Главная

Статьи

ВПЛИВ ТРИВАЛОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ на несучу здатність дерев'яних ЕЛЕМЕНТІВ

Зморшків А.А., 1 Кереб С.А., 2 Дубрак С.В.3

1ORCID: 0000-0002-1524-0555, Кандидат технічних наук, 2ORCID: 0000-0002-9980-9867, 3ORCID: 0000-0001-5567-0114, Південно-Західний державний університет

ВПЛИВ ТРИВАЛОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ на несучу здатність дерев'яних ЕЛЕМЕНТІВ

анотація

У статті розглянуті підходи щодо визначення несучої здатності довгостроково експлуатованих згинаються і стиснутих елементів. Показано, що несуча здатність залежить від температурно-вологісних умов експлуатації і тривалості програми експлуатаційного навантаження. Отримані залежності базуються на багаторічних експериментальних дослідженнях дерев'яних елементів і досвіду обстеження будівельних конструкцій. Запропоновані формули дозволяють оцінити технічний стан конструкцій з деревини при їх тривалої експлуатації.

Ключові слова: тривала експлуатація, технічний стан, перевірочні розрахунки, несуча здатність.

Smorchkov A. A., 1 Kereb S .А., 2 Dubrakov S. V .3

1ORCID: 0000-0002-1524-0555, PhD in Engineering, 2ORCID: 0000-0002-9980-9867, 3ORCID: 0000-0001-5567-0114, South-West State University

THE INFLUENCE OF CONTINUOUS EXPLOITATION ON THE BEARING CAPACITY OF WOODEN ELEMENTS

Abstract

In the article the approaches to definition of bearing capacity of long -operated bending and compression elements. It is shown that the bearing capacity depends on the temperature and humidity conditions of operation and duration of application of the operational load . The obtained dependences are based on years of experimental studies of wooden elements and experience of inspection of building structures . The proposed formulas allow to evaluate the technical condition of structures of wood with their long -term operation.

Keywords: long-term operation, technical condition, check calculations, bearing capacity.

Клеєні дерев'яні конструкції мають більшу питому міцність, яку можна порівняти з міцністю стали, що дозволяє створювати легкі конструктивні системи високої несучої здатності при незначній масі на 1 м2 перекривається площі.

Масовими несучими конструкціями з клеєної деревини індустріального виготовлення є балки, ферми, рами, а також просторові конструкції - купола (ребристі, ребристо-кільцеві, сітчасті і т.п.), оболонки і т.п.

Ці конструкції відчувають напруги від вигину, стиску або їх комбінацій, що може викликати втрату стійкості (стійкість плоскої форми деформування при згині або при стисненні з вигином, стійкість при стисненні).

Оцінку технічного стану тривало експлуатованих конструкцій з деревини проводять за результатами перевірочних розрахунків, використовуючи дані при їх обстеженні: геометричні параметри елементів з урахуванням дефектів і пошкоджень; механічні і деформаційні характеристики матеріалу; величини навантажень і характеристики впливів.

Деревина є анізотропним матеріалом з реономнимі властивостями. Залежність механічних і деформаційних властивостей від вологості, температури, тривалості навантаження викликає необхідність в коректуванні основних формул чинного нормативного документа [1].

Метою цієї роботи є використання нових знань в оцінці несучої здатності елементів будівельних конструкцій з деревини після їх тривалої експлуатації.

Несучу здатність елементів, що працюють на вигин, з умови міцності за нормальними напруженням, можна визначити за формулою:

, (1) , (1)

де де   - міцність деревини при вигині (за результатами випробувань зразків відібраних певним чином з експлуатованої конструкції);   - момент опору перерізу з урахуванням дефектів і пошкоджень - міцність деревини при вигині (за результатами випробувань зразків відібраних певним чином з експлуатованої конструкції); - момент опору перерізу з урахуванням дефектів і пошкоджень.

Несучу здатність елементів, що працюють на вигин з умови стійкості плоскої форми деформування, можна визначити за формулою:

, (2) , (2)

де де   і   - см і - см. Формулу (1); - коефіцієнт стійкості плоскої форми деформування.

Величину коефіцієнта при тривалій експлуатації слід визначати за формулою:

, (3) , (3)

де де   ,   - модуль деформацій і міцність деревини на стиск з урахуванням вологісного впливу середовища і тривалості експлуатації;   ,   ,   - довжина елемента, висота і ширина перетину відповідно;   - коефіцієнт форми епюри згинального моменту [1] , - модуль деформацій і міцність деревини на стиск з урахуванням вологісного впливу середовища і тривалості експлуатації; , , - довжина елемента, висота і ширина перетину відповідно; - коефіцієнт форми епюри згинального моменту [1].

