Трапециевидные плиты на деревянном каркасе и перспективы их применения в строительстве
Преимущества применения деревянных конструкций в целом и деревянных панельных технологий в частности в малоэтажном строительстве. Исследование особенностей трапециевидной совмещенной ребристой плиты для выявления особенностей ее работы под нагрузкой.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.07.2022 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ТРАПЕЦИЕВИДНЫЕ ПЛИТЫ НА ДЕРЕВЯННОМ КАРКАСЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Нестеренко Максим Алексеевич, магистрант,
направление подготовки 08.04.01 Строительство,
Оренбургский государственный университет, Оренбург
Научный руководитель: Жаданов Виктор Иванович,
доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой строительных конструкций,
Оренбургский государственный университет, Оренбург
Аннотация
Расширение в России производственной базы клееных деревянных конструкций определяет крупномасштабное применение древесины в строительстве, особенно - в малоэтажном. Для зданий со сложным планом при панельной технологии возведения объектов требуется применение трапециевидных конструкций. Такие полносборные элементы позволяют возводить здания с высокими архитектурно-эстетическими качествами за счет конфигурации покрытий в плане в виде круга, эллипса и т. п. Но в нормативно-технической документации нет четких рекомендаций по расчету предоставленных плит, что обуславливает актуальность и новизну разработки данных рекомендаций. Экспериментальным исследованиям подвергнута трапециевидная совмещенная ребристая плита, разработанная в научно-исследовательском центре мониторинга зданий и сооружений ОГУ, с целью выявления особенности её работы под нагрузкой. Результаты экспериментальных исследований, приведенных в данной статье, свидетельствуют о том, что разработка специальной методики для расчета трапециевидных плит необходима.
Ключевые слова: трапециевидная плита, экспериментальные исследования, фанерная обшивка, основные ребра, поперечные ребра, нагрузка.
Abstract
TRAPEZOIDAL SLABS ON A WOODEN FRAME AND THE PROSPECTS FOR THEIR APPLICATION IN CONSTRUCTION.
Nesterenko Maxim Alekseevich, post-graduate student, training program 08.04.01 Construction, Orenburg State, University, Orenburg.
Research advisor: Zhadanov Viktor Ivanovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Building Structures, Orenburg State University, Orenburg.
The expansion of the production base of glued timber structures in Russia determines the large-scale use of timber in construction, especially in low-rise buildings. For buildings with a complex plan, with panel technology for the construction of objects, the use of trapezoidal structures is required. Such prefabricated elements make it possible to erect buildings with high architectural and aesthetic qualities due to the configuration of the coatings in the plan in the form of a circle, ellipse, etc. But in the regulatory and technical documentation there are no clear recommendations for calculating the provided plates, which determines the relevance and novelty of the development of these recommendations. A trapezoidal combined ribbed slab developed at the research center for monitoring buildings and structures of OSU in order to identify the features of its operation under load was subjected to experimental research. The results of the experimental studies presented in this article indicate that the development of a special technique for calculating trapezoidal plates is necessary.
Key words: trapezoidal plate, experimental research, plywood sheathing, main ribs, transverse ribs, load.
Рост строительства малоэтажных зданий и сооружений, сопровождаемый соответствующим совершенствованием технологических процессов, предопределяет обоснованный выбор конструкционных материалов, более эффективное использование их прочностных и деформационных характеристик.
В настоящее время особое внимание в малоэтажном строительстве уделяется деревянным конструкциям в целом и деревянным панельным технологиям в частности. К их преимуществам относится: экологическая чистота, использование крупноразмерных монтажных элементов, совмещение несущих и ограждающих функций, возможность унификации при широкой номенклатуре интересных архитектурных форм [3, 4]. Легкая унификация сборных элементов совмещенных плит покрытия по их технологическим качествам позволяет существенно снизить стоимость строительства объектов в целом [5]. При этом высокие архитектурно-эстетические качества строительных объектов диктуют нестандартные в плане конфигурации здания и сооружения - круглые, эллипсовидные, многоугольные, с выступающими от основного габарита частями и т. п. В этих случаях появляется необходимость использовать в покрытиях и перекрытиях трапециевидные полносборные элементы [1, 2]. Однако до настоящего времени в нормативно-технической литературе нет конкретных рекомендаций по их расчёту. Ввиду этого, разработка данных рекомендаций является актуальной задачей и заключается в повышении конкурентоспособности изучаемых деревянных конструкций и расширении области их применения на практике в малоэтажном деревянном строительстве. В научно-исследовательском центре мониторинга зданий и сооружений ОГУ предложена полносборная ребристая плита на деревянном каркасе с трапециевидным планом (рисунок 1).
