Малоэтажные здания и сооружения из совмещенных ребристых конструкций на основе древесины

, (35)

где а₁, а₂ - коэффициенты аппроксимации, причем предполагается, что

а₁ > 0, а₂ > 0.

Определив потенциальную энергию упругой деформации пластинки и изменение потенциала внешних сил, автор находит выражения для внутренних усилий с использованием соотношений (24). В частности,

и т.д.

По аналогии рассматривается случай ортотропной пластинки с защемленной нижней гранью, при этом, функцию прогибов автор принимает в виде:

. ( 36)

Координатная функция соответствует «балочному» решению при изгибе. Второй член в выражении (36) позволяет учесть неравномерность распределения прогибов по ширине панели при поперечном изгибе.

Выполняя интегрирование и преобразования, автор получает по аналогии со случаем шарнирно опертой пластинки выражения для внутренних усилий от изгиба защемленной. В частности,

. (37)

При помощи энергетического метода автор решает задачу определения критического значения продольной нагрузки для рассмотренных случаев.

Приведены результаты расчетов ребристых сжато-изогнутых панелей с использованием различных расчетных схем. По результатам сравнения отмечено, что значения максимальных изгибающих моментов в направлении сжатия при расчетах по «балочной» схеме и схеме цилиндрического изгиба панели практически совпадают. Разница в поперечных силах также сравнительно невелика и составляет для случае шарнирных и защемленных граней соответственно 0,54% и 10,8%. Результаты расчетов по схеме ортотропной пластинки также весьма близки к «балочному» расчету по величинам максимальных изгибающих моментов в направлении сжатия.

В целом, разработанные методики расчета нелинейно - деформируемых сжато-изогнутых ребристых панелей на основе сведения их к анизотропным пластинкам показали хорошее совпадение результатов расчета с расчетами по схеме продольно-поперечного изгиба «балочных» моделей панелей. Это позволяет обоснованно использовать «балочные» расчетные модели при расчетах сжато-изогнутых ребристых панелей на прочность и жесткость. С другой стороны, достоверность полученных результатов расчетов позволяет обоснованно применить предложенную инженерную методику расчета панелей на основе сведения их к анизотропной пластинке постоянной толщины в тех случаях, когда при составлении ограничений по прочности и жесткости необходимо учесть работу панели в двух направлениях.

Длительные испытания деревянных и клеефанерных конструкций показали, что их деформации с учетом фактора времени можно определить как:

(38)

где w_t - полная деформация в момент времени t; w₀ - первоначальная деформация; k, - постоянные коэффициенты, зависящие от типа материала или конструкции, определенные экспериментальным путем.

Определение постоянных коэффициентов k и г достаточно длительный и трудоемкий процесс, особенно если речь идет об временных испытаниях реальных конструкций. В связи с этим предложен алгоритм учета ползучести при расчете совмещенных ребристых конструкций на действие длительных нагрузок, основанный на исследовании поперечного или продольно-попе-речного изгиба балочного элемента с приведенным поперечным сечением, у которого составные элементы имеют различные модули упругости (рис.5).



Рис. 5 К расчету совмещенных ребристых конструкций на ползучесть: а - расчетная схема; б - расчетное поперечное сечение

Продольное усилие N и изгибающий момент М определим как:

, (39)

. (40)

Напряжения у₁ и у₂ в формулах (39), (40) представим выражениями:

₁ = E₁ + Г₁ ; ₂ = E₂ + Г₂ , (41)

где Е₁, Е₂ - модули упругости обшивки и ребер соответственно; Г₁, Г₂ - операторы, соответствующие закону ползучести материалов.

Считая справедливой гипотезу Кирхгофа - Лява:

(x,z,t) = ₀ (x,t) + zж(x,t) , ₀ , ж (42)

после интегрирования (39), (40) получим выражения для определения N и M через операторы, включающие в себя Г₁ и Г₂. Однако, конкретная информация по операторам ползучести для рассматриваемого класса материалов в научно-технической литературе отсутствует, что подтолкнуло автора к необходимости установить их на основе представления древесных материалов как двухфазной среды, состоящей из волокон и связующего вещества. Тогда вследствие непроскальзывания волокон и связующего будем иметь:

₁=E₁+₁ ; ₂=E₂+₂ . (43)

Следовательно:

₁ , Г₂=₂ , (44)

где ₁, ₂ - коэффициенты вязкости рассматриваемых материалов.

