УЧЁТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ РАСЧЁТЕ УЗЛОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ВИТЫХ СВЯЗЯХ [1]
, ,
ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»,
г. Оренбург
В настоящее время одновременно с традиционными цилиндрическими и пластинчатыми нагелями при производстве и монтаже строительных конструкций, выполненных как из цельной, так и из клееной древесины, находят широкое применение стальные витые крестообразные стержни (рис. 1). Такие соединительные элементы являются индустриальным видом связи, в наибольшей мере отвечающим требованиям скоростного строительства при массовом производстве конструкций. Конструкции с соединениями на стержнях данного типа изготавливаются как в заводских условиях на автоматизированном оборудовании, так и в условиях стройплощадки из заранее заготовленных стандартных элементов. Внедрение винтового стержня в массив древесины может быть осуществлено вручную при помощи тяжёлого молотка, вдавливанием гидравлическим прессом, огнестрельным способом. Для огнестрельной забивки стержней в построечных условиях используется отечественный строительно-монтажный пистолет типа ПЦ-84 с модернизированными наконечниками, конструкция которых разработана аспирантами и преподавателями кафедры «Строительные конструкции» ОГУ (Оренбург).
Рисунок 1. Стальной витой стержень
К сожалению, из практики эксплуатации соединений деревянных конструкций на нагелях различного типа известны случаи их отказа. Одной из причин таких отказов является игнорирование при расчёте соединений содержания в древесине связанной влаги, а также фактических температурных условий эксплуатации. Этот факт имеет немаловажное значение при расчете деревянных конструкций, так как отличительная особенность древесины состоит в гидрофильности её целлюлозных составляющих и содержания определённого количества связанной влаги, соответствующей средним значениям относительной влажности воздуха и температуры помещения. Таким образом, древесина в конструкциях всегда частично пластифицирована влагой, оказывающей влияние на её механические свойства, прочность и деформативность соединений на податливых связях. Несмотря на это, в научно-технической и нормативной литературе отсутствуют объективные сведения о влиянии температурно-влажностных воздействий на длительную прочность и ползучесть соединений деревянных конструкций на стальных витых крестообразных стержнях. Расчёт таких соединений по прочности и деформациям, учитывающий температурно-влажностное состояние древесины, может оказаться определяющим для обеспечения долговечности и эксплуатационной надежности конструкций зданий.
Учитывая перспективность соединений на стальных витых крестообразных стержнях, можно считать, что задача исследований работы этого вида соединений в условиях длительного загружения в зависимости от содержания связанной влаги в древесине и температурных условий эксплуатации является актуальной, решение которой позволит повысить эксплуатационную надёжность и долговечность конструкций. В связи с этим, авторами был поставлен следующий ряд задач:
– определить значения расчётных характеристик древесины в соединениях на стальных витых крестообразных стержнях в зависимости от температурно-влажностных воздействий;
– установить общие закономерности снижения прочности и роста деформаций соединений на стальных витых крестообразных стержнях при длительном загружении в зависимости от влажности древесины и фактической температуры эксплуатации деревянных конструкций;
– определить значения коэффициентов условий работы к расчётной несущей способности соединений, учитывающих эксплуатационные влажность древесины конструкций и температуру окружающего воздуха;
– разработать методику расчёта соединений на стальных витых крестообразных стержнях по деформациям с учётом режима и длительности действия на конструкции эксплуатационных нагрузок;
– провести длительные испытания составных деревянных элементов на стальных витых крестообразных стержнях под действием расчётной нагрузки, определённой с учётом фактической влажности древесины и температуры окружающего воздуха.
Результаты выполненных исследований позволят учесть влияние эксплуатационной влажности древесины на снижение прочности и развитие деформаций соединений строительных конструкций на стальных витых крестообразных стержнях в течение заданного срока их службы с учётом фактических температурных эксплуатационных характеристик. Реализация результатов дальнейшей работы позволит обеспечить необходимую долговечность деревянных конструкций на стальных витых крестообразных стержнях с различными температурно-влажностными условиями эксплуатации на стадии проектирования.
Список литературы
1. Патент РФ на изобретение № 000. МПК F16B 13/00. Соединение деревянных элементов строительных конструкций [Текст] / , , // Опубл. 27.04.2009, Бюл. 12. – 6 с.
2. Соединения элементов деревянных конструкций на стальных винтовых крестообразных стержнях, работающих на выдергивание [Текст] / , , // Известия ВУЗов. Строительство. – 2010. – № 4. – С. 133-137.
3. Применение методов планирования эксперимента при поиске оптимальных параметров винтового стержня, влияющих на усилие его выдергивания из массива древесины [Текст] / , , // Известия ВУЗов. Строительство. – 2011. – № 2. – С. 109-116.
[1] Финансирование. Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской федерации, соглашение 14.U02.21.0129