Рисунок 1. Предложенные технические решения полносборных плит с трапециевидным планом 1 - продольные несущие ребра; 2 - поперечные вспомогательные ребра; 3 - обшивка из OSB или фанеры; 4 - диафрагмы жесткости
Экспериментальные исследования являются основной базой при разработке проектных методов расчёта. Они позволяют проверить первоначальные гипотезы и предположения, отработать технологические аспекты, определить эмпирические зависимости и, при необходимости, поправочные коэффициенты [6]. Для исследования особенностей напряженно-деформированного состояния предложенных технических решений полносборных плит с трапециевидным планом были проведены экспериментальные исследования. К таким особенностям в сравнении с традиционными конструкциями с прямоугольным планом относятся:
- изменение погонной эксплуатационной распределенной нагрузки по закону трапеции в трапециевидных плитах по длине пролета;
- изменение высоты основных ребер по длине пролета, например, для обеспечения нужного уклона кровли;
- изменение геометрических характеристик расчетных сечений и доли участия обшивок в общей работе конструкции по длине пролета;
- учет переменности геометрических параметров в расчетах по прочности и жесткости.
Экспериментальные исследования проведены на крупноразмерных моделях пролетом L = 3,0 м с шириной 0,5 м и 1,5 м на узкой и широкой опорах соответственно. Эти модели геометрически подобны натурным конструкциям с расчетным пролетом L = 6,0 м. Такой подход вызван условиями испытательной лаборатории НИЦ МЗС ОГУ Основные размеры опытных плит составили: толщина обшивки из фанеры ФСФ сорта В/ВВ - 10 мм; толщина обшивки из OSB класса - 2-10 мм; размеры основных ребер в поперечном сечении - 46х 146 мм.
Для исключения влияния напряжений от изгиба на степень участия обшивок в общей работе системы эксперимент проводили при условии приложения внешней нагрузки только к продольным ребрам. Это было реализовано при помощи П-образных загрузочных щитов. Такой способ позволил точно определить значения редукционных коэффициентов в обшивках, характеризующих эффективность их работы под нагрузкой [7]. Экспериментальные исследования проведены для положений опытных конструкций - с обшивкой в верхней сжатой и в нижней растянутой зонах1. Общий вид образца и момент его испытания показаны на рисунке 2.
Рисунок 2. Опытная конструкция перед началом испытаний (а) и загружение экспериментального образца расчетной нагрузкой (б)
В результате выполненных экспериментальных исследований крупноразмерных моделей выявлены следующие факты:
1. Фактические значения редукционного коэффициента, характеризующего эффективность работы обшивки на восприятие внешних нагрузок, для фанеры (для OSB) составили: у узкого края - К = 0,72 (0,65); в середине пролета - К = 0,45 (0,40); у широкого края - К = 0,28 (0,25). Фактическую степень неравномерности распределения нормальных напряжений в обшивках необходимо учитывать при определении геометрических характеристик расчётных сечений в методике расчета трапециевидных плит.
2. Независимо от материала обшивки доля её участия в общей работе конструкции одинакова в случае расположения обшивки как по верхней грани конструкции, так и по нижней грани основных несущих ребер (коэффициенты эффективности работы обшивок отклоняются не более, чем на 5%). трапециевидный плита деревянный строительство
3. Экспериментальные значения растягивающих и сжимающих нормальных напряжений выявлены на расстоянии 0,65L от опоры в узкой части. Это является характерным отличием трапециевидных элементов от аналогичных прямоугольных конструкций, у которых такие напряжения находятся строго в середине пролета.
