Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок Христофорова Татьяна Николаевна

Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок
<
Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Христофорова Татьяна Николаевна. Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.01.- Владимир, 2006.- 211 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/933

Содержание к диссертации

Введение

1. Ослабления древесины: виды ослаблений, пути снижения их влияния на прочность и деформативность строительных конструкций и методы расчета армированных деревянных конструкций 9

1.1. Виды естественных и искусственно созданных ослаблений древесины и методы снижения их влияния на прочность и деформативность строительных конструкций 9

1.1.1, Влияние сучков 11

1.1.2. Ослабление сечения в клееных конструкциях 18

1.2. Повышение прочности и деформативности клееных конструкций путем армирования 24

1.3. Анализ существующих методов расчета армированных деревянных изгибаемых конструкций, в том числе с ослаблениями поперечного сечения 30

1.3.1. Метод расчета по приведенным геометрическим характеристикам сечений 30

1.3.2. Метод расчета с учетом упругой податливости клеевого соединения арматуры с древесиной 33

1.3.3. Метод расчета с учетом упругих свойств материалов и податливости клеевого соединения сталь-древесина 35

1.3.4. Методика учета влияния сучков 38

1.3.5. Методика учета влияния зубчатого стыка 43

2. Теоретические исследования прочности и деформативности армированных и неармированных деревянных балок 46

2.1. О расчете изгибаемых неармированных элементов 46

2.2. О расчете изгибаемых армированных элементов 52

2.2.1. Основные положения расчета 52

2.2.2. Расчет изгибаемых элементов с учетом действительной работы древесины при сжатии 55

2.2.3 Приближенный метод расчета изгибаемых элементов 61

2.3. Способ учета ослабления сечения в армированных балках 66

2.3.1. Общий расчет 66

2.3.2. Концентрация напряжений при изгибе 70

2.4. Расчет деревянных армированных балок с ослабленным сечением по предельным состояниям 71

2.5. Численные исследования напряженно - деформированного состояния армированных деревянных балок с ослаблениями на ЭВМ . 80

2.5.1. Метод конечных элементов и «COSMOS/M» 80

2.5.2. Укрупненный алгоритм расчета деревянной балки с ослабленным сечением 82

3. Экспериментальное исследование армированных деревянных балок с ослабленным сечением 94

3.1. Первая часть экспериментального исследования 94

3.1.1. Методика и планирование экспериментального исследования .. 94

3.1.2. Изготовление моделей балок 105

3.1.3. Результаты экспериментального исследования и их анализ 107

3.2. Вторая часть экспериментального исследования 123

3.2.1. Планирование экспериментального исследования 123

3.2.2. Результаты экспериментального исследования и их анализ 127

3.3. Третья часть экспериментального исследования 140

3.3.1. Методика и планирование экспериментального исследования.. 140

3.3.2. Результаты экспериментального исследования и их анализ 146

3.4. Сравнительные испытания армированных деревянных балок 158

4. Технико-экономическая эффективность деревянных армированных балок из древесины 3 сорта 162

4.1 Методика оценки 162

4.2.Результаты оценки 173

Общие выводы 175

Список литературы

Введение к работе

Древесина представляет собой ценнейшее сырье, которое находит самое широкое и многообразное использование. Лесные ресурсы в отличие от природных (угля, руды и т.д.) восстановимы. К положительным свойствам древесины относятся сравнительно невысокая ее плотность при высокой относительной прочности в 5-7 раз большей, чем у бетона и всего на 3-4% меньшей, чем у прокатной стали, а также низкая тепловодность, высокая химическая стойкость, легкость и простота обработки, хорошие акустические и эстетические качества.