Определяя значения соответствующих операторов и с учетом того, что

N и M от времени не зависят, получим уравнение для определения кривизны:

. (45)

Общее решение уравнения (45) запишем в виде ж(х,t)=R(x)y(t). Тогда в силу независимости переменных х и t из уравнения (45) будем иметь:

. (46)

Если r₁<0 и r₂<0, то из этого выражения следует, что , т.е. со временем кривизна плиты асимптотически приближается к значению:

ж . (47)

Используя аналогичные рассуждения, автор получает выражения для определения ₀(x,t). Для определения прогиба w(х,t) и осевого перемещения U₀(x,t) теперь имеем уравнения:

; . (48)

Интегрируя эти уравнения при граничных условиях w(0,t)=w(l,t)=0 U₀(0,t)=0 получим:

, ,

; . (49)

Применение разработанной методики расчета плит и панелей с учетом ползучести в проектировании сдерживается отсутствием данных о коэффициентах вязкости материалов. Полученные теоретические решения могут быть использованы для определения коэффициентов вязкости фанеры и древесины согласно принятой модели вязко-упругих тел. При наличии данных по прогибам при длительных испытаниях необходимо использовать полученное выше теоретическое решение для функции прогибов. Так как составление уравнений для определения коэффициентов вязкости древесины и фанеры в явном виде в данном случае затруднительно, задача может быть решена численно на основе сравнения теоретических решений и данных эксперимента на заданной сетке значений коэффициентов вязкости.

В шестой главе дан анализ результатов экспериментальных исследований. Целью статических кратковременных и длительных испытаний было подтверждение достоверности результатов проведенных теоретических исследований, обоснованности разработанных методов расчета, а также определение действительной несущей способности и деформативности предлагаемых совмещенных клеефанерных плит и панелей. Экспериментальные исследования плит проведены на клеефанерных конструкциях размером 0,45х3,6м и 0,90х3,6м, выполненных как геометрически подобные натурным конструкциям размером 1,5х12,0м и 3,0х12,0м соответственно. Масштаб подобия принят 1:3,33, что было обусловлено соотношением толщин фанерных обшивок натурных плит и опытных образцов (10мм и 3мм). Кроме этого, была изготовлена и испытана натурная конструкция плиты размером 1,5х12,0м. Экспериментальные исследования клеефанерных панелей выполнены на натурных конструкциях размером 1,5х3,0м. Все испытания проведены по методикам, разработанным автором. Для определения сжимающих и изгибных напряжений, действующих в обшивке, нагружение плит и панелей осуществляли нагрузкой, приложенной только к ребрам и нагрузкой, равномерно распределенной по площади обшивки. Панели подвергались испытаниям как на действие поперечной нагрузки, так и на совместное действие поперечной и продольной нагрузки, приложенной к ребрам. При испытаниях опытных конструкций расчетными нагрузками, с целью получения наиболее достоверных результатов, каждое из загружений повторяли по три раза с перерывом между отдельными испытаниями не менее трех суток. Для обработки результатов испытаний определяли модули упругости древесины и фанеры.

В результате проведенных испытаний получены новые экспериментальные данные о напряженно-деформированном состоянии и жесткости совмещенных ребристых плит и панелей, выполненных на основе древесины.

Максимальные прогибы основных ребер плит в середине пролета находились в пределах норм. Их значения от нормативной нагрузки в плитах 0,45х3,6м и 0,90х3,6м не превышали 1/550, а в плите 1,5х12м - 1/480 пролета. Расхождения в значениях прогибов в зависимости от схемы приложения нагрузки находились в пределах 5%. При загружении конструкций нагрузкой, равномерно-распределенной по площади плит, относительный прогиб обшивок при нормативной нагрузке в центре наиболее напряженных отсеков, измеренный относительно основных ребер, составил в среднем 1/375 пролета обшивки, а при расчетной нагрузке - 1/235 пролета.

В процессе испытаний наблюдалась депланация поперечных сечений плит между диафрагмами. Это явление сопровождалось дополнительным прогибом обшивок. Автор отмечает, что нарастание прогибов обшивки, независимо от схемы загружения, как в плитах меньшего размера, так и в натурной конструкции, происходило пропорционально нагрузке. Это факт подтверждает то, что при принятом соотношении пролета обшивки к толщине, не превышающем 85, обеспечивается ее устойчивость.

Напряженно-деформированное состояние обшивок под нагрузкой характеризовалось изменениями по их ширине фибровых деформаций. Принимая, что по толщине пластины изгибные напряжения меняются по линейному закону относительно срединной плоскости, по разности напряжений верхней и нижней сторон обшивки выделяли напряжения изгиба и напряжения сжатия. В результате были установлены действительные картины распределения напряжений сжатия по ширине обшивок. Эти картины соответствовали эпюрам, полученным в результате численных исследований плит с различной ориентацией вспомогательных ребер и диафрагм. Расхождения теоретических и экспериментальных данных не превышали 14%.

