Расчет и выбор оптимальных параметров РАМ с прямолинейным ригелем и гнутоклееными стойками для сельскохозяйственных зданий

Одним из условий успешной реализации Продовольственной программы, принятой майским 1982 г. Пленумом ЦК КПСС, является обеспечение сельского строительства эффективными, облегченными индустриальными конструкциями. Этому требованию отвечают клееные деревянные конструкции (КДК), промышленное производство которых в нашей стране осуществляется на предприятиях новой отрасли стройиндустрии. Основные производственные мощности предприятий отрасли, оснащенные высокопроизводительным оборудованием, сосредоточены в системе Минеельстроя СССР.

За десятую пятилетку было построено более 1000 зданий и сооружений, в основном сельскохозяйственного назначения с применением КДК / 36, 132 /. Экономическая эффективность от их применения только за один год составила около 3 млн. рублей. При этом достигнуто снижение веса зданий на 327 тыс. тонн, расхода стали на 8 тыс. тонн, трудозатрат на 1470 чел. — год по сравнению с традиционными железобетонными конструкциями / 132 /.

Одним из распространенных видов деревянных конструкций являются" клеедощатые рамы, которые хорошо согласуются со специфическими габаритными размерами современных сельскохозяйственных производственных зданий. Рамы для подобных зданий выполняются из двух Г-образных цельноперевозимых блоков заводского изготовления. Первыми массовое применение в сельскохозяйственном строительстве получили дощатые гнутоклееные рамы. Использование этих конструкций в зданиях и сооружениях с/х назначения показало высокую их надежность даже при тяжелых эксплуатационных условиях / 39, 68, 79, III /.

Вместе с тем, применяемые в настоящее время дощатоклееные рамы имеют сравнительно высокую материалоемкость, а соответственно и стоимость. Это обстоятельство препятствует увеличению производства рам при очевидной целесообразности их применения в сельском строительстве.

С целью совершенствования деревянных клееных рам проводятся обширные исследования в ЦНИИСК им. Кучеренко, ЦНИИЭПсельстрое, Ленинградском и Новосибирском ИСИ / 33, 40, 80, 85, 99 /. В результате предложены новые конструкции, отличающиеся между собой в основном решением узлов сопряжения ригеля и стоек.

Значительно меньше исследований посвящено совершенствованию методов расчета деревянных рам на прочность. Это, в основном, работы, проведенные в ЛИСИ / 99, 105 /. Нормативная литература также содержит весьма ограниченные рекомендации по расчету клееных деревянных рам, что объясняется недостаточной изученностью напряженно-деформированного состояния этих конструкций".

Задача эта является достаточно сложной, так как рама с клееным жестким узлом представляет собой конструкцию, состоящую из сжато-изгибаемых элементов переменного очертания, имеющих резко выраженную анизотропию упругих и прочностных свойств. В настоящее время разрешение этой задачи стало возможным благодаря наличию ЭВМ современного поколения, а также совершенной измерительной аппаратуры, используемой при испытаниях. Актуальность же такого исследования очевидна, так как направлена на совершенствование инженерного расчета. Последнее необходимо хотя бы потому, что в рамах различных типов при испытаниях выявляются существенно отличные коэффициенты безопасности / 37, 38, 74, 77, 83, ЮЗ, 104, 130 /.

Анализ конструктивных решений, применяющихся дощатоклееных рам и новых предлагаемых конструкций, дает основание считать, что предложенная в работе / 104 / рама, состоящая из гнутокле-еного стоечно-карнизного блока и прямолинейного ригеля, является наиболее перспективной для сельскохозяйственных производственных зданий. Предварительное сравнение технико-экономических показателей этой рамы с типовыми, выполненное в данной работе, показывает, что только за счет совершенствования конструкции уже получено снижение стоимости. В связи с чем, она выбрана в качестве объекта исследования'"'.

Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния рам выполнены с учетом геометрической нелинейности и анизотропии свойств клееной древесины. Для этого был использован метод конечных элементов (МКЭ) в варианте метода перемещений. Реализация расчета производилась1 на ЭВМ EC-I033.

