Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса 11
1.1. Деревянные клеёные конструкции, классификация по ответственности и особенности эксплуатации. 11
1.2. Требования нормативных документов к показателям прочности древесины для деревянных клеёных конструкций 23
1.3. Правила приёмки клеёных элементов по результатам производственного контроля 27
1.4. Статистическая обработка результатов производственного 3 контроля 33
1.5. Цель и задачи исследования 35
Глава 2. Производственный контроль прочности пластевых клеевых соединений деревянных клеёных конструкций 37
2.1. Методы испытаний на скалывание.
Напряженно-деформированное состояние в образцах 39
2.1.1. Испытания при скалывании вдоль волокон клеевых соединений по ГОСТ 15613.1-84 42
2.1.2. Производственный метод испытания пластевых клеевых соединений на послойное скалывание по ГОСТ 25884-83 45
2.1.3. Метод испытания пластевых клеевых соединений на послойное скалывание по EN 392:1995 48
2.1.4. Определение прочности клеевого соединения при продольном сдвиге по EN 302-1:2013 49
2.2. Производственные показатели прочности пластевых клеевых соединений при послойном скалывании в 90-е годы 53
2.3. Прочность пластевых клеевых соединений при послойном
скалывании по результатам современных производственных испытаний Выводы по главе 2 CLASS Глава 3. Производственные показатели прочности склеенных по длине заготовок для деревянных клеёных конструкций . CLASS
3.1. Методы производственного контроля прочности склеенных по длине заготовок для деревянных клеёных конструкций .
3.2. Прочность склеенных на зубчатые соединения заготовок по результатам производственного контроля в 90-е годы
3.3. Производственные показатели прочности склеенных по длине заготовок для деревянных клеёных конструкций в 2005-2013 74
Производственные показатели прочности склеенных по длине заготовок на ЗАО "78 ДОК Н.М." (г. Нижний Новгород).. 86
Производственные показатели прочности склеенных по длине Про изводстзаготовок на заводе ООО «Стройконструкция» (г. Королёв) 96
Производственные показатели прочности зубчатых соединений на заводе ЗАО «Тимбер» (г. Волжск) 101
Выводы по главе 3 108
Глава 4. Производственные методы испытания образцов деревянных клеёных конструкций на расслаивание 110
4.1. Напряженно-деформированное состояние клеёных конструкций при их изготовлении, хранении и эксплуатации 110
4.2. Производственные методы испытаний клеевых соединений на расслаивание 114
4.3. Анализ результатов производственных испытаний на расслаивание согласно ГОСТ 27812-88 121
Выводы по главе 4 125
Глава 5. Внедрение результатов исследования 127
5.1. Технические условия на производство деревянных клеёных конструкций 127
5.2. Предложения по номенклатуре групп прочности пиломатериалов для деревянных клеёных конструкций и показатели их прочности. 129
5.3. Приёмка клеевых соединений по показателям производственных испытаний 136
Заключение 140
Список литературы
- Требования нормативных документов к показателям прочности древесины для деревянных клеёных конструкций
- Испытания при скалывании вдоль волокон клеевых соединений по ГОСТ 15613.1-84
- Прочность склеенных на зубчатые соединения заготовок по результатам производственного контроля в 90-е годы
- Анализ результатов производственных испытаний на расслаивание согласно ГОСТ 27812-88
Введение к работе
Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью усовершенствовать разработанную ранее (в средине прошлого столетия) систему контроля качества клеевых соединений, основными недостатками которой являются недостаточно тесное соответствие производственных показателей прочности клеевых соединений их нормативным показателям, заложенным в нормативные документы на проектирование и расчёт деревянных клеёных конструкций, а также практически одинаковые производственные требования к качеству клеевых соединений, независимо от уровня ответственности деревянных клеёных конструкций и условий их эксплуатации.