В існуючих нормах [1] співвідношення В існуючих нормах [1] співвідношення . За даними досліджень Б.Є. Родина [2] і А.М. Іванова [3] відношення необхідно приймати з урахуванням вологості і тривалості прикладання навантаження (див. рис. 1).

Рис. 1 - Графік залежності Рис від вологості ω при короткочасному (1) і тривалому навантаженні (2) (відкориговані авторами статті)

У балках з співвідношенням У балках з співвідношенням   несуча здатність лімітується міцністю на сколювання в опорних зонах [4] несуча здатність лімітується міцністю на сколювання в опорних зонах [4].

Несучу здатність елементів, що працюють на вигин з умови забезпечення міцності по дотичним напруженням, можна визначити за формулою:

, (4) , (4)

де де   - міцність деревини на сколювання (за результатами випробувань зразків відібраних певним чином з експлуатованої конструкції);   і   - момент інерції і статичний момент з урахуванням дефектів і пошкоджень;  інші позначення наведені в формулах (1), (2) і (3) - міцність деревини на сколювання (за результатами випробувань зразків відібраних певним чином з експлуатованої конструкції); і - момент інерції і статичний момент з урахуванням дефектів і пошкоджень; інші позначення наведені в формулах (1), (2) і (3).

Умова міцності згинаного елемента виконується, якщо мінімальний згинальний момент з трьох значень: Умова міцності згинаного елемента виконується, якщо мінімальний згинальний момент з трьох значень:   ,   і   буде більше максимального згинального моменту в конструкції від діючих навантажень в реальному розрахункової ситуації, тобто , і буде більше максимального згинального моменту в конструкції від діючих навантажень в реальному розрахункової ситуації, тобто .:

, (5) , (5)

де М g - максимальний згинальний момент в конструкції від діючих навантажень в реальному розрахункової ситуації.

На величину прогину елементів з деревини впливають фактори, які не враховуються в сучасній нормативній літературі [1].

По-перше, величина граничного прогину по СП 20.13330.2011 [6] встановлюється тільки в залежності від довжини прольоту.

Авторські дослідження показують, що поряд з урахуванням відносини Авторські дослідження показують, що поряд з урахуванням відносини   , Необхідно диференційовано підходити до величини граничного прогину в залежності від ставлення l / h (див , Необхідно диференційовано підходити до величини граничного прогину в залежності від ставлення l / h (див. Табл. 1) [4].

Таблиця 1 - Відносні граничні прогини елементів при короткочасному і тривалому навантаженнях

Ставлення l / h σ, МПа Граничні величини прогинів - (f / lp) короткочасні тривалі l / h≤8.0 5,0 1/1250 1/1460 10,0 1/620 1/500 15,0 1/420 1/290 l / h≥8.0 5,0 1/710 1/630 10,0 1/350 1/340 15,0 1/240 1/160

Примітка: σ - напруга в елементі.

По-друге, відношення модуля пружності до модуля зсуву не є постійним, як прийнято по СП 64.13330.2011 [1], а залежить від сорту деревини (див. Табл. 2) [4].

Таблиця 2 - Ставлення модуля деформації і зсуву в залежності від сорту деревини

Несучу здатність стиснутих елементів можна визначити за формулою:

, (6) , (6)

де де   - міцність деревини при стисканні (за результатами випробувань);   - площа перерізу елемента з урахуванням дефектів і пошкоджень;   - коефіцієнта поздовжнього вигину - міцність деревини при стисканні (за результатами випробувань); - площа перерізу елемента з урахуванням дефектів і пошкоджень; - коефіцієнта поздовжнього вигину.

Як показують дослідження Л.П. Дроздової [5], величина критичної напруги при стисненні залежить від гнучкості елемента і тривалості прикладання навантаження.

Для тривало експлуатованих конструкцій, з урахуванням [2], [3] і [5], коефіцієнт Для тривало експлуатованих конструкцій, з урахуванням [2], [3] і [5], коефіцієнт   слід визначати за формулою: слід визначати за формулою:

, (7) , (7)

де де   - коефіцієнт, що враховує тривалість навантаження конструкції [5];  tе - час експлуатації, с - коефіцієнт, що враховує тривалість навантаження конструкції [5]; tе - час експлуатації, с.

Умова стійкості стиснутого елемента виконується, якщо

, (8) , (8)

де де   - максимальна стискаюча сила від діючих навантажень;   - см - максимальна стискаюча сила від діючих навантажень; - см. Формулу (6).