Экспериментальные исследования выполнялись путем испытания 7 дощатоклееных рам трех серий — пролетами 6,5 и -4,25 м. При этом теоретические значения прогибов и напряжений определялись на основе упругих: характеристик материала экспериментальных коне тру кций.

В результате экспериментально-теоретических исследований рам нового типа выявлена степень влияния анизотропии на величины напряжений в рамах с реальными, соотношениями высоты сечения к радиусу кривизны и пролету. Выявлен характер разрушения и установлены места расположения опасных сечений.

Разработана методика инженерного расчета с учетом анизотропии прочностных и упругих свойств клееной древесины. На основе технико-экономического анализа выбран оптимальный уклон ригеля и шаг рам применительно к габаритным размерам сельскохозяйственных производственных зданий*.

Все разделы данной работы выполнялись под руководством к.т.н., доцента Светозаровой Е. И. при консультации к.т.н., доцента Серова Е.Н.

Диссертационная работа является одним из разделов комплексной программы Минвуза РСФСР по проблеме «Нечерноземье» по теме 085.05.02.02.

Результаты выполненных исследований докладывались на XXXIX, XL и XL I конференциях ЛИСИ, на семинарах комитета конструкций из дерева и пластмасс Ленинградского отделения НТО Стройиндуст-рии СССР в 1982;83 годах.

Рекомендации по расчету дощатоклееных рам с криволинейными участками были использованы ЦНИИСК им. Кучеренко при разработке соответствующего раздела «Пособия по проектированию деревянных конструкций» к главе СНиП П-25−80 / 120 /.

Г л, а в a I СУЩЕСТВО ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

I.I. Анализ конструктивных решений клеедощатых рам и области применения их в строительстве.

Современная технология склеивания открывает широкие возможности для создания облегченных рациональных строительных конструкций из древесины. В клееной древесине, благодаря эффекту ламинирования, достигается повышение однородности по сравнению с цельной древесиной и, тем самым, улучшаются ее конструкционные качества.

Возможность осуществления клееных деревянных элементов практически любых размеров и очертаний, в соответствии с функциональным назначением здания, способствует расширению применения клееных деревянных конструкций (КДК) в строительстве1.'.

Возрастающий интерес к КДК объясняется еще и тем, что для их изготовления используется естественно возобновляемое сырье, а это обстоятельство имеет весьма важное значение в век интенсивной добУчи природных ресурсов.

Наибольшее распространение в отечественной и зарубежной практике получили дощатоклееные конструкции. Их изготовление осуществляется на высокопроизводительном механизированном и автоматизированном оборудовании. Продукцией массового производства являются балки, рамы, арки.

В начальный период применения клееных конструкций рамного типа еще не использовались многие преимущества клееной древесины, порой применялись конструктивные решения свойственные рамам из цельной древесины. Характерной чертой являлось исполь.

Рис. I.I. Клееные рамы системы «Гетцер» а) с консолью- 6) без консоли зование в них работы древесины на смятие поперек и под углом к волокнам при восприятии максимальных изгибающих моментов—.

В рамах системы Гетцер соединение прямолинейных элементов ригеля и стоек в карнизных узлах осуществляется на металлических хомутах, накладках и болтах / 133 / (рис. I. I). Прочность и деформативность подобных узлов определяется работой древесины на смятие под углами близкими к направлению поперек волокон, при этом возможно возникновение значительных напряжений, практически не поддающихся оценке в расчетах.

Более четкая передача усилий осуществляется в сопряжении ригелей и стоек клеедощатых рам, разработанных ЦНИИСК им. Куг ! черенко совместно с ГВДЭП / 98 / (рис. 1.2). Здесь растягивающее усилие от узлового изгибающего момента воспринимается стальным хомутом, расположенным в наружной зоне узла. Опорами хомута являются площадки, срезанные под углом к волокнам элементов рамы. Сжимающее усилие воспринимается деревянной распоркой и передается на скошенные площадки в ригеле и стойках. Несущая ч г способность узла определяется в основном прочностью на скалывание древесины в местах упоров уголков металлических хомутов'".

