3133
.pdf
Химия, физика и механика материалов. Выпуск № 1 (24), 2020
31.Hamizov R.H., Sveshnikov D.A., Kucherova E.A., Sinyaev L.A. // Z. Physical. chemistry. 2018. Volume 92. No. 10. P. 1619.
32.Sveshnikov D.A., Hamizov R.H. // Izvestia AN. It is gray. chemical. 2018.
№6. P. 991.
33.Gelferich F. Ionita: The Foundations of Ion Exchange. M.: Publishing house иностр. litas, 1962. 490 p.
34.Hwang Y.-L., Helfferich F.G. React. Polym. 1987. V. 5, P. 237.
35.H. Yoshida and T. Kataoka, Ind. Eng. Chem. Res., 1987, V.26, P. 1179.
36.H. Yoshida and T. Kataoka, Chem. Eng. J. 1988. V. 39. P. 55.
37.Dolgonosov A.M., Hamizov R.H., Krachak A.N., Prudkovskii ̆ A.G//. Dokl. Academician. Sciences. 1995. T.342, P. 53.
38.Dolgonosov A.M., Khamizov R.Kh., Krachak A.N., and Prudkovsky A.G. // React. Funct. Polym., 1995, vol. 28, P. 13.
39.Dolgonosov A.M., Hamizov R.H., Krachak A.N., Prudkovsky A.G., Kolotilina N.K.//Sorption and chromatographic processes. 2014. T. 14. Issue. 5, P 724.
40.Longings A.M. // Sorption and chromatographic processes. 2014. T. 14. Issue. 5. P. 760.
41.Tihonov N.A., Train A.D., Hamizov R.H. // Doc. Academician. Sciences. 1995. T. 342, P. 464.
42.Tikhonov N.A., Poezd A.D., Khamizov R. Kh.// React. Funct.Polym. 1995. V. 28. P. 21.
43.Tikhonov H.A. // J. Phys. chemistry. 2000. VOL. 74, N 10. P. 1885-1890.
44.Dautov A.S., Tihonov N.A., Hamizov R.H. // J. Phid. chemistry. 2001. T. 75. No. 3, P. 492-496.
45.Tikhonov H.A. // Sorption and chromatographic processes. 2014. T. 14. Issue. 5. P. 735.
46.Kalinichev A.I. // Universal Journal of Physics and Application. 2013, Vol.
1, P. 130.
47.Calinichev A.I. // Sorption and chromatographic processes. 2014. T. 14. Issue. 5. P. 744.
71
48.Kalinichev A.I. // Nano Tecnol Rev (NTREV), 2014. No 5. P. 467.
49.Treasurer A.V., Khoglov V.Y., Selemenev V.F., Zartsyn I.D. // Z. Phi. chemistry. 2001, Vol. 75, No. 4, P 727.
50.Treasurer A.V., Khoglov V.Yu., Zartsyn I.D., Selemenev V.F. // Z. Phi. Chemistry, 2001, Т.75, No. 8, P. 1372.
Синяева Лилия Александровна – канд. хим. наук, ведущий инженер кафедры аналитической химии Воронежского государственного университета Хамизов Руслан Хажсетович – д-р хим. наук, главный научный сотрудник лаборатории
сорбционных методов Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук
72
Химия, физика и механика материалов. Выпуск № 1 (24), 2020
МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ. ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
УДК 624.70.11.1
МЕТОДИКА РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ СТРОПИЛ ИЗ СОСТАВНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА НАГЕЛЬНЫХ ПЛАСТИНАХ
Ф.Б. Бойматов*, Н.Г. Назаренко, Ф.Ф. Хошимова
Воронежский государственный технический университет,
Российская Федерация, 394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
*Адрес для переписки: Бойматов Фахридин Бобожонович, E-mail: boymatov64@mail.ru
В статье представлена методика расчета и конструирования стропил из составных де-
ревянных элементов на нагельных пластинах. Применение цельной древесины для стропил высотой более 20 см не всегда экономически оправдано из-за дефицита цельной древесины больших диаметров. Поэтому стропила предлагается использовать составными из двух брусьев высотой 10…15 см., сплачиваемых нагельными пластинами (НП). Несмотря на зна-
чительные достижения в решении проблем, связанных с соединениями деревянных элемен-
тов на нагельных и зубчатых пластинах, методика расчета наслонных стропил из прямоли-
нейных элементов на нагельных и зубчатых пластинах остается практически неразработан-
ной. В связи с этим одной из основных задач, стоящей перед конструкторами и требующей решения, является разработка методики расчета и конструирования соединения на нагельных и зубчатых пластинах в наслонных стропилах из прямолинейных элементов.
