Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии
Исследование прочности и жесткости коннектора с клеем и нагелем
Опубликована: 2019-12-20
  • А. О. Орлов Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова (г. Архангельск)
  • Б. В. Лабудин Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова (г. Архангельск)
  • В. С. Морозов Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова (г. Архангельск)

Аннотация

На основе анализа работы соединений элементов конструкций из новых деревокомпозитных конструкционных материалов установлено, что одним из наиболее рациональных типов соединителей для узлов    стержневых конструкций из древесины и деревокомпозитных материалов являются двухсторонние когтевые коннекторы. Применение таких соединителей увеличивает прочность, жесткость и сдвигоустойчивость  узлов соединений деревянных конструкций.
Цель работы – исследование деформативности и прочности соединения деревянных стержневых конструкций при статическом нагружении в зависимости от типа связей. Рассмотрены два соединения: с помощью когтевого коннектора и гладкого нагеля; с помощью когтевого коннектора и клея.  Задачей эксперимента является оценка деформативности и прочности соединений деревянных элементов в зависимости от применяемых типов связей. При этом изучена только работа соединений, когда вектор осевых усилий совпадает с направлением главной оси анизотропии древесины (вдоль волокон).
Выполнены лабораторные испытания на промежуточный сдвиг составных пакетов из конструкционных пиломатериалов согласно методике ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. Для повышения достоверности и эффективности экспериментальных исследований проведено планирование эксперимента. Принят многофакторный метод планирования. Входными параметрами экспериментального исследования являются два фактора: X1 – количество срезов; X2 – тип связей модели.  Первым выходным параметром назначается величина разрушающей нагрузки Nt, вторым – величина деформативности δt.
Проведено сравнение экспериментальных данных с результатами компьютерного моделирования. Возможность моделирования рассматриваемых деревянных конструкций на механических связях по методу конечных элементов является корректной, так как расхождение между расчетным и численным значением находится в пределах 7 %. Рассмотренные варианты двухсрезного соединения когтевых коннекторов с использованием клея и нагеля показали, что при статическом нагружении силовое сопротивление коннектора с клеем увеличивается на 30 % (при δ = 1 мм). А деформативность соединения снижается в 2 раза (при N = 30 кН).

Литература

1. Арискин М.В. Совершенствование клеемеханических соединений деревянных конструкций с при-менением стальных шайб: дис. … канд. техн. наук. Пенза, 2011. 190 с.
2. Дмитриев П.А. Экспериментальные исследования соединений элементов деревянных конструкций на металлических и пластмассовых нагелях и теория их расчета с учетом упруговязких и пластических деформаций: дис. … д-ра техн. наук. Новосибирск: НИСИ, 1975. 529 с.
3. Котлов В.Г. Пространственные конструкции из деревянных ферм с узловыми соединениями на МЗП: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.23.01. Казань, 1992. 16 с.
4. Коченов В.М. Несущая способность элементов и соединений деревянных конструкций. Москва: Стройиздат, 1953. 142 с.
5. Леннов, В. Г. Штампованные когтевые шайбы как новый тип связей элементов деревянных кон-струкций // Труды / Горьк. инженер.-строит. институт. Горький, 1949. Вып. 1. С. 169–181.
6. Миронов В.Г. Проектирование строительных конструкций с соединениями на металлических нагельных пластинах в странах СНГ // Проектирование и изготовление деревянных конструкций с со-единениями на металлических нагельных пластинах и нагельных группах: сб. докл. к Международной конф. 1–3 сент. 1992 г. Киров, 1992. С. 11–25.
7. Наумов А.К. Исследование соединений легких деревянных несущих конструкций на металличе-ских зубчатых пластинах: дис. ... канд. техн. наук. Москва: ЦНИИЭПсельстрой, 1975. 143 с.
8. Пискунов Ю.В. Соединения типа «нагельные группы» и пути их использования для изготовления конструкций комплектной поставки // Проектирование и изготовление деревянных конструкций с соеди-нениями на металлических нагельных пластинах и нагельных группах: сб. докл. к Международной конф. 1−3 сент. 1992 г. Киров, 1992. С. 26−34.
9. Смирнов П.Н. Торцевые нагельные соединения деревянных конструкций: дис. … канд. техн. наук. Москва, 2015. 219 с.
10. Турковский С.Б., Погорельцев А.А., Преображенская И.П. Клееные деревянные конструкции на вклеенных стержнях в современном строительстве (Система ЦНИИСК). Москва: Стройматериалы, 2012. 300 с.
11. Johansen K.W. Theory of timber connections / International Association of bridge and structural Engi-neering. Bern, 1949. P. 249-262.
12. Pirnbacher G. Beanspruchungs- und Optimierungspotentialeselbstbohren der Holzschrauben / Interna-tionales Holzbau-Forum. 2009. Band 1. S. 1-18.
13. Riberholt H. Glued Bolts in Glulam // Proposals for CIB Code, Proceedings, CIB Meeting 21. Parksville, British Columbia, Canada, 1988.
14. Malonowski C. Zur Geschichte der Verbindungstechnik – Verbinder aus Stahlblech // Bauen mit Holz. 1989. Bb. 11. S. 776-779; Bb. 12. S. 872-877.
15. Данилов Е.В. Развитие методов расчета соединений деревянных конструкций из однонаправлен-ного клееного бруса с когтевыми шайбами: дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2019. 186 с.
16. Лабудин Б.В., Морозов В.С., Орлов А.О. Компьютерный расчет напряженно-деформированного состояния узлового соединения // Вестник Поволжского государственного технологического универси-тета. Сер.: Материалы. Конструкции. Технологии. 2019. № 3(11). С. 35-41.
17. Рекомендации по испытанию соединений деревянных конструкций / ЦНИИСК им. Кучеренко. Москва, 1981. 42 с.
18. СтАДД−3.2−2011. Соединения деревянных элементов с использованием зубчатых пластин. Санкт-Петербург, 2012. 40 с.