Проведенные испытания панелей подтвердили достаточную степень прочности и жесткости как их отдельных элементов, так и конструкций в целом. Полученные результаты позволили автору достичь поставленной цели и решить ряд практически важных задач анализа поведения сжато- изогнутых панелей при кратковременных и длительных нагрузках. В результате анализа работы обшивки под действием возрастающих нагрузок определены фактические величины коэффициентов приведения обшивки, которые составили: при работе панели на изгиб - k_об=0,33, при совместном действии сжатия с изгибом - k_об=0,25. Значения этих коэффициентов, определенные по аппроксимационным формулам, выведенным автором, с учетом корректировочных коэффициентов были соответственно равны 0,37 и 0,27. Разница между теоретическими и экспериментальными данными составила 11%. Этот факт говорит об адекватной применимости предложенной автором методики расчета сжато-изгибаемых панелей.

После разгрузки стеновой панели, испытанной до расчетных нагрузок, и выдержки её в течении 10 суток были начаты длительные испытания. Наи-более интенсивное нарастание прогиба основных ребер в середине пролета наблюдалось в первые 30 суток, а в последние 60 суток испытаний значение его практически не изменялось. Максимальный прогиб в середине пролета за период наблюдений составил 9,1мм или 1/323 пролета, таким образом, возрос по сравнению с кратковременным в 1,38 раза. Характер изменения во времени других деформаций наиболее характерных точек панели был идентичен характеру изменения упомянутого прогиба.

Аппроксимация полученных графиков при помощи выражения (38) позволила автору получить формулу для определения прогибов сжато-изгибаемых клеефанерных панелей в любой расчетный период эксплуатации:

. (50)

Формула (50) и экспериментальные данные дают расхождения по длине построенного графика не более 6%, что можно считать вполне приемлемым для выполнения практических расчетов разработанных панелей с учетом ползучести.

Опытная конструкция была выдержана под расчетной нагрузкой q=4,25кН/м² и N=106кН в течении 90 суток. За время наблюдений каких-либо признаков разрушений элементов и соединений панели не обнаружено. В целом, характеристики деформативности конструкции не превысили предельно допустимых значений, что подтверждает её надежность при воздействии длительно действующих нагрузок.

Оптимизации параметров совмещенных ребристых конструкций посвящена седьмая глава. При исследовании ребристых изгибаемых элементов за базовый вариант принята конструкция плиты с размерами в плане 1,5х12,0м. За базовый вариант сжато-изгибаемой конструкции принята панель с размером в плане 3,0х6,0м. Задача оптимизации ребристых плит и панелей на основе древесины и древесных материалов ставится как задача нелинейного математического программирования. В качестве критерия оптимальности конструкции принят минимум затрат на основные материалы (древесина, фанера) в расчете на 1м² перекрываемой площади, при этом, в целевой функции учитываются условные затраты:

, (51)

где f(X) - целевая функция; Х - вектор переменных; V_др, V_ф - объемы древесины и фанеры в изготовленной плите; l_n, b_n - пролет и ширина плиты соответственно; С_др, С_ф - «весовые» коэффициенты древесины и фанеры, зависящие от цен на эти материалы в регионе и от норм отходов на заводе - изготовителе.

Выбор целевой функции в виде (51) позволяет решать как глобальную задачу поиска наиболее экономичной плиты во всем номенклатурном ряде, так и локальные задачи поиска наилучших вариантов плит при каких-то заданных параметрах, например: ширина плиты, количество основных ребер, уклон верхней грани и т.д. Варьированием весовых коэффициентов С_др и С_ф можно учесть сложившееся соотношение цен в рассматриваемом регионе на различные материалы, а также величину нормируемых отходов. При решении поставленной задачи оптимизации использовался метод подвижного внешнего штрафа. Идея метода подвижного внешнего штрафа заключается в комбинированном регулировании штрафов путем штрафных коэффициентов и уровней штрафования.

В рассматриваемой задаче оптимизации изгибаемых плит варьируемые параметры целесообразно разделить на два уровня, при этом, к первому уровню отнести параметры, определяющие размеры поперечных сечений элементов плиты, а ко второму уровню - дискретный целочисленный параметр, определяющий число основных ребер (2, 3, 4), и параметр ширины плиты, который может меняться непрерывно, но, в силу требований модульности, также примет дискретные значения (1,0м; 1,2м; 1,5м; 1,8м; 2,0м; 3,0м). Такое разделение переменных обеспечивает возможность формирования поверхности отклика и удобство представления графического материала. Решение задач оптимизации проведено для плит из клееной древесины, пролеты которых находятся в интервале 9,0…24,0м.

