Прочность и деформативность клееных армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки



страница4/6
Дата23.04.2016
Размер0.66 Mb.
1   2   3   4   5   6

Таблица 1


Обозначение

Пролет,

м


Сечение

h x b , мм





Интегральный модуль упругости, МПа


МПа

Примечание

1

2

3

4

5

6

7

Бк-I-1

-2

-3


2,25


130 х 39

130 х 40


129 х 40



12050

13100


11540

46,2

41,8


47,6

С рациональным армированием

Б-II-1

-2

-3


2,25


130 х 37

130 х 38


129 х 38



11700

12420


11160

42,5

44,6


50,2

С рациональным армированием

Б-III-1

-2

-3


2,25


129 х 37

129 х 40


131 х 38



11480

11810


12140

48,6

43,5


45,2

С рациональным армированием

1

2

3

4

5

6

7

Б-IV-1

-2

-3


2,25


130 х 38

130 х 40


130 х 38



12220

11950


11880

44,8

42,1


39,7

С рациональным армированием

Б-0-1

-2

-3


3,0


150 х 90

150 х 91


150 х 88

-------


12150

11160


12810

43,5

51,1


46,2

Контрольные без арматуры

Б-I-1

-2

-3


3,0


150 х 88

150 х 90


150 х 91



12460

12030


11750

45,3

50,5


49,2

С продольным армированием

Б-II -1

-2

-3


3,0


150 х 90

150 х 89


150 х 88



12840

12200


13110

48,1

46,0


43,7

С продольным армированием

Б-IV-1

-2

-3


3,0


150 х 91

150 х 89


150 х 90



12080

12560


11960

51,2

45,5


47,0

С продольным армированием

Б-1-1

-2

-3


4,5


200 х 40

200 х 39


200 х 40



12100

11700


11280

49,2

47,4


42,5

С рациональным армированием

Б-2-1

-2

-3


4,5


251 х 40

250 х 40


249 х 41



11950

11540


11750

43,3

50,8


47,7

С рациональным армированием

Б-3-1

-2

-3


4,5


302 х 59

300 х 58


300 х 60



11700

12080


11910

49,3

46,1


42,8

С рациональным армированием

Б-6-1

-2

6,0


330 х 118

330 х 120


-------


10890

11210


44,8

51,1


Контрольные без арматуры

Б-6-3

-4

6,0


331 х 120

330 х 119





11510

12060


49,0

46,4


С продольным армированием

Б-12-1

-2

12,0


650 х 122

648 х 121





11600

11250


43,9

47,5


С продольным армированием

Б-18-1

-2

18,0


879 х 152

880 х 148





10760

11020


42,4

45,8


С продольным армированием

Модели балок изготавливались в лабораторных условиях, из заводских заготовок, а натурные образцы - на Чебоксарском ЭДОЗе и Волоколамском ЭЗСК.

Древесина балок – сосна влажностью 9 – 12 %.

Арматурные стержни класса А-300 вклеивались в пазы профрезерованные в крайних зонах сечений балок с помощью эпоксидно-песчаного компаунда при соотношении смола/наполнитель – 1/3.

Перед испытаниями определялись механические характеристики древесины согласно ГОСТов и интегральный модуль упругости балок. Испытания моделей проводились на специальных стендах в помещениях лаборатории длительных испытаний конструкций ВлГУ, а натурных балок на испытательном стенде цеха клееных конструкций Чебоксарского ЭДОЗа и силовом полу лаборатории испытаний строительных конструкций ВлГУ.

Испытательная нагрузка для четырех серий балок пролетом 2,25 м назначалась после испытания первой серии до разрушения и составила 0,65; 0,5 и 0,3 от разрушающей (последняя была близка к нормативной нагрузке). Остальные балки пролетом 3; 4,5; 6; 12 и 18 м испытывались нагрузкой равной или близкой к нормативной, соответствующей возможной эксплуатационной нагрузке.

Загружение балок осуществлялось ступенями до достижения испытательной нагрузки.

После выдержки под длительно действующей нагрузкой балки разгружались и выдерживались в течение 60 – 90 суток для редеформирования. После чего балки испытывались до разрушения, с целью определения остаточной прочности.

В процессе испытаний измерялись прогибы, относительные деформации волокон древесины и арматуры, сдвиг арматуры относительно торцов балки. Отсчеты по приборам снимались в первые 20 суток после загружения 2 раза в день, а далее – раз в 3 дня.

Полученные результаты эксперимента показывают, что прочность армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки в основном согласуется с общими временными закономерностями прочности основного материала конструкции древесины.

Нагрузка для балок пролетом 2,25 и 3 м прикладывалась в третях пролета, а для остальных принимались равномерно распределенной по пролету.

В процессе испытаний в помещениях поддерживался постоянный температурно-влажностный режим.

Основные результаты испытаний приведены в таблице 2.

Анализ полученных результатов показал, что деформативность изгибаемых армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки увеличивается, но при этом на 12 – 19 % ниже, чем у обычных деревянных балок.