Рассмотренным выше рамам присущи следующие достоинства: малое количество прямолинейных клееных элементов заводского изготовления, хорошая транспортабельность, легкость сборки и разборки. Вместе с тем, у т&их' имеется общее уязвимое место — это конструкция монтажного сопряжения ригеля и стойки. Применение металла в этом соединении не решает вопроса об увеличении его несущей способности, так как определяющим является работа древесины либо на скалывание, либо на смятие поперек или под углом к волокнам. Поэтому подобные узлы компактно решаются только при небольших усилиях.

В современном строительстве эти конструкции практически не применяются, что-объясняется не только их значительной металлоемкостью, но и ограниченностью пролетов до 12−15 м. При увеличении последних возникает необходимость в значительном смещении подкоса к фундаменту, а также выпуске ригеля наружу в виде консоли, что позволяет существенно уменьшить усилия в соединении ригеля со стойкой.

Клееные консольные рамы с подкосами, идущими от ригеля до нижнего опорного узла стойки, были разработаны в ЦНИИСК / 31/. Полурама состоит из трех клееных прямолинейных элементов: рио о olj.

Рис. 1.2. Клееная рама конструкции ЦНИИСК — ГВДЭП ек 1 е0 вк е.

1* 1 е. я f е 4Z-2M м.

Рис. 1.3. Клееная рама из прямолинейного ригеля, стойки и подкоса, упирающегося в фундамент.

Рис. 1.4. Клееные рамы с консольный ригелем и двухветвевыми стойками геля, стойки и подкоса. Соединение элементов осуществляется накладками на болтах (рис* 1.3). Подобные рамы перекрывают пролеты до 24 м, при этом подкос и стойка могут быть равнонат клонными как наружу, так и внутрь здания (рис. 1.4)".

Другим принципиально отличным ревецием являются рамы с жестким соединением ригеля со стойкой. Одним из первых рам подобного типа являются гнутоклееные рамы типа «бумеранг11, состоящие из двух Г-образных блоков, каждый из которых склеивается из досок по пласти. В этой конструкции карнизный узел является цельнокдееным, что достигается путем выгиба досок в переходной от стойки к полуригелю зоне. Такое решение выгодно отличает данную конструкцию от рам с карнизными узлами на податливых связях. Сечение рамы делается прямоугольным, постоянной ширины и переменной по длине высотой, что достмгается постепенным уменьшением числа досок в пакете к коньку и последующей обрезкой внутренних кромок* Обрезку кромок по растянутой стороне делать не рекомендуется, так как это сопряжено с выклиниванием кобообрезных досок и уменьшением несущей способности рамы,.

Гнутоклёеные рамы получили распространение в Западной Европе в 50-х годах, В ФРГ, Англии, Финляндии, Франции с их использованием возведено значительное количество сельскохозяйственных, складских, спортивных и других зданий и сооружений / 43, 44, 123, 137−140, 142, 146 / (рис, 1.5−1.6).

В нашей Стране гнутоклееные рамы были впервые применены в середине 60-х годов при сооружении производственного здания «и спортивного зала в Московской области / 135 / (рис. 1.7, 1.8).

Стремление к упрощению технологии, повышению поточности и удешевлению конструкций, привело к разработке рам из прямолинейных элементов с жесткими клееными узлами. Для их изготовления используется пиломатериал толщиной не более 40 мм.

Одним из таких решений являются рамы, где карнизный узел решек цельноклееным при помощи двухсторонних накладок из баке лизированной фанеры на клею / 136 /. Размеры поперечного сечения накладок и площадь их*-приклейки определены Изусловия восприятия ими изгибающего момента, продольной и поперечной сил, действующих в узле рамыНесомненным преимуществом этих рам является их высокая технологичность. Прямолинейные элементы — ригеля и стойки изготавливаются из' клееного блока пооЪоянной высоты путем его диагонального распила. На рис. 1.9 показан внутренний-вид небольшого дёревообрабатывающего цеха, каркас которого выполнен из рам указанного типа.