Качество древесины зависит от ее прочностных свойств, внешнего вида (ширина годичных слов, размеров анатомических элементов), состояния и количественного соотношения сортообразующих пороков, основными из которых являются сучки. Пороки древесины оказывают большое влияние на процесс склеивания, качество клеевого соединения и конструкцию в целом. Многочисленные исследования клееных конструкций весьма наглядно показали, что при испытаниях конструкций на изгиб основной причиной разрушения являются пороки древесины. Для снижения влияния пороков на качество конструкций, используют сортировку пиломатериалов по сортам, согласно ГОСТ 8486-86 пиломатериалы распределяют на 1, 2, 3 и 4 сорт. При производстве клееных конструкций древесину 3 и 4 сортов практически не применяют. Для повышения качества и прочностных свойств древесины на деревообрабатывающих предприятиях широко распространено сращивание по длине с вырезанием недопустимых пороков. Из всех видов клеевых соединений наиболее распространенным является зубчатый шип. Было установлено, что наиболее рациональным зубчатым соединением является соединение со следующими параметрами: угол скоса от 1:8 до 1:12, шаг от 6 до 10 мм и затупление конца зуба 0,1...0,5 мм [52]. Прочность таких соединений при растяжении составляет 90%, а при статическом изгибе 95 - 98% от прочности целой, без пороков, нестыкованной древесины. При дальнейшем увеличении угла скоса прочность соединения резко падает. Затупление конца зуба свыше 0,5мм резко снижает прочность соединения при растяжении и изгибе, доводя её до 50% прочности соединения при затуплении конца зуба, равном 0,3 мм. Малая длина и возможность полной автоматизации процесса склеивания обусловили применение этого вида соединения практически на всех отечественных и зарубежных предприятиях. Но в процессе поточного изготовления клееных конструкций прочность слоев, определяющих структуру клеевого элемента, заметно снижается. Разрушение балок происходит по нижнему растянутому слою, что естественно, т.к. зубчатое соединение занимает всю площадь поперечного сечения элемента. Таким образом, наличие зубчатого соединения, особенно в изгибаемых элементах, не позволяет извлечь выгоды повышения несущей способности балок за счет использования пиломатериалов 1 сорта, т.к. прочность таких балок с зубчатыми соединениями находится на том же уровне, как и у балок с нестыкованными по длине слоями 3 сорта в растянутой зоне [40].

Для снижения влияния пороков древесины естественного происхождения, а так же искусственно созданных (зубчатых соединений), на прочность и несущую способность конструкций было применена стальная арматура. Армирование позволяет на 25 - 30% уменьшить высоту сечения деревянных элементов, сократить на 30 - 40% расход древесины, снизить на 15 - 25 % монтажную массу, на 12 - 18 % стоимость, а также дает возможность применения древесины 3 сорта, за счет восприятия арматурой значительной части нагрузки [116]. Причем, с течением времени, значение доли воспринимаемой нагрузки, в арматуре, от действующего изгибающего момента только увеличивается [54]. Необходимо отметить, что в данной диссертационной работе рассматривались наиболее часто встречающиеся виды ослаблений: естественного происхождения - сучки и искусственно созданные - зубчатые соединения. Такой вид ослаблений, как технологические отверстия (подрезки) не рассматривался, в виду того, что данный вид ослаблений в конструкциях, принимается исходя из конструктивных соображений.

Целью работы:

Цель диссертационной работы - определить степень влияния некоторых видов ослаблений поперечного сечения на напряженно-деформированное состояние армированных деревянных балок и разработать рекомендации по расчету конструкций с учетом ослаблений. При этом решались следующие задачи:

- выполнить исследование напряженно-деформированного состояния армированных балок с ослабленным сечением;

определить характер разрушения армированных балок с ослаблениями; - выявить возможности применения в армированных цельнодеревянных конструкциях (прогоны, ребра плит покрытия) древесины 3-го сорта вместо 2-го сорта;

- определить влияние степени армирования на несущую способность и надежность против обрушения клееных деревянных конструкций с технологическими ослаблениями сечения (зубчатый шип) в растянутой зоне;

- уточнить методику инженерного расчета армированных балок с ослабленными сечениями;

- провести численные исследования и создать трехмерные модели армированных деревянных балок, а также исследовать влияние вида ослаблений на прочность и деформативность таких балок; - оценить технико-экономическую эффективность армированных деревянных балок 3-го сорта в сравнении с неармированпыми балками, изготовленными из древесины 2-го сорта.

К основным результатам работы можно отнести:

- данные экспериментально-теоретического исследования балок с ослабленным сечением;

- оценку прочности и деформативности балок с ослабленным сечением;

- рекомендации по инженерному методу расчета армированных балок с учетом ослаблений сечения.

Научную новизну работы составляют:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований работы армированных балок с ослабленным сечением;

- обоснованная возможность применения в армированных конструкциях древесины 3-го сорта с естественными и технологическими ослаблениями;

- уточненный метод расчета изгибаемых армированных балок с учетом ослаблений;

- статистически обоснованные результаты экспериментальных исследований независимости значений разрушающей нагрузки армированных деревянных конструкций от сорта древесины при повышении коэффициента армирования.