Двухуровневый алгоритм оптимизации плиты можно определить следующим выражением:

, (52)

где f(X) - целевая функция; X⁽¹⁾ - вектор переменных первого уровня;

X⁽² - вектор переменных второго уровня; - фиксированный вектор переменных второго уровня; G_X - допустимая область поиска.

С учетом введенных обозначений автор приводит общий вид целевой функции:

. (53)

Ограничения формируемой задачи оптимизации образуют допустимую область поиска G_Х и включают:

- ограничения, сформированные на основе условий по прочности, устойчивости и деформативности как отдельных элементов плиты, так и самой плиты в целом;

- конструктивные и параметрические ограничения, вытекающие из существующего сортамента пиломатериалов и опыта проектирования.

Система ограничений принята на основе требований нормативных документов с необходимыми уточнениями. Для выполнения поисковых процедур рационально ограничения приводить к следующему виду:

, j=1,…,m, (54)

где m - общее число ограничений.

Одной из отличительных особенностей задачи оптимизации сжатоизгибаемых панелей в сравнении с изгибаемыми ребристыми плитами является то, что в ней варьируется четыре, а не два топологических параметра, к которым относятся количество основных и поперечных ребер, длина и шири-на панели. Такое увеличение обосновано конструктивным решением панелей и областью применения сжато-изгибаемых элементов, например, в качестве верхних поясов пластинчато-стержневых конструкций. Для удобства формирования поверхности отклика и представление графического материала варьируемые топологические параметры разбиты на два верхних уровня и задача оптимизации сжато-изогнутых панелей поставлена как трехуровне-вая. Решение задач оптимизации приводится для панелей из клееной древесины пролетом от 3,0м до 6,0м. Разработанный и программно реализованный алгоритм оптимизации соответствует следующей трехуровневой системе:

, (55)

где ,	,	-	переменные первого- третьего уровней соответственно.

Приведены основные результаты решения задач оптимизации изгибаемых плит и сжато-изгибаемых панелей. В большинстве результатов решения оптимизационных задач ширина изгибаемой плиты, соответствующая минимуму целевой функции, превышает 3м и увеличивается с увеличением числа основных ребер. Даже при двух основных ребрах (рис.6) экстремум функции

Рис. 6 Оптимальные проекты для плит с двумя основными ребрами при варьировании ширины плиты и параметров первого уровня	Рис. 7 Результаты оптимизации плит при двух основных ребрах

соответствует достаточно большому значению ширины плиты (5,0м). В том случае, когда на ширину плиты по условиям изготовления или транспортировки наложено ограничение b_n3м, оптимальные проекты несколько отклоняются (но не намного) от глобальных экстремумов. Например, для пролета 9м это отклонение составляет 2,7%, а для пролета 12м оно будет равно 5%. На рис.7 приведены результаты оптимизации для плит с двумя ребрами при варьировании ширины в унифицированных пределах.

Анализируя кривые, приведенные на рис.8, автор приходит к выводу, что при ширине плит, не превосходящей 3м, наиболее рациональны плиты с двумя основными ребрами. Выявлено, что плиты с продольными вспомогательными ребрами предпочтительнее (по расходу материалов) плит с поперечными вспомогательными ребрами как в случае применения основных ребер постоянной высоты, так и в случае двускатных ребер. Однако, экономия материала сравнительно невелика и составляет, в среднем, 3%. Варьирование уклоном верхней грани основных ребер позволяет экономить в среднем 13-15% материала для плит всех рассматриваемых типов. Особенно большой выигрыш (до 20-22%) получен для плит больших пролетов при обоих типах ориентации вспомогательных ребер. Для пролета 6м введение параметра уклона в обоих случаях значение целевой функции не уменьшило.

Результаты расчетов свидетельствуют о том, что оптимальная ширина основных ребер стремится к минимуму и, как правило, принимается из условия конструктивного ограничения. С увеличением пролета оптимальное значение целевой функции удельных затрат древесины возрастает, причем зависимость эта близка к линейной. Этот факт объясняется тем, что в качестве основных ребер в плитах применены плоские сплошные балки, эффективность применения которых снижается с увеличением пролета.

Постановка и решение оптимизационных задач для изгибаемых плит позволили выявить резервы экономии материала, заложенные в предложенных вариантах конструктивной формы. Экономия материала в оптимальных проектах может быть весьма существенной. Например, в рассмотренном базовом варианте плиты пролетом 12м при варьировании всех параметров

Рис. 8 Результаты оптимизации при варьировании параметров первого и второго уровней: а - для плит шириной 1,5 м; б - для плит шириной 3,0 м

первого и второго уровней экономия составила 28,5%. Однако, оптимальный параметр ширины плиты составил при этом 5,0м, что вряд ли приемлемо при изготовлении и транспортировке плит. При ограничении ширины плиты до 3,0м экономия материала составит 24,9%.

