Главная » 2014 » Август » 17 » Скачать Прочность и деформативность клееных армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки. Рощина, Светлана бесплатно
7:23 AM
Скачать Прочность и деформативность клееных армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки. Рощина, Светлана бесплатно
Прочность и деформативность клееных армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки
Диссертация
Автор: Рощина, Светлана Ивановна
Название: Прочность и деформативность клееных армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки
Справка: Рощина, Светлана Ивановна. Прочность и деформативность клееных армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки : диссертация доктора технических наук : 05.23.01 / Рощина Светлана Ивановна; [Место защиты: ГОУВПО "Московский институт коммунального хозяйства и строительства"] - Москва, 2009 - Количество страниц: 367 с. 28 ил. Москва, 2009 395 c. :
Объем: 395 стр.
Информация: Москва, 2009
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ТЕНДЕНЦИИ ПРИМЕНЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Основы прикладных методов расчета армированных деревянных конструкций
Г Л А В А 2 СПЕЦИФИКА РАСЧЕТА МОДЕЛИ ИЗГИБАЕМЫХ АРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ ДЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ НАГРУЗКИ
21 Основные положения расчета
22 Теоретические методы расчета изгибаемых армированных деревянных конструкций с учетом длительного действия нагрузки на основе теории упругой наследственности
23 Метод расчета изгибаемых армированных деревянных элементов с учетом длительного действия нагрузки на основе теории упруго-ползучего тела
24 Аналитическая оценка и инженерный расчет изгибаемых армированных деревянных конструкций с учетом ползучести
25 Расчет армированных деревянных конструкций по предельным состояниям
26 Расчет предельной прочности армированных деревянных конструкций изгибаемых конструкций при длительном действии нагрузки
27 Численные исследования напряженно-деформированного состояния изгибаемых армированных деревянных конструкций с учетом длительного действия нагрузки с использованием программных средств
28 Выводы по главе 2
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И РАСЧЕТ СЖАТО-ИЗГИБАЕМЫХ АРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ДЕЙСТВИИ-НАГРУЗКИ
31 Основные положения расчета изгибаемых армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки
32 Метод расчета на основе теории упругой наследственности
33 Расчет сжато-изгибаемых армированных деревянных конструкций по предельным состояниям при длительном действии нагрузки
34 Численные исследования напряженно-деформированного состояния сжато-изгибаемых армированных деревянных конструкций с учетом длительного действия нагрузки с применением ЭВМ
35 Численные исследования напряженно-деформированного состояния армированных деревянных сжато-изгибаемых элементов при длительном действии нагрузки (укрупненный алгоритм расчета)
36 Численные исследования напряженно-деформированного состояния армированных деревянных арок на ЭВМ
Г Л А В А 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ АРМИРОВАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ДЕЙСТВИИ НАГРУЗКИ
41 Цель и задачи исследования
42 Методика экспериментальных исследований
421 Выбор моделей балок
422 Методика испытаний натурных балок
43 Результаты экспериментальных исследований моделей армированных балок длительно действующей нагрузкой
44 Результаты испытаний натурных балок длительно действующей нагрузкой
45 Анализ результатов экспериментальных исследований армированных деревянных балок длительно действующей нагрузкой
46 Выводы по главе 4
ГЛАВА5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕУГОЛЬНЫХ АРОК С АРМИРОВАННЫМ ВЕРХНИМ ПОЯСОМ ПРИ
ДЛИТЕЛЬНОМ ДЕЙСТВИИ НАГРУЗКИ
51 Задачи и методика проведения исследований моделей треугольных арок
52 Изготовление армированных элементов верхнего пояса моделей арок
53 Результаты экспериментальных исследований и их анализ
54 Методика проведения испытаний натурных конструкций
55 Конструктивные решения треугольных арок
56 Изготовление опытных арок
57 Результаты экспериментальных исследований и их анализ
58 Выводы по главе 5
Г Л А В А 6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАНЕЛЕЙ ПОКРЫТИЯ С АРМИРОВАННЫМ ДЕРЕВЯННЫМ КАРКАСОМ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ДЕЙСТВИИ НАГРУЗКИ
61 Методика экспериментальных исследований
62 Экспериментальные исследования моделей армированных деревянных каркасов
63 Экспериментальные исследования панелей покрытий
64 Результаты испытаний моделей панелей и их анализ
65 Результаты испытаний панелей покрытия длительно действующей нагрузкой
66 Выводы по главе 6
Введение:
В новых экономических условиях развития России деревянные конструкции, как один из видов наиболее конкурентно способных конструкций находят все большее применение в строительстве. Устойчивый рост объемов промышленно-гражданского строительства, реконструкция и модернизация зданий, номенклатурное многообразие обуславливают масштабное увеличение спроса на изделия из древесины при том, что древесина - единственное в природе из самовозобновляемых строительных материалов, запасы которой у нас в стране составляют около 60 млрд.мЗ. Высокие темпы и уровень современного строительства предъявляют качественно новые требования к строительным материалам и конструкциям. При этом большое внимание уделяется производству клееных деревянных конструкций.