На защиту выносятся:

- результаты анализа отечественных и зарубежных исследований влияния ослаблений на прочность и деформативность элементов;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований прочности и деформативности балок с ослабленным сечением;

- рекомендации по инженерному методу расчета армированных балок с учетом ослаблений сечения. 

Повышение прочности и деформативности клееных конструкций путем армирования

Для снижение влияния пороков, а также недостаточной прочности зубчатого стыка, было предложено усилять деревянные элементы стальными. В дальнейшем па этой основе были разработаны армированные конструкции, в которых растянутые деревянные элементы подкреплялись стальными.

В 1921 г. А.Клайтила (США) предложил использовать в конструкциях аэропланов и дирижаблей несущий деревянный элемент коробчатого сечения с запрессованной в полке стальной проволокой (рис.1.9) [107]. Этот элемент можно считать прообразом современных армированных деревянных конструкций. Однако трудности, связанные с изготовлением таких конструкций, и отсутствие надежных средств соединения стальной проволоки с древесиной не позволили реализовать это предложение.

Армировать стальными прутками деревянные брусчатые балки и колонны в несущих строительный конструкциям впервые предложил А.Фишер (Германия) в 1926 г [107], Стальные прутки должны были укладываться в пазы квадратного сечения и заливаться специальной мастикой, состав которой автор не приводит (рис. 1.10).

Первые проекты армированных деревянных конструкций не были осуществлены из-за отсутствия падежных средств соединения арматуры с древесиной. Поиски простого и эффективного способа соединения арматуры с древесиной привели к использованию различных механических средств. Так, А.Л. Монасевич изготовил и испытал серию брусчатых балок, армированных в растянутой зоне стальной полосой, которая соединялась с древесиной при помощи специально выштампованных зубьев или анкерных башмаков (рис. 1.11) [55]. Испытания таких балок показали их более высокую прочность и надежность по сравнению с обычными, особенно при действии ударных нагрузок, поскольку арматура предотвращала возможность хрупкого разрушения балок. В дальнейшем это решение нашло применение при усилении деревянных конструкций. Однако рассмотренный способ соединения арматуры с древесиной позволял армировать только растянутую зону конструкций, в то время как расчеты показали, что наиболее эффективно двойное армирование.

Для решения этой проблемы в 1944 г. X, Гранхольм (Швеция) предложил применять специальные стержни с кольцевыми выступами по длине (рис. 1.12) [107]. В этом случае совместная работа арматуры с древесиной обеспечивалось механическим зацеплением кольцевых выступов, которые врезались в стенки паза при запрессовке стержня.

Конструкции, в которых арматура с древесиной соединялась механическим способом, не нашли применения именно как армированные вследствие того, что даже при значительном расходе стали из-за податливости соединения прочность и жесткость конструкции увеличивалась незначительно, хотя повышалась надежность против обрушения при хрупком характере разрушения балок.

Разработка и освоение промышленностью выпуска эффективных синтетических клеев, способных обеспечить прочное и долговечное соединение разнородных материалов, позволили реально подойти к созданию клееных армированных деревянных конструкций.

Первые разработки и исследование клееных армированных деревянных конструкций провел X. Гранхольм. Соединение арматуры с древесиной в этих конструкциях выполнялось с помощью эпоксидных и фенолоформальдегидных клеев [107].

Исследования, проведенные X. Гранхольмом, показали, что прочность, жесткость и надежность балок (прямоугольного, двутаврового и коробчатого сечений), треугольных арок и плит покрытия, армированных гладкими стальными стержнями и полосами, значительно выше, чем у неармированных, а клеевое соединение арматуры с древесиной обладает достаточной прочностью, даже при воздействии отрицательной температуры и повышенной влажности.

Использование армированных балок в пролетных строениях мостов и треугольных арок в покрытиях производственных и складских зданий показали эффективность армированных конструкций и в эксплуатационных условиях (рис. 1.13). Так фирма ABN Tohnson (Швеция) освоила выпуск широкого ассортимента клееных армированных конструкций: балок 42 типоразмеров пролетом до 23 м, арок и рам пролетом до 30 м [107].

Для покрытий складов минеральных удобрений и сооружений сельскохозяйственного назначения разработаны плиты покрытия с асбестоцементными обшивками и с применением армированного каркаса из древесины Зсорта, при шаге несущих конструкций 6м. Армирование позволило сократить расход древесины на 20-28%, уменьшить на 1/3 строительную высоту панелей при этом разрушающая нагрузка в 4,0-4,3 раза превышает расчетную [115].

