2445

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Рис. 9. Распределение вертикальных напряжений в образце ВШ-80-10-МН.Г.Д-2

Рис. 10. Распределение вертикальных напряжений в образце ВШ-80-10-МН.Г.Д-3 (начало)

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Рис. 10. Распределение вертикальных напряжений в образце ВШ-80-10-МН.Г.Д-3 (окончание)

Рис. 11. Распределение вертикальных напряжений в образце ВШ-80-10-МН.Г.Д-3 в тензорезисторе Т-3

Установлено, что график распределения вертикальных напряжений в тензорезисторе Т-3 образца ВШ-80-10-МН.Г.Д-3 (см. рис. 11) имеет упругую работу при нагружении образца. В тензорезисторе Т-3 возникают незначительные напряжения, на основании чего можно сделать вывод, что минимальный шаг расстановки шайб в поперечном направлении (S3) должен быть не менее 1Dш.

Выводы

1.Представлена методика определения параметров расстановки стеклопластиковых шайб в соединениях деревянных конструкций.

2.Выполнены испытания образцов на вклеенных стеклопластиковых шайбах при действии ступенчатой кратковременной нагрузки.

3.Установлены требуемые параметры расстановки стеклопластиковых шайб в соединениях деревянных конструкций в продольном направлении (S1) не менее 3Dш, в поперечном (S3) – не менее 1Dш.

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Список литературы

1.Руднев, И.В. Соединения элементов деревянных конструкций с применением вклеенных стальных пластин / И.В. Руднев, В.И. Жаданов, С.В. Лисов // Известия высших учебных заведений. Строительство. – Новосибирск, 2014. – №4. – С. 5–12.

2.Лисицкий, И.И. Деревянные фермы с узловыми соединениями на вклеенных плоских стержнях / И.И. Лисицкий, В.И. Жаданов // Промышленное и гражданское строительство. – 2020. – №4. – С. 9–15.

3.Вдовин, В.М. Вклеенные кольцевые шпонки в соединениях деревянных конструкций / В.М. Вдовин, В.Н. Карпов, М.С. Галахов. – Пенза: ПГУАС, 2011. – 171 с.

4.Вдовин, В.М. Вклеенные металлические шайбы в соединениях деревянных конструкций: монография / В.М. Вдовин, М.В. Арискин, Д.Д. Дудорова. – Пенза:

ПГУАС, 2012. – 184 с.

5.Ишмаева, Д.Д. Жесткие узлы клееных деревянных балочных элементов на вклеенных стальных шайбах / Д.Д. Ишмаева, В.М. Вдовин // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2014. – №1. – С. 189–195.

6.Вдовин, В.М. Коррозионно-стойкое немагнитное соединение элементов деревянных конструкций / В.М. Вдовин, Д.О. Мартышкин // Региональная архитектура и строительство. – 2019. – №4(41). – С. 103–108.

7.Арискин, М.В. Соединения на вклеенных стеклопластиковых шайбах в деревянных конструкциях / М.В. Арискин, Д.О. Мартышкин // Региональная архитектура и строительство. – 2022. – №2(51). – С. 96–103.

References

1.Rudnev, I.V. Connections of wooden constructions elements with the use of the pasted steel plates / I.V. Rudnev, V.I. Zhadanov, S.V. Lisov // News of higher educational institutions. Construction. – Novosibirsk, 2014. – No4. – P. 5–12.

2.Lisitsky, I.I. Wooden trusses with nodal joints on glued flat rods / I.I. Lisitsky, V.I. Zhadanov // Industrial and civil engineering. – 2020. – No4. – P. 9–15.

3.Vdovin, V.M. Ring dowel glued in timber structures joints / V.M. Vdovin, V.N. Karpov, M.S. Halachov. – Penza: Penza State University of Architecture and Construction, 2011. – 171 р.

4.Vdovin, V.M. Glued metal washers in the joints of wooden structures: monograph / V.M. Vdovin, M.V. Ariskin, D.D. Dudorova. – Penza: PGUAS, 2012. – 184 p.

5.Ishmaeva, D.D. Rigid connections of glued wooden beam elements on glued steel washers / D.D. Ishmaeva, V.M. Vdovin // Bulletin of Orenburg State University. – 2014. – No1. – P. 189–195.

6.Vdovin, V.M. Corrosion-resistant non-magnetic connection of elements of wooden structures / V.M. Vdovin, D.O. Martyshkin // Regional architecture and engineering. – 2019. – No4(41). – P. 103–108.

7.Ariskin M.V. Connections on glued fiberglass washers in wooden structures / M.V. Ariskin, D.O. Martyshkin // Regional architecture and engineering. – 2022. – No2(51). – P. 96–103.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

СОЕДИНЕНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА СТАЛЬНЫХ ШАЙБАХ С ВНУТРЕННЕЙ РЕЗЬБОЙ

М.В. Арискин, И.В. Ванин

Предложено соединение элементов деревянных конструкций с применением стальных шайб с внутренней резьбой. Рассмотрена технология изготовления соединений. Представлены результаты испытаний образцов. Показана достаточная несущая способность и высокая технологичность данного соединения.