Цель диссертационной работы состоит в усовершенствовании существующей системы контроля прочности клеевых соединений, исходя из условия обеспечения показателей прочности, заложенных при проектировании и расчёте деревянных клеёных конструкций производственными методами контроля при их изготовлении с учётом уровня ответственности деревянных клеёных конструкций и условий их эксплуатации.
Научная новизна работы заключается в следующем: - на основании сравнительной оценки особенностей напряженно-деформированного состояния в стандартных образцах при испытаниях на скалывание и расслаивание клеевых соединений древесины с применением теории деформирования слоистых анизотропных пластиков определены условия применения существующей системы контроля их качества, для обеспечения нормируемых показателей прочности деревянных клеёных конструкций с заданной доверительной вероятностью;
4 на основе статистического анализа данных многолетних производственных испытаний клеевых соединений деревянных клеёных конструкций обоснованы новые производственные показатели их прочности, которые обеспечивают расчётные показатели прочности клеевых соединений с заданной доверительной вероятностью с учётом уровня ответственности и условий эксплуатации деревянных клеёных конструкций;
- для гармонизации с европейскими стандартами с применением
решений теории вероятности выполнено обоснование классов прочности
отечественной древесины с учётом клеевых соединений для деревянных
клеёных конструкций и предложены показатели их прочности.
Практическое значение работы:
- сформулированы предложения по системе производственного
контроля качества клеевых соединений деревянных клеёных конструкций с
учётом дифференцированного подхода в зависимости от уровня их
ответственности и условий эксплуатации;
- на основании проведенных исследований предложены изменения и
новые положения в нормативные документы (ГОСТ, СТО, ТУ) на правила
производства деревянных клеёных конструкций, которые реализованы
автором при проведении сертификации испытаний на основных заводах
страны;
- по результатам работ в части обоснования номенклатуры групп прочности отечественных пиломатериалов и показателей их прочности для цельных и склеенных по длине слоев деревянных клеёных конструкций сформулированы предложения в ГОСТ 33080-2014 Конструкции деревянные. Классы прочности конструкционных пиломатериалов и методы их определения. (EN 338:2003, NEQ) ((EN 384:2004, NEQ) (EN 408:2003, NEQ) (EN 14801-1:2005, NEQ). Издание официальное. - М: Стандартинформ, 2015 - 15 с- Раздел 5, пп. 5.1 и 5.3.
5 На защиту выносятся:
- результаты анализа эффективности существующей системы
контроля прочности клеевых соединений деревянных клеёных конструкций
при современном уровне их производства;
предложения по формированию новых показателей производственного контроля прочности клеевых соединений при проведении испытаний на послойное скалывание, на изгиб склеенных по длине элементов деревянных клеёных конструкций и на расслаивание;
предложения по номенклатуре групп прочности отечественной древесины для деревянных клеёных конструкций в соответствии с европейскими стандартами и их показатели с заданной доверительной вероятностью;
предложения по планам производственного контроля прочности клеевых соединений при непрерывном производстве деревянных клеёных конструкций различных классов по уровню ответственности и условиям эксплуатации.
Апробация работы осуществлена:
на семинаре «Прикладные проблемы древесиноведения». г. Мытищи: МГУ Л, октябрь 2006;
в докладе на выставке «Деревянное домостроение/ Holzhaus-2007». М.: Международный выставочный центр «Крокус Экспо», ноябрь 2007;
на конференции «Жилищные программы. Комплексное освоение территорий». М.: Центр международного сотрудничества, ноябрь 2007;
на семинаре «Современное производство клеёных конструкций». М.:ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, февраль 2008.