В таблицах 1, 2 представлены результаты решений глобальных задач оптимизации сжато-изгибаемых панелей с использованием различных расчетных моделей. Анализируя результаты вычислений, приведенные в таблицах, можно отметить следующее. В случае фанерной обшивки наиболее экономичной является панель с размерами: a_n = 3м, b_n =2,5м. При этом параметры ширины сечения основных ребер и толщины обшивки выходят на нижнюю границу. Оптимальным количеством ребер наиболее экономичной панели является два ребра. Соотношение высоты и ширины основного ребра защемленной панели в оптимальном прогибе также выходит на границу

Таблица 1

Результаты решения глобальной задачи оптимизации панелей. Фанерная обшивка. «Балочная» расчетная модель

Оптимальные параметры	Шарнирно опертая панель	Защемленная панель
Ширина основных ребер, (м)	0,034	0,034
Высота основных ребер, (м)	0,0855	0,2027
Толщина обшивки, (м)	0,008	0,008
Ширина вспомогательных. ребер, (м)	0,034	0,034
Количество основных ребер	2	2
Количество вспомогательных ребер	2	2
Длина панели, (м)	3,0	3,0
Ширина панели, (м)	2,5	2.5
f(Х*)	0,02682	0,03617

Таблица 2

Результаты решения глобальной задачи оптимизации панелей. Фанерная обшивка. Расчетная модель цилиндрического изгиба

Оптимальные параметры	Шарнирно опертая панель	Защемленная панель
Ширина основных ребер, (м)	0,034	0,034
Высота основных ребер, (м)	0,08421	0,1797
Толщина обшивки, (м)	0,008	0,008
Ширина вспомогательных ребер, (м)	0,034	0,034
Количество основных ребер	2	2
Количество вспомогательных ребер	2	2
Длина панели, (м)	3,0	3,0
Ширина панели, (м)	2,5	2,5
f(Х*)	0,02672	0,03433

конструктивного ограничения. Результаты расчетов с использованием «балочной» расчетной модели и модели цилиндрического изгиба для шарнирно-опертой панели практически совпадают.

На основе анализа полученных результатов выработаны основные принципы проектирования совмещенных ребристых конструкций из клееной древесины.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Проведенные теоретические, экспериментальные и оптимизационные исследования малоэтажных зданий и сооружений из совмещенных ребристых конструкций на основе древесины позволяют сделать следующие основные выводы.

1. Сформулированные автором основные положения концепции создания объектов малоэтажного строительства показывают целесообразность разработки полносборных зданий и сооружений из унифицированных по технологическим качествам совмещенных ребристых плит и панелей на основе древесины, за счет чего может быть достигнут высокий уровень экономии материала, снижения трудозатрат и себестоимости при минимальных капитальных вложениях.

2. Предложенные новые технические решения полносборных малоэтажных жилых домов и производственных зданий, пластинчато-стержневых конструкций и совмещенных ребристых плит и панелей на основе древесины, отвечающие требованиям строительства в районах Урала, Сибири, Даль-него Востока и Севера, обеспечивают снижение расхода основных материалов до 35%, сокращение трудоемкости монтажа на 35…40%, высокую степень долговечности и живучести в сравнении с традиционными плоскостными конструкциями и известными аналогами, что обусловливает эффективность их применения в строительной практике, в том числе в сейсмически активных районах и в районах со сложными грунтовыми условиями.

3. Анализ напряженно-деформированного совмещенных ребристых конструкций, работающих в составе пространственной системы здания, вы-полненный на базе проведенных численных исследований, позволил установить степень влияния различных факторов на их напряженно-деформированное состояние, которую необходимо учитывать в инженерных расчетах:

- для учета работы совмещенных конструкций в составе пространственной системы здания значение расчетного сопротивления материала следует снижать на коэффициент г_пр, который зависит от общей длины здания и от ветрового района строительства и находится в интервале от 0,9 до 1,0;

- степень неравномерности распределения нормальных напряжений по ширине обшивки, определенная при помощи коэффициента приведения k_об, зависит, в основном, от шага основных ребер и толщины обшивки, причем увеличение шага ребер с 750мм (min) до 3000мм (max) приводит к уменьшению коэффициента k_об на 35…40%, а значение толщины обшивки с 8мм до 20мм обеспечивает увеличение k_об на 14…15%;