Рис. 1.5. Гнутоклееные рамы в зданиях: а) плавательного бассейна (Англия) — б) библиотеки (Англия).

Рис. 1.6. Дощатоклееные рамы типа «бумеранг» в сооружениях: а) выставочного павильона (Франция) — б) крытого гаража (США).

Рис. 1.7. Каркас производственного здания из гнуто-клееных рам (Ленинградская область).

Рис. Х.8. Гнутоклееные рамы в спортзале (Московская область).

Однако, прочность клеевого шва между бакелизированной фанерной и клеедощатыми пакетами вызывает серьезные опасения, особенно в зданиях с переменной влажностью. Известно, что в зависимости от ориентации досок по отношению к годовым слоям деформации разбухания и усушки древесины поперек волокон составляют 3−10 $, в то время, как у фанеры — 0,1−0,5 $. Следовательно, в клеевых швах могут возникнуть большие внутренние напряжения. Кроме того, из-за неравномерности и сложности силовых потоков в узленевозможно точно предсказать действительную работу накладок, а следовательно, и оценить прочность стыка. Результаты обследования ряда объектов с различными температурно-влажностными режимами, находящихся в эксплуатации от двух до трех лет, показали их недостаточную надежность, особенно в зданиях с повышенной влажностью / 79 /. Поэтому рамы данного типа не получили широкого применения, а использовались в основном при возведении экспериментальных зданий пролетами до 12 м под небольшие нагрузки.

В зарубежной практике рамы подобного типа применяются под малые нагрузки / 43, 44, 123, 140 /. Это объясняется тем, что рамы, устанавливаемые с шагом 0,65−0,9 м при пролетах до 15 м, имеют небольшие размеры поперечных сечений (рис. 1.10). Фанерные фасонки, скрепляющие элементы рам в карнизных узлах присоединяются при помощи клеегвоздевого соединения. Рамы монтируются вручную.

Развитие производства и применения рамных конструкций в отечественной практике обусловлено в основном, потребностями сельскохозяйственного строительства.

Рис. 1.9. Рамы из прямолинейных элементов в производственном здании (Московская область).

Рис* 1,10. Клееные рамы из прямолинейных элементов.

США).

Облегченные и транспортабельные клееные деревянные конструкции наиболее полно удовлетворяют требованиям рассредоточенного сельского строительства. Кроме этого, они способствуют созданию здорового температурно-влаяностного режима в производственных сельскохозяйственных зданияхстойки к химически агрессивной среде (аммиак, сероводород, углекислоты и т. д.) / 62 /. Для этих зданий характерны малая высота при сравнительно большом пролете.

Начиная с 1970 года, на существующих деревообрабатывающих предприятиях системы Минсельстроя СССР был налажен выпуск гну-токлееных полурам / 74, 75 /. Первым таким предприятием стал Чебоксарский экспериментальный деревообрабатывающий завод, опыт которого был распространен на другие предприятия страны. Таким образом, уде в девятой пятилетке было осуществлено экспериментальное строительство многих сельскохозяйственных зданий с применением гнутоклееных рам / 67, 75 /.

Первый опыт применения этих конструкций показал, что по сравнению с традиционным железобетонным каркасом, экономический эффект на каждом здании составил 23,5 тыс. рублей. При этом уменьшились: объем земляных работ в 1,7 раза, стоимость фундаментов в 1,9 раза, стоимость транспортных расходов в 6 раз, монтажных работ — 61,5 раза / 74, 75 /.

В последующие годы в СССР в связи с созданием новой подотрасли стройиндустриипромышленного производства клееных деревянных конструкций, изготовление их осуществляется на специализированных предприятиях по типовым проектам (ДГР серия I.822−1 вып. 2,3). С использованием гнутоклееных рам возведены десятки сельскохозяйственных зданий в РСФСР, УССР, БССР и Литовской ССР.

Рис, I.II. Птичник с каркасом из ран ДГР-12 в Ле нинградской области.

Рис. I. I2. Коровник с каркасом из рам ДГР-18 в.

Житомирской области рис. I. II, I.12). Опыт эксплуатации показывает высокую их надежность / 68, III /.