Личное участие автора в полученных результатах, заключается в следующем:
- в обосновании актуальности темы исследования, в постановке задач, направленных на достижение поставленной в работе цели;
- в анализе отечественных и нормативных документов и исследований
по проблеме повышения эффективности системы производственного
контроля прочности клеевых соединений деревянных клеёных конструкций,
обеспечивающей их расчётные показатели с заданной доверительной
вероятностью;
в выполнении сравнительного анализа напряженно-деформированного состояния в стандартных образцах, применяемых при нормировании показателей прочности клеевых соединений и используемых при производственном контроле их прочности при изготовлении деревянных клеёных конструкций;
- в проведении статистической обработки и анализа массивов данных
производственных испытаний пластевых клеевых соединений и зубчатых
клеевых соединений элементов деревянных конструкций в период с 90-х
годов прошлого столетия (период становления отрасли) до настоящего
времени 2005-2013 гг.;
в обосновании новых значений производственных показателей прочности клеевых соединений, обеспечивающих их нормативные значения с заданной доверительной вероятностью;
в обосновании номенклатуры групп прочности отечественных пиломатериалов и склеенных из них заготовок для деревянных клеёных конструкций, а также в обосновании нормативных показателей их прочности;
в разработке предложения к планам статистического производственного контроля прочности клеевых соединений в условиях непрерывного производства деревянных клеёных конструкций. Публикации: Основные положения диссертации и результаты проведённых исследований опубликованы в 8-ти печатных трудах, в т. ч. 2 в журналах, рекомендованных ВАК, в последние пять лет.
Структура и объём диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Общий объём - 166 стр., в том числе 30 рисунков, 27 таблиц, список литературы из 105 наименований и приложение на 12 стр.
Достоверность рекомендаций и выводов, содержащихся в диссертации, подтверждается результатами многолетней работы автора по сертификации производств по изготовлению деревянных клеёных конструкций и проведению их инспекционного контроля в соответствии с разработанными автором (в соавторстве) нормативными документами (проектами ГОСТ, СТО и ТУ).
Требования нормативных документов к показателям прочности древесины для деревянных клеёных конструкций
Отечественные деревянные клеёные конструкции в своем развитии прошли несколько периодов [47]: 1943 - 1952, 1956 - 1962, 1973 - 1990, 1995 по настоящее время. В каждом из этих периодов производство деревянных клеёных конструкций зарождалось практически вновь, объёмы выпуска и применения деревянных клеёных конструкций достигали наибольших величин (табл. 1.1), но затем по тем или иным причинам производство практически переставало существовать. Впервые в нашей стране заводское изготовление деревянных клеёных конструкций было начато в 1943-1952 гг. прошлого столетия, когда шло восстановление разрушенного войной народного хозяйства. В те годы были выполнены обширные исследования, по результатам которых впервые разработана нормативно-техническая документация на проектирование и изготовление деревянных клеёных конструкций. В последующем с использованием деревянных клеёных конструкций было построено большое количество зданий сельскохозяйственного и промышленного назначения, ряд спортивно-зрелищных и торговых сооружений, многие из которых эксплуатируются и сегодня. В указанные годы конструкции выпускались на Костопольском, Свердловском, Электростальском, Витебском и др. заводах. Однако в связи с бурным развитием железобетонных конструкций после 1952 г. применение деревянных клеёных конструкций в нашей стране было практически прекращено. Новый подъём производства деревянных клеёных конструкций относится к 1957-1960 гг. Были введены в эксплуатацию более 20 заводов деревянных клеёных конструкций. Определились направления использования деревянных клеёных конструкций в складах минеральных удобрений: в местах производства, централизованного распределения и потребления (глубинных). На предприятиях по производству калийных солей в городах Соликамске, Березняки (Россия), Калуше (Украина), Солигорске (Белоруссия) построены десятки крупных складских сооружений. В них использованы разработанные А.Б. Губенко [36],Г.Н. Зубаревым и А.С. Белозеровой [3] большепролётные трехшарнирные стрельчатые арки пролётом 45 м со стрелой подъёма 26,2 м, с шагом 3 - 6 м. В эти годы был накоплен большой опыт по производству деревянных клеёных конструкций и контролю их качества.
