10716

4. Волоколамский завод клееных конструкций.

Этот завод первым на постоянной основе стал изготавливать КДК в России. Завод был сдан в эксплуатацию в 1973 году и имеет более чем тридцатилетний опыт в изготовлении КДК.

В 2002 году на заводе началась модернизация производственного процесса изготовления БКДК. Изменения претерпела вся производственная цепочка. В том же году завод был оснащен немецким оборудованием и немецким сушильным комплексом. В результате чего ассортимент выпускаемой продукции был расширен.

Пример объекта с использованием БКДК, произведенных на Волоколамском заводе:

Спортивный манеж «Подмосковье».

Основными несущими конструкциями-покрытиями манежа являются пересекающиеся клееные деревянные арки пролетом 42 метра с надстройкой в виде ригеля из клееной древесины, образующего цилиндрическую форму крыши. Все узловые соединения деревянного каркаса выполнены на основе вклеенных арматурных стержней.

Рис. 4. Спортивный манеж «Подмосковье».

Анализ развития БКДК в России: 1. Нормативная база

Период устойчивого развития промышленности БКДК в странах Европы, США и Канаде длится намного дольше, чем в России. В нашей стране БКДК – это достаточно молодая отрасль, возраст которой около 40 лет. Поэтому, многие технические и конструктивные решения, методики расчета и производства мы зачастую заимствуем из зарубежных стран.

Для развития нормативной базы БКДК необходимо проведение научных исследований. Речь идет об инновационных исследованиях. Прекрасным примером является Германия. Немецкие компании всегда

110

обладают большим количеством ноу-хау, за счет чего Германия считается одним из лидеров данной отрасли.

До распада СССР наша страна, как и все страны мира, обладала своей нормативной базой. Но после его распада развитие нормативной базы в нашей стране было практически остановлено. В Европе тем временем, был образован Евросоюз, который начал формировать свою нормативную базу, появились еврокоды. Значительными плюсами, которых явилось то, что они охватили более широкий спектр вопросов, касающихся конструирования и расчета, а также были направлены на выжимку максимума возможностей из материала. Под выжимкой возможностей подразумевается понимание границ возможности материала и получении большей информации о нём. Это достигается путем проведения большого количества опытов.

В августе 2017 был обновлен СП Деревянные конструкции. Важным новшеством которого является одновременное действие сортов древесины, которые определяются исключительно по визуальным признакам (различные дефекты) с классами прочности. Перед использованием материал проходит автоматическую оценку по дефектам, измеряется величина его прогиба, а значит, определяется модуль упругости и, соответственно, прочность. Зная так много о материале, мы сделаем конструкцию значительно безопаснее и дешевле.

На данном этапе Россия не осуществила полный переход от сортов древесины к классам прочности, но мы постепенно двигаемся в этом направлении.

2. Рынок Важной причиной замедления развития БКДК в России является

специфическое отношение российского рынка к этим конструкциям. Во времена СССР стремительно развивалось плановое хозяйство, при котором застройка происходила с применением стальных конструкций и сборного железобетона. Отрасль деревянного домостроения в нашем государстве в то время была ослаблена. Интерес к деревянным конструкциям стал возрождаться в 2005-2007 годах, а сейчас они и вовсе являются устойчивым трендом. Рынок постепенно начал проявляет большой интерес к этим конструкциям. Он стал стремительно расти. Но многие люди попрежнему относятся с недоверием к конструкциям из дерева.

3. Отрасль Нехватка оборудования на предприятиях, нехватка финансов,

отсутствие квалифицированных специалистов – все эти причины осложняют продвижение деревянной отрасли в России. Но, несмотря на сложности, наша деревянная индустрия двигается вперед. Например, гордостью российской промышленности было создание системы вклеенных стержней, которая заграницей так и называется «российская».

111

Россия обладает огромной возобновляемой сырьевой базой. И при достаточном желании и финансировании использование БКДК в России может сильно возрасти.

Литература

1.Ковальчук Л.М. Производство деревянных клееных конструкций / Л.М. Ковальчук – М.: Лесн. Пром-сть, 1987. 248 с.

2.Нижегородский деревообрабатывающий завод ЗАО ДОК 78 Н.М. [Электронный ресурс]: [Производитель домов из клееного бруса ЗАО 78

ДОК Н.М.] – Режим доступа: http://www.dok78.ru/

3.Смоленский деревообрабатывающий завод ООО ПК КОНТИНЕНТАЛЬ [Электронный ресурс]: [Производство и продажа клееных деревянных конструкций] – Режим доступа: http://kontikdk.ru/

4.Турковский С., Погорельцев А., Преображенская И. Клееные деревянные конструкции в современном строительстве (система ЦНИИСК) [Электронный ресурс]: журнал / C. Турковский, А. Погорельцев, И. Преображенская // ЛесПромИнформ – 2014. - Режим доступа: http://www.lesprominform.ru/

5.Санкт-Петербургский деревообрабатывающая компания Содружество [Электронный ресурс]: [Содружество строительная компания] – Режим доступа: http://www.sodruzhestvo.spb.ru/firm.html

Хазова А.А., Платунова А.К., Сатанов А.А.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ДЕФЕКТОВ НА ЗНАЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В МАТЕРИАЛЕ

Известно, что одним из определяющих факторов, уменьшающих долговечность конструкции, являются всякого рода вырезы и выточки, зачастую необходимые для создания технологически необходимых элементов конструкций или составных частей машин. Такие вырезы являются концентраторами напряжений. В их областях значения напряжений в несколько раз превышают значения напряжений в остальных местах элемента.