Однако, гнутоклееные рамы имеют недостаток экономического порядка, связанный с необходимостью выгиба досок в карнизном узле, где требуется применение тонкого пиломатериала толщиной 12−19 мм на всю длину полурамы. Вследствие этого, повышается расход древесины, клея и возрастает трудоемкость изготовления конструкции по сравнению с прямолинейными элементами. С целью некоторого уменьшения влияния этих факторов предлагалось ригель устраивать ступенчатым (см. рис. I. II). Целесообразность такого решения вызывает сомнение. Ступенчатое изменение высоты сечения приводит к возникновению местной концентрации напряжений и может явиться причиной образования трещин в месте перехода.

Интересные исследования по совершенствованию рамных узлов проводятся в Новосибирском ИСИ. В качестве одного из способов снижения материалоемкости гнутоклееных рам предлагается армирование их стальными стержнями в пределах карнизных узлов / 32, 33/. При этом сечения рам подбираются по значениям расчетных усилий в прямолинейной части ригеля, а воспринятие увеличенного момента осущзствляется арматурой, размещенной в пазах вблизи нижней и верхней граней. Вместе с тем, экономическая целесообразность данного решения требует проверки, так как связана с увеличением расхода металла, применением дорогостоящего эпоксидного компаунда и ростом трудозатрат (на выборку пазов, установку и заливку компаундом арматуры).

Технологические достоинства имеют рамы из прямолинейных элементов с соединением на зубчатый шип по биссектрисному сечению (рис. 1.14,а). Изготовление прямолинейных клееных блоков постоянЫ.

Рис. 1.3. Рамы типа РДП-18 в здании птичника в Жито-• - - мирской области.

Рис. I. I4. Конструкции жестких карнизных узлов рам из прямолинейных элементов с соединением на зубчатый шип: а) по биссектрисному сечениюб) с пятиугольной вставкой ной высоты поддается наиболее совершенной механизации. Диагональный раскрой блоков для элементов рамы ригеля и стоек также не вызывает затруднений. Зашиповка по всему сечению и запрессовка выполняются на оборудовании, имеющемся на большинстве специализированных предприятий.

Внедрение этих конструкций в отечественное строительство стало возможным благодаря большой работе, проведенной ЦНШСК им. Кучеренко и ЦНИИЭПсельстроя. В настоящее время с использованием рам из прямолинейных элементов (РДП серия 1.822.5−4 вып. 0,1) возведен ряд сельскохозяйственных зданий (рис. I. I3). Однако в конструктивном отношении рамы РДП имеют ряд существенных недостатков. Во-первых, непосредственное соединение элементов из анизотропных материалов под углом приводит к значительным потерям несущей способности. В этом случае в зависимости от угла наклона ригеля прочность соединения древесины на сжатие снижается в 1,5−2,5 раза, а напряжения под углом к волокнам в растянутой зоне вызывают особые опасения, так как они приводят к растрескиванию древесины / 72, 102, 103 /.

Во-вторых, определяющим фактором при подборе сечений становится прочность стыка. Это приводит к значительному недоиспользованию прочности материала в остальных сечениях и к увеличению материалоемкости. Кроме того, нелинейный закон распределения нормальных напряжений с «пикой» во входящем углу усугубляется наличием местных концентраций напряжений, связанных с ослаблением, появляющимся при склеивании под углом.

Рамы подобного типа применяются в отечественной практике в основном при небольших и средних нагрузках при пролетах от 12 до 18 м. Применение в рамных узлах, пятиугольных вставок несколько уменьшает угол стыкования с элементами рам-. (рис. 1.14,6). Однако, несмотря на некоторые конструктивные улучшения, возникает опасность выклинивания косо обрезных досок, выходящих на растянутую кромку вставки.

