Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии
Численные исследования узлов цельнодеревянных ферм на стальных вклеенных плоских стержнях
Опубликована: 2021-02-05
  • И. И. Лисицкий Оренбургский государственный университет (г. Оренбург)
  • В. И. Жаданов Оренбургский государственный университет (г. Оренбург)

Аннотация

Деревянные ферменные конструкции находят широкое применение как в отечественном, так и в зарубежном строительстве. Процесс их совершенствования неразрывно связан с разработкой новых типов узловых соединений, обеспечивающих повышение несущей способности и жесткости ферм. Достичь существенного эффекта в этом направлении возможно за счет применения в узлах ферм новых типов соединительных элементов, к которым относятся и стальные вклеенные плоские стержни. Однако до настоящего времени особенности их работы в узлах деревянных ферм не изучены.
В статье рассмотрены вопросы исследования численными методами, при помощи программного комплекса ANSYS, напряженно-деформированного состояния узлов цельнодеревянных ферм, выполненных на стальных вклеенных плоских стержнях. Приведены параметры моделей узловых соединений, разработанных для проведения исследований. Выполнена оценка степени влияния на напряженно-деформированное состояние узлового соединения направления действия усилия на соединительный элемент относительно волокон древесины. При проведении исследований рассматривали варианты приложения силы вдоль, поперек и под углом к волокнам древесины. Также в расчетах в качестве варьируемых параметров были приняты длина вклеиваемого стержня, его ширина и толщина. Результаты, полученные численными методами, показали хорошую сходимость с ранее проведенными натурными испытаниями образцов стыков растянутого пояса деревянных ферм, что подтвердило адекватность разработанных расчетных моделей.
В результате численных расчетов и опытно-конструкторских разработок определены оптимальные геометрические параметры вклеиваемых элементов, к которым относятся толщина плоского стержня 4-8 мм, его ширина 40-100 мм и длина вклеиваемой части, зависящая от ширины фасонки, выполняющей функцию объединения соединяемых стержней фермы в единый шарнирный узел. Выявлено, что жесткость соединения зависит от угла приложения силы к вклеенному стержню по отношению к волокнам древесины. При одинаковых параметрах наибольшей степенью жесткости отличаются узлы, в которых усилие направлено вдоль волокон древесины, наименьшей – поперек волокон. Показано, что во всех случаях соединения на стальных вклеенных плоских стержнях отличаются высокой жесткостью по сравнению с известными конструктивными решениями узлов ферм.

Биографии авторов

И. И. Лисицкий, Оренбургский государственный университет (г. Оренбург)

преподаватель кафедры строительных конструкций, Оренбургский государственный университет, г. Оренбург. Область научных интересов – совершенствование строительных конструкций зданий и сооружений. Автор 20 публика- ций. E-mail: ivan4444lis@gmail.com.

В. И. Жаданов, Оренбургский государственный университет (г. Оренбург)

доктор технических наук, профессор, советник РААСН, заслуженный строитель России, зав. кафедрой строительных конструкций, Оренбургский государственный университет, г. Оренбург. Область научных интересов – совершенствование строительных конструкций зданий и сооружений. Автор 370 публикаций. E-mail: organ- 2003@bk.ru.