література

  1. СП 64.133330.2011. Дерев'яні конструкції. Актуалізована редакція СНиП II-25-80. [Текст]. - Мінрегіон Росії, 2011. - 88 с.
  2. Родін, Б.Є. Методика розрахунку на поздовжній вигин дерев'яних стрижнів з урахуванням вологості і різного ставлення модуля пружності деревини до межі її міцності на осьовий стиск. [Текст] / Б.Є. Родін // Питання міцності, довговічності і деформативності деревини і конструкційних пластмас. - МІСД, 1981. - С. 7-13.
  3. Іванов, А.М. Розрахунок елементів дерев'яних конструкцій з урахуванням тривалості впливу навантаження. [Текст]. Воронеж: Висі, 1957. - 71 с.
  4. Горностаєв С.І. Питання безпеки будівельних конструкцій з композиційних матеріалів / С.І. Горностаєв [и др.] - Курськ .: ТОВ "Планета +", 2015. - 156 с.
  5. Дроздова, Л.П. Стійкість цілісних центрально-стиснутих елементів дерев'яних конструкцій при тривалому навантаженні: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01 / Л.П.Дроздова. - М. 1978. - 18с.
  6. СП 20.13330.2011. Навантаження і впливи. Актуалізована редакція СНиП 2.01.07-85 *. [Текст]. - Мінрегіон Росії, 2011. - 85 с.

References

  1. SP 64.133330.2011. A wooden structure. The updated edition of SNiP II-25-80. [Text]. - Minregion Of Russia, 2011. - 88 p.
  2. Rodin, BE The Method of calculating the longitudinal bending wooden rods with the humidity and different relations of modulus of elasticity of wood to the limit of her strength for axial compression. [Text] / BE Rodin // strength, durability and deformability of wood and structural plastics. - IISS, 1981. - P. 7-13.
  3. Ivanov, AM Calculation of elements of wooden structures, taking into account the duration of the impact load. [Text]. Voronezh: VISI, 1957. - 71 S.
  4. Gornostayev SI security Issues building structures from composite materials / SI Gornostaev [et al.] - Kursk .: OOO Planeta + ", 2015. - 156 p.
  5. Drozdovа, LP Stability one-piece Central compressed elements of wooden structures for long-term stress: author. dis. ... candidate. tekhn. Sciences: 05.23.01 / LP Drozdovа. - M. 1978. - 18s.
  6. SP 20.13330.2011. Loads and impacts. The updated edition of SNiP 2.01.07-85 *. [Text]. - The Ministry Of Regional Development, 2011. 85 p.

Новости

Увлекательные походы в Карпаты.

Наконец-то, пришло тепло, солнышко с каждым днем пригревает сильнее, зацвели сады и, природа манит своими красотами в поход. Что может быть лучше, чем пеший поход по родному краю? Ведь, это одновременно

Поход на вулкан Немрут Даг

Как давно вам не приходилось испытывать острых ощущений? Можно смело предположить, что очень давно. К сожалению или к счастью, но наш мир давно уже не такой, каким был раньше. Он стал намного тише

Антикварный магазин Домовой
В вашем доме есть домовой? Этакое противоречивое и непредсказуемое существо, которое разбрасывает и прячет вещи, топает по ночам и в то же время оберегает домашний очаг и всю семью. . . Кто же такой

Хуэй Чжун Дан
На просторах интернета мы нашли интересный сайт, который предлагает китайские шарики для усиления мужской силы. Ради интереса мы зашли на этот сайт Хуэй Чжун Дан. Сразу на первой странице Вы видите

Капсулы для похудения Лишоу
В наше время, наверное, каждый стремится выглядеть действительно красиво и привлекательно. И в первую очередь все мы бы хотели, что бы наша фигура была идеальной. Но нам из-за отсутствия времени очень

Регата Marmaris Race Week
5  мая 2018 года у  юго-западных берегов Турции стартует традиционная майская « Русская парусная неделя  Volvo» . В  этот раз крупнейшее российское яхтенное соревнование

Дешевая аптека в Ромнах
Добрый день, хотелось бы рассказать вам дорогие друзья про одно место, где вы можете приобрести очень качественные лекарства. Речь пойдет об аптеке, то есть, если вы любитель конкретики, то сеть аптек

Упражнения по арт терапии
Особенности арт-терапевтической сессии: • Доверие (открытость, знакомство с группой, интерес к себе и другим). • Концентрация (привлечение внимания к другим и себе, концентрация на чувствах,

Купить диван в Киеве недорого
Благодаря неустанным стараниям воровской власти нашей страны, уровень жизни населения стремительно падает. Но всем хочется позволить себе маленькие радости, в том числе и в вопросах обновления интерьера.

Домашние тараканы фото
Обычно, таракан – это нежеланный гость. С собой он приносит массу заморочек, потому что является разносчиком зараз, а избавиться от бессчетных колоний достаточно проблематично. Но если вы будет знать,