В период перестройки 90-х годов прошлого столетия вся промышленность по производству деревянных клеёных конструкций практически перестала существовать. Из числа существовавших ранее в СССР заводов, в России выстояли только ООО «Сокофекс-Древстрой» (г. Волоколамск) и ЗАО «Тамак» (Тамбовская область). Технологический процесс на них механизирован. На таких предприятиях выпускаются сложные конструкций больших размеров, заводы укомплектованы квалифицированным персоналом, регулярно проводят добровольную сертификацию производства.
В частности, на ООО «Сокофекс-Древстрой» (мощностью 12 тыс. м3 в год) изготавливались большепролётные прямолинейные и криволинейные деревянные клеёные конструкции, в том числе большепролётных складов в Санкт-Петербургском порту, конькобежного центра в Крылатском (Москва), моста на МКАД, складов в Москве, аквапарка на Урале и др., а также стеновой брус.
ЗАО «Тамак» - это многопрофильное предприятие, в состав которого входят производства по выпуску клеёного бруса, цементно-стружечных плит, панелей малоэтажных домов, садовой мебели и др. Примерная годовая мощность предприятия составляет 12 тыс. м3 домов из клеёного бруса, 12тыс. м3клеёных конструкций, 50 тыс. м3 комплектов быстровозводимых домов.
К крупным предприятиям по производству деревянных клеёных конструкций (годовая мощность примерно до 15тыс. м3 конструкций, в том числе большепролётных криволинейных) относится ЗАО «78 Деревообрабатывающий комбинат Н.М.» (г. Нижний Новгород), оснащённый оборудованием немецкой фирмы Вайниг (Weinig). ООО «НAUS-KONZEPT» (г. Санкт-Петербург) в 2005 г. запустил завод по индустриальному производству быстровозводимых панельно-каркасных домов (мощностью 100 тыс. м2 в год). Кроме того предприятие выпускает 25 тыс. м2 домов из клеёного бруса и 40 тыс. м3 деревянных клеёных конструкций в год. За последние 5 - 7 лет производственная база страны по изготовлению деревянных клеёных конструкций заметно увеличилась в основном за счёт образования множества мелких предприятий по выпуску конструкций для малоэтажного домостроения. Они применяют серийно-выпускаемое позиционное оборудование с большой долей ручного труда. Их мощность колеблется в пределах до 2 - 5 тыс. м3 в год. Эти предприятия изготавливают только прямолинейные конструкции, в основном для нужд деревянного домостроения. Наиболее крупными из них являются два предприятии на Дальнем Востоке. Мощность каждого из них около 20 тыс. м3 конструкций в год. Практически вся продукция поставляется в Японию и используется в домостроении. Некоторые предприятия, например в г. Санкт-Петербурге и г. Гжель, ориентированы на изготовление клеёных двутавровых балок, используемых в основном в опалубке для монолитного железобетона.
Таким образом, в настоящее время деревянные клеёные конструкции вновь достаточно широко применяются в строительстве зданий и сооружений. В структуре производства и потребления деревянных клеёных конструкций около 70 % объёма применяется в деревянном домостроении. До 20 - 30 % деревянных клеёных конструкций (главным образом большепролётных) используется при строительстве общественных, производственных и складских зданий и сооружений. Двутавровые балки для опалубки при возведении монолитных железобетонных конструкций изготовляются в объёме 3 - 5% от общего объёма деревянных клеёных конструкций. В применении деревянных клеёных конструкций в малоэтажном домостроении выделяются два направления. Первое направление связано с применением прямолинейных конструкций в качестве элементов домов каркасного типа (стоек, балок перекрытий, стропил и др.), другое направление относится к использованию клеёных брусьев в качестве стен домов. Их малый вес и возможность перекрытия пролётов до 10 - 15 м позволяют решать проблему свободной перепланировки помещений. К достоинствам таких домов относят относительная лёгкость сборки, отсутствие деформации брусьев после сборки и др
Испытания при скалывании вдоль волокон клеевых соединений по ГОСТ 15613.1-84
Несущая способность деревянных клеёных конструкций, наряду с прочими факторами, определяется показателями механических свойств пластевых клеевых соединений слоёв в клеёном пакете, которые в свою очередь зависят от деформационных, прочностных и адгезионных свойств клеёв, физико-механических показателей древесины склеиваемых слоёв, уровня технологической дисциплины при изготовлении конструкций. Их оценивают производственными методами контроля прочности клеевых соединений слоёв в клеёном пакете. При этом напряженно-деформированное состояние в стандартных образцах, применяемых для оценки прочности пластевых клеевых соединений при производственном контроле деревянных клеёных конструкций, должно максимально корреспондироваться с их напряженно-деформированным состоянием в конструкции в условиях эксплуатации.