Ключевые слова: деревянные конструкции, соединение на стальных шайбах с резьбой, методика исследований, технологичность, напряженно-деформированное состояние

CONNECTION OF WOODEN STRUCTURES ON STEEL WASHERS

WITH INTERNAL THREAD

M.V. Ariskin, I.V. Vanin

The connection of elements of wooden structures with the use of steel washers with internal thread is proposed. The technology of manufacturing compounds is presented. The results of testing samples are given. Sufficient load-bearing capacity and high manufacturability of this compound are shown.

Keywords: wooden structures, connection on steel washers with thread, research methodology, manufacturability, stress-strain state

Введение

Многие соединения деревянных конструкций изготавливаются путем вклеивания в деревянный элемент различных вкладышей, таких, как шпонки, шайбы, нагели, стержни и пластины. Одним из таких соединений является соединение деревянных конструкций с применением вклеенных стальных шайб [1]. Использование клеевой композиции в данном соединении обеспечивает необходимую прочность и монолитность соединения, однако увеличивается срок изготовления конструкции. Кроме того, работа с клеящими составами требует определенных навыков, что снижает технологичность соединения.

Требования к соединениям включают в себя следующие критерии: простота изготовления соединительных элементов, простота и скорость сборки соединения, сборно-разборность, ремонтопригодность, унификация элементов. В большой степени данным критериям соответствует резьбовое соединение. Использование резьбового соединения вместо клеевого значительно повышает технологичность изготовления конструкции, что делает актуальным его применение в соединениях деревянных конструкций на круглых стальных шайбах.

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

1. Теоретические предпосылки исследования

Соединения деревянных конструкций с применением вклеенных стальных шайб изготавливаются с использованием клеевых композиций. Применение клеящих составов обеспечивает передачу усилий от шайбы на деревянный элемент как по торцам шайб, так и по склеенным поверхностям, что приводит к распределению внутренних напряжений по всему объему деревянного элемента, тем самым увеличивая несущую способность соединения.

Вместе с тем при изготовлении данного соединения особое внимание следует уделять составу клеевой композиции, пропорциям смешиваемых веществ, их сроку годности, особенностям хранения, адгезии материалов. Кроме того, время застывания клея составляет порядка 3–7 дней и значительно зависит от температуры и влажности окружающей среды. В совокупности вышеуказанные факторы значительно снижают технологичность данного соединения.

Всвою очередь, резьбовое соединение довольно распространено как в машиностроении, так и в строительстве. Его изготовление технологично, сборка соединений не зависит от условий окружающей среды, оно обеспечивает жесткое соединение элементов, что указывает на возможность применения соединения деревянных конструкций на стальных шайбах с внутренней резьбой (ШР). Сборка соединения будет включать в себя выборку гнезд под шайбы и закручивание шайб на шпильке.

Предположительно в соединении ШР не будет распределения внутренних напряжений по всему объему деревянного элемента, что снизит его несущую способность. Однако при полном затяжении шайб возможно возникновение сил трения между шайбами и деревянным элементом. Также вследствие монолитного соединения спиральных поверхностей шайб и шпильки возможно дополнительное обжатие деревянного элемента из-за их совместных перемещений, что увеличит силы трения между элементами и повысит несущую способность соединения.

Для проверки данных предположений проведено экспериментальное исследование. Цель исследования – определить характер разрушения соединения и его напряженнодеформированное состояние (НДС).

Ниже представлены технология изготовления образцов с применением стальных шайб с внутренней резьбой, а также результаты испытаний образцов при действии кратковременной нагрузки.

2.Технология изготовления образцов

Вцелях исследования НДС соединения ШР отобраны 3 деревянных элемента

размерами 200 150 50. Материалом для испытываемых образцов принята древесина сосны, влажность древесины принималась близкой к 12 %. Стальные круглые шайбы диаметром 80 мм и толщиной 10 мм и стальные шпильки диаметром 20 мм изготовлены из стали С255. На внутренние диаметры шайб наносится однозаходная резьба с помощью токарно-фрезерного оборудования. Гнезда под шайбы, а также отверстие под шпильку изготавливаются аналогично [2].

Рис. 1. Элементы испытываемых образцов

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Схема маркировки образцов:

ШР-80-10-РМ-1,

где ШР – шайба с резьбовым соединением; 80 – диаметр шайбы, мм; 10 – толщина шайбы, мм; РМ – испытание образца, помещенного в П-образную металлическую раму; 1 – номер образца в серии.

3. Методика проведения эксперимента

Исследование проводилось при температуре 18–20 ˚С и относительной влажности воздуха 60–65 %. Испытательная установка состоит из силовой рамы, домкрата грузоподъемностью 20 тонн и устройства управления давлением с преобразующим блоком.