Обычно, если материал не обладает повышенной прочностью, предел выносливости детали уменьшается не так сильно, как можно было бы ожидать, учитывая коэффициент концентрации напряжений. Анализ разрушений изделий показывает, что подавляющее большинство поломок, образование хрупких, усталостных трещин и других причин потери

112

несущей способности возникают, как правило, вблизи этих концентраторов.

Явление концентрации напряжений объясняется тем, что в сплошном теле усилия передаются по возможно более короткому пути, что обеспечивает минимум внутренней энергии тела при данном нагружении. В результате материал, прилегающий к ослабленному месту, воспринимает дополнительные усилия, передающиеся с материала, окружающего отверстие или вырез.

Если рассматривать растяжение пластины как растяжение цепочки атомов, то можно сделать вывод, что напряжение в ней будет равномерным и представляет собой теоретическую прочность (рис. 1а).

Рассмотрев несколько таких атомных цепочек и соединив их в кристалл (рис. 1, б), можно заметить, что пока еще ничто не мешает каждой цепочке нести ее полное теоретическое напряжение, следовательно, напряжение так же будет распределяться равномерно от атома к атому.

Предположим далее, что мы перерезали несколько соседних межатомных связей, то есть создали трещину (рис. 1, в). Разумеется, разорванные цепочки уже не смогут, как прежде, нести нагрузку, передавая ее от атома к атому. Теперь эту работу должны взять на себя оставшиеся цепочки. И сила как бы обходит трещину по самому ее краю. Таким образом, почти вся нагрузка, которую несли разрезанные атомные цепочки, падает теперь на единственную атомную связь у самого кончика трещины (рис. 1, г;2). Ясно, что при подобных обстоятельствах перегруженная связь порвется раньше всех других. Когда же такое перегруженное звено лопнет, положение не изменится к лучшему. Напротив, оно ухудшится, так как на долю соседнего звена добавится не только нагрузка перерезанных с самого начала цепочек (при создании трещин), но еще и та доля нагрузки, которая приходилась на только что лопнувшую цепочку. Таким образом, трещина в кристалле оказывается инструментом, с помощью которого приложенная извне слабая сила рвет поочередно одну за другой прочнейшие межатомные связи. Так трещина и бежит по материалу, пока не разрушит его до конца.

113

Исходя из положений сопротивления материалов, величина напряжений в любой точке пластины будет равна σ.

Рассмотрим пластину с такими же размерами, в которой имеется отверстие, диаметр которого значительно меньше стороны пластины. Поля напряжений, полученные путем расчета пластины методом конечных элементов, приведены на рисунке 3.2.

Анализируя выполненные расчеты видно, что значения напряжений возросло примерно в 3 раза. Это означает, что любой дефект в материале конструкции будет являться концентратором напряжений, предел прочности в которых будет наступать значительно раньше, чем в конструкции в целом. При многократном повторении нагружения любой дефект будет увеличиваться и приближать выход конструкции из строя. При наличии дефектов, отличных от окружности, имеет место более значительное увеличение напряжений.

Рис.3.2 –коэффициенты концентрации напряжений в пластине, имеющей круглое ослабление.

Литература

1.Качанов Л.М. Основы механики разрушения/ Л.М.КачановГлавная редакция физико-математической литературы изд-ва "Наука",

1974312с.

2.Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Учеб. для вузов. Издво МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999 - 592 с

115

Кондратьева С.А., Горяну Е.М., Хазов П.А

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ КАРКАСНОГО МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ НА НЕОДНОРОДНОМ

Рассмотрим влияние неоднородности грунтового основания на напряженно-деформированное состояние несущих конструкций многоэтажного здания с безригельной схемой при различных конструктивных решениях фундамента.

Основание представляет собой глинистый овраг, который засыпался строительным мусором с послойным уплотнением. На рис.1 схематично показан геологический разрез с характерными отметками и размерами. Расчет проводился с принятыми значениями модулей упругости и коэффициентов Пуассона: для глины – Е=23МПа, µ=0,3; для насыпного грунта – Е=4МПа, µ=0,2. На данном грунтовом основании проектируется 15-ти этажное здание, расположенное таким образом, что одна его сторона опирается на глинистый грунт, а вторая – на насыпной. Подобное расположение принято для оценки максимального влияния неоднородности грунтового основания. При этом сравниваются различные конструктивные схемы фундаментов: фундаментная плита (далее – схема 1, рис.2,а), комбинированная фундаментная плита с продольным (далее – схема 2, рис.2,б), поперечным (далее – схема 3, рис.2,в) ленточными фундаментами, комбинированная фундаментная плита с отдельно стоящими фундаментами (далее – схема 4, рис.2,г), а так же модель, не учитывающая податливость основания (далее – схема 5, рис.2,д).