Ключевые слова: стропила, нагельная пластина, напряжения, прогиб, несущая спо-
собность
CALCULATION AND DESIGN METHODOLOGY
FRAME FROM COMPOSITION WOODEN ELEMENTS
ON ON-GEL PLATES
© Бойматов Ф.Б., Назаренко Н.Г., Хошимова Ф.Ф., 2020
73
F.B. Boymatov*, N.G. Nazarenko, F.F. Khoshimova
Voronezh State Technical University, Russian Federation, 394006, Voronezh, ul. 20-letiia Oktiabria, 84
*Corresponding author: Fahridin B. Boymatov, E-mail: boymatov64@mail.ru
The article presents the methodology for calculating and designing rafters from composite wooden elements on the nugget plates. The use of solid wood for rafters with a height of more than 20 cm is not always economically justified due to the shortage of solid wood with large diameters. Therefore, it is proposed to use rafters with components of two beams 10...15 cm high, rallied by nogel plates (NP). Despite significant advances in solving problems associated with joining wooden elements on screw and gear plates, the method for calculating straight rafters from straight elements on the screw and gear plates remains practically undeveloped. In this regard, one of the main tasks facing designers and requiring solutions is the development of methods for calculating and constructing joints on stud and gear plates in rafters made of rectilinear elements.
Keywords: rafters, nagelny plate, tension, deflection, bearing capacity
Введение. Одним из направлений совершенствования несущих деревян-
ных конструкций является применение новых видов соединений, с помощью которых возможно индустриальное изготовление строительных конструкций для зданий сельскохозяйственного назначения: балки, треугольные фермы и колонны составного типа из пиломатериала с ограниченными размерами сече-
ния. Эти деревянные конструкции могут изготавливаться с использованием со-
единений на нагельных и зубчатых пластинах, включая пластины с цилиндри-
ческими нагелями [3, 7, 8]. Материал основы нагельной пластины может быть сталь, фанера и т. д. При соединении стропильных конструкций (стропильные ноги, стойки) рекомендуется использовать нагельные пластины [5], состоящие из съемной пластины и нагельной группы. В качестве соединения конструкций могут быть также применены зубчатые металлические пластины.
74
Химия, физика и механика материалов. Выпуск № 1 (24), 2020
Метод расчета стропил на нагельных пластинах
1. Определение полной нормативной (gн ) и расчетной(gр ) нагрузки
|
|
|
(gн) = (gсн.в.с. +gпокн |
. +Sснн )∙ |
; |
(1) |
|
где н |
|
|
g |
= gс.в.с. +gпок. +Sсн ∙ |
, |
(2) |
|
, |
– нормативная и расчетная нагрузки от собственного веса стро- |
||||||
н |
S |
|
|
|
|
|
|
S2. |
|
и расчетная снеговая нагрузки [1]; |
– шаг стропил. |
||||
пил;gс.в.с,. |
gс.в–.снормативная. |
||||||
сн |
Определениесн |
максимального изгибающего момента (M) и поперечной |
|||||
силы (Q)
=
=
∙
∙
; |
(3) |
, |
(4) |
где – расчетная длина стропил.
