Особенности напряженно-деформированного состояния плит с трапециевидным планом

Размещено на http://www.allbest.ru/

5

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет»

ОСОБЕННОСТИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПЛИТ С ТРАПЕЦИЕВИДНЫМ ПЛАНОМ

Жаданов В.И., д-р техн. наук, профессор,

Украинченко Д.А., канд. техн наук, доцент кафедры СК,

Нестеренко М.А., магистрант кафедры СК

Цель работы - исследовать экспериментальными методами особенности напряженно-деформированного состояния трапециевидных совмещенных ребристых плит на деревянном каркасе с выработкой предложений по их инженерному расчету.

Увеличение объемов малоэтажного строительства при одновременном развитии базы клееных деревянных конструкций обусловило не только техническую возможность, но и экономическую целесообразность применения в зданиях различного назначения ребристых плит покрытия на деревянном каркасе с наибольшими габаритными размерами, допустимыми по технологическим параметрам и условиям транспортабельности. Наиболее ярко преимущества таких конструкций проявляются при совмещении ими несущих и ограждающих функций, когда основные продольные ребра выполняют роль балок, а обшивки, включенные в общую работу плиты, вместе со вспомогательными элементами являются ограждениями зданий [1, 2]. Применение совмещенных плит покрытия позволяет легко унифицировать сборные элементы по своим технологическим качествам и тем самым обеспечить существенное снижение стоимости возведения объектов в целом [3]. При этом с учетом высоких архитектурно-эстетических качеств возводимых объектов зачастую конфигурации покрытий в плане отличаются от прямоугольных, что предопределяет применение в них трапециевидных элементов. Ярким примером этого служат покрытия зданий с круглым, эллипсовидным планами и т.п. Однако в нормативно-технической литературе отсутствуют четкие рекомендации по расчету совмещенных ребристых плит на деревянном каркасе с трапециевидным планом. В этой связи разработка таких рекомендаций является актуальной задачей, решение которой позволит повысить конкурентоспособность деревянных панельных конструкций и будет способствовать расширению области их внедрению в практику малоэтажного строительства. Предложенная на кафедре строительных конструкций ОГУ конструктивная схема трапециевидной совмещенной ребристой плиты показана на рисунке 1.

Выработка методик инженерного расчета невозможна без экспериментальных исследований, которые являются наиболее объективным критерием подтверждения выдвинутых гипотез и предположений. В связи с этим были проведены экспериментальные исследования трапециевидных плит для изучения особенностей их работы под нагрузкой. К особенностям трапециевидных плит в сравнении с традиционными конструкциями с прямоугольным планом относятся следующие параметры:

- ширина поперечного сечения плиты линейно изменяется по всей длине

Рисунок 1 - Варианты конструктивного решения трапециевидных плит: 1 - основные ребра; 2 - вспомогательные ребра; 3 - обшивка; 4 - диафрагмы пролета с соответствующим изменением погонной распределенной нагрузки, действующей по закону трапеции;

- высота основных ребер может линейно изменяться по длине пролета, например, для создания необходимого уклона кровли;

- за счет изменения отношения ширины обшивки к пролету доля участия обшивки в общей работе конструкции изменяется, что необходимо учитывать при определении геометрических характеристик плиты;

- с учетом вышеназванных особенностей нет практических рекомендаций по определению опасного сечения плиты при расчете по нормальным напряжениям, а также при расчете по второй группе предельных состояний.

С учетом условий испытательной лаборатории эксперименты проведены на плитах пролетом 3,0 м с шириной 500 мм и 1500 мм в узкой и широкой частях соответственно. Поперечные сечения ребер составили 46х146 мм (после отстрожки). Толщина обшивки принята 10 мм при её двух вариантах - из фанеры ФСФ сорта В/ВВ и из OSB класса 2. Общий вид трапециевидной панели, подготовленной к испытаниям и момент испытания при нагрузке, равной 1,5 Р_расч, показан на рисунке 2.

Рисунок 2 - Общий вид трапециевидной панели, подготовленной к испытаниям (а) и момент испытания при расчетной нагрузке (б).

Плиты испытывали при приложении нагрузки только к ребрам при помощи специальных щитов, что позволило исключить напряжения от изгиба в обшивках и тем самым определить степень их участия в общей работе плиты. Также плиты испытывали в двух положениях - с обшивкой с сжатой зоне и в растянутой зоне.

В результате проведенных экспериментальных исследованиях выявлено следующее.

1. Доля участия обшивки в общей работе трапециевидной плиты изменяется по длине пролета. В соответствии с результатами тензометрирования значения редукционного коэффициента для обшивки из фанеры (в скобках для OSB) составили: в зоне опоры в узкой части К=0,72 (0,65); в середине пролета - К=0,45 (0,40); в зоне опоры в широкой части - К=0,28 (0,25).

2. Качественный и количественный характер работы обшивки при расположении её в сжатой или растянутой зонах практически не изменялся (отклонения в значениях редукционных коэффициентов не превышали 5 %).

3. При постоянной высоте поперечного сечения основных ребер максимальные нормальные растягивающие и сжимающие напряжения в уровне их нижней и верхней граней находились на расстоянии 0,65L от узкой опоры, а не в середине пролета, как у прямоугольных плит.

4. Прогиб основных ребер в середине пролета при нормативной нагрузке составил 4,6 мм у плиты с фанерной обшивкой и 5,1 мм у плиты с обшивкой из OSB или 1/652L и 1/588L соответственно. При этом экспериментальные значения прогибов меньше на 22% теоретических значений, определенных в соответствии с рекомендациями СП 64.13330.2017, что говорит о неприменимости стандартной методики к определению прогибов трапециевидных плит.

5. Для расчета трапециевидных совмещенных ребристых плит на деревянном каркасе необходима разработка специальной методики.

деформация ребристая плита деревянный каркас

Список литературы

1. Инжутов, И.С. К проблеме малоэтажного домостроения в Сибири / И.С. Инжутов, А.Ф. Рожков, В.М. Никитин // В журнале «Вестник ТГАСУ, № 1. - 2007. - С. 75-81.

2. Инжутов И.С. Индустриальные конструкции для строительства малоэтажных зданий и сооружений / И.С. Инжутов, Л.В. Енджиевский, В.И. Жаданов, В.И. Савченков // Оренбург, ИПК ГОУ ОГУ, 2009, 416 с.

3. Жаданов, В.И. Большеразмерные совмещенные плиты из клееной древе-сины и пространственные конструкции на их основе / В.И. Жаданов, Г.И.Гребенюк, П.А. Дмитриев // Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2007. - 209 с.

Размещено на Allbest.ru