Деревянные конструкции обладают рядом неоспоримых преимуществ: меньшей монтажной массой, относительно высокой прочностью и долговечностью, лучшей транспортабельностью, экологичностью, легкостью > обработки древесины, удобством монтажа конструкций, меньшей теплопроводностью, невысоким коэффициентом температурного расширения, что обуславливает возможность применения их в большепролетных конструкциях, эстетическими качествами, возобновляемостью сырья и т.д.
В то же время отрицательные свойства древесины (зависимость ее свойств от строения, пороков, необходимость применения и значительный расход качественного пиломатериала, излишняя массивность сечений, ползучесть при длительном нагружении и др.) ограничивают область применения и ухудшают показатели деревянных конструкций.
Одним из путей устранения указанных недостатков,и повышения технико-экономической эффективности является' армирование сечений клееных деревянных конструкций и элементов стальной или стеклопласта ковой арматурой. Это позволяет существенно сократить расход древесины, уменьшить монтажную массу, повысить качество и надежность деревянных конструкций, работающих в основном на изгиб и сжатие с изгибом.
Высокая прочность и жесткость в сочетании с малой монтажной массой делают применение этих конструкций незаменимыми в рассредоточенном агропромышленном строительстве, в труднодоступных и отдаленных от магистральных путей районах, для большепролетных конструкций, позволяющих производить укрупненную сборку.
Легкие несущие клееные армированные конструкции находят применение в самых различных областях строительства: при возведении зрелищно-спортивных, агропромышленных и складских зданий, пролетных строений мостов и эстакад, зданий химических производств и др., что предъявляет к ним весьма высокие требования, поскольку в процессе эксплуатации возможны воздействия перепадов температуры и влажности, агрессивных сред, повторной кратковременной и длительной нагрузок. Основное назначение армирования конструкций — экономия качественной древесины, снижение монтажной массы и стоимости конструкций при обеспечении требуемых прочности и жесткости конструкций, а также повышения их надежности. Применение таких конструкций дает экономию древесины до 45 % по сравнению с обычными клееными деревянными конструкциями за счет уменьшения объема и использования менее качественного пиловочника ( по диаметру и сортности ).
Актуальность темы.
Армированные деревянные конструкции являются относительно новым видом конструкций, которые в строительстве находят все большее применение. Вместе с тем в нормативных документах отсутствуют требования к расчету и проектированию таких конструкций.
Одним из направлений расчета инженерных сооружений является учет специфики материала, его влияния на несущую способность, напряженно- деформированное состояние и деформативность конструкций.
Для комплексных конструкций на основе древесины, к числу которых относятся армированные деревянные конструкции, учет влияния специфики древесины как строительного материала позволяет более точно оценить расчетную схему и обеспечить требуемую надежность и долговечность.
К специфическим свойствам древесины в большей мере влияющим на работу армированных деревянных конструкций относится ползучесть, которая вызывает развивающиеся во времени деформации древесины. Арматура, сопротивляясь развитию этих деформаций, является источником возникающих дополнительных усилий, приводящих к изменению напряженно-деформированного состояния.
В связи с этим современные нормы проектирования требуют выполнения расчетов конструкций с учетом влияния ползучести, что вызывает необходимость освоения теории и практики расчета армированных деревянных конструкций с учетом влияния длительных процессов.
Цель и задачи работы
Создание и реализация научно обоснованного подхода к оценке длительной прочности и деформативности клееных армированных деревянных конструкций с учетом влияния реологии материалов, и вида напряженно-деформированного состояния при длительных силовых воздействиях.
Для достижения поставленной цели были поставлены и решены задачи:
• провести теоретическую оценку прочности и деформативности армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки с учетом ползучести;
• провести численные исследования напряженно-деформированного состояния армированных деревянных конструкций с учетом ползучести и проанализировать закономерности изменения напряженно-деформированного состояния;
• обосновать достоверность теоретических расчетов результатами экспериментальных исследований;
• провести комплексное экспериментальное исследование работы изгибаемых и сжато-изгибаемых армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки;
• исследовать характер изменения напряженно-деформированного состояния армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки;
• определить влияние армирования на характеристику ползучести армированных деревянных конструкций;
• оценить достоверность значений характеристики ползучести армированных деревянных конструкций на базе статистических данных испытаний, и разработать практический метод расчета армированных деревянных конструкций с учетом ползучести древесины;
• разработать рекомендации по конструированию и расчету армированных деревянных конструкций с учетом длительного действия нагрузки.