- поперечные вспомогательные ребра, непроклей в швах соединения обшивки с основными ребрами до 30%, отклонение опор плит «на пролет» от горизонтали до 14мм, не оказывают влияния на величину коэффициента приведения обшивки, причем значение этого коэффициента не меняется по длине плиты или панели;

- продольное расположение вспомогательных ребер позволяет частично включить их в общую работу конструкции, что учитывается коэффициентом приведения вспомогательных ребер k_вр, который также зависит от шага основных ребер и толщины обшивки и находится в интервале от 0,25 до 0,68;

- применение наклонных диафрагм в совмещенных плитах обеспечивает увеличение степени включения обшивки и продольных вспомогательных ребер в общую работу конструкции в 2,1 и 3,3 раза соответственно в опорном сечении и в 1,6 и 2,3 раза в пролетных сечениях;

- для различных типов конструкций степень участия обшивки и продольных вспомогательных ребер в общей работе плиты или панели должна определяться с учетом их пространственной работы в составе здания или сооружения, фактических значений анизотропии материала, продольных сжимающих сил и соотношения шага основных ребер к пролету при помощи введения в расчет корректировочных коэффициентов k_пр, k_E, k_e, k_l ;

4. Для обеспечения устойчивости сжатой обшивки до достижения конструкцией предельного состояния необходимо принимать отношение пролета обшивки к её толщине не более 85.

5. Разработанные методики и алгоритмы расчета ребристых изгибаемых плит и нелинейно-деформируемых сжато-изогнутых панелей позволяют выполнить адекватную оценку их фактического напряженно-деформированного состояния, в том числе с учетом ползучести. Использование «балочной» расчетной схемы позволяет учесть степень участия каждого элемента в общей работе конструкции и легко выявить наиболее нагруженные места как в случае прямоугольных, так и в случаях трапециевидных в плане плит. Методику расчета панелей на основе сведения их к анизотропной пластинке необходимо применять, когда при составлении ограничений по прочности и жесткости необходимо учесть работу панели в двух направлениях. Предложенный на основе линейной модели вязко-упругого тела алгоритм учета ползучести при расчете совмещенных ребристых конструкций на действие длительных нагрузок позволяет прогнозировать ее напряженно-деформированное состояние во времени при известных коэффициентах вязкости материалов ребер и обшивок.

6. Комплексными экспериментальными исследованиями плит и панелей, охватывающими стадии работы при кратковременных и длительных нагрузках, подтверждены основные положения разработанных методов расчета, достоверность результатов численных исследований и установленных закономерностей. Расхождения экспериментальных и теоретических данных по перемещениям и напряжениям не превышают 9% и 14% соответственно. При изготовлении опытных конструкций отработаны технологические аспекты и подтверждена легкость их сборки.

7. Впервые на основе предложенных методик расчета разработаны структуры многоуровневых процессов параметрической оптимизации ребристых конструкций с учетом критерия оптимизации в виде минимума условных затрат на основные материалы, которые позволяют:

- решать как глобальные задачи поиска наиболее экономичной конструкции во всем номенклатурном ряде, так и локальные задачи поиска наилучших вариантов плит и панелей при определенных заданных параметрах;

- учитывать сложившееся соотношение цен в рассматриваемом регионе на различные материалы, а также величины нормируемых отходов;

- применять многоуровневую схему разделения варьируемых парамет-ров в зависимости от их количества и поставленных задач;

- использовать различные разработанные методики расчета, для чего написаны программные модули вычисления целевых и ограничительных функций для плит и панелей с различными конструктивными особенностями;

- включать экспериментально-теоретический этап при постановке и формировании задач оптимизации.

8. Постановка и решение оптимизационных задач для совмещенных ребристых конструкций на основе древесины позволила выявить резервы, заложенные в предложенных вариантах конструктивной формы. Экономия материалов в оптимальных проектах может достичь величины 25% при выполнении всех конструктивных и расчетных ограничений. На основе анализа полученных результатов выработаны основные принципы проектирования совмещенных ребристых конструкций из клееной древесины.

9. Выполненный сравнительный анализ и результаты внедрения разработанных конструкций в практику проектирования малоэтажных зданий и сооружений на основе древесины свидетельствуют о технико-экономической целесообразности применения совмещенных ребристых плит. Экономический эффект в ценах 2007 года составляет 660 руб/м² при стоимости 1 м² площади дома или здания «под ключ» не более 10 тыс. рублей. При успешной реализации только одного национального проекта «Доступное и комфортное жилье - гражданам России», когда ввод жилья составит 140 млн.м² в год, строительство малоэтажных домов из совмещенных ребристых конструкций на основе древесины при объеме 50% от общего ввода обеспечит годовой экономический эффект в размере 42 млрд.рублей или 4,2 млн.м² дополнительной жилой площади. С этой позиции, потенциальный вклад результатов диссертационной работы в выполнение этой весьма важной для нашей страны экономической задачи и актуален, и значителен.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

1. Жаданов, В.И. Индустриальные пространственные конструкции покрытий гражданских зданий / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, В.М. Савойский, Ю.Д. Стрижаков, С.И. Цибилев // Механическая обработка древесины. М., 1983. №10. С.11 - 12.