Сравнение производится по следующим критериям: крен здания, максимальные осадки фундамента, неравномерность осадки фундамента (отношение разницы максимальной и минимальной осадок к максимальной осадке), усилия в наиболее нагруженной колонне, максимальные изгибающие моменты в плите перекрытия.

Рис.1 Схема залегания грунтов основания

116

Для выполнения расчета создана пространственная конечноэлементная расчетная модель здания (рис.2,а-д). Анализ модели выполнялся от действия вертикальных нагрузок – собственный вес несущих конструкций, полезная нагрузкой на перекрытие, снеговая нагрузкой. Нагрузки определялись согласно СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» [1]. В качестве опорных связей под пластинчатыми конечными элементами фундамента заданы расчетные характеристики упругого основания. Линейный статический расчет выполнен с помощью метода конечных элементов.

Стоит отметить, что применение фундаментов разных конструктивных типов в одном здании не рекомендуется, тем не менее результаты расчета показывают, что в условиях данной задачи такая конструктивная схема может оказаться оправданной.

(а) (б) (в) (г) (д)

Рис.2 Расчетные модели здания с различными типами фундаментов.

По результатам статического расчета получены горизонтальные перемещения верхних точек здания (рис.3), характеризующие максимальный крен. Наибольший крен наблюдается в схеме 1 (рис.3 а), наименьший - в схеме 3 (рис.3,б).

(а) (б)

Рис.3. Горизонтальные перемещения точек здания (к сравнению крена здания для схем 1(а) и 3(б))

При этом в схеме 3 наблюдается значительная неравномерность осадки фундамента, приводящая к значительному увеличению

117

изгибающих моментов в перекрытии. При этом наибольший изгибающий момент возникает при применении схемы 4 (рис.4,б).

Наибольшее продольное усилие в колонне возникает в схеме 1 – 3185 кН, а наибольшее продольное усилие в схеме 5 - 2711кН. Это означает, что при учете податливости основания расчетные усилия в колонне возрастают на 17,5%.

(а) (б)

Рис.4 Поля изгибающих моментов в схемах 1(а) и 4(б)

Результаты расчета по выбранным критериям сведены в таблицу 1. Наиболее неравномерная осадка фундамента возникает в схемах 3 и

4, что приводит к значительному увеличению изгибающих моментов в перекрытии.

Таблица 1

Из таблицы 1 видно, что при любой конструктивной схеме фундаментов наблюдается увеличение расчетных усилий, как в плите перекрытия, так и в колонне.

Так же следует отметить, что в данной задаче не взяты в расчет гидрологические особенности основания. Подобное заложение грунтовых слоев даже при отсутствии постоянных грунтовых вод способствует возникновению временной верховодки, в результате воздействия которой

118

деформации в насыпном грунте могут стать необратимыми, а сам грунт – просадочным. Это означает, что при каждом повторном нагружении крен здания будет возрастать.

Эти обстоятельства делают необходимым выполнение расчета модели любого здания с учетом гидрогеологических особенностей участка застройки, а по возможности избегать проектирования постоянных зданий и сооружений на столь неблагоприятных основаниях.

Литература

1.Маковкин, Г. А. О необходимости разработки методик расчетной оценки усталостной долговечности подкрановых балок / Г. А. Маковкин, П. А. Хазов // Великие реки-2012: 14 Междунар. науч.- пром. форум: тр. конгр. В 2 т. Т. 1 / Нижегор. гос. архитектур. -строит. ун-т. – Нижний Новгород, 2013. – С. 192-195.

2.Лампси, Б. Б. Исследование процессов многоцикловой усталости / Б. Б. Лампси, П. А. Хазов // Вестник Волжского регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук: сб. науч. тр. / Нижегор. гос. архитектур. -строит. ун-т. – Нижний Новгород,

2014. – Вып. 17. – С. 155-159.

3.Лампси, Б. Б. Методы определения собственных частот многоэтажных зданий / Б. Б. Лампси, П. А. Хазов, О. М. Кофорова, А. А. Генералова // Вестник волжского регионального отделения российской академии архитектуры и строительных наук / Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун-т. – Нижний Новгород, 2016. – № 19. – С. 176-180.

4.. Лампси, Б. Б. Прочность тонкостенных строительных конструкций / Б. Б. Лампси. – Москва: Стройиздат, 1987. – 278 с

5.Лампси, Б. Б. Анализ инженерных методов расчета металлических конструкций на усталость / Б. Б. Лампси, П. А. Хазов // Вестник ВРО РААСН: сб. науч. тр. / Нижегор. гос. архитектур. -строит. ун- т. – Нижний Новгород, 2013. – Вып. 16. – С. 200-203.

6.П. А. Хазов П. А., Диссертационная работа «Влияние поврежденности материалов на параметры упругих волн».

Горяну Е.М., Кондратьева С.А.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

УПРУГОЕ ОСНОВАНИЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА «НАДЗЕМНЫЕ» КОНСТРУКЦИИ

Существует множество инженерных технических объектов, геометрическая неизменяемость которых обеспечивается опиранием на

119