Авдяков Д.В., Москальчук А.М.
СОПРОТИВЛЕНИЕ СДВИГОВОЙ ФОРМЫ РАЗРУШЕНИЯ КЛЕЕНЫХ ИЗГИБАЕМЫХ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ *
Аннотация:
в работе представлено исследование особенностей сопротивления сдвиговой формы разрушения клееных деревянных конструкций при изгибе
Ключевые слова:
трещиностойкость, разрушение, клееная древесина, клееные деревянные конструкции, деревянные конструкции, сдвиг при изгибе
УДК 624.011:691.11:620.172
Авдяков Д.В.
канд. техн. наук, доцент кафедры
промышленного и гражданского строительства
Курский государственный университет
(г. Курск, Россия)
Москальчук А.М.
магистрант
Курский государственный университет
(г. Курск, Россия)
СОПРОТИВЛЕНИЕ СДВИГОВОЙ ФОРМЫ
РАЗРУШЕНИЯ КЛЕЕНЫХ ИЗГИБАЕМЫХ
КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Аннотация: в работе представлено исследование особенностей сопротивления сдвиговой формы разрушения клееных деревянных конструкций при изгибе
Ключевые слова: трещиностойкость, разрушение, клееная древесина, клееные деревянные конструкции, деревянные конструкции, сдвиг при изгибе.
Одним из наиболее индустриальных и экономичных видов конструкций являются конструкции, выполненные их клееной древесины. Благодаря своим свойствам такие конструкции успешно эксплуатируются в зданиях с агрессивными средами (склады минеральных удобрений), гражданских и промышленных зданиях, специальных сооружениях – там, где к несущим конструкциям предъявляются повышенные требования по коррозионной стойкости, а также требуется небольшая масса самих конструкций. Однако из-за жестких температурно-влажностных условий в ДКК очень часто появляются трещины как по древесине, так и по клеевому шву. В связи с этим возникает необходимость предсказать характер развития трещины во времени и оценить остаточный ресурс элемента.
Поэтому с 1989 года в Курском ГТУ были начаты работы по исследованию трещиностойкости клееной древесины с позиций механики разрушения, в частности используя силовой подход. В диссертации А. В. Масалова [1] представлены данные экспериментов, целью которых являлось определить зависимость KIc и KIIc от различных факторов как внешних (температура, влажность, скорость нагружения) так и внутренних (ширина фронта трещины, форма вершины трещины и тд.).
Данное исследование является продолжением поиска факторов, влияющих на закономерности роста сдвиговых трещин при изгибе деревянных клееных элементов на резорциновых клеях.
Для экспериментов были выбраны образцы типа БОЦТ (большие балочные образцы с центральной трещиной). Размеры назначали в соответствии с решением Мерфи [2] (см. рис 1).
Рис.1.
Коэффициент интенсивности напряжений при сдвиге вычисляли по формуле [2]:
(1)
где М и Q – изгибающий момент и поперечная сила в сечении, соответствующем вершине трещины,
b=30 мм и h=60 мм - ширина и высота поперечного сечения в вершине трещины.
Были испытаны три серии по четыре образца с тремя различными клеями ФР-12, ФРФ-50, ФР-100. Все образцы испытывались в одних и тех же температурно-влажностных условиях. Измерялась разрушающая нагрузка Pfr. Результаты эксперимента сведены в таблицу 1.
Таблица 1. Результаты испытаний балочных образцов
с центральной трещиной (БОЦТ).
|
Марка клея
|
Марка образца |
Полудлина трещины ММ |
Pfr кН |
KIIс кПа*м1/2 |
Ширина годовых колец, мм |
Угол наклона годовых колец, мм |
||
|
d1, мм |
d2, мм |
градус |
градус. |
|||||
|
ФР-100 |
100.1.1 |
40 |
19,4 |
1489,57 |
1,0* |
0,6 |
145* |
27 |
|
100.1.2 |
40 |
19,8 |
1513,88 |
0,75 |
0,7* |
33 |
162* |
|
|
100.1.3 |
40 |
19,5 |
1497,26 |
1,2 |
0,4* |
30 |
162* |
|
|
100.2.3 |
44 |
14,1 |
1160,78 |
1,0 |
0,6* |
8 |
145* |
|
|
ФРФ-50 |
50.1.1 |
43 |
16,8 |
1359,78 |
2,9 |
1,8* |
152 |
114* |
|
50.1.2 |
43 |
14,2 |
1149,33 |
1,2* |
1,25 |
40* |
75 |
|
|
50.1.3 |
40 |
23,7 |
1819,74 |
1,25 |
1,95* |
55 |
71* |
|
|
50.2.1 |
44 |
17,3 |
1424,22 |
1,1 |
2,0* |
65 |
80* |
|
|
ФР-12 |
12.1.1 |
43 |
16,2 |
1311,21 |
1,15* |
1,4 |
1* |
1 |
|
12.1.2 |
43 |
18,0 |
1456,9 |
- |
- |
- |
- |
|
|
12.1.3 |
44 |
13,6 |
1119,61 |
0,65* |
1,05 |
7* |
15 |
|
|
12.2.2 |
40 |
19,8 |
1513,88 |
1,9* |
1,5 |
15* |
75 |
|
Примечание:
d1 и d2 – расстояние между годовыми кольцами в верхнем и нижнем слоя клее вого соединения соответственно
и - угол наклона годовых колец в верхнем и нижнем слоях клеевого соединения соответственно
* -слои, в которых проросла трещина.
Согласно полученным результатам средняя величина вязкости разрушения элементов на резорциновых клеях по всем 12 образцам составляет KIIс,ср=1401,35 кПа*м1/2 (σ =189,6 кПа*м1/2, g = 13,5%). Различие между средними значениями KIIc,ср по сериям образцов на клеях ФР-100, ФРФ-50 и ФР-12 статистически не достоверно. Поэтому можно предположить, что при данных температурно-влажностных условиях вид клея практически не влияет на значение критического коэффициента интенсивности напряжений.
По данным таблицы прослеживается тенденция, что при одном и том же расстоянии между годовыми кольцами склеиваемых частей (d1=d2) трещина, заданная по клеевому шву, будет расти туда, где угол наклона годовых колец меньше. Но при одном и том же угле наклона годовых колец относительно клеевого (=) трещина будет расти там, где расстояние между годовыми кольцами меньше. Очевидно, это связано с прочностными характеристиками слоя древесины, пропитанного клеем на границе, клей-древесина.
Тем не менее, чтобы дать окончательный ответ на эти вопросы требуются дальнейшие исследования.
Список литературы:
Номер журнала Вестник науки №2 (71) том 1
Ссылка для цитирования:
Авдяков Д.В., Москальчук А.М. СОПРОТИВЛЕНИЕ СДВИГОВОЙ ФОРМЫ РАЗРУШЕНИЯ КЛЕЕНЫХ ИЗГИБАЕМЫХ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ // Вестник науки №2 (71) том 1. С. 596 - 600. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/12825 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+