Прочность пластевых клеевых соединений в отечественной и европейской практике производственного контроля качества изготовления деревянных клеёных конструкций принято оценивать на образцах, отличающихся большим разнообразием форм. По виду напряженного состояния в клеевых соединениях их обычно относят к образцам, испытывающим сдвиг (скалывание) и отрыв (растяжение).
Оценка прочности клеевых соединений при скалывании при производственном контроле сводится к определению средних напряжений, которые определяются путем деления величины разрушающей нагрузки на площадь плоскости склеивания испытываемых образцов. Вместе с тем исследованиями [4, 59, 74, 77-79, 83] установлено, что напряженно-деформированное состояние клеевых соединений в стандартных образцах неоднородно, и разрушение образцов начинается в зоне, где напряжения достигают критических значений для данного типа соединения. Следствием этого является неоднозначность результатов производственного контроля прочности пластевых клеевых соединений.
Кроме того имеются различия в значениях показателей прочности с заданной доверительной вероятностью при скалывании в отечественных [70] и европейских [84, 93] нормативных документах. Для идентификации показателей прочности клеевых соединений при скалывании, применяемых в расчётах деревянных клеёных конструкций, а также показателей, оцениваемых при производственном контроле на стадии изготовления деревянных клеёных конструкций, выполнили анализ применяемых в отечественной и европейской практике стандартных методов испытаний пластевых клеевых соединений древесины. Анализ производственных методов контроля прочности пластевых клеевых соединений выполнили с оценкой напряженно-деформированного состояния в стандартных образцах на основе решений теории деформации слоистых анизотропных пластиков [2, 5, 59].
Вместе с тем на основе анализа показателей прочности при скалывании, полученных в результате производственного контроля пластевых клеевых соединений на ведущих отечественных предприятиях, выполнили оценку их уровня, который характеризует прочность деревянных клеёных конструкций, выпущенных в разные годы. Также произвели оценку соответствия полученных производственных показателей уровню показателей прочности клеевых соединений, нормируемых в отечественных и европейских нормативных документах. 2.1. Методы испытаний на скалывание. Напряженно-деформированное состояние в образцах
Оценку прочности пластевых клеевых соединений при скалывании при производственных испытаниях принято выполнять по величине средних напряжений ср. Однако применяемые методы испытаний пластевых клеевых соединений не обеспечивают равномерность нагружения всех адгезионных связей, которые начинают разрушаться в тех местах, где проявляются максимальные касательные напряжения max [77 - 79]: где mах и ср- максимальное и среднее значение касательных напряжений, К и K - коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений. При этом ср определяется из испытаний, а для оценки максимальных напряжений mах используют расчётные методы, согласно которым определяют коэффициенты концентрации напряжений К, K . Максимальные концентрации напряжения на краях соединения существенно влияют на прочность и процессы разрушения. Оценка этих напряжений в экспериментальных образцах расчётным методом имеется в [4, 40, 78].