Расчет изгибаемых элементов с учетом действительной работы древесины при сжатии

1. Стадия условно-упругой работы (рис. 2.6, а) характеризуется величиной деформаций, не превышающих предельных значений упругих деформаций древесины и арматуры, т.е. єд ЄуПр - для древесины и еа Єт - для арматуры. При разгружении армированных элементов в этой стадии ос таточные деформации отсутствуют или столь незначительны, что ими можно пренебречь. Вследствие того, что даже при малых напряжениях линейная зависимость между напряжениями и деформациями древесины (особенно при сжатии) несколько нарушается (рис. 2.7), рассматривать первую стадию напряженно-деформированного состояния можно лишь как условно-упругую.

2. Стадия упруго-пластической работы (рис. 2.6, б) характеризуется появлением ощутимых пластических деформаций в сжатых волокнах древесины, а затем, (в зависимости от класса арматуры) и в сжатой арматуре. В сжатой части сечения образуется пластическая зона, распространяющаяся с увеличением нагрузки в глубину сечения. Происходит перераспределение усилий, в результате чего нейтральный слой смещается в сторону растянутых волокон. Деформации растянутых волокон древесины возрастают до значения предела пропорциональности, а в арматуре достигают предела текучести (для твердых сталей - предела пропорциональности).

При разгружении элемента в этой стадии проявляются значительные остаточные деформации.

3. Стадия разрушения (рис. 2.6, е) характеризуется значительным увеличением деформативности армированного элемента при малом увеличении нагрузки. Пластические деформации древесины и арматуры получают максимальное развитие. Происходит разрушение элемента, характер которого зависит от вида армирования. Элементы с двойным армированием в основном разрушаются от разрыва растянутых волокон древесины, а с одиночным - от разрушения сжатой (неармированной) зоны.

Проведенные исследования в работе [106] позволили установить, что связь между арматурой и древесиной (выполненная с помощью клеев непрерывной по всей длине элемента) в зоне действия наибольших нормальных усилий не нарушается вплоть до разрушения элемента.

Напряженно-деформированное состояние армированного элемента на первой стадии работы оценивается с помощью формул сопротивления материалов с достаточной для практических целей точностью.

Для оценки напряженно-деформированного состояния и предельной несущей способности на второй и третьей стадиях работы используются методы, учитывающие упруго-пластическую работу материалов. Все расчеты ведутся в предположении того, что модули упругости древесины при растяжении и сжатии равны; сечения армированного элемента плоские до деформирования остаются плоскими и после деформирования; деформации арматуры и древесины равны и совместны; волокна древесины и арматуры в сечениях элемента не оказывают давления друг на друга и испытывают линейное сжатие и растяжение; напряжения в арматуре возрастают пропорционально деформациям до предела текучести, за пределом текучести растут только деформации при постоянном напряжении.

В основе рассматриваемого метода расчета лежит действительная диаграмма работы древесины при сжатии и спрямленная при растяжении [112]. Диаграммы построены в приведенных координатах для древесины сосны и представлены в виде зависимости между относительными напряжениями q = о/ тер и относительными деформациями є = ЛІ/1 (рис. 2.7),

За исходные показатели прочности древесины приняты величины предела прочности (временного вероятного минимального сопротивления) при сжатии 7ер,с. и растяжении тв№, арматуры - предела текучести тт, определенные настандартных образцах.

Аналитическая зависимость между напряжениями и деформациями при сжатии может быть описана полиномом второй степени: Рс = Тд.с/ 7ер.с. = АсЄс - Всс , (2.6) а при растяжении принята линейной: РР = &д.р/&ер.р. = АрЄр (2.7)

Зависимость между напряжениями и деформациями стальной арматуры принимается линейной и также может быть выражена в приведенных координатах:

Здесь: є„ єр, єа - относительные деформации древесины при сжатии и растяжении и арматуры, увеличенные в 1000 раз; Аа Вс, Ар, Аа - коэффициенты, определяемые по опытным приведенным диаграммам (рис.2.7.), для сосны могут быть приняты 0,354; 0,0311; 0,141; для арматуры класса А-Ш - 0,5, класса A-IV - 0,286. Для арматуры в качестве исходного показателя прочности принят предел текучести, поэтому коэффициент Ла определен для участка с прямопропорционалыюй зависимостью деформаций от напряжений (рис. 2.8).

