Алгоритмы расчёта балок из фанерных листов без применения клеевых соединений. Часть 1
Authors: Жаданов В.И. , Лисов С.В. , Гаврилов А.А. , Пинайкин И.П. 
Published: February 2025

Введение. Балочные конструкции, выполненные на основе фанерных листов без применения клеевых соединений, могут быть широко использованы в малоэтажном быстровозводимом строительстве, обеспечивая при необходимости сборно-разборность возводимых зданий и сооружений. Наиболее актуально применение таких конструкций для ускоренного типового строительства в труднодоступных и малоосвоенных районах, оперативного обустройства строителей, геологов и пограничников, спасательных служб МЧС, спецподразделений МВД, ФПС и ФСБ, а также для обеспечения жильём населения в чрезвычайных ситуациях и быстрого возведения защитных военных сооружений оборонительного назначения. Обоснована актуальность исследований рассматриваемого класса конструкций, направленных на разработку инженерной методики их расчёта, которая в настоящее время отсутствует в действующих нормативных документах. Цель работы – разработка алгоритмов расчёта балок, выполненных из фанерных листов без применения клеевых соединений. Методика исследования. Методика выполнения работы построена на этапном проведении исследований, включающих опытно-конструкторские разработки несущих строительных элементов на основе фанеры, экспериментальные исследования опытной конструкции, обработку результатов эксперимента для получения параметров, необходимых для инженерного расчёта фанерных балок, формулировку алгоритмов расчёта разработанных конструкций. Результаты. Для реализации поставленной цели рассмотрены особенности напряжённо-деформированного состояния балок, у которых сопряжения фанерных стенок и поясов выполнены при помощи шиповых соединений, обладающих определенной степенью податливости. Для обеспечения плотности соединений типа «шип-паз» предложено и практически апробировано изготовление опытных конструкций на станках с числовым программным управлением. Предложено учитывать влияние податливости соединений на величину краевых нормальных напряжений и прогибов балок при помощи снижающих коэффициентов kw и kж, на которые необходимо умножать геометрические характеристики расчётных поперечных сечений, при расчёте на прочность и деформативность соответственно. Исходные геометрические характеристики поперечных сечений рекомендовано определять как для балок с жёсткими соединениями стенок и поясов. Отмечено, что предложенный способ учёта податливости соединений в целом соответствует нормативной методике расчёта балок составного сечения, изложенной в СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции». Выводы. Приведены результаты экспериментальных исследований опытных конструкций разработанных балок. Испытания проведены при кратковременном ступенчатом загружении на силовом стенде с приложением нагрузок в третях расчётного пролёта. Доказано, что за счёт обеспечения плотности шиповых соединений стенок с поясами последние включаются в общую работу балок, увеличивая тем самым расчётные геометрические характеристики на 50-60 %. Выполнено сравнение экспериментальных результатов с теоретическими данными, полученными при расчёте опытных балок по предложенному алгоритму.

Introduction. Beam constructions produced from plywood panels without adhesive joints can be extensively used in low-rise prefabricated buildings. They enable disassembling the constructed components. In addition to providing housing for the populace in emergency situations, these structures are most useful for accelerated standard construction in hard-to-reach and underdeveloped areas, prompt accommodation of builders, geologists, and border guards, and accelerated accommodation of rescue teams of the Ministry of Emergency Situations, special units of the Ministry of Internal Affairs, the Federal Fire Service, and the Federal Security Service. Research on the class of structures under consideration is relevant as it allows developing an engineering approach to calculation, which is currently lacking in the regulatory guidelines. The aim of research is to develop algorithms for calculating plywood beam load without using adhesive joints. Materials and methods. The research was conducted in stages, with experimental design developments of plywood-based load-bearing building elements, experimental studies of the pilot structure, processing of the experimental data to derive the parameters required for plywood beam engineering calculations, and development of calculation algorithms for the developed structures as the foundation for the work methodology. Research outcomes. Achieving the set goal requires taking into account the characteristics of the stress-strain condition of beams where the connectors between plywood walls and chords are constructed with rather flexible tenon joints. It is suggested and empirically tested to construct pilot structures using numerically controlled machinery in order to guarantee the tongue-and-groove joints' density. It is advised to use the reduction factors "kw" and "kж" to account for the impact of joint flexibility on the values of boundary normal stresses and beam deflections. These factors require that the geometric properties of the calculated cross-sections be multiplied in order to determine the strength and deformability, respectively. It is also recommended to determine the initial geometric characteristics of the cross-sections as for beams with rigid connections of the walls and chords. The standard methodology for calculating composite section beams given in SP 64.13330.2017 "Wooden structures" is generally in line with the suggested method for accounting for the flexibility of the connections. Conclusions. The report presents the findings from experimental analyses of the developed beams' experimental designs. The tests were carried out on a power stand using short-term step loading and weights applied in thirds of the calculated span. It has been demonstrated that chords are incorporated into the overall work of the beams because of the density of their tenon connections with the walls, which increases the computed geometric characteristics by 50–60 %. The experimental outcomes are compared to the theoretical data obtained when determining the experimental beams using the suggested algorithm.