ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ АРМИРОВАННЫХ БАЛОК Устарханов О.М.,Калиева М.Х.

Дагестанский государственный технический университет


Номер: 12-2
Год: 2015
Страницы: 218-223
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

клееная деревянная армированная балка, экспериментальные исследования, стальная арматура, напряжения, деформации, прогибы, графические зависимости, laminated wood reinforced beam, experimental research, steel reinforcement, stress, deformation, deflections, graphical dependences

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Цель исследования заключалась в определении эффективности клееных деревянных балок со специально расположенной стальной арматурой. Были проведены теоретические и экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния армированных дощатоклееных балок. Результаты исследований в статье приведены в виде графических зависимостей.

Текст научной статьи

Широкому применению дощатоклееных балок препятствует то, что большинство клееных конструкций являются весьма дорогостоящими, материалоёмкими и энергоёмкими строительными изделиями. А иногда перед проектировщиками стоит задача уменьшить высоту сечения элемента при сохранении несущей способности конструкции. В некоторых случаях возникает вопрос, связанный с увеличением действующей нагрузки в процессе эксплуатации, а это требует разработки проекта усиления конструкции, что связанно с дополнительными расходами. В предложенном нами варианте армирования дощатоклеенной балки специальным способом позволяет решить эти задачи (рис.1). Для проверки эффективности представленных балок нами были проведены экспериментальные исследования. С этой целью были изготовлены 2 серии образцов. Первая серия образцов представляла собой дощатоклееные неармированные балки. Вторая серия образцов представляла собой дощатоклееные балки армированные специальным способом. Размеры представленных образцов были следующие: 1 серия дощатоклееных балок была представлена в двух вариантах, по 8 образцов в каждом: балка Б-1 с размерами: b=2,8 см; h =4 см; L=50см; балка Б-2 с размерами: b=2,8 см; h =2 см; L=50см. 2 серия дощатоклееных армированных балок представлена в двух вариантах, по 8 образцов в каждом: балка Б-1* с размерами: b=2,8 см; h =4 см; L=50см; балка Б-2* с размерами: b=2,8 см; h=2 см; L=50см; где b, h - размеры поперечного сечения; L - длина. Дощатоклееная балка изготавливается путем соединения между собой n-го количества слоев пиломатериала. Слои между собой соединялись с помощью клея на основе хлоропреновых каучуков, фенолформальдегидных смол. Толщина клеевого шва составляет 0,1…0,3 мм. Клей наносился на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность. Собранный пакет обжимался на прессе и выдерживался 24 часа. 2 серия образцов изготавливалась таким же образом и таких же размеров, которые армировались специальным способом. Рис. 1. Специальный способ армирования клееных деревянных балок Б-1* и Б-2* 1- наклонная арматура; 2 - горизонтальная арматура В армированных балках арматура представляла собой гладкий стержень d=2мм. При этом наклонная арматура находилась в теле балки (рис.1., поз.1), горизонтальная арматура располагалась на определенном расстоянии от нижней поверхности балки (рис.1.,поз.2). Эксперименты проводились на установке показанной на рисунке 2. При помощи этой установки (рис.2) дощатоклееные балки нагружались равномерно распределенной нагрузкой. Рассматривались 2 случая: 1) Однопролетная балка шарнирно - закрепленная. 2) Однопролетная балка защемленная с обоих концов. В процессе эксперимента определялись напряжения в балке при помощи тензорезисторов типа ПКБ с базой 20мм, а так же прогибов при помощи датчиков часового типа ИЧ. Рис. 2. Установка для испытания образцов на действие равномерно распределенной нагрузки 1 - установка для защемления балочного элемента и обеспечения равномерности распределения нагрузки; 2- балочный элемент; 3 - камера; 4 - компрессор ; 5 - манометр; 6 - индикатор часового типа; 7 - тензодатчики; 8 - измерительный комплекс; 9 - редуктор; 10 - металлическая плита. Тензорезистор наклеивались в растянутой зоне балки в трех точках как показано на рис.9., в этих же точках закреплялись и индикаторы часового типа: Рис. 3. Схема расположения индикаторов часового типа и тензорезисторов Для определения перемещений использовались три индикатора часового типа Рис. 4. Расположение индикаторов часового типа на экспериментальных образцах Нагрузка создавалась при помощи воздуха, нагнетаемого в камеру компрессором и измерялась образцовым манометром типа ОБМ-1. Камера располагалась между металлической плитой и экспериментальной балкой (см.рис.2). По результатам обработки экспериментальных данных были построены графики зависимости прогибов от нагрузки которые, показанных на рис. 5÷8. Графики теоретических зависимостей были построены при помощи уравнений прогибов. Рис.5. Экспериментальные графики зависимости прогибов f от нагрузки q в шарнирно-опертых(а) и защемленных(б) балках серий Б-1 и Б-1* 1 - график прогибов в балке Б-1(неармированной) в середине пролета; 2 - график прогибов в балке Б-1(неармированной) на расстоянии 10см от опоры; 1*- график прогибов в балке Б-1*(армированной) в середине пролета; 2*- график прогибов в балке Б-1*(армированной) на расстоянии 10см от опоры; Рис. 6. Экспериментальные графики зависимости прогибов f от нагрузки q в шарнирно-опертых(а) и защемленных(б) балках серий Б-2 и Б-2* 1 - график прогибов в балке Б-2(неармированной) в середине пролета; 2 - график прогибов в балке Б-2(неармированной) на расстоянии 10см от опоры; 1*- график прогибов в балке Б-2*(армированной) в середине пролета; 2*- график прогибов в балке Б-2*(армированной) на расстоянии 10см от опоры; Рис.7. Теоретические графики зависимости прогибов f от нагрузки q в шарнирно-опертых(а) и защемленных(б) балках серий Б-1 и Б-1* 1 - график прогибов в балке Б-1(неармированной) в середине пролета; 2 - график прогибов в балке Б-1(неармированной) на расстоянии 10см от опоры; 1*- график прогибов в балке Б-1*(армированной) в середине пролета; 2*- график прогибов в балке Б-1*(армированной) на расстоянии 10см от опоры; Рис. 8. Экспериментальные графики зависимости прогибов f от нагрузки q в шарнирно-опертых(а) и защемленных(б) балках серий Б-2 и Б-2* 1 - график прогибов в балке Б-2(неармированной) в середине пролета; 2 - график прогибов в балке Б-2(неармированной) на расстоянии 10см от опоры; 1*- график прогибов в балке Б-2*(армированной) в середине пролета; 2*- график прогибов в балке Б-2*(армированной) на расстоянии 10см от опоры; Выводы: 1. Прогиб в армированных металлическими стержнями балках на 30-40% меньше чем в неармированных балках. 2. Оптимальный процент армирования балок составляет 1-2%. 3. Уменьшение процента армирования до ≤ 1 незначительно увеличивает жесткость балки. 4. Оптимальное расстояние от опоры по нижней грани до узла соединения наклонной арматуры с горизонтальной составляет 0,2÷0,25L. 5. Оптимальное расстояние между нижней гранью дощатой балки до центра тяжести поперечного сечения арматуры составляет (1/7÷1/8)hб. 6. Наклонную арматуру находящуюся в теле балки рекомендуется брать периодического профиля, а горизонтальную можно гладкого профиля. 7. Для увеличения несущей способности армированной балки можно использовать возможность натяжения нижней арматуры на упоры. Так, создание обратного прогиба в 1мм позволило увеличить нагрузку на 10÷15%.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.