4. При нормативной нагрузке прогиб главных ребер в центре пролета составил 4,6 мм (трапециевидная плита с фанерной обшивкой) и 5,1 мм (трапециевидная плита с обшивкой из OSB), что составляет 1/625L и 1/588L соответственно). Полученные значения прогибов не соответствуют теоретическим величинам, рассчитанным по стандартной методике, приведенной в [8] (теоретические значения превышают экспериментальные величины на 22%).
5. Для объективного назначения размеров поперечных сечений несущих элементов плиты необходима разработка нормативной методики, учитывающей особенности напряженно-деформированного состояния рассмотренного типа конструкций.
Литература
1. Гребенюк Г. И. Оптимизация параметров большеразмерных ребристых плит на основе древесины / Г. И. Гребенюк, Е. В. Яньков // Проблемы оптимального проектирования сооружений: сб. докл. V-го Всеросс. семинара. - Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2005. - С. 110-119.
2. Дмитриев П. А. Новые конструктивные решения крупноразмерных плит на основе древесины / П.А. Дмитриев, Г.И. Гребенюк, В.И. Жаданов [и др.] // Вестник ОГУ - 2004. - № 2.- С. 177-181.
3. Жаданов В. И. Влияние конструктивных особенностей совмещенных ребристых деревянных плит на их напряженно-деформированное состояние / В. И. Жаданов, Е. В. Тисевич, Д. А. Украинченко // Вестник МГСУ - 2013. - № 5. - С. 35-42.
4. Жаданов В. И. Способы повышения эффективности крупноразмерных плит с деревянной обшивкой / В. И. Жаданов, А. Ф. Рожков, С. В. Деордиев // Вестник ОГУ - 2005. - № 10-2 (48).- С. 136-139.
5. Инжутов И. С. К проблеме малоэтажного домостроения в Сибири / И. С. Инжутов, А. Ф. Рожков, В. М. Никитин // Вестник ТГАСУ - 2007. - № 1. - С. 75-81.
6. Кириленко В. Ф. К вопросу экспериментального определения коэффициента приведенной ширины обшивки трехслойных ребристых панелей / В. Ф. Кириленко, И. М. Линьков // Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1982. - № 6. - С. 127-129.
7. Ренский А. Б. Руководство по тензометрированию строительных конструкций и материалов / А. Б. Ренский, Д. С. Баранов, А. И. Кочетов // Науч-исслед. инт. бетона и железобетона Госстроя СССР. - М. - 1971. - 313 с.
8. СП 64.13330.2017 Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80. - М.: Стандартинформ, 2017. - 96 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Геометрический расчет конструктивной схемы каркаса. Вычисление нагрузок. Определение параметров клеефанерной плиты и несущей конструкции покрытия, стоек поперечной рамы. Защита деревянных конструкций от загнивания, при транспортировке, складировании.
курсовая работа [651,1 K], добавлен 10.06.2014Частичный или полный ремонт деревянных конструкций. Методика обследования деревянных частей зданий и сооружений. Фиксация повреждений деревянных частей зданий и сооружений. Защита деревянных конструкций от возгорания. Использование крепежных изделий.
презентация [1,4 M], добавлен 14.03.2016Роль легких строительных деревянных конструкций в строительстве. Выбор конструктивной схемы, расчёт щита с двойным перекрёстным настилом. Анализ нагрузок на спаренный неразрезной прогон. Расчёт клеефанерной панели покрытия, треугольной трехшарнирной арки.
курсовая работа [141,0 K], добавлен 09.12.2011Применение древесины в строительстве, оценка ее положительных и отрицательных свойств. Средства соединения элементов деревянных конструкций. Расчет конструкций рабочей площадки, щита и прогонов кровли, клееной балки, центрально-сжатой стойки (колонны).
курсовая работа [306,1 K], добавлен 12.03.2015Характеристика параметров плиты, условия ее эксплуатации. Определение усилий в элементах плиты и геометрических характеристик приведенного сечения плиты. Расчет продольных ребер плиты по образованию трещин. Конструирование арматуры железобетонного ригеля.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.06.2011Типы размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов зданий: номинальные модульные, конструктивные, натурные, их характеристика, условия использования в чертежах. Единая модульная система в строительстве. Простейшие конструкции деревянных ферм.