3. Определение высоты поперечного сечения стропил Условия прочности для изгибаемых элементов
|
|
= |
∙ |
≤ / , |
(5) |
где |
– максимальное напряжение в сечениях; |
– момент сопротивления |
|||
приведенного сечения; |
– коэффициент, учитывающий влияние податливости |
||||
связей на момент сопротивления [2]; |
– расчетное сопротивление древесины |
||||
при изгибе [2]; – коэффициент учитывающий надежность сооружения [6].
Из условия прочности (5) определяем требуемый момент сопротивления
75
|
= |
∙ |
. |
(6) |
|
будем считать, что |
= , где = |
∙ |
|
|
|
∙ |
= |
∙ |
, |
(7) |
где ширина поперечного сечения стропил, высота поперечного сечения стропил. Из формулы (7) определяем высоту поперечного сечения стропил (h),
= |
∙ |
; |
(8) |
= + + пл,
где = – высота брусьев цельного сечения, пл – толщина нагельной пла-
стины.задаем ширину поперечного сечения стропил b=100 мм, 150 мм, 180 мм,
200мм.
4.Расчет по первой группе предельных состояний Проверка по нормальным напряжениям по формуле
= |
∙ |
≤ |
|
. |
(9) |
|
Проверка по касательным напряжениям по формуле
|
= |
∙ |
∙ |
≤ |
ск/ , |
(10) |
где ск – расчетное сопротивление древесины при скалывании [2]; |
– момент |
|||||
инерции |
приведенного сечения [9]; |
|
– |
статический момент приведенного |
||
сечения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
76 |
|
|
Химия, физика и механика материалов. Выпуск № 1 (24), 2020
= Д + |
Д |
, |
|
|
(11) |
|
Ф ∙ Ф |
|
|
Ф – момент |
|||
где Д – момент инерции поперечного сечения деревянных брусьев; |
||||||
инерции поперечного сечения фанерной нагельной пластины; |
Д модуль |
|||||
упругости древесины; Ф модуль упругости фанеры. |
|
|||||
= |
Д + Ф ∙ |
Д |
. |
(12) |
||
Ф |
|
|||||
5. Проверка устойчивости плоской формы деформирования |
|
|||||
= |
∙ ∙ |
≤ |
/ ; |
(13) |
||
= 140∙ |
∙ ф |
|
∙ , |
(14) |
||
где – коэффициент продольного изгиба для изгибаемых элементов прямо-
угольного постоянного поперечного сечения, шарнирно-закрепленных от сме-
щения из плоскости изгиба и закрепленных от поворота вокруг продольной оси в опорных сечениях; ф – коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибаю-
щих моментов на участке |
[1]. |
|
|
|
|
|
|
|
6. Расчет по второй группе предельных состояний |
|
|||||||
|
= |
ц |
≤ пред; |
|
(15) |
|||
|
ц = |
|
∙ |
н∙ |
≤ пред |
, |
(16) |
|
|
|
∙ |
|
Д∙ |
|
|
||
где – прогиб составных стропил; |
ц – прогиб цельных стропил; |
– коэффи- |
||||||
циент податливости [2]; |
пред – предельный нормативный прогиб [2]; Д – мо- |
|||||||
дуль упругости древесины [2]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
77
7. Определение количества нагельных пластин Несущая способность нагельных пластин (НП) тип НП ТГк
|
н = н |
∙ ср ∙ н, |
(17) |
|
где н – несущая способность 1 нагеля на срез, равная 1,4 кН; |
ср – количе- |
|||
ство срезов; |
– количество нагельных пластин. |
|
||
Сдвигающая силан |
|
|
|
|
|
ц = |
∙ |
. |
(18) |
Определение количества связей
= |
∙ ц |
, |
(19) |
где – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий между связями сдвига.
Количество нагельных пластин по расчетной длине стропил определяется по формуле
= 2 +1. |
(20) |
Конструирование деревянных составных наслонных стропил на нагельных пластинах
78
Химия, физика и механика материалов. Выпуск № 1 (24), 2020
Заключение. Предложена методика расчета и конструирования стропил из составных деревянных элементов на нагельных пластинах.
