1.5. Аналіз методів розрахунку армованої дерев’яної балки

1.5.1. Методика розрахунку армованої деревяної балки за рекомендаціями Щуко в.Ю.

Визначаємо геометричні характеристики прийнятого перерізу:

Приведений момент інерції перерізу;

І_пр = b h³ / 12 + n Fa ·(h0 / 2)² (1.1)

І_пр- приведений момент інерції, b- ширина перерізу, h- висота перерізу, n- співвідношення модулів пружності арматури та деревини n=20, F_а- площа поперечного перерізу арматури, h₀- відстань від центру ваги арматури до центру ваги балки.

 Fa /b· h₀ (1.2)

- коефіцієнт армівання поперечного перерізу.

Приведений момент опору розраховуємо за формулою:

W_пр = 2·І_пр / h₀ (1.3)

Максимальний згинальний момент:

М= R_u·W_пр (1.5)

Перевірка на дію нормальних напружень:

σ = М / W_пр; (1.6)

Перевірка на дію дотичних напружень:

τ = Q·S / EI·b; (1.7)

Визначаємо прогин балки;

ƒ₀ = Рl³ / EI ≤ [ ƒ] (1.8)

1.5.2. Методика розрахунку балки з подвійним симетричним армуванням за рекомендаціями Клименка в.З.

Геометричні розрахункові характеристики перерізу для балок з подвійним симетричним армуванням визначають за формулами:

Приведений момент інерції:

(1.7)

Приведений момент опору:

(1.8)

де Е_а, Е_д - модулі пружності арматури і деревини, =Fа/bh - кое­фіцієнт армування перерізу, F_а - площа арматури; b та h –висота та ширина перерізу.

Армовані балки розраховують на міцність за нормальними і дотичними напруженнями.

Нормальні напруження:

≤ R·10^-1; (1.9)

Дотичні напруження:

; (1.10)

Висновок

З огляду літератури видно, що армовані дерев’яні конструкції є перспективний напрямок розвитку в будівництві. Та слід зазначити, що деякі питання щодо оцінки несучої здатності таких конструкцій немають однозначної відповіді. Різні науковці пропонують власні методи розрахунку. Тому виникає необхідність в проведені як експериментальних досліджень так і розробці теоретичних методів розрахунку.

РОЗДІЛ 2

МЕТОДИКА ЕКСПЕРЕМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

2.1. Завдання випробування.

Випробування дерев'яних конструкцій необхідне для:

• визначення максимальної несучої здатності (руйнуючого зусилля) N, характеру деформацій та руйнування;

• встановлення верхньої межі пружної роботи під навантаженням;

• визначення величин деформацій балок при різних величинах навантаження;

2.2. Матеріали дослідних зразків

Для виготовлення зразків була відібрана деревина сосни II сорту з шириною річних шарів 1 – 5 мм, прямошарову, без деструктивної гнилизни і вад. Балки для виготовлення зразків мали правильну форму. Вологість деревини складала 16%.

Для виготовлення зразків були виготовлені робочі креслення з вказаними розмірами, з допусками і маркуванням елементів.

Елементи зразків були виготовлені відповідно до робочих креслень з відхиленням розмірів не більш ±0,5 мм.

Зразки виготовлялися по одному елементу кожного типу. Всі вони були виготовленні механічним способом згідно раніше розроблених креслень.. Для балок використовувалася деревина другого сорту.

Для армування використовувалася металева полоса з наступними характеристиками: довжина полоси L=1900 мм, ширина h=40 мм, товщина t=4 мм. (рис 2.1).

Робоча арматура розтягнутої і стиснутої зони, металева полоса з’єднувалася з деревиною різними способами: за допомогою епоксидного клею та дротяних цвяхів. Схеми армування дослідних зразків показані на рис. (2.2, 2.3, 2.4, 2.5).

Рис. 2.1. Полоса металева

Дослідний зразок Б-1: Балка з деревини ІІ-го сорту, вологістю 16%, довжиною 1900 мм, шириною 100 мм та висотою 150 мм (рис. 2.2).

Дослідний зразок БА-2: Дерев’яна армована балка довжиною 1900 мм, шириною 100 мм, висотою 150 мм. Як робоча арматура була використана металева полоса 4х40х1900 мм. Арматура вклеювалась в пази розміром 5х42 мм (рис. 2.3). З’єднання елементів виконували за допомогою епоксидного клею марки «Химконтакт Епоксид»

Рис. 2.2. Робоче креслення зразка Б-1 без армування.

Дослідний зразок БА-3: Дерев’яна армована балка довжиною 1900 мм, шириною 100 мм, висотою 150 мм. Як робоча арматура була використана металева полоса 4х40х1900 мм. Паз в балці прорізався вертикально з розмірами на 1 мм більшими за периметр полоси. З’єднання елементів виконували за допомогою епоксидного клею марки «Химконтакт Епоксид». В даному зразку полоса ставилася на ребро. (рис. 2.4)

Дослідний зразок БА-4: Дерев’яна армована балка довжиною 1900 мм, шириною 100 мм, висотою 150 мм. Робочою арматурою була використана металева полоса 4х40х1900 мм. З’єднання елементів виконували за механічних зв’язків. (рис. 2.5)

Рис. 2.3. Схема армування дослідного зразка БА-2.

Рис. 2.4. Схема армування дослідного зразка БА-3.

Рис. 2.5. Схема армування дослідного зразка БА-4

Програмою експериментального дослідження було передбачено випробування балок чотирьох серій (таблиця. 2.1):

I серія - балка без армування (рис. 2.2).

II серія - балка армована металевою полосою 40х4мм, з’єднання яких виконувалося за допомого епоксидного клею (рис. 2.3).

III серія - балка армована металевою полосою 40х4 мм, поставленою на ребро, з’єднання яких виконувалося за допомого епоксидного клею (рис. 2.4).

ІV серія - балка армована металевою полосою 40х4мм, приєднання якої виконувалося за допомого нагелів (рис. 2.5).

Механічні властивостивості металевої полоси (арматури) визначалися згідно ГОСТ 1497-84 (СТ СЄВ 471-77) «Металы. Методы испытания на растяжение».

Дослідження проводилися на сертифікованому обладнані – розривна машина EUS – 20 з записом діаграми розтягу (рис 2.6)

Таблиця 2.1.