Для анализа напряженного состояния в стандартных образцах при испытаниях прочности пластевых клеевых соединений согласно отечественным и европейским стандартам применили основные решения теории деформации слоистых анизотропных пластиков [2, 5, 59] для следующих видов напряженного состояния:
Прочность склеенных на зубчатые соединения заготовок по результатам производственного контроля в 90-е годы
Оценку фактического уровня достигнутых в 90-е годы показателей прочности на отечественных предприятиях, а также эффективность их контроля производственными методами согласно действующей нормативной документации выполнили на основе статистического анализа результатов заводских испытаний согласно данным [45].
Склеивание по длине заготовок для изготовления деревянных клеёных конструкций было выполнено на разных марках клеёв (фенольнорезорциновом ФРФ-50, резорциновом ФР-12, фенольном КБ-3, фенольноалкилрезорциновом ДКФ-14Р) с применением двух типов зубчатых соединений: I-38, II-20. Сведения о прочности (сорте по ГОСТ 8486-86 [9]) пиломатериалов в склеенных по длине заготовках и характере разрушения образцов при стандартных контрольных заводских испытаниях отсутствуют, поскольку считалось, что прочность склеенных досок контролируется прочностью зубчатого соединения, а не прочностью склеиваемых досок.
Для данных, приведённых в таблице 3.1, выполнили расчёт показателей прочности с заданной доверительной вероятностью из предположения о соответствии эмпирических данных нормальному закону распределения, который принят в СП 64.13330.2011 [70]. Для оценки уровня обеспечения прочности склеенных заготовок в соответствии с нормируемыми в СП 64.13330.2011 [70] показателями прочности пиломатериалов 1-3 сортов по ГОСТ 8486-86 [9] выполнили вероятностные расчёты распределения (посортного выхода) выборок склеенных заготовок при сортировке по показателям их прочности. Предварительной оценкой достоверности однородности представленных выборок установлено (табл. 3.2) значимое различие для большинства из них при t0j5=2,807. Поэтому анализ выполняли для каждой из представленных выборок в отдельности.
Из табл. 3.1. следует, что согласно СП 64.13330.2011 [70] по показателям временного и нормативного сопротивления первому сорту пиломатериалов ( #IPCOPT=42 МПа» Д?соРт=30 МПа) соответствует более 95,7% склеенных по длине заготовок в выборках 7 и 8 на Нелидовском ССК при Х7=48,2 МПа, Д5,95=30,28 МПа и Х8=50,8 МПа, Д 9533,42 МПа, соответственно, а также 95,4 % зубчатых соединений из выборки 13, выполненной на Вологодском ДОК, при Х13=52,9 МП и Д395=30 54 МПа- ПРИ этом 2% склеенных по длине на указанных заводах заготовок равнопрочны цельным пиломатериалам 2-го и до 2,2 % - пиломатериалам 3-го сорта. Ввиду отсутствия информации о минимальных показателях прочности в выборках выполнение условия ГОСТ 20850-84 [19] в части величины минимального значения прочности не рассматривали.
Вместе с тем согласно требованиям СП 64.13330.2011 [70] от 95,9% до 98,2% склеенных по длине на зубчатый шип заготовок выборок 1, 2 и 3 на Юресской СПМК по показателям прочности с заданной доверительной вероятностью Д 95 =29,02 МПа , R 95 =31,84 МПа и R 95=28,07 МПа (при 2 соРт=27 МПа) и по среднему значению прочности Xj=44,67 МПа, Х2=49,3 МПа, Х3=45,4МПа (при 2Рсорт =37 5 МПа) равнопрочны пиломатериалам 2 сорта.
