Способы повышения эффективности крупноразмерных плит с деревянной обшивкой

Рожков А.Ф., Деордиев С.В.*, Жаданов В.И.

Оренбургский государственный университет *Красноярская государственная архитектурно-строительная академия

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ КРУПНОРАЗМЕРНЫХ ПЛИТ

С ДЕРЕВЯННОЙ ОБШИВКОЙ

Представлены результаты исследования напряженно-деформированного состояния плит с дощатой обшивкой, при исключении ее некоторой длины от торцов к середине из общей работы. Выявлено, что уменьшение длины приклеиваемой к каркасу обшивки на величину более 2/7 пролета существенно влияет на изменение напряженно-деформированного состояния плиты.

Основными элементами блочных конструкций являются ограждающие плиты на деревянном каркасе. Они могут использоваться как самостоятельные конструкции, в частности, в покрытиях бесфонарных зданий производственного и культурно-бытового назначения.

Исследованию формообразования плит и совместной работы дощатой обшивки с деревянными ребрами, за счет их клеевого соединения по всей длине, посвящены работы В.Н. Быковского, А.Б. Губенко, П.А. Дмитриева, Г.Г. Ростовцева, Р. Э^ко и других авторов.

В рамнопанельных блок-секциях эффективно используют двухконсольные плиты. Рассмотрим двухконсольную плиту складывающейся рамнопанельной блок-секции марки СБС-9-2 (рис. 1). Плита имеет консоли, что позволяет разгрузить центральную часть плиты, тем самым уменьшить пролетный момент. Конструкцию плиты образуют продольные несущие ребра, вспомогательный каркас, обшивка и диафрагмы.

Обычно используют плиты двух типов: с П-образным поперечным сечением или с сечением в виде «2 Т» (рис. 2).

В качестве несущих ребер применяют цельные или клееные брусья, раскрепленные диафрагмами из досок, предотвращающими депланацию поперечного сечения.

В верхней части сечения плиты обшивку подкрепляют вспомогательным каркасом, выполненным из досок, соединенных между собой на клею в зубчатый шип. Обшивку крепят к несущим ребрам и вспомогательному каркасу на клею с гвоздевым прижимом, что обеспечивает наиболее эффективное включение этих элементов в общую работу плиты.

В плитах с постоянным по длине поперечным сечением и загруженных равно-

мерно распределенной нагрузкой максимальные моменты и нормальные напряжения возникают в середине их пролета. Эпюра нормальных напряжений здесь имеет неравномерный характер распределения по ширине обшивки: максимальные нормальные напряжения действуют в обшивке над основными ребрами плиты, а минимальные - ближе к центральной части сечения.

Такой характер распределения напряжений позволяет предположить, что исключение из работы определенной длины обшивки в

Рисунок 1. Конструктивная схема рамнопанельной блок-секции марки СБС-9-2

приопорных зонах не окажет существенного влияния на напряженно-деформированное состояние плиты. Упомянутое исключение из работы на практике может заключаться в использовании гвоздевого крепления обшивки вместо приклеивания. Такая замена, очевидно, позволит уменьшить трудоемкость и стоимость конструкции.

С целью проверки сформулированной выше гипотезы проведено изучение НДС обшивки при исключении ее части длины от торцов к середине из общей работы плиты.

Объектом исследования явилась двухконсольная плита упомянутой выше конструкции. В статических расчетах при постоянной длине L = 10,8 м варьировали видом поперечного сечения (с П-образным сечением и в виде «2 Т») и шириной сечения:

а) плита с П-образным сечением, шириной 2,09 м;

б) в виде «2 Т», шириной 1,49 м;

в) в виде «2 Т», шириной 2,09 м;

г) в виде «2 Т», шириной 2,99 м.

Длину участков варьировали от торцов плиты к центру, с шагом 1 м от 1 до 4 метров. Исследования проводили при помощи программного комплекса SCAD. Основные элементы плит задавались 4-угольными оболочеч-ными конечными элементами. Схема плиты, состоящая из конечных элементов, показана на рис. 3.

Интенсивность расчетной нагрузки равна q = 1,82 КН/м, что соответствует IV снеговому району и включает в себя вес кровли (асбестоцементные листы). Распределенная нагрузка прикладывалась на поперечные вспомогательные ребра по линии, а от утеплителя (минераловатные плиты) интенсивностью q = 0,12 кН/м2 распределено по площади на дощатую обшивку. Собственный вес плиты задавался автоматически в программном комплексе SCAD.