В ЛИСИ было предложено новое решение карнизного узла при помощи гнутоклееной детали, которая соединяется с ригелем и стойкой на зубчатый шип вдоль волокон / 5 / (рис. I. I5). Применение гнутоклееной детали коренным образом меняет характер работы древесины в сопряжении по сравнению с непосредственным стыкованием под углом и позволяет:

— осуществить соединение ригеля и стоек зубчатым стыком вдоль волокон, то есть в направлении наибольшей прочности;

— вынести стыки из зоны максимального изгибающего момента и этим самым улучшить условия его работы;

— обеспечить плавную передачу силовых потоков с ригеля на стойку без опасных концентраций напряжений;

— легко повысить прочность карнизного узла в случае необходимости за счет использования небольшого количества материала с повышенными механическими характеристиками.

При использовании гнутоклееных деталей в узлах соединения ригеля и стоек достигается повышение несущей способности всей рамы в 1,5−2 раза по сравнению с рамами, имеющими непосредственное стыкование этих элементов на зубчатый шип под углом / 77, 103 /.

В последнее время зарубежом / 146 /, а также рядом авторов в нашей стране /33, 80 /, была предложена сборная рама из прямолинейных элементов с соединением ригелей и стоек в карнизном узле на нагелях (рис. I. I6). Ригель и стойка выполняются из.

Рис, I. I5. Рама из прямолинейных элементов с гнуто' - клееной деталью.

Рис, I. I6. Рамы из прямолинейных элементов с соединением на нагелях прямолинейных элементов прямоугольного сечения с переменной по длине высотой по технологии аналогичной рамам типа РДП. Ригель обычно выполняется из одной, а стойка из двух ветвей. Укрупни-тельная сборка рам производится на стройплощадке путем установки нагелей в заранее просверленные отверстия. Основными достоинствами данного типа рамы являются технологичность и транспортабельность, в том числе и при любых практически необходимых размерах стоек по высоте.1.

Как показывают результаты экспериментально-теоретического исследования, проведенные в Новосибирском ИСИ / 34 /, основным недостатком этих рам является сильная неравномерность распределения усилий между нагелями. В связи с этим, несущая способность узла в целом определяется предельным состоянием наиболее нагруженного нагеля. Поэтому, очевидно, данный тип рам не может быть использован при больших нагрузках и пролетах.

Массовое применение в отечественном строительстве, главным образом сельскохозяйственном, получили дощатоклееные рамы типа ДГР и РДП. Полурамы выполняемые в виде единого цельноклееного блока заводского изготовления, имеют при сравнительно длинном полуригеле, малую высоту стойки и поэтому, вполне транспортабельны. Опыт отечественного строительства позволяет убедиться, что при использовании таких конструкций, достигается снижение транспортных затрат, облегчается монтаж и существенно сокращаются сроки возведения зданий.'.

Однако, в последние годы объемы производства и применения ¦ ¦ ' и рам типов ДГР и РДП начал уменьшаться. Причина заключается в высокой материалоемкости и стоимости рам указанных типов, что в значительной степени обусловлено их недостатками, о которых было сказано выше.

Вместе с тем, в связи с развитием сельского производственного строительства, потребность в деревянных рамных конструкциях не уменьшается, а возрастает. Это обстоятельство сб всей остротой ставит вопрос о необходимости дальнейших исследований доща-токпееных рам, в том числе и новых типов.

Работы в этих направлениях проводятся в ЦНИИЭПсельстрое, ЦНИИСК им. Кучеренко, Новосибирском, Ленинградском ИСЙ и дру-* гих организациях,.

В ЛИСИ, в числе разработанных деревянных клееных рам различных видов, предложена новая конструкция, в которой развита идея сопряжения элементов под углом при помощи гнутоклееной вставки / 104 /. Здесь вставка, как бы продлена до опорного узла, так как при коротких стойках, целесообразно ограничиться одним стыком в зоне ригеля. Таким образом, полурама в этом случае представляет собой сочетание гнутоклееного стоечйо-карнизного блока и прямолинейного ригеля, соединенных наклонным зубчатым стыком вдоль волокон (рис, I. I7). Конструкция рамы предложена и разработана Е. Н. Серовым. Новой рамной конструкции' в ЛИСИ присвоен индекс ДГРП. ?- - *.