От 72% до 82,1% выборок 4, 5 и 6, склеенных на ЭПЗ «Красный Октябрь», по фактической прочности равнопрочны пиломатериалам 1 - го сорта, от 9,0 % до 15 % - пиломатериалам 2-го сорта и до 12 % заготовок Производственные показатели прочности и посортный выход склеенных по длине заготовок, изготовленных в 90-е годы по [45], с учётом требований СП 64.13330.2011 [70] .2011 [70]; ZH нормативная граница сорта пиломатериалов в нормированном виде; Х и х -среднее значение и среднее квадратическое отклонение прочности; R -прочность с доверительной вероятностью 0,95; V- объём (выход) склеенных на зубчатый шип элементов, которые равнопрочны соответствующему сорту пиломатериалов. равнопрочны пиломатериалам 3-го сорта. Вместе с тем, по показателям прочности с доверительной вероятностью 0,95 Д$ 95=22,38 МПа, R 95 =24,0 МПа, R 95 =25,54 МПа и по величине средних значений прочности Х4=36,2 МПа, Х5=33,4 МПа, Х6=35,3 МПа все три выборки равнопрочны пиломатериалам 3 сорта (ДзРсорт=28 МПа и #з соРт=20 МПа).
От 83% до 94,7 % по фактической прочности склеенных по длине на Волоколамском заводе выборок 9, 10, 11 равнопрочны пиломатериалам 1 сорта, до 9% - пиломатериалам 2 сорта и до 6,9 % - пиломатериалам 3 сорта. При этом по величине среднего значения прочности и показателям прочности с доверительной вероятностью 0,95 выборка 9 может быть принята соответствующей 2 сорту, а выборки 10 и 11 - 3 сорту пиломатериалов согласно СП 64.13330.2011 [70].
Таким образом, согласно результатам выполненного статистического анализа производственных показателей прочности зубчатых соединений, изготовленных на ряде действующих в 90-е годы предприятий, для каждого из них характерен определенный уровень прочности зубчатых соединений Оценка значимости различия выборок Вологодском ДОК и Нелидовском ССК заготовки равнопрочны пиломатериалам 1 сорта, склеенные на Юресской СПМК, и две выборки, изготовленные на Волоколамском ЭЗСК, - пиломатериалам 2 сорта, склеенные на ЭПЗ «Красный Октябрь» заготовки и две выборки заготовок, характеризующие продукцию Волоколамского ЭЗСК, - пиломатериалам 3 сорта согласно СП 64.13330.2011 [70].
Изменчивость показателей прочности при изгибе на пласть склеенных по длине заготовок, изготовленных на указанных отечественных предприятиях в 90-е годы, характеризуется существенным разбросом прочности при коэффициентах вариации от =11,5% (Волоколамский ЭЗСК) до =25,7% (Вологодский ДОК).
Указанные обстоятельства с учётом характера разрушение склеенных элементов (в основном по древесине) можно отнести за счёт разного уровня показателей прочности пиломатериалов при сортировке по ГОСТ 8486-86 [9], а также различного уровня технологической дисциплины изготовления клеёных элементов на приведённых предприятиях в условиях становления отрасли. Таким образом, производственные показатели прочности зубчатых соединений при изгибе на пласть возможно использовать для сравнительной оценки качества изготовления конструкций в условиях становления технологического процесса, для оперативной его наладки при условии сортировки пиломатериалов по прочности и гарантии свойств клеевых составов.
Исходя из условия равнопрочности зубчатых соединений склеиваемым пиломатериалам, для оценки возможного уровня их прочности и их соответствия европейскому стандарту EN 338:2003 [93] выполнили вероятностные расчёты распределения (посортных выходов) склеенных заготовок по группам прочности согласно данному стандарту (табл. 3.3).
Анализ результатов производственных испытаний на расслаивание согласно ГОСТ 27812-88
Аналогичные показатели при испытаниях на расслаивание характеризуют клеёную продукцию, изготовленную в 2005 г. (рис.4.4). При этом наибольший процент расслаивания образцов на меламиноформальдегидном клее Cascomin1250/2550 (объём выборки 447 шт.) составил 3,2%, что не превосходит нормируемый показатель при данном виде испытаний, равный 5 %. Максимальный показатель при расслаивании образцов на фенольнорезорциновом клее Cascosinol 1712/2520 (объемом выборки 147 штук), не превышает 1,8%. Для выборок на меламиноформальдегидном клее Cascomin 1246/2540 и фенольнорезорциновом клее Cascosinol 1714/2520 объемом 26 и 207 штук, соответственно, показатель расслаивания составил 0,00%.