Список литературы
1. Свод правил СП 16.1333.2011. Нагрузки и воздействия Актуализиро-
ванная редакция СНиП 2.01.07-85*. М: Минрегион России, 2011. 79 с.
2. Свод правил СП 64.13330.2011. Деревянные конструкции. Актуализи-
рованная редакция СНиП II-25-80. М: Минрегион России, 2011. 87 с.
3. Фигурнов Н.М. Исследования напряженного состояния и особенностей работы древесины при скалывании // Исследования прочности и деформатив-
ности древесины / под ред. Карлсена Г.Г. М.: Госстройиздат, 1956. С. 167-169.
4.Деревянные конструкции / под ред. Карлсена Г.Г. М.: Госстройиздат, 1952, 758 с.
5.Ю.В. Пискунов, С.А. Исупов и др. Несущие деревянные конструкции с соединениями на нагельных пластинах. / Повышение эксплуатационной надеж-
ности и защита древесины / ЦНИИМОД, 1987. С. 130-134.
6.Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП П-25-
80)/ А.К. Шенгеля, Е.М. Знаменский, А.С. Прокофьев и др. М.: Стройиздат, 1986. 215 с.
7.С.Б.Турковский и др. Соединения деревянных конструкций. Обзорная информация о мировом уровне развития строительной науки и техники. М:
ВНИИС, 1988, вып. 3. 44 с.
8.BSR/TPI 1-199х. National Design standard for metal plate connected wood truss construction. Truss Plate Institute, 1992. 112 p.
9.Бойматов Ф.Б. Выносливость соединения составных мостовых дере-
вянных брусьев на нагельных пластинах: дис. канд. техн. наук. 05.23.01. Воро-
неж, ВИСИ, 1996.
79
References
1.The code of rules SP 16.1333.2011. Loads and impacts Updated version of SNiP 2.01.07-85*. M: Ministry of Regional Development of Russia, 2011. 79 p.
2.The Code of Rules SP 64.13330.2011. Wooden structures. Updated version of SNiP II-25-80. M: Ministry of Regional Development of Russia, 2011. 87 p.
3.Figurnov N.M. Investigations of the stress state and features of wood during cleavage // Investigations of the strength and deformability of wood / Ed. Carlsen G.G. M.: Gosstroyizdat, 1956, P. 167-169.
4.Wooden constructions. Ed. Carlsen G.G. M.: Gosstroyizdat, 1952. 758 p.
5.Yu.V. Piskunov, S.A. Isupov Hydr. Load-bearing wooden structures with joints on screw plates. / Improving operational reliability and wood protection / TSNIIMOD, 1987. P. 130-134.
6. A guide for the design of wooden structures (to SNiP P-25-80) / A.K. Shengel, E.M. Znamensky, A.S. Prokofiev et al. M.: Stroyizdat, 1986. 215 p.
7.S.B.Turkovsky and others. Compounds of wooden structures. Overview of the world level of development of construction science and technology. M: VNIIS, 1988, issue 3. 44 p.
8.BSR/TPI 1-199х. National Design standard for metal plate connected wood truss construction. Truss Plate Institute, 1992. 112 p.
9.Boymatov FB Endurance of joining composite bridge wooden beams on stud plates: dis. Cand. tech. sciences. 05.23.01. Voronezh, VISI, 1996.
Бойматов Фахридин Бобожонович – канд. техн. наук, доцент кафедры строительных конструкций, оснований и фундаментов имени профессора Ю.М. Борисова и доцент кафедры металлических и деревянных конструкций Воронежского государственного технического университета Назаренко Николай Григорьевич – старший преподаватель кафедры строительных кон-
струкций, оснований и фундаментов имени профессора Ю.М. Борисова Воронежского государственного технического университета Хошимова Феруза Фахридиновна – магистрант кафедры строительных конструкций, осно-
ваний и фундаментов имени профессора Ю.М. Борисова Воронежского государственного технического университета
80