Нагрузка создается гидравлическим прессом и прикладывается в соответствии с заданным алгоритмом. Алгоритм проведения испытания состоит из 2-х этапов. На первом этапе происходит обжатие элементов испытываемого образца путем приложения нагрузки в 1 кН. Данная нагрузка выдерживается в течение 5 секунд и затем сбрасывается до 0. На втором этапе происходит ступенчатое нагружение образца до его разрушения. Величина каждой ступени составляет 1 кН. Каждая ступень выдерживается в течение 5 секунд, затем идет нагрузка следующей ступени. Ступени повторяются непрерывно до полного разрушения образца. Деформации образца (вертикальные перемещения) определяются с помощью датчика, подключенного к преобразующему блоку, и фиксируются в журнале испытания.

Схема приложения нагрузки изображена на рис. 4. Общий вид испытательной установки представлен на рис. 5.

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Рис. 4. Схема приложения нагрузки

Рис. 5. Общий вид испытательной установки:

а – силовая рама с домкратом; б – устройство управления давлением с преобразующим блоком

4. Результаты испытаний

Испытания проводились до полного разрушения образцов. За разрушающую нагрузку принималась та, при которой возникал значительный рост деформаций при постоянной нагрузке.

Результаты испытаний приведены в табл. 2. По результатам построены графики деформаций образцов. Графики изображены на рис. 6. Образцы после испытаний представлены на рис. 7.

Т а б л и ц а 2 Результаты испытаний образцов при действии кратковременной нагрузки

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Рис. 6. Графики деформаций образцов

Из графиков деформаций видно, что, несмотря на одинаковые параметры деревянных элементов и стальных шайб, характер разрушения образцов различается в каждом испытании. Различаются как разрушающие нагрузки, так и предельные деформации.

Рассмотрев образцы после разрушения, можно заметить, что во всех 3 образцах также различается и характер сдвига древесины непосредственно под торцами шайб. Это произошло в результате неполного затяжения шайб при помещении образца в П- образную раму, из-за чего между шайбой и деревянным элементом образовался небольшой зазор, выявить который в процессе испытания при полном стягивании образца гайками не представляется возможным. Наличие указанного зазора, отличающегося у каждого испытываемого образца, привело к тому, что усилия от торцов стальных шайб на деревянный элемент передавались по различным площадям, от чего характер разрушения образцов получился различным.

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Выводы

Экспериментальные исследования соединения ШР показали, что значительное влияние на НДС указанного соединения кроме параметров шайб будет оказывать также степень затяжения шайб, от которой будет зависеть площадь передачи усилий от шайб на деревянный элемент. Необходимо проведение дополнительных экспериментальных исследований с использованием конструктивных элементов, позволяющих контролировать степень затяжения шайб и наличие зазора между элементами образца (сборно-разборная П-образная рама, стальные накладки и т.п.). На целесообразность проведения дальнейших исследований рассматриваемого соединения указывают как технологичность соединения ШР (скорость сборки, простота изготовления, унификация элементов), так и удовлетворительная несущая способность.

Список литературы

1.Вдовин, В.М. Вклеенные металлические шайбы в соединениях деревянных конструкций: монография/ В.М. Вдовин, М.В. Арискин, Д.Д. Дудорова. – Пенза: ПГУАС, 2012. – 184 с.

2.Арискин, М.В. Напряженно-деформированное состояние соединений на вклеенных стеклопластиковых шайбах / М.В. Арискин, Д.О. Мартышкин, И.В. Ванин

//Региональная архитектура и строительство. – 2021. – №4(49). – С. 103–111.

References

1.Vdovin, V.M. Glued metal washers in joints of wooden structures: monograph / V.M. Vdovin, M.V. Ariskin, D.D. Dudorova. – Penza: PGUAS, 2012. – 184 p.

2.Ariskin, M.V. Stress-strain state of joints on glued fiberglass washers / M.V.

Ariskin,

D.O. Martyshkin, I.V. Vanin // Regional architecture and construction. – 2021. – №4 (49). – P. 103–111.

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

ENGINEERING SYSTEMS

ОБРАБОТКА И УТИЛИЗАЦИЯ СМЕСИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД И ТВ¨РДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ: ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

К.Л. Чертес, В.Н. Пыстин, О.В. Тупицына, Б.М. Гришин

Приведены экспериментальные данные по обезвоживанию осадков первичных отстойников и избыточного активного ила аэротенков в фильтрующих геотубах при их предварительном реагентном и безреагентном кондиционировании. Исследованы реологические характеристики упрочнённой смеси обезвоженных осадков сточных вод и свалочного грунта полигона твёрдых коммунальных отходов. Предложено перспективное направление по утилизации отходов, которое включает в себя упрочнение смеси обезвоженных осадков и свалочного грунта цементирующими добавками с последую-