Методика и планирование экспериментального исследования

Технико-экономические соображения, приведенные в [62] показывают, что решение поставленных выше задач исследования целесообразно выполнить на моделях армированных балок, запроектированных по принципу полного геометрического подобия. При этом материалы моделей и реальных конструкций следует принимать одинаковыми, что позволяет получить подобия по жесткостям в деревянных армированных балках автомодельными, а принятый вид моделирования дает возможность сохранить в модели физические явления, происходящие в натурных конструкциях при нагружении.

Следовательно, на основании результатов исследования можно получить необходимые знания о характере разрушения, прочности и деформативности реальных армированных деревянных балок. При этом опыт проведения экспериментальных работ [51, 62] показывает, что погрешность при определении деформаций и усилий зависит от выбора масштаба моделей. Кроме этого, на масштаб моделей оказывает влияние расстановка тензорезисторов по высоте сечения, поскольку деформации на их базе осредняются, следовательно, осреднения не должны выходить за допустимые пределы, которые, в свою очередь, зависят от выбора ступеней нагружения. Следовательно, возникающие относительные деформации волокон древесины и арматуры должны быть не менее (50—150)х 10"5. Поэтому при назначении масштаба моделей балок необходимо соблюдать требовании теории подобия и правил моделирования, руководствоваться конструктивными и технологическими соображениями.

На основании рекомендаций по испытанию деревянных конструкций ступень нагружения может быть назначена от 0,2 до 0,25 расчетной нагрузки и, следовательно, напряжения при изгибе в древесине будут возрастать на каждой ступени по 2,..3,25 МПа, что соответствует относительным деформациям 26х10"5 и 32,5х10"5 [66], Отсюда следует, что относительные деформации в 1,5-1,9 раза меньше нижнего предела измерения большинства приборов, выпускаемых нашей промышленностью, поэтому регистрирующие приборы с точностью ±1х10 5 применяться tie могут, так как дают большую относительную погрешность, которая может быть снижена, приблизительно, в 2 раза за счет применения цифрового тензометрического комплекса СИИТ-ЗМ, цена одной единицы дискретности которого равна 5x10 . Применение его позволяет выполнить регистрацию краевых деформаций материалов посредством тензорезисторов с базой 20 мм.

Учитывая при проектировании моделей рассмотренные факторы, влияющие на их линейные размеры, следует принять масштабный множитель ml = 0,1, а за основу принять натурные конструкции пролетом м. При этом толщина клеевого слоя, обеспечивающего соединение арматуры с древесиной, принята равной 0,25 мм и, практически, моделирует технологический зазор реальных конструкций [83,106].

В первой части эксперимента исследовалось влияние трех основных факторов: высоты /г, коэффициента армирования ц и сортности древесины С на прочность и деформативность балок. За основу была принята балка Б - 0, имеющая размеры: пролет / = 1,8 м, высота сечения h = 125 мм, что составляет М 1/14,4, ширина сечения Ь = 30 мм, отношение базы тензорезистора к высоте модели, при этом, составляет 0,16.

Для исследования влияния естественных видов ослаблений (сучков) на работу конструкций из древесины цельнодеревяшюго сечения (прогоны и ребра плит покрытия) величина ослаблений была принята согласно ГОСТ 8486 - 86, по величине основных сортообразующих пороков древесины (сучков), т.е. древесина была разделена на 1, 2 ,3 сорт.

Для установления закономерностей прочности и деформативности армированных деревянных балок каждому из основных факторов необходимо задавать не менее чем по три значения и при каждом из них измерять величины вторичных факторов. Так для получения достоверных данных о прочности и деформативности армированных деревянных балок от трех основных факторов, которые могут принимать по три значения, потребуется проделать 27 экспериментов, не считая повторения каждого из опытов в аналогичных условиях для получения устойчивых значений.

Планирование экспериментального исследования

В целях сокращения трудоемкости и затрат времени на проведение экспериментальных исследований армированных деревянных балок с технологическими ослаблениями (зубчатый шип), исследование работы балок было проведено также на малых моделях цельнодеревянного сечения.

Во второй части эксперимента за основу была принята также балка Е-0, имеющая размеры: пролет / = 1,8 м, высота сечения h = 125 мм, что составляет h/l = 1/14,4, ширина сечения b = 30 мм, отношение базы тензорезистора к высоте модели, при этом, составляет 0,16.