При статистической обработке общей совокупности результатов заводских испытаний объемом 827 образцов, выпиленных из торцовых частей клеёных деревянных конструкций, при средней значении показателя на расслаивание 0,14% максимальное значение не превысило 3,2%, что существенно меньше максимально допустимого нормативного значения, равного 5%, по ТУ 5366-024-57186763-2003 «Конструкции деревянные клеёные производства ЗАО «78 ДОК Н.М».
Для клеёной продукции, изготовленной в 2006 г., с применением разных марок клеёв максимальные показатели расслаивания стабильны и находятся в границах от 3,0 до 3,98% (рис.4.5).
Наибольшее значение показателя расслаивания, равное 3,98%, характеризует атмосферостойкость клеёных конструкций, склеенных на меламиноформальдегидном клее Cascomin 1250/2550 (объём выборки 76 образцов). Среднее значение расслаивания в выборке составило 0,296%. Для образцов на меламиноформальдегидном клее Cascomin1247/2526 (21 шт.) и фенольнорезорциновом клее Cascosinol 1712/2520 (69 шт.) показатель расслаивания составил 3,9% при средних значениях 0,769% и 0,245%, соответственно. Конструкции на фенольнорезорциновом клее Cascosinol 1714/2520 характеризуются максимальным значением показателя на расслаивание, равным 3%, при объёме выборки 76 испытанных образцов.
Таким образом, из анализа результатов испытаний на расслаивание по ГОСТ 27812-88 контрольных образцов, изготовленных из торцевых частей клеёных деревянных конструкций на заводе ЗАО «78 ДОК Н.М.» (г. Нижний Новгород) в 2004-2006 гг., получены максимальные значения процента расслаивания, которые не превышают 0…3,98%. Полученные показатели свидетельствуют об исполнении требований ТУ 5366-024-57186763-2003 «Конструкции деревянные клеёные производства ЗАО «78 ДОК Н.М.».
Однако, поскольку данный показатель условно свидетельствует о характере их работы в реальных условиях эксплуатации, то заключение об уровне обеспечения расчётной несущей способности деревянных клеёных конструкций сделать не представляется возможным.
Существующие методы производственного контроля качества склеивания по принципу интенсификации физического старения клеевых соединений не учитывают того, что остаточные напряжения в образцах не корреспондируются с таковыми в реальных конструкциях. При этом показатели степени расслаивания при стандартных испытаниях образцов не корреспондируются с показателями несущей способности, которые закладываются при расчёте деревянных клеёных конструкций.
По результатам статистического анализа данных производственных испытаний на расслаивание по ГОСТ 27812-88, выполненных на заводе ЗАО «78 ДОК Н.М.» (г. Нижний Новгород) в 2004-2006 гг., в отсутствии входного контроля прочности древесины слоёв и показателей клеевых составов получены значения степени расслоения торцевых клеевых соединений не превышающие 0…3,98 %, что, безусловно, обеспечивает требования технических условий на правила производства клеёных деревянных конструкций ТУ 5366-024-57186763-2003. Однако полученные результаты производственного контроля слабо корреспондируются с заданным уровнем обеспечения расчётной несущей способности изготовленных клеёных деревянных конструкций в соответствующих условиях эксплуатации согласно СП 64.13330.2011 [70].
На основании приведенных выводов, а также принимая во внимание то, что, ввиду особенностей методики испытаний на расслаивание, отсутствует возможность оперативного управления технологическим процессом по получаемым результатам, указанный метод предлагается использовать при изготовлении несущих конструкций 1, 2 классов по функциональному назначению и 2-4 классов по условиям эксплуатации, а также при отладке технологического процесса на предприятиях и в случае применения новых клеевых составов.