Опытный экземпляр рамы типа ДГРП, изготовленный на Коро-стышевском ЭДОЗе, показал жизненность этой" конструкции и ее высокую прочность /38, 77, 83, 104 /.

Основной целью разработки рамы типа ДГРП являлось создание конструкции, обладающей лучшими экономическими показателями по сравнению с типовыми рамами (ДГР и РДП). В связи с этим представлялось необходимым выявить справедливость этого положения.

Рис" I. I7'. Рама ДГРП из гнутоклееных стоечно-карнизных блоков и прямолинейного ригеля путем экономического анализа. Предварительное определение экономически эффективной рамы новой конструкции, выполненное автором диссертации приводится ниже.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Обоснована целесообразность выбора нового типа рам ДГРП в качестве объекта исследования с целью выявления их несущей способности и совершенствования метода расчета на прочность.

2. Показана правомерность применения к клееной древесине трансверсально-изотропной схемы упругой симметрии. Определен комплекс упругих характеристик — Е^ «Е^ i Е. ад t i J⁰⁹⁰* /И на образцах, вырезанных из экспериментальных рам.

J 90,0.

3. Напряженно-деформированное состояние клеедощатых рам получено на ЭВМ по МКЭ с учетом геометрической нелинейности и анизотропии упругости. Установлено, что при ^^^1/30 L дополнительный момент от нормальной силы составляет от З до 5%, а по существующей методике от II до 20^, что приводит к неоправданному завышению М п. Установлено, что влияние анизотрЦуЧ ропии в пределах реальных для рам показателей кривизны (Ъ/ii «= 4−7) цриводит к некоторому увеличению (о и уменьшению б» — v ^ на величину f — влияние анизотропии незначительно. В пря.

А у молинейных участках рам изменение напряжений вследствие анизотропии весьма мало. Выявлен знакопеременный характер эпюр X в приопорной зоне при сравнительно малых их величинах. '.

ХУ.

4. В результате комплексного экспериментального исследова-•" ния рам ДГРП различных параметров с использованием тензометрии определены величины и характер распределения 6″, (>у, £" ХУ в пределах криволинейного, переходного и прямолинейного участков, включая опорную зону. Сопоставление экспериментальных и теоретических результатов свидетельствует об их удовлетворительной сходимости. Расхождения в величинах перемещений не превышали 7−9%, в напряжениях <5*х, <5У, t*^ находились в пределах до 12%, 13% и 15% соответственнов области приложения со* средоточенной силы и опорной зоне расхождения в величинах составляли до 15%, a — до 18%.

5. Установлена достаточная жесткость и высокая несущая способность рам ДГРП. Коэффициент безопасности при кратковременных нагрузках составил от 4 до 4,6, при требуемых — 2,58−2,68- Ни в одной из рам признаков разрушения по зубчатому шипу сопряжения прямолинейного ригеля и гнутоклееных стоек не наблюдалось.

6. Выявлен хрупкий характер разрушения — разрыв и расслоение в растянутой зоне криволинейного и переходного участков. На основе анализа напряженного состояния и характера разрушения установлена возможность использования при проверке прочности рам критерия главных растягивающих напряжений с учетом их направления и выявлены с его использованием зоны, в которых необходимо выполнение этих проверок'.

7. На основе результатов экспериментально-теоретических исследований разработаны рекомендации по инженерному расчету. Для определения напряжений в гнутых участках рам с использованием формул кривых изотропных брусьев даны коэффициенты анизотропии для различных точек по высоте сечений в диапазоне ъ/Ь = 4−7.

8. На основе технико-экономического анализа дощатоклееных рам различных видов установлено, что применение рам ДГРП, рассчитанных по предложенной в диссертации методике, взамен гнутоклееных позволяет снизить расход материалов на 8−12%, трудоемкость на 15−25% и себестоимость на 14−17%. Выявлено, что при стоимости.

О ' л покрытия II-I3 руб/м Яуклон ригеля 18−20 является оптимальным, а при стоимости покрытия до 6 руб/м^ - 22−24°. Шаг 6 м в клеедо-щатых рамах рационален при малых и средних нагрузках.