2. Жаданов, В.И. Индустриальные пространственные деревянные конструкции / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, А.Г. Кондаков, Ю.Д. Стрижаков // Древесина в строительных конструкциях. ЧССР, Братислава. 1984. С. 352 - 367.

3. Жаданов, В.И. Опыт изготовления клеефанерных плит с длиной на пролет / В.И. Жаданов, В.М. Савойский, Ю.Д. Стрижаков // Пространственные конструкции в Красноярском крае. Красноярск, 1985. С.172 - 179.

4. Жаданов, В.И. Пространственные индустриальные конструкции для покрытий зданий / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, И.С. Инжутов, Ю.Д. Стрижаков // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1989. №2. С. 23 - 27.

5. Жаданов, В.И. Результаты испытаний клеефанерной плиты размером 1,5 х 12 м. / В.И. Жаданов // Известия вузов. Строительство. 1994. №7 - 8. С. 119 - 121.

6. Жаданов, В.И. Оценка напряженно-деформированного состояния крупноразмерных плит численными методами / В.И.Жаданов // Вестник ОГУ. 2002. № 5. С. 179 - 182.

7. Жаданов, В.И. Экспериментально-теоретические исследования напряженно-деформированного состояния крупноразмерных клеефанерных плдит при поперечном изгибе / В.И. Жаданов // Известия вузов. Строительство. 2003. №4. С. 108 - 112.

8. Жаданов, В.И. Крупноразмерные плиты на основе древесины для покрытий зданий / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, // Известия вузов. Строительство. 2003. №6. С. 4 - 10.

9. Жаданов, В.И. Пути повышения эффективности применения крупноразмерных плит на основе древесины в покрытиях зданий / В.И.Жаданов // Вестник БелГТАСМ. 2003. № 5. С. 345 - 348.

10. Жаданов, В.И. Экспериментально-теоретические исследования крупноразмерных клеефанерных плит с учетом их конструктивных особенностей / В.И.Жаданов // Труды ХХIV Российской школы «Наука и технология». Том 1. М. 2004. С. 152 - 163.

11. Жаданов, В.И. Изучение напряженно-деформированного состояния пространственного структурного деревометаллического блока покрытия / К.В. Бучель, С.В. Деордиев, В.И. Жаданов, И.С. Инжутов // Известия вузов. Строительство. 2004. №8. С. 12 - 16.

12. Жаданов, В.И. Выявление оптимальных параметров крупноразмерных ребристых плит на основе древесины. Сообщение 1 / А.В. Ажермачев, Г.И. Гребенюк, В.И. Жаданов, Е.В. Яньков // Известия вузов. Строительство. 2004. №9. С. 4 - 10.

13. Zadanov V.I. Zespolone plyty zebrowe duzych rozpietosci / V.I. Zadanov // Drewno I materially drewnopochodne w konstrukcjach budowlanych. - Szczecin. 2004. S. 281 - 288.

14. Жаданов, В.И. Исследования напряженно-деформированного состояния опорной зоны комбинированного блока пологого свода / В.И. Жаданов, И.С. Инжутов, М.А. Колесникова // Вестник ОГУ. 2004. № 1. С. 158 -160.

15. Жаданов, В.И. Новые конструктивные решения крупноразмерных

плит на основе древесины / П.А. Дмитриев, Г.И. Гребенюк, В.И. Жаданов, С.В. Калинин, Е.В. Баев // Вестник ОГУ. 2004. № 2. С. 177 -181.

16. Жаданов, В.И. Оптимизация параметров большепролетных ребристых плит на основе древесины / Г.И. Гребенюк, В.И. Жаданов, Е.В. Яньков, А.В. Ажермачов // Проблемы оптимального проектирования сооружений, Новосибирск. НГАСУ. 2005. С. 110 - 119.

17. Жаданов, В.И. Крупноразмерные ребристые плиты на основе древесины для пролетных строений мостов / В.И. Жаданов // Современные строительные конструкции из металла и древесины, часть 1. Одесса. 2005. С. 94 - 98.