Технологические ослабления в конструкциях были смоделированы в виде искусственно созданных ослаблений - пропилов, располагавшихся в середине пролета, в растянутой зоне, по всей ширине сечения балки. Такое ослабление сечения балок моделирует возможные ослабления сечений при применении клееной древесины на зубчатый стык. Высота ослаблений: 1,0 см, 2,0 см, 3,0 см при сравнении древесины 3 сорта с древесиной 1 и 2 сорта, равное 0,09 h, 0,19 h, 0,32 h,, где h - высота сечения балки [126], ширина ослаблений 2 мм. Балки были как армированные, так и неармированные. Армирование балок производилось стержнями класса А-Ш диаметром 8 мм, что составляет ц = 0,027.

Экспериментальное исследование работы деревянных армированных балок с ослабленным сечением при кратковременном действии нагрузки проводилось в 2003-2004 гг, в лабораториях кафедры строительных конструкций и архитектуры Владимирского Государственного Университета езультаты испытаний представлены в виде таблиц (3.14 - 3.18) и графиков (3.16-3.20).

Расчетная нагрузка определялась из условия прочности нормальных сечений и составила для армированных балок с ослаблением сечения на 10 мм -5,865 кН, для балок с ослаблением сечения на 20 мм - 5,355 кН, а для балок с ослаблением сечения на 30 мм - 4,675 кН (см. табл. 3.14, 3.15). Для неармированных балок с искусственным ослаблением сечения на: 10 мм -3,17 кН, 20 мм - 2,94 кН, 30 мм - 1,89 кН. Для неармированных балок с естественным ослаблением сечения на: 10 мм - 3,5 кН, 20 мм - 2,48 кН, 30 мм - 1,49 кН. Маркировка балок: Б 1-1, Б 2-2, Б 3-3 - неармированные балки с искусственно созданным ослаблением: 10 мм, 20 мм, 30 мм; Б 1 - 1 , Б 2 - 2 , Б 3 - 3 - неармированные балки с естественным ослаблением: 10 мм, 20 мм, 30 мм; Б-1, Б-2, Б-3- армированная балка с ослаблениями: 10 мм, 20 мм, 30 мм.

Разрушение неармированных балок произошло при нагрузках: Б 1 - 1: 10 кН (в 3,15 раза больше расчетной нагрузки), Б 2 - 2: 9 кН (в 3,06 раза), Б 3 - 3: 6,2 кН (в 3,28 раза), что отличается от теоретического значения разрушающей нагрузки на 10%, 19%, 5% соответственно; Б 1 - 1 : 12 кН (в 3,43 раза), Б 2 - 2 : 11,4 кН (в 4,6 раза), Б 3 - 3 : 8,6 кН 9 (в 5,77 раза), что отличается от теоретического значения разрушающей нагрузки на 14%, 15%, 28% соответственно. Разрушение балок происходило в растянутой зоне, по ослабленным сечениям.

Разрушение армированных балок произошло при нагрузках: Б-1:27кН (в 4,6 раза), Б - 2: 21 кН (в 3,92 раза), Б - 3: 25 кН (в 5,35 раза), что отличается от теоретического значения разрушающей нагрузки на 16%, 10,5%, 34% соответственно. Начиналось разрушение в наиболее ослабленной зоне растянутых волокон, в момент достижения напряжений в арматуре предела текучести (рис.3.15.1-3.15.4). Как видно из таблицы 3.14 в армированных балках снижается влияние ослаблений - значение разрушающей нагрузки увеличивается от 1,8 до 4 раз, а значение расчетной нагрузки от 40% до 68%. Деформативность армированных балок ниже на 20-55%) (табл. 3.14), это объясняется поддерживающим влиянием арматуры в растянутой зоне.

При сравнении методов исследования балок (табл. 3.16., 3.17.) выяснилось, что сходимость результатов составляет 5-10%. Исходя из этого, можно сделать вывод о достаточной точности все трех методов.

Необходимо отметить, что в зоне ослабления (пропила) балок, отмечена концентрация напряжений, коэффициент концентрации напряжений составляет 1,1-1,3, в виду того, что волокна рядом с ослаблением воспринимают нагрузку перерезанных волокон (рис. 3.19.).

Похожие диссертации на Влияние некоторых видов ослаблений поперечного сечения на работу армированных деревянных балок