Научная новизна работы
• на основе комплексных исследований установлены общие закономерности процессов сопротивления и деформирования армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки. Для описания указанных процессов использованы классические уравнения теории ползучести. Разработан алгоритм и программа прогнозирования деформатив-ности армированных деревянных конструкций при длительно действующей нагрузке;
• изучены особенности работы армированных деревянных конструкций в условиях длительного действия нагрузки при эксплуатации;
• выполнен анализ статистического распределения характеристики ползучести армированных деревянных конструкций при разных уровнях загружения и выявлены зависимости характеристики ползучести от коэффициента армирования;
• выполнена теоретическая оценка напряженно-деформированного состояния армированных деревянных конструкций при изгибе и сжатии с изгибом с учетом длительного действия нагрузки;
• разработан алгоритм и программа расчета армированных деревянных конструкций с учетом длительно действующей нагрузки;
• получены значения коэффициентов влияния, учитывающие перераспределение усилий в сечениях армированных деревянных конструкций при длительно действующей нагрузке;
• проведена статистическая оценка достоверности полученных значений коэффициента ползучести армированных деревянных конструкций.
• проведены экспериментальные исследования армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки.
Достоверность теоретических положений, математических и физических моделей, обоснованность выводов обеспечивается: корректностью поставленных задач и использованием общепринятых в механике твердого тела и строительной механике гипотез и допущений. Сравнение численных результатов расчетов по предлагаемой теории подтверждается достаточной сходимостью данных о напряженно-деформированном состоянии опытных конструкций, полученных в ходе экспериментальных исследований, сопоставлением результатов с расчетами по программному комплексу «Лира», а также эксплутационной пригодностью возведенных армированных деревянных конструкций в покрытиях зданий и сооружений.
На защиту выносятся
• новые результаты и зависимости напряженно-деформированного состояния армированных деревянных конструкций при длительном действии нагрузки;
• реологические параметры деформирования армированных деревянных конструкций при изгибе и сжатии с изгибом, представленные на основе моделей упругой наследственности и упруго-ползучего тела, учитывающие перераспределение усилий в сечениях армированных деревянных конструкций вследствие ползучести древесины под нагрузкой;
• результаты теоретических и экспериментальных исследований опытных конструкций, подтверждающие изменение напряженно-деформированного состояния и деформативности вследствие перераспределения усилий из-за ползучести древесины; результаты численных исследований напряженно-деформированного состояния армированных деревянных конструкций при изгибе и сжатии с изгибом позволяющие учитывать влияние длительно действующей' нагрузки на эксплуатационные свойства армированных деревянных конструкций.
Практическая значимость и внедрение результатов работы
Разработаны расчетные модели современных армированных деревянных конструкций учитывающие влияние длительного действия нагрузки. Доказана необходимость учета влияния перераспределения усилий в армированных деревянных конструкциях из-за ползучести древесины при длительно действующей нагрузке.
Разработаны методы практических расчетов армированных деревянных конструкций с учетом ползучести древесины и рекомендации по проектированию армированных деревянных конструкций, что позволяет повысить их надежность и долговечность на стадии проектирования и эксплуатации при полном и рациональном использовании свойств таких конструкций.
Результаты диссертационной работы внедрены
При строительстве складского здания в г. Владимир, цехов деревообрабатывающих заводов в г. Чебоксары, г. Уфе, г. Абакане.
При разработке рекомендаций по проектированию ДК выполненных в рамках программы «Стройпрогресс-2000».
При проектировании деревянных несущих конструкций институтами «Владимирагропромпроект», «Владимирпромстройпроект», ЦНИИСК имени В. А. Кучеренко, ЦНИИ Промзданий.
Предложения по совершенствованию главы СНиП «Деревянные конструкции», и СТО «Деревянные и цельнодеревянные конструкции».
Внедрены в учебный процесс Владимирского государственного университета.
Апробация работы
Основные положения и полученные результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах и научно-технических конференциях ВлГУ (г. Владимир) (1990-2009 гг.); кафедры конструкций из дерева и пластмасс СПбГАСУ (г. Санкт-Петербург) (1996-2009 гг.); ННГАСУ (г. Нижний Новгород) (1996.2008 гг.); на Научно-техническом Совете по ДК Российской Академии Архитектуры и Строительных Наук; научно-техническом совете лаборатории ДК ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко; на международном симпозиуме Московского государственного университета леса (1996 г.); на конференциях в МИКХИС (МГАКХИС) (Москва) (20062009 гг.); на международных конференциях МАИЭС (Москва) (2000.2008 гг.); на международных симпозиумах «Современные строительные конструкции из металла и древесины» ОГАСА (г. Одесса) (19952008 гг.); на международных и региональных конференциях в г. Самаре, г. Волгограде, г. Харькове, г. Йошкар-Оле, г. Москве, г. Пензе, г. Владимире, г. Архангельске, г. Белгороде, г. Ростове-на-Дону, г. Бресте и др.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 75 печатных работ, в том числе 7 статей в изданиях рекомендованных ВАК.
Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, библиографии и двух приложений. Список литературы содержит 210 наименований, в том числе 27 зарубежных. Работа изложена на 324 страницах, включая 1'30 рисунков, 18 таблиц.
