Введение к работе
Актуальность темы. Одним из основных направлений научно-технического прогресса в строительстве является разработка новых и совершенствование и з -вестных конструкций, а также методов их проектирования и расчета с целью уменьшения затрат труда, материалов, времени и энергии на изготовление и монтаж строительных объектов.
Анализ современного отечественного и зарубежного опыта строительства в указанном направлении показал, что в настоящее время широкое применение находят легкие, совмещающие несущие и ограждающие функции, панели стен и покрытий, включающие в себя тонколистовые обшивки из различных материалов, которые крепятся к деревянному реберному каркасу. Такие конструкции обладают целым рядом преимуществ, которые особенно ярко проявляются при строительстве в удаленных и труднодоступных районах Дальнего Востока, Крайнего Севера, Сибири, в районах с повышенной сейсмичностью и в условиях реконструкции.
Стеновые панели сборных деревянных домов находятся в сложном напряженном состоянии, обусловленном главным образом их сопротивлением сжатию и сдвигу. В отечественных нормативных документах полагается, что при работе панели, состоящей из обшивок и ребер, сдвиговые воздействия воспринимаются только обшивками. В связи с этим представляет интерес отыскание деформаций сдвига деревянной панели с учетом работы каркаса и соединительных элементов. В СНиП П-25-80 приводятся формулы для определения несущей способности гвоздевых соединений деталей из древесины или фанеры. В реальных конструкциях кроме фанеры в качестве обшивок могут применяться волокнистые, цементно-стружечные, ориентированно-стружечные плиты, гип-сокартон и иные материалы. Обшивки и ребра соединяются друг с другом при помощи гвоздей различных видов - гладкого, с винтовой и кольцевой нарезками, квадратного сечения и других.
РОС, НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА | СП*тер6я>Г л Q
Нагельные соединения относятся к наиболее распространенным типам соединений элементов деревянных конструкций. Нагели широко используются в объектах постоянного и временного назначения, работающих на восприятие как кратковременных, так и длительных нагрузок. Соединения на нагелях являются основным типом монтажных соединений, выполняемых при сборке и возведении деревянных конструкций, при их усилении, восстановлении и ремонте. Развитие соединений элементов деревянных конструкций в нашей стране и за рубежом происходит в основном в направлении совершенствования с о -единений нагельного типа.
Широкое применение в деревянных панельных конструкциях новых типов связей и материалов обусловливают актуальность исследований, направленных на совершенствование методов расчета нагельных соединений, снижение материалоемкости и стоимости деревянных панельных конструкций при одновременном сохранении их высоких жесткостных и прочностных характеристик.
Целью диссертационной работы является обоснование и разработка методики определения несущей способности гвоздевых соединений элементов каркаса деревянных стеновых панелей с обшивками из эффективных листовых материалов.
Задачи исследования:
получение расчетных зависимостей общего вида для определения несущей способности гвоздевых соединений различных тонколистовых материалов с древесиной;
разработка приемов аналитического расчета стеновой панели на сдвиговые воздействия при дискретном расположении связей;
разработка и реализация с помощью ЭВМ методики определения несущей способности гвоздевых соединений в деревянных стеновых панелях;
экспериментальное исследование работы нагельных соединений в деревянных стеновых панелях с обшивками из различных материалов при использовании разных типов нагелей;
создание компьютерной модели работы гвоздевого соединения для численного исследования характера распределения напряжений и перемещений по длине нагеля;
составление рекомендаций по рациональной расстановке гвоздей в стеновых панелях;
Научная новизна работы заключается в следующем:
получены расчетные зависимости общего вида для определения несущей способности гвоздевых соединений различных типов;
экспериментально исследована работа нагельного соединения ребра деревянной стеновой панели с обшивками из различных тонколистовых материалов;
разработана и реализована с помощью ЭВМ методика вычисления несущей способности гвоздевого соединения в деревянной стеновой панели, работающей на сдвиг;
разработаны рекомендации по рациональной расстановке гвоздей в стеновой панели;
На защиту выносятся:
методика определения несущей способности гвоздевых соединений различных тонколистовых материалов с древесиной при использовании разных типов нагелей;
графики зависимости деформаций соединения относительно величины прикладываемой нагрузки, полученные экспериментально;
методика вычисления усилий в каждом гвозде панели, воспринимающей сдвиговые нагрузки.
Достоверность научных результатов обусловлена использованием обоснованных математических моделей и методов, а также сопоставлением ре-
зультатов расчета с известными решениями частных задач и данными экспериментальных исследований.
Практическая ценность:
расчетные формулы общего вида дают возможность определения н е -сущей способности нагельных соединений листовых материалов;
графики зависимости относительных смещений соединяемых элементов от действующей на них нагрузки, полученные в результате экспериментов, могут использоваться при моделировании подобных соединений или расчете последних;
компьютерное представление гвоздевого соединения позволяет моделировать его поведение под нагрузкой и получать расчетные зависимости без проведения экспериментов;
рекомендации по рациональной расстановке гвоздей предоставляют возможность снижения материалоемкости и стоимости деревянных панельных конструкций при одновременном сохранении их высоких жесткостных и прочностных характеристик.
Апробация результатов работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно -технических конференциях профессорско-преподавательского состава Ростовского государственного строительного университета (Ростов -на-Дону, 1999-2002 гг.),
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 6 печатных работах.
Реализация работы. Работа выполнена в рамках:
госбюджетной темы 01.9.20 011728 "Разработка легких строительных конструкций, совмещающих ограждающие и несущие функции, из не-дефицитных, экологически чистых, атмосфере- и огнестойких материалов";
муниципальной программы Ростовской области 01.9.50 003213 "Исследования легких несущих конструкций гражданских зданий";
7 всероссийской научно-исследовательской программы "Строительство", по госбюджетным темам: 01.9.50 002474 "Разработка новых видов пространственных конструкций типа многогранных куполов и складок макрокомпозитной структуры"; 2-3-7 "Исследование и разработка пространственных деревянных конструкций из универсального набора панелей"; Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 126 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения, списка основных обозначений, списка использованных источников и приложений. Работа имеет 65 иллюстраций, 18 таблиц, библиографию из 132 наименований.
