наиболее распространенных профиля 40×100×0,45 мм и 40×100×0,6 мм. Конструкция фермы представлена на рис. 1. Стальным профилем толщиной 0,6 мм усилены опорные раскосы и пояса, так как в них возникают наибольшие напряжения.

Сечение всех элементов фермы прямоугольное 40×98 мм. Древесина – сосна первого и второго сорта.

Узлы сопряжения элементов выполнены с применением стальных накладок толщиной 3 мм. Соединение элементов фермы с пластинами выполнено при помощи стальных шпилек диаметром 10 мм. Стойки и наименее напряженные раскосы были закреплены при помощи одной шпильки в каждом узле сопряжения. Опорные раскосы и элементы поясов были закреплены на две шпильки в каждом узле сопряжения с пластинами.

Нагружение фермы осуществлялось в узлы, причем верхний пояс был раскреплен в каждом узле для предотвращения потери общей устойчивости фермы из плоскости (рис. 2). Для контроля общей деформации фермы к центральному узлу нижнего пояса был закреплен фиксатор прогибомера.

Нагрузка прикладывалась ступенчато по 100 кг в каждый узел. До достижения нагрузки 500 кг в каждый узел фермы ферма периодически разгружалась, фиксировались остаточные деформации, а затем вновь происходило нагружение, но уже с нагрузкой увеличенной на 100 кг для каждого узла. Результаты зафиксированных прогибов фермы приведены на рис. 3. Затем разгружение не выполнялось, а при достижении нагрузки в 800 кг в каждый узел, шаг увеличения нагрузки был снижен до 50 кг.

Разрушение фермы наступило при нагрузке в 950 кг (в каждый узел фермы) вследствие разрушения древесины опорного раскоса и элемента сжатого пояса. Первоначально произошло отслоение металлических пластин (тонкостенного профиля) от древесины, т.е. разрушение клеевых швов. Затем в местах дефектов в древесине стали появляться трещины и расслоения между волокнами.

Для сравнения полученного графика деформаций фермы с теоретическим был выполнен расчет фермы с учетом приведенных (по модулю упругости) геометрических характеристик элементов. За основной элемент была принята древесина, так как ее объем в сечении существенно больший по сравнению с тонкостенным профилем.

Дополнительно был выполнен теоретический расчет аналогичной фермы из цельнодеревянных элементов, сечением 40×100 мм и расчет аналогичной по несущей способности стальной фермы. В стальной ферме приняты парные уголки с минимальным рекомендуемым сечением уголков для подобных конструкций 50×5мм. Расчет выполнялся с применением программного комплекса ЛИРА. В результате расчетов были получены предельные узловые нагрузки для деревянной и металлической ферм, которые отображены на графиках (рис. 4). Для каждой условной ступени загружения был рассчитан прогиб фермы (вертикальные деформации центрального узла).

ЧИТАТЬ СТАТЬЮ ПОЛНОСТЬЮ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.