18. Жаданов, В.И. Способы повышения эффективности крупноразмерных плит с деревянной обшивкой / В.И. Жаданов, А.Ф. Рожков, С.В. Деордиев // Вестник ОГУ. 2005. №10. Том 2. С. 143 - 146.

19. Жаданов, В.И. Совмещенные ребристые плиты и панели на основе древесины для быстровозводимых зданий и сооружений / В.И. Жаданов, С.В. Калинин, Е.В. Тисевич // Современные строительные конструкции из металла и древесины. Одесса. 2006. С. 79 - 84.

20. Жаданов, В.И. Оптимизация конструкций совмещенных ребристых клеефанерных плит / В.И. Жаданов // Современные строительные конструкции из металла и древесины. Одесса. 2007 - С. 61 - 65.

21. Жаданов, В.И. Большеразмерные совмещенные плиты из клееной древесины и пространственные конструкции на их основе (монография) / В.И. Жаданов, Г.И. Гребенюк, П.А. Дмитриев // Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ. 2007. 209 с.

22. Жаданов, В.И. Исследование напряженно-деформированного состояния крупноразмерной ребристой плиты с обшивкой, приклеенной на части длины конструкции / В.И. Жаданов, И.С. Инжутов, В.М. Никитин // Изв. ВУЗов «Строительство». 2008. №7. С. 132 - 137.

23. Жаданов, В.И. Совершенствование алгоритмов расчета нелинейно-деформируемых ребристых сжато-изгибаемых панелей на основе древесины / В.И. Жаданов, Г.И. Гребенюк, Е.В. Тисевич // Изв. ВУЗов «Строительство». 2008. №8. С. 87 - 93.

24. Жаданов, В.И. Оптимизация геометрических и топологических параметров сжато-изогнутых панелей / В.И. Жаданов, Г.И. Гребенюк // Проб-лемы оптимального проектирования сооружений // Новосибирск. НГАСУ. 2008. С. 123 -136.

25. Жаданов, В.И. Алгоритмы расчета клееных стеновых панелей, работающих на сжатие с изгибом / Е.В. Тисевич, Д.А. Украинченко // Современные строительные конструкции из металла и древесины. Одесса. 2008. С. 124 - 130.

26. А.с. СССР № 1281651. Кл. Е 04 С 2/38. Панель покрытия / Дмитриев П.А., Жаданов В.И., Стрижаков Ю.Д. // Опубл. 07.01.87. Бюл. № 31. 3 с.

27. А.с. СССР № 1767122. Кл. Е 04 С 2/10. Деревянная плита покрытия / Дмитриев П.А., Стрижаков Ю.Д., Жаданов В.И. // Опубл. 07.10.92. Бюл. № 37. 4 с.

28. Патент РФ на полезную модель № 36404. Кл. Е 04 В 1/10. Утепленная стена вертикальной разрезки / Дмитриев П.А., Дмитриев П.П., Жаданов В.И., Сагантаев Д.В. // Опубл. 10.03.04. Бюл. №7. 5 с.

29. Патент РФ на полезную модель № 47405. МПК Е 04 С 3/292. Деревометаллическая пространственная ферма / Дмитриев П.А., Жаданов В.И., Инжутов И.С. // Опубл. 27.08.05. Бюл. № 24. 6с.

30. Патент РФ на изобретение № 2276239. МПК Е 04 С 3/07. Балка. / Дмитриев П.А., Жаданов В.И., Калинин С.В. // Опубл. 10.05.06. Бюл.№ 13. 6 с.

31. Патент РФ на изобретение № 2304671. МПК Е 04 В 1/343. Пространственная сборно-разборная рама /П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, И.С. Инжутов. // Опубл. 20.08.07. Бюл. №23. 7с.

32. Патент РФ на изобретение № 2326213. МПК Е 04 В1/10. Способ создания предварительного напряжения в деревянных клееных пакетах в направлении поперек волокон/ Дмитриев П.А., Тисевич Е.В. // Опубл.10.06.08. Бюл. № 16. 4 с.

33. Жаданов, В.И. Комбинированные из стали, бетона, дерева пространственные конструкции блочного типа / Л.В. Енджиевский, И.С. Инжутов, П.А. Дмитриев, В.В. Стоянов, В.И. Жаданов, С.В. Деордиев // Красноярск, СФУ: ИПК ОГУ. 2008. 331с.

34. Жаданов, В.И. Результаты испытаний клеефанерной совмещенной стеновой панели размером 1,5х3,0 м / В.И. Жаданов, Е.В. Тисевич, Д.А. Украинченко // Изв. ОрелГТУ «Строительство. Транспорт». 2008. №2. С. 3 - 8.

Размещено на Allbest.ru

...