7963

12

С целью проверки результатов теоретических предпосылок, численных методов расчета изгибаемых элементов плит покрытия и определения фактического напряженно-деформированного состояния были проведены экспериментальные исследования 6 плит покрытия размером 1490 х 5980 мм при кратковременном действии нагрузки. Каркас плит выполнялся из 4 продольных армированных и 3 поперечных ребер жесткости. В 3 плитах ребра жесткости были расставлены равномерно по ширине сечения, в остальных средние ребра были спаренными. Обшивка плит (нижняя) состояла из ЦСП толщиной 8 мм, прикрепленной к элементам каркаса шурупами 4 х 50 мм.

Элементы каркаса плит изготовлялись из пиломатериалов хвойных пород древесины 3-го сорта сечением 50 х 150 мм. Продольные ребра имели симметричное армирование 2 0 14 А-Ш. Вклеивание арматуры в пазы,

прорезанные по граням ребер, осуществлялось с помощью эпоксиднопесчаного компаунда.

Испытания шести плит проводили в горизонтальном положении на специальном стенде (табл. 1). Загружение осуществлялось ступенями по 300 кгс при помощи штучных грузов весом 100 кгс. Величина ступени принималась равной 300 кгс. На каждом этапе загружения снимались показания приборов: индикаторов часового типа, прогибомеров и электротензодатчиков сопротивления.

Так, плита П-1 разрушилась при нагрузке в 5,25 раза больше расчетной, тогда как плиты П-4, П-5 и П-6 - при нагрузке, соответственно в 5,1; 4,9 и 4,81 раза больше расчетной. При этом плиты П-2 и П-3 имели явно выраженный хрупкий характер разрушения, произошедший от разрыва растянутых волокон древесины средних ребер при нагрузке в 3,75 и 4,47 раза больше расчетной.

Плита П-1 разрушилась от потери устойчивости волокон древесины сжатой зоны (образовались складки глубиной до 80 - 95 мм). Плиты П-4, П-5 и П-6 имели характер разрушения, аналогичный П-1, при глубине образования складок волокон древесины в сжатой зоне до 63 - 78 мм.

14

ную сходимость при отклонениях от - 3,5 до + 15,6 %, что подтверждает совместность работы арматуры с древесиной на всех этапах загружения (табл. 2).

Испытания показали высокую надежность плит с армированием растянутой зоны по всей длине против обрушения, т.к. после фактического разрушения элементов каркаса из-за разрыва волокон растянутой зоны древесины плиты были способны выдерживать нагрузку, превышающую расчетную, в течение 35

— 192 мин, что объясняется поддерживающим влиянием арматурных стержней, клеевое соединение которых с древесиной не нарушалось.

Вцелом испытания плит показали их достаточную жесткость и высокую несущую способность. При этом установлено, что размещение продольных ребер жесткости каркаса плит рационально проводить по схеме: одиночные ребра по краям каркаса и два спаренных ребра по середине. Это позволяет выровнять прогибы элементов каркаса и предотвратить их провисание в середине пролета плит в процессе эксплуатации.

Вчетвертой главе приведены методика и результаты экспериментальных исследований моделей каркаса плит и полноразмерных плит покрытия при длительном действии нагрузки.

Поскольку вопрос о длительной прочности и деформативности армированных деревянных элементов с высотой сечения 1/20...1/40 пролета практически не изучен, на первом этапе были изготовлены модели каркасов плит пролетом 2,7 м с высотой сечения ребра 100 мм и шириной 30 мм.

Армировались ребра плит 2 0 8 А-Ш, размещенными в сжатой и растянутой зонах сечения.

Соблюдалось полное физическое подобие с полноразмерными конструкциями при масштабном множителе моделирования, равном 0,45.

Модели каркасов испытывали в горизонтальном положении при загружении штучными грузами весом 40 кг, расположенными равномерно по длине пролета.

16

Под нормативной нагрузкой модели выдерживались 90 суток, при этом деформации полностью стабилизировались, после чего проводилось догружение до величины 1,5 нормативной нагрузки, и снова выдерживались 90 суток, затем нагрузка доводилась до значения 2 нормативных нагрузок с выдержкой в течение следующих 90 суток. После проводилось разгружение в обратном порядке с целью определения характера редеформирования элементов каркаса. При этом выдержка между ступенями составляла 30 суток.

Зависимость «деформация - время» моделей каркасов приведена на рис. 1. Анализ полученных результатов испытаний показал, что даже при двух-

кратном значении нормативной нагрузки деформации носят затухающий характер, что говорит об упругой работе материалов конструкций, т.к. значения деформаций упругого последействия с каждым увеличением нагрузки возрастали всего на 6 - 13 %. При этом полное затухание деформаций у элементов отмечалось на 12 - 25 сутки после приложения нагрузки.

Относительные деформации древесины и арматуры, измеренные в процессе длительных испытаний, были совместны на всех стадиях работы элементов. Рост деформации был, в основном, пропорционален величине прикладываемой нагрузки и, в соответствии с этапами нагружеиия, составил: на первом этапе 23.. .27 %; на втором — 21.. .36 %; на третьем - 17.. .30 %. В целом деформации возросли в 3,1...3,3 раза. При этом напряжения в арматуре элементов увеличились со 152 до 406 МПа.

Отмечена тенденция снижения относительных прогибов армированных элементов с увеличением ступеней нагружения, что объясняется уменьшением влияния «рыхлых» деформаций древесины во времени.

Для испытаний полноразмерных конструкций были изготовлены три плиты размером 1490 х 5980 мм с нижней обшивкой из ЦСП толщиной 8 мм и верхней обшивкой из волнистых асбестоцементных листов.

18

Плиты испытывалисъ нормативной нагрузкой на стенде, имитирующем скат кровли с уклоном 25 %. Нагрузка создавалась штучными грузами весом 100 кг.

Плиты П-1 и П-2 испытывались в отапливаемом помещении, а П-3 - на открытом полигоне.

Всего под нагрузкой плиты простояли 7,5 месяцев — с октября по май.

Впроцессе испытаний нагрузка на плиту П-3 увеличилась за счет массы выпавшего снега до 190 кг / м2.

Зависимость изменения прогибов плиты П-1 во времени приведены на рис. 2, а изменения напряжений в арматуре и древесине — на рис. 3.

Впроцессе испытаний прогибы плит увеличились: у П-1 - на 22 %, у П-2 - на 19 %, у П-3 - на 53 %; относительные деформации волокон древесины и арматуры в среднем увеличились: у П-1 - на 26 %, у П-2 - на 24 %, у П-3 - на 45 %.

Отмечена разность деформаций краевых волокон в сжатой и растянутой зонах армированных ребер, это объясняется тем, что работа обшивок, соединенных податливыми связями с элементами каркаса, не была учтена в расчетах,

атакже упругими несовершенствами древесины.

Эксперимент показал, что испытанные конструкции отвечают требованиям, предъявляемым к предельным состояниям конструкций с учетом того, что, в основном, они определяются второй группой предельных состояний - перемещениями (прогибами).

Полный прогиб плит составил 1 / 242 пролета для П-1 и 1 / 205 - для П-2. Деформации плит от скатной составляющей составили 1 / 2068... 1 / 2700 пролета, что подтверждает преимущественную работу плит на поперечный изгиб.

С целью выявления влияния ползучести древесины на перераспределение усилий в армированных элементах каркаса были аналитически определены значения изменения нормальных напряжений в древесине при известных значениях напряжений в арматуре, так как модуль упругости арматуры во времени практически не изменяется. Исходя из этого, напряжения в арматуре оп-