Экспериментальное исследование соединений деревянных конструкций на стальных пластинах с предварительно обработанной вклеенной частью

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЙ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА СТАЛЬНЫХ ПЛАСТИНАХ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ОБРАБОТАННОЙ ВКЛЕЕННОЙ ЧАСТЬЮ

Лисицкий И.И., Соболев М.М., Нахмеджанов А.М., Руднев И.В.

Оренбургский государственный университет, Оренбург

Несмотря на множество типов соединений деревянных конструкций, которые имеют свои положительные стороны, а также и свои недостатки, вопросы их совершенствования актуальны и в настоящее время [1].

Для достижения прогресса в вопросах разработки соединений элементов конструкций на основе древесины с высокой степенью эксплуатационной надежности необходимо применение новых типов соединительных деталей. По аналогии с вклеенными в массив древесины арматурными стальными стержнями, обеспечивающими жесткость узлов [1], заслуживает внимания введение в практику новых типов вклеенных элементов в виде стальных пластин. Такое решение позволяет проектировать узловые соединения различных типов плоских и пространственных конструкций, исключить сварочные работы, являющиеся неотъемлемой частью выполнения соединений на вклеенных стержнях.

Однако опытное проектирование показало необходимость в ещё большем увеличении несущей способности пластин, отнесенной к единице её поверхности. Это и предопределило необходимость проведения дальнейших исследований соединений деревянных конструкций на стальных вклеенных пластинах с целью повышения их несущей способности, которая зависит от способа обработки поверхности пластин.

Общий вид образца для проведения численных и экспериментальных исследований представлен на рисунке 1.

Рис. 1 - Общий вид образца на вклеенных стальных пластинах для проведения численных и экспериментальных исследований.

Полученные ранее [2-4] результаты численных и экспериментальных исследований позволили констатировать, что при помощи профрезерованных на вклеиваемых поверхностях пластины пазов (наиболее рациональными являются угол наклона паза в 45є±3є к продольной оси пластины и его глубина 0,25t_пл при ширине паза 10мм и шаге пазов 25мм), с одной стороны, обеспечивается достаточная степень адгезии по слою «клей-металл», с другой стороны, эти пазы не обеспечивают восприятие нормальных к продольной оси образца напряжений, вызывающих отрыв контактных поверхностей.

Эти результаты позволили авторам выдвинуть гипотезу о целесообразности применения для обработки поверхности пластин сквозных высверленных отверстий, в которых клеевая композиция будет выполнять роль шпонки, воспринимающей нормальные отрывные напряжения, за счет чего можно добиться повышения несущей способности соединения в целом.

Для подтверждения выдвинутой гипотезы проведены экспериментальные исследования образцов соединений с применением стальных вклеенных пластин с различными способами обработки поверхности. Для объективности полученных результатов были испытаны образцы четырех типов: с гладкими пластинами (серия 1); с пластинами с прямыми (серия 2) и наклонными под углом 45^о пазами (серия 3), пластины с четырьмя отверстиями диаметром 20 мм (серия 4). При помощи индикаторов часового типа с ценой деления 0,001 мм контролировали и величину смещения вклеенной части платины относительно торца деревянного элемента.

а) гладкая пластина (серия 1);

б) пластина с прямыми пазами (серия 2);

в) пластина с наклонными пазами (серия 3); г) пластина с отверстиями (серия 4)

Рис. 3 - Варианты обработки вклеиваемой части пластин

древесина соединение конструкция стальная пластина

Материал бруса - сосна второго сорта влажностью в 12%. Клей для фиксации пластин в брусе - эпоксидная двухкомпонентная смола марки ЭДП (ТУ 2385-024-75678843-2010), без наполнителя.

Экспериментальные исследования проведены на испытательной машине ИР 5082-100 (с максимальным усилием 100 кН). Контролируемые параметры испытательной машины: нагрузка, перемещение, скорость перемещения траверсы. Образец закреплялся в клиновых захватах машины за выступающие участки вклеенных пластин. Растягивающая нагрузка на образец прикладывалась без остановки до разрушения со скоростью 0,5 мм/мин.

Рис. 4 - Экспериментальный образец (а) и общий вид испытательной установки (б)

Общий вид образца установленного в испытательную машину представлен на рисунке 4.

Анализ полученных результатов позволил выявить существенный эффект влияния способа обработки поверхностей стальных пластин на не-сущую способность соединений с их применением.

Рис. 5 - Зависимость несущей способности соединений от способа обработки пластин

Выводы. 1. Проведенные численные и экспериментальные исследования подтвердили техническую целесообразность применения в соединениях деревянных конструкций стальных вклеенных пластин.

2. Установлена существенная зависимость несущей способности и характер разрушения рассматриваемого класса соединений от способа обработки поверхности пластин.

3. Выявлено, что устройство во вклеиваемой части пластин сквозных отверстий позволяет повысить несущую способность соединения в сравнении с ранее предложенными способами обработки поверхности пластин, в том числе за счет работы клеевой композиции в отверстиях аналогично шпонкам, воспринимающими нормальные отрывные напряжения.

Список литературы

1. Турковский, С.Б. Клееные деревянные конструкции с узлами на вклеенных стержнях в современном строительстве (система ЦНИИСК)/ С.Б. Турковский, А.А. Погорельцев, И.П. Преображенская // - М.: РИФ «Стройматериалы», 2013. - 308 с.

2. Лисицкий, И.И. Проблемы увеличения несущей способности клеевого соединения стальных пластин с древесиной / И.И. Лисицкий, И.В. Руднев // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры. Материалы Всероссийской научно-методической конференции; Оренбургский гос. ун-т. - Оренбург. - 2018. - С. 283 - 286.

3. I V Rudnev, Verification and validation of finite-elemental calculation of wooden structures connections on gluedflat steel rods/ V I Zhadanov, M M Sobolev, D A Ukrainchenko/ IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 012087 - VII International Symposium Actual Problems of Computational Simulation in Civil Engineering 1-8 July 2018, Novosibirsk, Russian Federation - http://iopscience.iop.org/issue/1757-899X/456/1.

4. Лисицкий И.И. Деревянные фермы с узловыми соединениями на стальных вклеенных пластинах / И.И. Лисицкий, И.И. Яричевский, В.И. Жаданов, И.В. Руднев // Промышленное и гражданское строительство. - 2018. - №11. - С. 8 - 13.

Размещено на Allbest.ru