Модуль упругости древесины в армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки близкой к эксплуатационной снижается по сравнению с начальным на 20 – 27 %.

Арматура в сечениях армированных деревянных конструкций оказывает сдерживающее влияние на ползучесть древесины. При этом характеристика ползучести армированных деревянных конструкций при длительном действии нормативной нагрузки составляет в среднем 0,179, тогда как у неармированных – 0,225. Влияние ползучести на напряженно-деформированное состояние в армированных конструкциях снижается при увеличении коэффициента армирования.

Установлено, что с увеличением коэффициента армирования уменьшается значение характеристики ползучести, и сокращается время приращения деформаций последействия. В результате ползучести происходит перераспределения усилий в сечениях армированных деревянных конструкций, при котором нормальные и касательные напряжения в древесине снижаются, а в арматуре и клеевом шве соединения арматуры с древесиной - возрастают, что изменяет расчетную схему элемента и требует учета при проектировании.

В результате перераспределения усилий напряжения в арматуре увеличиваются на 11…26 %, а в древесине соответственно снижаются.

Характер разрушения армированных элементов при изгибе после испытаний длительно действующей нагрузкой фактически не отличается от аналогичного при кратковременных испытаниях. При этом коэффициент запаса прочности составляет 2,11…2,36, что говорит о достаточно высокой «остаточной» прочности конструкций. При этом надежность против обрушения армированной конструкций подтверждена экспериментально, т. к. даже после достижения напряжениями в арматуре предела текучести и разрыва растянутых волокон древесины балки при прогибах равных 1/30…1/50 пролета, продолжали нести в течение 0,5…2,7 часов нагрузку близкую к расчетной.

Соединение арматуры с древесиной на эпоксидных компаундах


обеспечивает их совместную работу на всех стадиях нагружения
вплоть до разрушения.

Рост деформаций последействия при нормативных нагрузках в армированных конструкциях прекращается на 40 – 70 сутки, тогда как у неармированных на 90 – 120.