Исключение из общей работы дощатой обшивки моделировали уменьшением значения

модуля упругости соответствующих конечных элементов с Е = 1-107 кН/м2 до Е = 1 кН/м2.

Степень влияния на НДС плиты уменьшения длины включенной в работу обшивки оценивали при помощи редукционного коэффициента, который вычисляли по формуле:

S cp

v _ cP Kred ,

S max

где Kred - коэффициент неравномерности распределения нормальных напряжений (редукционный коэффициент) ширины обшивки;

а и а - среднее и максимальное значе-

ср max г

ния нормальных напряжений в обшивке [1]. По результатам расчетов были построены графики зависимости величины редукционного коэффициента Kred от отношения длины обшивки к длине плиты Lo/L (рис. 4, а), максимального сжимающего напряжения асж от Lo/L (рис. 4, б) и максимального растягивающего напряжения а от Lo/L (рис. 4, в).

Из графиков видно, что при исключении из работы длины обшивки от торцов с 1/10 до 2/7 пролета плиты значения К а а соответственно и а и а имеют незначительные изменения.

сж р

При исключении от 2/7 до 2/5 пролета плиты К d уменьшается для плиты с П-образным сечением шириной 2,09 м на 41% (1-я); для плиты с сечением в виде «2 Т» шириной 1,49 м - на 7% (2-я); для плиты в виде «2 Т» шириной 2,09 м -на 12 % (3-я); для плиты в виде «2 Т» шириной 2,99 м - на 24 % (4-я).

Нормальное сжимающее напряжение а

сж

увеличивается для 1-й плиты на 27%, для 2-й -на 4%, для 3-й - на 9%, для 4-й - на 17%. Нормальное растягивающее напряжение ар увеличивается для 1-й плиты на 9%, для 2-ой - на 1,2%, для 3-й - на 3%, для 4-й - на 5%.

Таким образом, уменьшение длины приклеиваемой к каркасу обшивки на величину более 2/7 пролета существенно влияет на изменение НДС плиты. Это наиболее выражено в 1-й пли-

Рисунок 3. Схема плиты, состоящая из конечных элементов

DÇ

S

I

a>

5

6 g і a> s ?

«

Q.

H

I

H

g

s

Q.

О

12

10a

1 4 / 3 ITT VA/yVVWH

! і

С> VAAI1 шйм!——— /

' 1— 1

3- 1

0 Ь *л/у' 7170

S ! 1 \ L

ч2 І 1 і і : і

0.2

0.4

0.6

Lo/L

0.8

1.2

Рисунок 4. График зависимости: а) значения редукционного коэффициента K от отношения Lo/L:

1 - плита с П-образным сечением, ширина плиты 2,09 м; 2 - в виде «2 Т», ширина плиты 1,49 м; З ширина плиты 2,09 м; 4 - в виде «2 Т», ширина плиты 2,99 м; б) максимального сжимающего напряжения усж от отношения Lo/L; в) максимального растягивающего напряжения у от отношения Lo/L

в виде «2 Т»,

те с П-образным сечением, шириной 2,09 м, менее всего - во 2-й плите. При сравнении двух видов плит с П-образным сечением и в виде «2 Т» с одинаковой шириной поперечного сечения это обстоятельство наиболее выражено для

плит с П-образным сечением; при сравнении плит с сечением в виде «2 Т» и разной шириной сечения наиболее выражено для плит с большей шириной сечения, это все необходимо учитывать при проектировании.

Список использованной литературы:

1. Кириленко В.Ф. К вопросу экспериментального определения коэффициента приведенной ширины обшивки трехслойных ребристых панелей / Кириленко В.Ф., Линьков И.М., Бойтемирова H.H. // Известия вузов. Строительство и архитектура. -1982. - №6. - C. 127-129.

2. Хороший В.И. Складывающиеся блок-секции на основе древесины для сборно-разборных и быстровозводимых зданий: Дисс. на соискание степени кандидата технических наук: 05.23.01. - Новосибирск, 1990. - 199 с.

3. Деордиев С.В. Комбинированные на основе древесины трехгранные блок-фермы для покрытий зданий: Дисс. на соискание степени кандидата технических наук: 05.23.01. - Красноярск, 2001. - 169 с.

4. Инжутов И.С. Конструкция и результаты испытаний трехгранной деревометаллической блок-фермы / Инжутов И.С., Деордиев С.В. // Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1982. - №6. - C. 127-129.