контрольная работа [17,0 K], добавлен 23.06.2013Обзор истории использования деревянных конструкций в строительстве. Изучение особенностей и конструкции ребристых, кружально-сетчатых и тонкостенных куполов. Узлы и элементы деревянного купола. Современные средства защиты древесины от гниения, возгорания.
реферат [8,7 M], добавлен 13.01.2015Компоновка, прочность нормальных сечений полки и параметры напряженного деформированного состояния ребристой плиты перекрытия. Расчет поперечного и продольных ребер плиты по первой группе предельных состояний. Сборный однопролетный ригель перекрытия.
курсовая работа [417,8 K], добавлен 25.12.2013Расчет ребристой плиты покрытия: полки плиты по нормальным сечениям, продольного и поперечных ребер, эпюры и качества материалов. Вычисление параметров столбчатого фундамента под колонну: сбор нагрузок, характеристика материалов, расчет рабочей арматуры.
курсовая работа [631,3 K], добавлен 04.11.2010Расчёт клееной утеплённой плиты покрытия с фанерными обшивками. Оценка плиты на прочность. Расчёт треугольной металлодеревянной фермы с клеёным верхним поясом покрытия складского здания. Мероприятия по защите деревянных конструкций от возгорания, гниения.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 02.05.2012Организация и проведение работ по подготовке технических свидетельств о пригодности новых материалов, изделий, конструкций и технологий для применения в строительстве; нормативно-правова база; органы, осуществляющие сертификацию, порядок ее проведения.
реферат [25,3 K], добавлен 15.04.2013Конструктивное решение здания и обеспечение пространственной устойчивости. Конструирование, расчет клеефанерной плиты покрытия, оснований несущей конструкции. Мероприятия по повышению огнестойкости деревянных конструкций, защите от биопоражения.
курсовая работа [810,0 K], добавлен 02.03.2012Расчет поперечных ребер и полки панели по прочности. Потери предварительных напряжений. Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси. Проверка удлинения и определение длины ребристой плиты при электротермическом способе натяжения арматуры.
курсовая работа [188,5 K], добавлен 26.01.2014Технология строительства деревянных домов, особенности и используемые материалы, предъявляемые требования к экологичности и прочности, критерии оценки качества. Роль и особенности бани, этапы и принципы ее строительства. Типы домов, бань, их интерьер.
презентация [887,5 K], добавлен 14.05.2014Определение арматуры монолитной балочной плиты для перекрытия площади. Расчет и конструирование второстепенной балки, ребристой плиты перекрытия, сборной железобетонной колонны производственного здания и центрально нагруженного фундамента под нее.
дипломная работа [798,0 K], добавлен 17.02.2013Расчёт монолитной плиты перекрытия, многопролётной второстепенной балки, прочности кирпичного простенка, ребристой плиты сборного перекрытия по первой группе предельных состояний, рамы, ригеля, колонны, фундамента отдельного монолитного столбчатого.
курсовая работа [673,6 K], добавлен 10.04.2017Основы закономерности длительной прочности древесины и пластмасс. Сравнение методик расчета болтовых соединений металлических конструкций и нагельных соединений деревянных конструкций. Применение металлических зубчатых пластин в зарубежном строительстве.
лекция [1,4 M], добавлен 24.11.2013Особенности технологии строительства малоэтажного жилого дома. Сравнительный анализ различных видов конструктивных схем. Устройство фундамента, кровли. Каркасные и безкаркасные здания. Основные виды конструктивных систем, применяемых в строительстве.
презентация [4,6 M], добавлен 07.03.2016Изучение конструктивной компоновочной схемы цеха по производству оконных и дверных блоков с необходимыми эскизами. Меры по защите деревянных конструкций от гниения и возгорания. Расчет клеефанерной плиты покрытия и ограждающей стеновой конструкции.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.11.2013Определение действующих нагрузок на ограждающую панель, клеедеревянную балку и колонну. Расчет и конструирование клеефанерной ограждающей панели, расчетные и геометрические характеристики материалов. Обеспечение долговечности деревянных конструкций.
контрольная работа [131,7 K], добавлен 06.09.2010