Обоз-наче-ние


Пролет, м


Испытательная нагрузка, кН·м


Продолжитель­ность испытаний, сутки


Относительные деформации х 10-3

Прогиб, мм








=




Время до разруше­ния














древесина

арматура























































Б-I-1

-2


-3

2,25


5,71

5,29


6,40

=5,80



4,02/— 3,90/— 4,15/—

4,31/—

3,76/— 4,20/—







53,60 41,70 44,10







124 сек 82 сек 98 сек

Б-II-1

-2

-3



2,25

0,65 Мвр = 5,95



2,69/4,02

2,57/4,50 2,71/5,05



2,56/4,05 2,61/4,30

2,70/4,08



2,70/3,94 2,66/4,80 2,68/5,92

2,81/5,20 2,60/3,92 2,74/3,54

26,0 24,9

26,5


44,02

39,11


46,24

0,591

0,637


0,573

0,692 0,570 0,745

110 суток 46 суток 138 суток










420


























Остаточ­ные про­гибы, мм

Б-Ш-1

-2


-3

2,25

0,5 Мвр =

4,58




2,06/2,32 2,05/2,41 2,18/2,39

2,00/2,28 2,01/2,44

2,12/2,58



1,96/2,20 1,83/2,52 2,08/2,52

1,90/2,14 1,85/2,09 2,05/2,46

17,6 17,9 18,5

24,02 23,30 23,81

0,712 0,768

0,777


0,363

0,302


0,286

2,16

1,81


1,95

Б-IV-l

-2

-3



2,25

03 Мвр = 2,75



1,12/1,40 1,17/1,51 1,15/1,44

1,19/1,48 1,15/1,38 1,18/1,43

1,16/1,41

1,1 5/1,37 1,20/1,39



1,20/1,48 1,17/1,45

1,22/1,52



12,2 11,5 12,6

14,20 13,61 14,97

0,859 0,845 0,846

0,169 0,182 0,183

0,84

1,30


1,05

Бд-0-1

-2


-3

3,0

3,19

196

0,91/1,12 1,10/1,35 0,86/1,08

0,96/1,15 1,06/1,24 1,02/1,27





11,82 11,90 12,22

14,23 14,11

15,00


0,776 0,843 0,814

0,288

0,185


0,227

0,76

1,08


1,60

Бд-I-1

-2


-3

3,0

4,55



0,95/1,10

1,12/1,29 1,16/1,32



0,98/1,14 1,11/1,30 1,14/1,31

1,03/1,25 1,14/1,33 1,12/1,30

1,03/1,25 1,14/1,33 1,13/1,30

10,76 11,30 12,13

12,91 13,60 14,32

0,833 0,830

0,847


0,199 0,203 0,180

1,72

1,08


0,90

Бд-II-1 –2

-3


3,0

6,01

196


0,87/1,01 0,98/1,12 0,91/0,99

0,93/1,02 1,00/1,18 0,90/1,03

0,96/1,17 1,05/1,24 1,01/1,15

1,02/1,17 1,04/1,21 1,01/1,18

11,38 13,01 12,60

13,24 15,34 14,81

0,859 0,848 0,850

0,163 0,179 0,175

1,09

1,22


0,58

Бд-III-1

-2


-3

3,0

7,98



0,95/1,06 1,01/1,15 1,08/1,29

0,94/1,07 0,99/1,15 1,11/1,32

0,93/1,12 1,04/1,16 1,06/1,21

1,00/1,15 1,03/1,18 1,06/1,24

10,82 12,00 10,25

12,47 13,68 11,83

0,854

0,852 0,852



0,152 0,140 0,154

0,66

0,92


0,91

Бд-I-1 -2

-3


4,5

5,29

280


1,12/1,29 1,02/1,18 0,98/1,23

1,06/1,22 1,00/1,17 1,05/1,16

1,15/1,30 1,12/1,26 1,09/1,26

1,16/1,34 1,12/1,31 1,10/1,32

16,09

17,02 16,4



19,30 20,26 19,44

0,804

0,840 0,889



0,199 0,190 0,185

0,68

1,27


0,95

Бд-II-1

-2

-3



4,5

8,20

280


1,10/1,22 1,06/1,30 1,01/1,17

1,14/1,31 1,09/1,27 1,10/1,21

1,19/1,30 1,11/1,26 1,00/1,19

1,13/1,28 1,15/1,33 1,07/1,21

15,95 16,6 18,12

19,02 18,93

21,50


0,839

0,877 0,842



0,192 0,140 0,186

1,41

2,13


2,01

Бд-Ш-1

-2


-3

4,5

19,61



0,92/1,16 0,99/1,22 1,12/1,28

0,99/1,21 0,97/1,22 1,14/1,29

0,98/1,13 1,09/1,21 1,06/1,23

1,05/1,18 1,10/1,21 1,09/1,23

15,89 16,74 18,0

19,01

19,70 21,12



0,835 0,849

0,852


0,196

0,177 0,173



1,29

0,80


1,62

Б-6-1

-2


6,0

21,59

367


0,92/1,16 1,12/1,29

1,11/1,27 1,19/1,31





23,0 22,54

30,16 28,80

0,762 0,783

0,311

0,277


3,76

4,98


Б-6-3

-4


6,0

43,92



0,95/1,15 0,97/1,10

0,98/1,18

1,04/1,22



1,10/1,19 1,02/1,15

0,99/1,14 1,06/1,20

22,40 25,05

26,05

28,82


0,860 0,869

0,163 0,151

2,05

2,70


Б-12-1

-2


12,0

198,1

270

1,06/1,26 1,15/1,39

1,11/1,30 1,17/1,37

1,08/1,22 1,12/1,31

1,13/1,25 1,18/1,34

45,20

46,25


51,91

55,40


0,870 0,835

0,148 0,197

2,45

3,60


Б-18-1

-2


18,0

427,6

181

0,95/1,21 1,05/1,29

1,08/1,26 1,12/1,31

1,01/1,19 1 ,03/1,18

1,10/1,26 1,09/1,27

64,87 68,75

77,20 80,95

0,840 0,849

0,184 0,174




основные результаты испытаний балок Таблица 2


Результаты теоретических исследований удовлетворительно совпадают с экспериментальным при определении прогибов и краевых нормальных напряжений в арматуре и древесине, при расхождении – 3,5 + 12,6 %, что говорит о достоверности принятых расчетных предпосылок.

Проведенная статистическая обработка значений характеристики ползучести балок показала удовлетворительную сходимость (при достаточно высоких показателях точности и вариационных коэффициентах) с аналогичными значениями полученными при статистической обработке результатов испытаний обычных деревянных конструкций.

Учитывая возможное перераспределение усилий при длительной эксплуатации в качестве арматуры для деревянных конструкций должна применяться арматура периодического профиля с расчетным сопротивлением не менее 370 – 400 МПа.

В пятой главе рассмотрены результаты экспериментальных исследований сжато-изгибаемых армированных деревянных элементов при длительном действии нагрузки.

В качестве объекта исследования были выбраны верхние пояса треугольных распорных систем (арок), как наиболее часто встречающихся элементов несущих строительных конструкций.

Исследования проводились на моделях пролетам 2,4 м и на натурных арках пролетом 18 м со стрелой подъема 1/8.

Модели арок изготавливались в лабораторных условиях, а арки пролетом 18 м на Абаканском заводе строительных конструкций.

Материалы и технология изготовления были аналогичны балочным армированным деревянным конструкциям.

Модели испытывались в лабораторных условиях на рычажных установках с приложением нагрузки в третях полуарок, а арки пролетом 18 м в условиях открытого полигона равномерно распределенной по верхнему поясу нагрузкой.

Основные результаты испытаний арок приведены в таблице 3.

В результате испытания арок длительно действующей нагрузкой в диапазоне, составляющем 0,35...0,65 от кратковременной прочности, определены две области ползучести: область затухающей ползучести и незатухающей. Величина нагрузки, разделяющей эти области, характеризует предел длительной прочности, который по экспериментальным данным составляет 0,5 ... 0,6 предела временного сопротивления.





Таблица 3
1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница