Реферат деревянные перекрытия

метки: Протез, Деревянный, Перекрытие, Элемент, Балка, Конструкция, Расчет, Стержень

СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ УСИЛЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК

ПЕРЕКРЫТИЙ

1.1. Усиление балок при помощи прутковых протезов

Основное преимущество прутковых протезов заключается в возможности срочного и надежного восстановления перекрытий, так как необходимые для этого конструктивные элементы изготовляются в централизованном порядке и поступают на место ремонта в готовом виде. Пригонка их и установка на балки крайне просты.

Прутковые протезы на деревянные балки перекрытий представляют собой легкие спаренные фермочки треугольной формы, изготовленные из обрезков круглой стали при помощи электросварки.

Верхняя и нижняя опорные площадки протезов, передающие давление на балки, делаются из обрезков швеллеров. Размеры швеллеров определяются расчетом, обеспечивающим прочность древесины на смятие поперек волокон. Длина протеза 1,2 м и высота 25 — 30 см.

Прутковые протезы в зависимости от их расположения (у опорного конца балки или в ее пролете) применяются двух типов: концевые (тип КП) (рис. 1) и промежуточные (тип ПП) (рис. 2).

Концевые прутковые протезы употребляются при ремонте перекрытий, когда удаляемые поврежденные концы деревянных балок находятся в заделке не далее 40 — 45 см от ее наружного края по пролету балки. Концевые протезы опираются одним концом в гнезде на стену, а другим защемляют балку. Фермочки протезов, имея решетку, обеспечивающую их геометрическую неизменяемость, связаны ещё между собой в плоскости верхнего пояса горизонтальными связями. Сокращая длину сжатого пояса, последние увеличивают его жесткость на продольный изгиб. Сечение раскосных решеток — из круглой стали диаметром 10 мм * (*При отсутствии раскосной решётки протез выйдет из строя).

Рис. 1. Концевой протез типа КП.

1 — верхний пояс; 2 — нижний пояс; 3 — решетка; 4 — верхняя опорная планка; 5 – нижняя опорная планка; 6 — элемент жесткости нижнего пояса; 7 — элемент жест-кости верхнего пояса; 8 — раскос в плоскости верхнего пояса; 9 — передвижная планка верхнего пояса (после установки протеза приблизить вплотную к узлу решетки и укрепить к балке гвоздями); 9′ — положение передвижной планки при

установке протеза; 10 — ребро жесткости на опоре: 11 — гвозди.

Для того чтобы протез можно было надеть на балку, передвижения планка, изготовляемая из полосовой стали 5х20 мм и связывающая верхние пояса фермочек над балкой, должна быть подвижной. Она может быть смещена вдоль протеза в пределах, указанных на рис. 1 пунктиром. Для предупреждения коррозии протезные фермочки и опорные швеллеры следует при изготовлении окрашивать масляной краской или покрывать асфальтовым лаком. Форма и размеры элементов протеза приняты в результате подбора, статического расчета и испытания до разрушения опытных образцов. Помимо концевых протезов в виде спаренных ажурных решетчатых фермочек из круглой стали применялись основанные на том же принципе концевые протезы, составленные из жестких профилей (рис. 2).

Усиление перекрытий

... балок смежного перекрытия. Ремонт перекрытий До начала работ по ремонту перекрытий должны быть демонтированы пришедшие в негодность смежные и опирающиеся на ремонтируемое перекрытие конструкции и элементы внутреннего благоустройства, отремонтированы и при ... такого способа усиления - необходимость строгого согласования расположения новых прогонов с планировкой всех этажей здания, поскольку прогоны ...

Парные швеллеры № 12 и № 14 (в зависимости от длины протезируемых участков балок перекрытий) охватывают боковые стенки здоровых концов деревянных балок и связываются между собой двумя обрезками швеллеров №№ 24, 27 или 30, расположенными друг от друга почти на 60 см, а близ опоры — стальным стержнем на сварке. Через вертикальные отверстия, высверленные на расстоянии 10 — 15 см от торца протезируемой балки в самой балке и в расположенной над ней связующей

Рис. 2. Концевой протез из жёстких профилей:

1 — болты диаметром 16 мм; 2 — швеллеры № 12 — № 14; 3 — элемент

жесткости Ø20 мм; 4 — обрезки швеллеров № 20 — № 22. стальной планке пропускаются один или два болта, снабженные шайбами, болты закрепляются гайками на подрезанной нижней поверхности балки. Над обрезками швеллеров (при больших пролетах балок) рекомендуется приваривать ребра жесткости из круглой стали.

Под концы швеллеров, заделываемых в стену, укладываются подкладки, размеры которых определяются расчетом. Протезы описанной конструкции, составленные из обрезков жестких профилей, рекомендуется применять, когда деревянные балки, перекрывающие жилое помещение, несут своими концами (длиной 2,0 — 2,75 м) перекрытие санузла. При протезировании подгнивших концов балок можно заменять участки повреждённых деревянных перекрытий несгораемым бетонным основанием на выпускных концах металлических балок.

Эта задача может быть также решена применением промежуточных протезов, для чего укладываемые добавочно на протез деревянные концы балок заменяются металлическими.

Промежуточные прутковые протезы имеют несколько измененную конструкцию и применяются, когда удаляемый конец балки имеет большую длину (до 2 — 2,5 м).

Следует указать, что при капитальном, ремонте деревянных перекрытий замена концов балок, превышающих ⅓ — ¼ пролета, едва ли целесообразна, если сравнить стоимость этой работы со стоимостью полной смены балок.

Рис. 3. Промежуточный протез типа ПП:

1 — верхний пояс; 2 — нижний пояс; 3 — решетка; 4 — верхние опорные планки: 5 — нижняя опорная планка; 6 — ребро жесткости; 7 — обрезки круглых стальных стержней; 8 — раскосная решетка верхнего пояса; 9 — отверстия для гвоздей

Ø5,5 мм. Пунктиром показаны габариты деревянной балки и подклинки.

Промежуточный протез (рис. 3) также имеет треугольную форму, но с несколько большими сечениями поясов и опорных планок вследствие расположения его на участке балки с большим значением изгибающего момента [29].

В плоскости верхних поясов вварена раскосная решетка, предупреждающая их деформацию при сжатии. Нижняя опорная планка делается более массивной, чем для протезов типа КП, причем жесткость ее усиливается ребром, вваренным внутрь корыта. Ребро это при установке протеза попадает в стык балок, тем самым строго центрируя протез. Для плотной пригонки стыка торцы балок соответственно подрезаются. Обе верхние опорные планки одинаковы по размерам, а для увеличения их жесткости к ним приваривают с внешней стороны обрезки круглых стальных стержней. Площадь опорных планок и их жесткость рассчитаны, исходя из прочности древесины балок на смятие поперек волокон. Этот тип протеза, как и первый, был окончательно принят после испытания пробных образцов статической нагрузкой.

Современные технологии изготовления бюгельного протеза

... бюгельного протеза, работа по описанию его изготовления. бюгельный протез цельнолитный ГЛАВА I. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНОЛИТОГО БЮГЕЛЬНОГО ПРОТЕЗА В первой главе нами рассмотрены следующие вопросы: бюгельный протез ... ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ РАБОТЫ Наименование работы «Бюгельный протез. Современные технологии изготовления бюгельного протеза» Образовательное учреждение ГАПОУ ТО «Тобольский ...

Рис. 4. Три случая протезирования балок:

1 –протезы типа КП; 2 – протез типа ПП.

Возможны три случая использования протезов (рис. 4): протезирование балки у одной опоры с применением протеза типа КП; протезирование балки у обеих опор; применение одного протеза типа ПП. Установка двух промежуточных протезов (типа ПП) на одну балку в конструктивном отношении нецелесообразна и неэкономична. Все практические задачи по установке протезов успешно разрешаются применением одного из трех видов, указанных выше.

Рис. 5. Применение протезов в неразрезных прогонах:

• а – первый вариант; б – второй вариант.

Помимо реставрирования поврежденных концов деревянных балок ремонтируемых перекрытий протезы можно использовать и в других целях. Так, концевые и промежуточные протезы широко применялись в Санкт-Петербурге при ремонтных работах, когда отсутствовал длинномер. Делалось это для удлинения бревен длиной 6,4 м, заготовленных на балки, до размеров необходимых для перекрытия больших пролетов, встречающихся в старых зданиях (длиной от 7 до 9 м).

Кроме того, промежуточные протезы можно успешно использовать при сращивании несущих деревянных прогонов в единую неразрезную конструкцию [29].

При тщательной пригонке протезов может быть обеспечено достаточно тщательное защемление концов прогонов (рис. 5).

Практика применения прутковых протезов привела к необходимости дать тип удлиненного концевого протеза, допускающего удавление поврежденных концов деревянных балок на длину до 80 см, считая от внутренней поверхности, несущей перекрытие стены.

1.2. Усиление балок балочными протезами из жёстких профилей

Помимо рассмотренных прутковых протезов при частичном восстановлении повреждённых балок деревянных перекрытий, применяется другой тип протезов из жёстких профилей. Этот тип протезов основан на том же расчётно-конструктивном принципе передачи давления в защемлённых участках балок на смятие древесины под верхними и нижними планками.

Протез из жёстких профилей состоит из двух пар хомутов-седелок, расположенных по обеим сторонам стыка наращиваемых балок, симметрично к нему (рис. 6).

При этом одна пара хомутов, изготовленных из полосовой стали, охватывает концы балки сверху, а другая – снизу. В отверстия, образованные загибом хомутов с приваркой в примыкании, вставляют с обеих сторон два обрезка швеллера, сечение которых и длина находятся в прямой зависимости от длины пролёта балок и месторасположения стыка по пролёту [29].

При больших пролетах длина парных швеллеров, заменяющих сечение древесины, достигает 2—2,5 м.

Рис. 6. Балочный протез из жёстких профилей:

1 – швеллер №12 или №14.

Описываемая конструкция по существу представляет собой промежуточный протез. При применении её в виде концевого протеза (рис. 7) на обрез балки после удаления поврежденной части надевают два хомута, а вставленные в них боковые швеллеры закладывают в гнезда стены. В этом случае конструкция создает то преимущество, что сечения закладываемых в стену швеллеров не превышают № 12 или № 14.

Клинико-лабораторные этапы изготовления бюгельного протеза с ...

... противопоказания к их применению, технологии изготовления бюгельных протезов с аттачменами в практике ортопедической стоматологии; Провести сравнительное описание современных технологий изготовления бюгельных протезов с замковыми креплениями, выявить их преимущество; Выявив значение технологий ...

Рис. 7. Концевой протез из жёстких профилей:

1 – швеллер №12 – №14; 2 – хомуты полосовой стали (сечением 100х10 мм)

Металлические концы швеллеров облегчают укладку балок на внутренние стены помещений с большим числом дымовых каналов, а также допускают устройство участков несгораемых перекрытии, когда концы наращиваемых балок выходят в помещения санитарных узлов или находятся у кухонных раковин и моек. Учитывая эти преимущества, строители неоднократно применяли протезы этого типа при ремонте жилых зданий Санкт-Петербурга. Недостатком конструкции по сравнению с применением прутковых протезов является невозможность подтяжки протеза при последующем провесе перекрытия.

Принципиальные основы расчета протезируемых балок приемом из жёстких профилей — те же, что для прутковых протезов. Разница заключается в том, что сам протез представляет собой не фермочки, работающие на осевые усилия, а защемленные балки, работающие на изгиб. Это, естественно, делает конструкцию более тяжелой.

Конструкция протезов из жёстких профилей применяется в ремонтно-строительных организациях при восстановлении деревянных перекрытий городского жилого фонда и памятников истории. Применив их для реставрации деревянных балок пролетом 6 – 7 м, ремонтные организации приняли меры по предварительной вывеске наращиваемых балок на величину, несколько превышающую их расчетный упругий прогиб, подклинив несущие хомуты. Этим им удалось предупредить провес конструкции. К достоинствам конструкции балочных протезов следует отнести простоту их изготовления и сборки, позволяющую осуществлять протезирование балок непосредственно на строительстве. К недостаткам протезов этого типа, ограничивающим их применение при восстановлении перекрытий, относятся: неравномерное распределение напряжений смятия под хомутами из полосовой стали по поверхности горизонтальных участков балки, а следовательно, повышенная податливость связи; значительный вес протезов; сложность вывески конструкции при последующей просадке перекрытия.

Обследование перекрытий c деревянными балками, протезированными способом балочных протезов из жёстких профилей через два года после ремонта перекрытий показало их надежность.

1.3. Усиление балок наращиванием

Большого внимания заслуживает способ восстановления балок наращиванием. Эта конструкция основана на использовании преобразования изгибающего момента от внешней нагрузки на балку в месте расположения стыковых накладок в силы, сжимающие древесину балок поперек волокон. Вместо протезов для наращивания здорового конца балки применяются парные боковые брусчатые элементы — схватки той же высоты, что и сама балка, скрепленные с последней двумя горизонтальными накладками и вертикально расположенными болтами (рис. 8).

Рис. 8. Метод наращивания балок:

• а — план;
• б — боковой вид;
• 1 — боковые схватки: 2 — балка;
• 3 – прокладка;
• 4 –

поперечные накладки; 5 – узел С; 6 – узел Д; 7 – болты с шайбой.

При этом горизонтальные металлические или деревянные накладки работают в конструкции на изгиб и смятие древесины поперек волокон, а болты — на растяжение и отрыв головки. При обработке стыка наращиваемой балки с примыкающими парными боковыми схватками (рис. 9) по концам балки и схваток делают небольшие подрезки для строительного подъема конструкции и просверливают вертикальные дыры для болтов. Поперек балки укладывают на постели подрезок металлические (из швеллеров) или деревянные поперечины с просверленными в них по разметке отверстиями, после чего ставят болты с гайками и шайбами.

Разработка конструкции из древесины

... роль древесины и изделий из нее в народном хозяйстве не снизилась и сохранится в дальнейшем. Количество изготавливаемой из древесины продукции из года в год растет. Основной целью курсового проекта является разработка конструкции ...

Рис. 9. Деталь стыка составной балки:

1 — высота подрезки балок и схваток в стыке для получения строительного подъема; 2 — выступающая кромка может быть срублена; 3 — балка; 4 — схватки; 5 —

болтовые отверстия; 6 — поперечина.

Величину строительного подъема принимают равной сумме расчетного упругого прогиба балки и прогиба от объятия стыкового сопряжения (поперечин, шайб, болтов и прочее), а также усушки древесины.

Придание строительного подъема обязательно как при замене в поврежденных балках сгнивших участков, так и при строительстве новых составных балок. В обоих случаях строительный подъем составным балкам может быть придан при их монтаже, до загружения расчетной нагрузкой, или после монтажа и загрузки балок подтягиванием гаек сопряжений.

При выборочном ремонте балок, когда необходимо считаться с отметками смежных частей сохранившегося перекрытия, рекомендуется придавать строительный подъем после установки их и загружения. При укладке составных балок по всей площади помещений строительный подъем, принятый для всех балок, следует придать при монтаже до их загружения. Прогибы балок, происшедшие вследствие усушки древесины, можно легко ликвидировать повторной подтяжкой болтов. При замене поврежденных участков восстанавливаемых балок деревянных перекрытий возможны три случая ремонта, приведенные нa рис. 10. Первый — замена одного опорного конца балки, которая целесообразна лишь при достаточной длине балки (не менее 5 м) и при длине сменяемого участка не более 1/3 пролета. В противном случае правильнее заменить всю балку. Конец балки наращивается в определенной последовательности. На расстоянии 30 — 40 см от крайней поперечины сопряжения под восстанавливаемые балки подводят временные опоры (прогон и стойки); при здоровых смежных балках восстанавливаемые балки подвешивают к ним при помощи поперечины и проволочной закрутки или скоб. После этого на восстанавливаемом участке перекрытия разбирают засыпку, смазку, накат, подшивку и срезают поврежденный участок балки. Затем подрезают конец балки под поперечную накладку, просверливают в том же месте вертикальные отверстия в балке и вставляют в них болты с шайбами под головки. При этом предварительно заготовляют парные брусчатые схватки необходимой длины (по месту), расставляя их по шаблону на ширину наращиваемой балки.

На одном конце схваток просверливают вертикальные отверстия и прикрепляют сверху болтами поперечную накладку, устанавливая шайбы для обеспечения схваток древесины от вмятия.

Рис. 10. Три случая замены сгнивших концов балок способом наращивания.

Засена одного конца балки: а – план; б – боковой вид; 1 – прокладка на гвоздях; 2 – болты с шайбой; 3 – балка; 4 – схватки; 5 – поперечины; 6 – гвозди; 7 – головки

болтов и шайбы.

Замена обоих концов балки: а – план; б – боковой вид; 1 – схватки; 2 –

поперечины; 3 – балка; 4 – прокладка на гвоздях; 5 – болты с шайбами.

Замена среднего участка балки: а – план; б – боковой вид; 1 – болты с шайбами;

2 – боковые схватки; 3 – балка; 4 – поперечины.

Усиление металлических и деревянных конструкций — На 5 баллов

... перевооружению. Поэтому необходимо применение специальных методов усиления, разборки, монтажа конструкций, исключающих полностью или сводящих к минимуму ... закрепляют в узлах рамы. Повышения несущей способности стропильных балок и ригелей перекрытия возможно добиться устройством сплошного ... одного торца трубы приваривают фланец с центральным отверстием диаметром 30...40 мм, с другого торца на ...

В другом опорном конце схваток укрепляют гвоздями прокладку, сохраняющую заданное расстояние между ними. Этот предварительно заготовленный элемент конструкции укладывают в гнездо стены и на конец балки. На выступающие концы ранее установленных болтов в балке укладывают вторую поперечную накладку, навинчивают гайки и подтягивают болты обоих узлов.

Накат в восстанавливаемой части перекрытия настилают по брускам, прибитым к схваткам, а подшивку на участке стыка и до гнезда стены прибивают только к нижней кромке схваток. Окончив наращивание балок, убирают временные опоры и после укладки разобранных элементов перекрытия окончательно подтягивают болты. Описанный прием восстановления поврежденных балок применяется как при замене обоих концов, так и среднего участка. При здоровой подшивке наращивание балок по способу наращивания возможно без её разборки.

Способ наращивания можно также с успехом применить для изготовления новых составных балок при отсутствии брусьев требуемой длины поперечного сечения. Существуют два типа таких балок с односторонним наращиванием (см. рис.11) и с симметричным расположением схваток по середине пролета, когда нельзя получить необходимую длину балки из имеющегося леса, применяя первый тип наращивания.

Поперечное сечение наращиваемого бруса необходимо проверить исходя из условия прочности и прогиба для балок цельного сечения.

Рис. 11. Составные балки по методу наращивания.

а – боковой вид; б – план.

1.4. Усиление балок протезами из пластмасс

Один из способов усиления деревянных балок перекрытий – пропитка их синтетическими смолами. При незначительных повреждениях дефектные участки пропитывают смолой низкой консистенции, в более сложных случаях сгнившие участки заменяют бетоном на основе синтетических смол.

Рис. 12. Ремонт конца деревянной балки протезами из пластмасс:

• а – балка в повреждённом состоянии;
• б – сверление отверстий после удаления зоны 1;
• в – размещение в отверстия вкладышей из стекловолокна на полиэфирной смоле;
• г – заполнение эпоксидной смолой конца балки;
• 1 – полностью разрушенная

зона; 2 – частично повреждённая зона; 3 – здоровая древесина.

Для изготовления протеза, которым заменяется сильно повреждённая часть деревянной конструкции или элемента, используют стержневую арматуру из полиэфирного стеклопластика, а такие клеевые составы и компоненты на основе полиэфирной смолы и иного вяжущего.

При производстве работ древесину усиляемой части деревянной конструкции или элемента подразделяют на три зоны:

1 – разрушенной древесины;

2 – частично повреждённой древесины, обладающей недостаточной для эксплуатационных целей несущей способностью;

3 – здоровой древесины.

Деревянную конструкцию или элемент вывешивают, а затем в подвешенной части сверлят отверстия под арматуру, направленные вдоль оси усиляемой конструкции, или под некоторым углом к ней с выходом в первую зону.

Сквозные отверстия удобно сверлить сверху. Глухие отверстия сверлят снизу, однако для устранения возможности образования воздушных пузырей близ дна к глухому отверстию сбоку сверлят отверстия малого диаметра, предназначенные для выхода воздуха при введении стеклопластиковых стержней.

Технология производства и хранения кормов с элементами расчёта ...

... применение удобрений и гербицидов, внедрение в производство прогрессивных технологий заготовки и хранения кормов на основе комплексной механизации. Оптимизация структуры посевов кормовых культур предусматривает ... и требует минимальной кормовой площади в расчете на единицу животноводческой продукции. Новая технология производства и использования кормов по своей структуре, организации и объему ...

Стержни стеклопластика, как правило, содержат 65% стекловолокна и 35% ненасыщенной полиэфирной смолы.

Физико-механические свойства стеклопластика и отверждённого состава на основе эпоксидной смолы весьма близки к физикомеханическим свойствам древесины, вследствие чего по граничным поверхностям соединяемых материалов не возникает больших внутренних напряжений при изменениях температурно-влажностных условий.

Для обеспечения надёжности сцепления арматуры с клеевым составом поверхность стержней из стеклопластика обрабатывают с приданием ей с соответствующей шероховатости и тщательно очищают.

Стержни арматуры из стеклопластика вставляют и вклеивают в просверленные отверстия после удаления разрушенной первой зоны. Протезы отливают из компаунда либо в подготовленную для этого опалубочную форму, либо непосредственно в освобождённое от разрушенной древесины гнездо в каменной кладке. Опалубочную форму выполняют такой, чтобы она соответствовала форме удалённой части конструкции.

Смола проникает в поры древесины, укрепляя её и обеспечивая надлежащее сцепление арматурных стержней с древесиной. Компаунд на основе эпоксидной смолы при температуре окружающего воздуха +100С через 48 ч приобретает прочность, равную 90% прочности при полном отверждении, которое происходит через 8-10 недель. Поскольку в процессе отверждения температура состава равна 300-700С, возможно применять его при отрицательных температурах, то есть в зимнее время.

1.5. Усиление балок способом «надбалок» и «подбалок»

Среди других способов крепления и восстановления балок, применяемых при капитальном ремонте деревянных перекрытий, имеет место способ так называемых «надбалок» и «подбалок».

Приём этот заключатся в следующем. Загнивший у заделки конец балки удаляют, гнездо очищают и заделывают до уровня верхней кромки балки. Над заделанной частью гнезда расширяют отверстие, в которое укладывают конец «надбалки», располагаемый в одной вертикальной плоскости с осью восстанавливаемой балки. С последней «надбалка» скрепляется при помощи вертикально поставленных болтов (рис. 13).

Рис. 13. Крепление балок при помощи «надбалок»: 1 – «надбалка».

Болты следует ставить как можно ближе к опоре, прихватывая здоровую часть балки. Конец «надбалки», противоположный опорному, закрепляют, так как в этом месте «надбалка» плотно прижимается к балке. По рис. 13 легко установить возникающую при этом деформацию, устраняемую подтяжкой болтов. Сечение «надбалки» применяют равным сечению балки, а длина её должна быть не менее учетверённой высоты балки плюс длина её сгнившего конца.

Применение «надбалки» как элемента восстановления приопорной части балки перекрытия зданий с внутренним убранством, представляющим историческую ценность допустимо лишь в том случае, если перекрытие является чердачным или верхний этаж, носит подсобную функцию. Если восстанавливаемое перекрытие принадлежит первому этажу, или нижерасположенный этаж не представляет особой ценности, то возможно применение «подбалок» (рис. 14) [29].

Рис. 14. Крепление балок при помощи «подбалок»: 1 – «подбалка».

Это приводит к искусственному уменьшению высоты помещения, что нельзя признать рациональным. Все элементы восстанавливаемой конструкции перекрытия следует тщательно антисептировать.

Клееные деревянные конструкции

... клееной древесины, имеющих разное назначение и свойства: Большепролетные клееные деревянные конструкции (предназначены для создания балок и опор); Перекрестно клееные деревянные панели (предназначены для создания несущих стен и перекрытий); Клееный ... необходима острожка боковых поверхностей, что для крупногабаритных элементов выполнить непросто. Конструкции высотой до 800 мм острагиваются в ...

1.6. Предлагаемый вариант усиления деревянных балок

Предлагаемый вариант усиления деревянной балки представляет собой композитную конструкцию в которой растягивающие напряжения воспринимаются металлическим прокатным швеллером. Швеллер вклеивается в заранее подготовленные пазы в растянутой зоне балки и закрывается доской которая обеспечивает огнезащиту конструкции, а так же улучшает внешний вид изделия и эстетическое восприятие. Швеллер вклеивается в пазы на композитной матрице ЭД-20, в качестве дополнительного закрепления устанавливаются металлические стержни под наклоном 450 к балке. Стержни вклеиваются в тело балки на эпоксидной смоле, а к швеллеру крепятся сварным швом. Установка стержней выполнена в опорных четвертях пролёта. Предлагаемая конструкция представлена на рис. 15. В данном исследовании разрабатывается вариант усиления цельнодеревянной балки, в качестве развития темы актуально рассмотреть вопрос по созданию клеёных конструкций с усилением швеллером растянутой зоны пролётом до 12,0 м.

Рис. 15. Предлагаемая конструкция композитной балки.

ГЛАВА 2

ИССЛЕДОВАНИЕ НОВОЙ БАЛКИ КОМПОЗИТНОЙ

КОНСТРУКЦИИ

2.1. Основные положения расчёта композитных балок

В настоящее время существуют методы расчета строительных конструкций, позволяющие с достаточной точностью оценивать их несущую способность и деформативность на любой стадии работы. Вместе с тем, расчет армированных деревянных конструкций и элементов в большинстве случаев ведется лишь в предположении упругой работы материалов, что не соответствует действительной работе элементов за пределом упругости. При нагружении армированных деревянных элементов внешней нагрузкой до разрушения отчетливо проявляются три характерные и последовательные стадии напряженно-деформированного состояния: условно-упругая, упруго-пластическая и разрушения. 1. Стадия условно-упругой работы характеризуется величиной деформаций, не превышающих предельных значений упругих деформаций древесины и арматуры, т.е. д  упр – для древесины и а  Т – для арматуры. При разгружении армированных элементов в этой стадии остаточные деформации отсутствуют или столь незначительны, что ими можно пренебречь. Вследствие того, что даже при малых напряжениях линейная зависимость между напряжениями и деформациями древесины нарушается рассматривать первую стадию напряженно-деформированного состояния можно лишь как условно-упругую. 2. Стадия упруго-пластической работы характеризуется появлением ощутимых пластических деформаций в сжатых волокнах древесины, а затем, и в сжатой арматуре. В сжатой части сечения образуется пластическая зона, распространяющаяся с увеличением нагрузки в глубину сечения. Происходит перераспределение усилий, в результате чего нейтральный слой смещается в сторону растянутых волокон. Деформации растянутых волокон древесины возрастают до значения предела пропорциональности, а в арматуре достигают предела текучести. При разгружении элемента в этой стадии проявляются значительные остаточные деформации.

3. Стадия разрушения характеризуется значительным увеличением деформативности армированного элемента при малом увеличении нагрузки. Пластические деформации древесины и арматуры получают максимальное развитие. Происходит разрушение элемента, характер которого зависит от вида армирования. Элементы с двойным армированием в основном разрушаются от разрыва растянутых волокон древесины, а с одиночным – от разрушения сжатой (неармированной) зоны [23].

Клеефанерная балка

... РИ (ф) МГОУ / Расчет клееной балки, несущих ограждающих конструкций покрытия, полигональной деревянной фермы / Состав: 2 листа чертежи (Клеефанерная панель покрытия, разрезы, балка покрытия, узлы, спецификации,ферма покрытия, ... добавления: 05.04.2017 Исходные данные к курсовой работе ВВЕДЕНИЕ 1 Расчет настила и прогона 2 Выбор конструктивной схемы 3 Расчет балки с волнистой стенкой ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ...

Напряженно-деформированное состояние армированного элемента на первой стадии работы оценивается с помощью формул сопротивления материалов с достаточной для практических целей точностью.

Для оценки напряженно-деформированного состояния и предельной несущей способности на второй и третьей стадиях работы используются методы, учитывающие упруго-пластическую работу материалов.

С точки зрения проектирования прикладным является инженерный метод расчета армированных деревянных конструкций по приведенным геометрическим характеристикам. Он с достаточной точностью позволяет оценивать их несущую способность и деформативность в упругой стадии работы, опираясь на действующие нормы проектирования деревянных конструкций. При этом используются следующие предпосылки:

•  модули упругости древесины при растяжении и сжатии равны;
•  деформации арматуры и древесины равны и совместны;
•  волокна древесины и арматуры в сечениях элемента не оказывают давления друг на друга и испытывают линейное сжатие и растяжение.

  2.2.

Определение геометрических характеристик сечения

Геометрические характеристики армированного сечения прямоугольной формы принимают вид:

h h 2na

Fдр  Yдрцт  nFмс  у мс

цт Fдр   nFмс  a Fдр (  na ) (1  )

2 2 h h

уцт    

Fдр  nFмс Fдр  nFмс Fдр (1  n ) 2 (1  n )

Е мс F h

n ;   мс ; удр

цт

 ; у мс

цт

 а ; h р  уцт ; h с  h — h р

Едр Fдр 2

При hр=уцт →hc=h-hp=h-уцт

  a

2an  2an   2an   1  2 n  1   

h 1 h h  1 h  h  2  2 n  1  h  h  h hc  h  ( )  2    2   2

2 1  n 2 1  n   1  n   1  n 

     

 

 2na    a

 (1  )  1  2 n  1   

h

Отсюда: h р   h , h  h  h

2  (1  n ) 

c

2  1  n 

   

   

bh 3

Yпр  Yдр  пYмс ; Yдр  Yдр/  Fдр  удр

; Yмс  Yмс/  Fмс  у мс

; Yмс  h p  a ; Yдр/ 

h h h  1  an h  h  1  an h  h  1  n  1  an h  h  2n (1 2  a h)  Yдр   h p      1       

2 2 2  1  n  2  1  n  2  1  n  2 1  n 

h  2n (1 2  a h) 

где     Yд .

2 1  n 

bh 3 h2 2

Yдр   bh    Y

12 4

h  1  h 

2a

у мс  h p  a   , отсюда:

2  1  n 

 

2

h  1  h 

2a

 bh    Yд  nFмс  

3 2 2

bh h 2 Yпр    Yмс/ 

12 4 4  1  n 

 

    2a ) 

2  1  2a 

 bh 

 n (1

h  nFмс 12h  h  Yмс/   1  3    12   1  n  4bh 3  1  n  Yдр 

     

  1  2a 

 1  2a  Y / 

  Yдр/ 1  3(n ) 2  h   3n 

 

h   мс 



  1  n   1  n  Yдр/ 

     

  1  2a 

   1  2a  Y / 

 /

   Yдр/ 1  3n  h   (1  n )  мс  Y / 1  3n  h   мс  Y

Y

 /  др    пр

  1  n  Yдр    1  n  Yдр/ 

       

Определяем статический момент инерции сечения:

hc

S пр  Fсдв  усдв ; Fсдв  hc  b ; усдв 

S пр

h

 b 

 

 1  2n 1  a

h

 2



1 bh 2  1  2n 1  h



a   2

2  1  n  2 8  1  n 

   

 2an



h 1 h  1  h 

2a

hp 2

h 

S пр  bh p   nFмс  у мс  b    nFмс  2  1  n  

2 4  1  n   

   

  2an 

 1  2a  

h  1

h   h

 b  2

8   1  n   4n  1  n  

  

    

Определяем момент сопротивления:

Yпр

Wпр  , где у max  hc

уmax

 1  3n 1  2a

/ 

Wпр  Yдр  h

 



Yмс/ 

 / 

2(1  n )

 1  n Yдр  h(1  2n (1  a h)

 

Wпр 

bh 2



2(1  n )

 3n 1  2a 2



1 h



Yмс/ 

 / 

 

6 h(1  2n (1  a h)  1  n Yдр 

 

Расчет ведется по двум группам предельных состояний. При этом производятся проверки прочности в опасных сечениях, которые находятся в середине пролета и на опоре.

2.3. Расчет по первой группе предельных состояний

1) Расчет по древесине на действие максимального изгибающего

момента:

Расчет выполнен для опасных сечений, которые находятся в середине пролета балки. Изгибающий момент для шарнирно опертой балки на двух опорах при загружении ее равномерно распределенной нагрузкой определяется по принятым формулам сопротивления материалов:

q  l2

М  .

Максимальные нормальные напряжения в древесине растянутой зоны не должны превышать расчетного сопротивления древесины на растяжение:

М

р  р

 Rр ;

Wпр

Максимальные нормальные напряжения в древесине сжатой зоне не должны превышать расчетного сопротивления древесины на сжатие:

М

с  с

 Rс .

Wпр

2) Расчет по древесине на действие максимальной поперечной силы: Расчет выполнен для опасных сечений, которые находятся на опоре. Поперечная сила для шарнирно опертой балки на двух опорах при загружении ее равномерно распределенной нагрузкой определяется по принятым формулам сопротивления материалов:

q l

Q

2 .

Максимальные касательные напряжения в древесине относительно нейтральной оси не должны превышать расчетного сопротивление на скалывании:

Q  S пр

  Rск

I пр  b

Максимальные касательные напряжения в древесине относительно линии проходящей в зоне сопряжения швеллера с древесиной также не должны превышать расчетного сопротивление на скалывание:

Q  S отс

  k t  Rск

I пр  b

• где, S отс  Fме  hс  d  z 0   b  h    n  hс  d  z 0  — статический момент сопротивления отсеченной части относительно линии, проходящей в зоне сопряжения швеллера с древесиной.

3) Расчет на устойчивость плоской формы деформирования:

Расчет выполнен также на действие максимального изгибающего момента:

М

и   Rи ;

 м  Wпр

b2

где  м  140   kф .

lр h

4) Расчет по металлу на действие максимального изгибающего

момента:

Максимальные нормальные напряжения в швеллере не должны превышать расчетного сопротивления стали на изгиб:

М

s  с

 n  k t  Rs ;

Wпр

qt где kt  1  0.67  .

q

2.4. Расчет по второй группе предельных состояний

Целью расчета по второй группе предельных состояний являлось определение максимального прогиба и сравнение его с предельным.

На начальном этапе вычислялся прогиб балки пролетом l постоянного сечения высотой h без учета деформаций сдвига на действие равномерной нормативной нагрузки Qн;

5 Qн  l 4

f0    kt ;

384 E  I пр

Наибольший прогиб в середине пролета балки не должен превышать предельно допустимого прогиба:

f   h0  

l

f  0 

 1  c     f пр 

k   l    200

 . где k=1 — коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения; с  15,4  3,8   — коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы.

2.5. Расчет количества вклеенных стержней

Расчетная несущая способность на выдергивание или продавливание:

• T  Rcк    d  0.5  l  kc ; где kc – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений сдвига в зависимости от длины заделываемой части стержня, который следует определять по формуле:

l

kc  1.2  0.02  ;

• d Rcк  16 кг / см 2 — расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон.

Несущая способность под углом  0 к волокнам составит:

Tск ,  Rcк ,    d  0.5  l  kc

Rcк где Rcк.  — расчетное сопротивление скалыванию

 R 

1   cк  1  sin 3 

 Rcк .90 

под углом  0 к волокнам; Rcк .90  7 кг / см 2 — расчетное сопротивление скалыванию поперек волокон.

Количество стержней, необходимое для восприятия сдвигающих усилий:

М max  Sотс

n  1.5 

I  Tск.

Выполненные расчёты действительны для чистой древесины и с учётом предпосылок описанных в пункте 2.1. Для полноценного использования данного расчёта при проектировании конструкций необходимо определение поправочного коэффициента на совместную работу под нагрузкой композитного сечения на основе древесины, металла и эпоксидной матрицы их скрепляющей. Значение поправочного коэффициента возможно определить после нескольких серий краткосрочных и длительных испытаний реальных конструкций выполненных по данной технологии.

ГЛАВА 3

ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСИЛЕННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ

БАЛОК В ПРОГРАМНОМ КОМПЛЕКСЕ

3.1. Метод конечных элементов и программный комплекс

«Лира 9.6»

Метод конечных элементов (МКЭ) — основной метод современной строительной механики, лежащий в основе подавляющего большинства современных программных комплексов, предназначенных для выполнения расчетов строительных конструкций на ЭВМ. МКЭ также используется для решения других разнообразных задач как в области прочностных расчетов, так и во многих других сферах. Основной концепцией МКЭ является разбиение области анализа на конечное число подобластей, называемых конечными элементами. Каждый элемент определяется конечным числом точек или узлов. Система узлов и элементов образует сетку. Для физических величин, относительно которых определяется решение, предполагается кусочно-непрерывная аппроксимация в пределах каждого элемента. Вычислительная процедура МКЭ основывается на решении системы алгебраических уравнений, минимизирующей функционал, связанный с искомой физической величиной. Можно ожидать, что дискретная аппроксимация решения будет сходиться к точному решению при увеличении числа конечных элементов. Однако этот процесс зависит еще и от характеристик элементов и точности кусочно-непрерывной функции. Критерий сходимости должен использоваться для выбора допустимых элементов. Результаты, полученные при использовании МКЭ, должны оцениваться с учетом данных полученных опытным путём. Для большей уверенности в результатах расчетов по МКЭ желательно варьировать модель, используя различное число элементов или альтернативные типы элементов. Для некоторых типов элементов эта задача может быть решена самой программой. В примененном программном комплексе (ПК) «Лира 9.6» реализованы Н- и Р-методы модификации сетки, позволяющие автоматически получать заданный уровень точности результатов. Метод конечных элементов позволяет получить данные близкие к реальной работе моделируемой конструкции, благодаря чему возможно создание надёжных конструкций (в нашем случае деревокомпозитных) с минимальными затратами.

Программный комплекс «ЛИРА 9.6» включает модули для решения

линейных и нелинейных, статических и динамических задач анализа механических конструкций. В нашем случае система ПК «ЛИРА 9.6» включает пре- и постпроцессоры, различные модули анализа, интерфейсы с CAD-системами, трансляторы и утилиты. Модуль ЛирВизор представляет собой работающий в графическом режиме трехмерный интерактивный геометрический моделировщик, позволяющий генерировать сетки конечных элементов, а также выполняющий функции пре- и постпроцессора при анализе МКЭ. Графический постпроцессор позволяет осуществить полный анализ результатов расчета, в том числе: отображения деформированных схем, мозаик, изолиний и изополей перемещений и напряжений, эпюр внутренних усилий, форм собственных колебаний, а также форм потери устойчивости, как для всей схемы, так и для любого ее фрагмента. Применяемый алгоритм работы программного комплекса «Лира» к рассматриваемой деревокомпозитной балке с симметричным усилением представлен ниже [38].

3.2. Алгоритм расчета деревокомпозитной балки

Весь процесс решения задачи происходит поэтапно. На первом этапе производится построение геометрического очертания конструкции с помощью элементарных геометрических объектов  точек и линий. На втором этапе описываются группы конечных элементов по жесткостям, т.е. по типу и материалу. Каждому элементу задаются соответствующие типы жесткостей:

• стержням арматуры – тип КЭ 10;
• пластинам металла (швеллер) – тип КЭ 44;
• четырехугольным пластинам древесины – тип КЭ 221;
• треугольным пластинам древесины – тип КЭ 222.

Для каждой группы элементов задаются соответствующие ему характеристики: для пластин модуль упругости Е, коэффициент Пуассона V, толщина элемента; для стержневых элементов – форма и габариты сечения, модуль упругости Е, коэффициент Пуассона V. Определение группы элементов: – ссылочный номер группы элементов 1 – стальная арматура; – ссылочный номер группы элементов 2 – швеллер; – ссылочный номер группы элементов 3 – древесина; КЭ 10 – тип элемента группы 1 – стержень круглого сечения, эквивалентного площади арматуры в зоне растяжения или сжатия; КЭ 44 – тип элемента группы 2 – пластина, имеющая толщины, равные толщине стенки и полок швеллера;

• КЭ 221 – тип элемента группы 3 – прямоугольная пластина, имеющая толщины, равные толщине деревянной балки;
• КЭ 222 – тип элемента группы 3 – треугольная пластина, имеющая толщины, равные толщине деревянной балки. Задание механических констант для каждой группы элементов: Для элементов группы 1 (арматура): E = 2106 кг/см2;
• V = 0,3. Для элементов группы 2 (швеллер): E = 2106 кг/см2;
• V = 0,3. Для элементов группы 3 (древесина): E = переменная величина, описываемая диаграммой Белянкина Прагера;
• V = 0,02. Приведенные выше значения механических констант определены с учетом реологических свойств древесины. Разбиение конструкции на конечные элементы: 1 этап. Построение геометрии объекта с одновременной разбивкой на конечные элементы — задание узловой точки по левой оси опирания балки;

• задание крайних габаритных точек балки;
• разбиение контура деревянной балки на прямоугольные конечные элементы (триангуляция контуров);
• задание стержней арматуры по требуемым точкам;
• задание габаритных точек швеллера;
• разбиение контура стенки и полок швеллера на прямоугольные конечные элементы (триангуляция контуров);
• соединение стержней со стенкой швеллера, обеспечивающей жесткое соединение;
• сшивка совпадающих узлов командой «Упаковка схемы» 2 этап. Задание характеристик элементов — в диалоговом окне команды «Жесткости» производится задание групп элементов, типов элементов, геометрических характеристик элементов и механических характеристик материалов;
• используя команду «Полифильтр» выделить стержневые элементы;
• вернуться в диалоговое окно «Жесткости», выбрать группу элементов 1 и нажать кнопку «Назначить»;
• используя команду «Полифильтр» выделить элементы-пластины;
• вернуться в диалоговое окно «Жесткости», выбрать группу элементов 2, нажать кнопку «Назначить».

3 этап. Задание нагрузок

Согласно условию задачи, расчет балки производится на действие восьми сосредоточенных нагрузок, расположенных на расстоянии L/9 = 0,5 м.

• производим выделение узлов в зоне приложения распределенной нагрузки, используя команду «Выбор узлов»;
• в диалоговом окне команды «Нагрузки на узлы и элементы» задать величину и направление сосредоточенных сил, подтвердить команду нажатием соответствующих кнопок.

4 этап. Задание граничных условий армированной балки

Опирание конструкции, согласно условию задачи, выполняется на двух шарнирных опорах: подвижной и неподвижной.

• используя команду «Информация об узлах и элементах», выбрать нужный узел и установить флажки для X и Z (задание шарнирно неподвижной опоры) и подтвердить команду;
• аналогично поступаем для второй опоры, установив в группе параметров «Связи» флажок для Z (задание шарнирно подвижной опоры).

5 этап. Выполнение расчета статики и напряжений

• осуществляется командой «Выполнить расчет».

6 этап. Визуализация результатов расчета:

• сначала необходимо перейти в режим «Визуализация результатов расчета» в меню «Режим»;

— используя команды меню «Усилия», подменю «Эпюры» и «Изополя» или команды панели инструментов «Перемещения и напряжения», можно отобразить картину распределения усилий, соответственно, в стержневых элементах и элементах пластинах, а также мозаику перемещений и отображение деформированной схемы конструкции. Результаты расчета деревянных балок с рациональным армированием представляют собой значения напряжений и деформаций для всех конечных элементов всех групп (пластинчатых и стержневых).

Они представлены графически совместно с результатами экспериментально-теоретических исследований.

3.3 Результаты расчеты методом конечных элементов

Рис.16. Диаграмма нагрузка — прогибы

Предельный прогиб для конструкции составляет l 0/300 = 450 / 300 = 1.5 см. Балка БК-1 достигает предельного прогиба при нагрузке 360 кг/м; усиленные балки достигают предельного прогиба при нагрузке 760 кг/м, таким образом, деформативность балок снижается в 2,0…2,1 раза.

Рис.17. Диаграмма нагрузка – сжимающие растяжения

Балка БК-1 достигает предела прочности на сжатие при нагрузке 1600 кг/м; разрушение древесины балок усиленных снизу происходит по сжатой зоне при нагрузке 3800 кг/м. Следовательно, увеличение несущей способности конструкции происходит в 2,0 раза.

Рис.18. Диаграмма нагрузка — растягивающие напряжения

Балка БК-1 достигает предела прочности на растяжение Rраст = 1000 кг/см2 при нагрузке 4000 кг/м. Разрушение древесины усиленных балок происходит по растянутой зоне при нагрузках 7000 кг/м. Следовательно, увеличение несущей способности конструкции происходит в 1,7 раз. Работа цельнодеревянной балки в статическом линейном расчете

Рис.19. Эпюра распределения нормальных напряжений при нагрузке 500 кг/м

Рис.20. Эпюра распределения касательных напряжений при нагрузке 500 кг/м Работа усиленной в растянутой зоне балки в статическом линейном расчете

Рис.21. Эпюра распределения нормальных напряжений при нагрузке 500 кг/м

Рис.22. Эпюра распределения касательных напряжений при нагрузке 500 кг/м

44

ГЛАВА 4

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИТНЫХ БАЛОК

Технология (от греч. techne — искусство, мастерство, умение) — это искусство организованно и осмысленно объединять и реализовывать комплексный набор знаний, инноваций, информации, методов, финансовых средств и технических ресурсов. Технология изготовления изделий из древесины является научной и практической деятельностью в наиболее рациональных и эффективных способах изготовления изделий из древесных материалов.

Производственный процесс включает в себя все без исключения работы, связанные с изготовлением изделий на предприятии. В него входят обработка материала (сырья) с целью превращения его в изделия (продукцию), выпускаемые заводом; работы по доставке, хранению и распределению сырья; изготовление и ремонт инструментов: ремонт оборудования; снабжение электроэнергией, светом, теплом, паром и т. д.

Среди всех производств, занятых механической и химикомеханической обработкой древесины различают две большие группы:

• группу производств первичной обработки древесины (производство пиломатериалов, плит, фанеры, шпона);
• группу производств вторичной обработки (производство изделий из древесины, а также деталей машин, столярных деталей для строительства и др.).

Характерными особенностями для производств первой группы является потребление в качестве сырья продукции лесозаготовительной промышленности, т. е. бревен, кряжей, дров, сучьев и выпуск в качестве продукции полуфабрикатов в виде пиломатериалов (досок, брусьев, заготовок), древесностружечных и древесноволокнистых плит, лущеного и строганного шпона, фанеры и др.

Для группы производств вторичной обработки древесины характерно использование в качестве сырья продукции предприятий первичной обработки древесины, т. е. полуфабрикатов (пиломатериалов, плит и др.), и выпуск в качестве продукции готовых изделий или законченных механической обработкой деталей машин и зданий [16].

Технологический процесс — основная часть производства (производственного процесса).

Он охватывает работы, непосредственно связанные с превращением сырья в готовую продукцию. Технологический процесс состоит из целого ряда производственных операций, которые выполняются в строго определенной последовательности. Производственной операцией называется часть технологического процесса, выполняемая на определенном рабочем месте определенным инструментом или на определенном оборудовании. Операции следуют в технологическом процессе в строго установленном порядке. Технологический процесс изготовления деревокомпозитных балочных конструкций может быть разделен на 6 этапов:

1. Механическая обработка древесины.

2. Раскрой (согласно требуемым размерам) металлических

элементов усиления и деревянных закрывающих планок.

3. Приготовление эпоксидной матрицы на основе смолы ЭД-20.

4. Операция прорезки паза в деревянной балке и вклейка

усиливающего элемента – швеллера на металлических анкерах.

5. Закрытие швеллера деревянной накладкой и антисептическая

обработка конструкции.

6. Сертификация готовой конструкции. Операции механической обработки древесины выполняются в соответствии с рекомендациями ЦНИИМОД, ЦНИИСК, Гипродрев, СНиП и технических регламентов.

4.1. Механическая обработка древесины

Для завершения технологического процесса производства изделий изготовленные детали должны быть взаимозаменяемыми и качественными. Это обеспечивается соответствующим контролем после завершения технологических операций окончательной обработки заготовок и подготовки к отделке. Древесина гигроскопична и способна при изменении влажности воздуха изменять свои размеры. Для сохранения точности размеров изготовленных деталей необходимо, чтобы возможное изменение влажности древесины на соответствующей детали, отвечающей требованиям конструкторской документации по форме и качеству.

Вторичная механическая деревообработка состоит из двух частей: окончательной обработки заготовок, обеспечивающей форму, и подготовки поверхности к отделке, формирующей качество.

Окончательная обработка заготовок

После механической обработки черновых заготовок необходима их окончательная обработка, чтобы получить взаимозаменяемые детали, отвечающие требованиям, предписанным конструкторской документацией. К стадии окончательной механической обработки относятся технологические операции по вырезке пазов и сверлению отверстий.

Для достижения высокой производительности и требуемого качества поверхности современные фрезерные станки имеют высокую частоту вращения шпинделей, обеспечиваемую применением клиноременных передач или преобразователей частоты тока. Фрезерные станки относятся к особо опасным из-за высоких скоростей резания и легкой досягаемости режущего инструмента. При организации работы на фрезерных станках необходимо учитывать сложность фрезеруемого профиля, материал и площадь сечения фрезеруемого слоя. Скорость подачи при ручном фрезеровании определяется предельно допустимым усилием подачи с учетом массы детали и цулаги от 1 до 15 м/мин. При этом она может иметь в зависимости от профиля различное значение при фрезеровании одной и той же детали. При механизированной подаче скорость подачи постоянна и в основном устанавливается в зависимости от требований, предъявляемых к поверхностям детали. Она может быть определена по номограмме. При фрезеровании твердых пород скорость подачи должна быть снижена в 1,5 раза по сравнению с мягкими [15].

Заготовку базируют на столе станка по линейке и упору. В зависимости от требуемого размера отверстия выбирают цепочку и линейку. После установки линейки с цепочкой на суппорт регулируют рабочий ход суппорта относительно стола с учетом нужной глубины отверстия или гнезда. Прижимную линейку стола устанавливают так, чтобы цепь располагалась на нужном расстоянии от боковых поверхностей заготовки. С помощью боковых передвижных ограничителей и упора регулируют величину перемещения стола, определяющего длину изготавливаемого гнезда и его положения относительно торца заготовки.

4.2. Вклеивание усиливающего элемента на металлических

анкерах

Технологический процесс вклеивания всегда складывается из следующих операций, осуществляемых в определенной последовательности: подготовка поверхностей к склеиванию, подготовка клея; нанесение клея на склеиваемые поверхности; запрессовка склеиваемых заготовок и выдержка до разборной прочности; выдержка склеенных заготовок до полного отверждения клея [70].

Технологические операции по вклеиванию производились на эпоксидно-песчаном клее холодного твердения ЭД-20 при влажности древесины (сосна) в процессе изготовления 812%. Для склеивания арматуры с древесиной должны применяться эпоксидные клея, состав которых приведен в табл.5.2.

Таблица 4.1

Составы эпоксидных клеевых композиций

для склеивания арматуры с древесиной

Содержание в мас. частях для

Компоненты

вариантов клеевых композиций. Назначение Наименование 1 2 3 4 5

Эпоксидно-диановая 100 100 100 — Связующее смола ЭД-20

Алкилрезорциновая

эпоксидная смола — — — 100 100

ЭИС-1 Пластифи- Дибутилфталат или 20- — — 25 катор полиэфир МГФ-9 25 Растворитель Сламор (сланцевый — 30 30 — 30 модификатор) 50

Полиэтиленполиамин 10- — — — Отвердитель (ПЭПА) 12

Оксиэтилированный — — 10- 10 полиэтиленполиамин 12

(УП-0622)

Дамин — 20- — — 20 Наполнитель Портландцемент 200 — — — Прокаленный песок, До До До До

просеянный через — 400 350 300 400

сито 1,0

Эпоксидные клеи должны иметь жизнеспособность при температуре 20±10С не менее 1.5 часов, время отверждения в пределах 40-60 сек., прочность склеивания при вытягивании арматуры из деревянных призм не менее 7,2 МПа [24].

Расход клея на каждое изделие определялся согласно графику:

Диаметр арматуры, мм

26

18

10

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Расход эпоксидного клея, кг

Рис.23. Расход клеевой композиции в зависимости от профиля паза и диаметра

арматуры

Приготовление эпоксидно-песчаного клея холодного твердения осуществляется порциями, необходимыми для вклеивания группы стержней арматуры одной балки. Состав клея ЭПП1: на 100 в.ч. смолы ЭД20, 100 в.ч. песка, 15 в.ч. пластификатора, 12 в.ч. отвердителя ПЭПА. Заполнение отверстий эпоксидными составами выполняется с помощью специального устройства – шприца с диаметром сопла не менее 12 мм.

Погружение предварительно очищенных, обезжиренных и смазанных клеем стержней производится виброинструментом. При вклеивании арматуры необходимо создать контактное (минимальное) давление порядка 0,05-0,1 МПа для фиксации арматуры в проектном положении с дополнительной подливкой клея по мере его поглощения древесиной. Такое давление создаваётся при помощи инвентарных прессовых устройств. Обычно процесс склеивания при температуре 18200С происходит в течение 1012 часов: за это время клеевое соединение достигает разборной прочности (6070% от конечной).

При производстве композитной конструкции возможно применение нагрева в камере аэродинамического прогрева до 50600, при котором разборная прочность достигается через 23 ч, что значительно снижает трудоемкость изготовления.

4.3. Сварочные работы

Целью сварочных работ является жесткое крепление отгибов арматурных стержней со стенкой швеллера.

При производстве композитной балки используется ручная электродуговая сварка с нижним пространственным положением шва. Швы выполняются сплошными нахлесточными с двух сторон арматурного стержня.

Сваркой называется технологический процесс получения неразъемного соединения. Для получения сварного соединения соединяемые поверхности сближают на расстояния, в пределах которых действуют силы межатомного сцепления. По методу объединения заготовок различают сварку плавлением и сварку давлением.

Расплавленный металл получают путем плавления кромок заготовок и электродного (или присадочного) металла электрической дугой. После заполнения зазора между заготовками металл затвердевает, образуя прочный сварочный шов.

Перед сваркой кромки металла тщательно подготавливают: зачищают стальной щеткой, шкуркой, правильно располагают друг относительно друга, а при необходимости проводят разделку напильником или абразивным кругом.

Сварочная дуга – мощный стабильный разряд электричества в ионизированной атмосфере газов и паров металла. Ионизация дугового промежутка происходит во время зажигания дуги и непрерывно поддерживается в процессе ее горения. Процесс зажигания дуги включает три этапа: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод на расстояние 3 – 6 мм и возникновение устойчивого дугового разряда. Короткое замыкание выполняется для разогрева торца электрода 1 и заготовки в зоне контакта с электродом. После отвода электрода с его разогретого торца (катода) под действием электрического поля начинается эмиссия электронов. Столкновение быстродвижущихся по направлению к аноду электронов с молекулами газов и паров металла приводит к их ионизации. В результате дуговой промежуток становится электропроводным и через него начинается разряд электричества. Процесс зажигания дуги заканчивается возникновением устойчивого дугового разряда. Для питания сварочной дуги применяют источники переменного (сварочные трансформаторы) тока.

Сварка деталей выполняется на сварочном посте. Сварочный пост для ручной электродуговой сварки оборудуется сварочным трансформатором, рубильником (контактором), сварочным столом и приточно-вытяжной вентиляцией. Электрическая схема подключения сварочного поста, содержит сеть переменного тока напряжением 220-380 В, который подается через контактор к сварочному трансформатору. От сварочного трансформатора по гибким проводникам ток подводится к электрододержателю и сварочному столу (изделию).

Электрододержатель служит для установки и зажима металлического электрода и подведения к нему сварочного тока. Электрод представляет собой металлический стержень с нанесенным на него специальным покрытием. Один конец электрода оголен – контактный конец. Диаметр электрода определяется диаметром электродного стержня. Электрод устанавливается в электрододержатель контактным концом.

Работы производятся с технологическими перерывами для охлаждения металла и контроля качества шва с удалением шлака.

4.4. Защита конструкции составами огне — и биозащиты

Для обработки древесины композитных балок применяется комплексный био-огнезащитный препарат для древесины «Двойная защита» (ХМББ-3324).

Препарат эффективен для защиты от гниения, грибов и древоточцев древесины, подверженной действию атмосферной влаги. Препарат имеет также огнезащитные свойства, т.е. снижает вероятность возгорания. Переводит древесину в группу Г1 (слабогорючая).

Обработанная древесина после высыхания безвредна для человека и окружающей среды, поэтому может находиться в непосредственном контакте с человеком и животными. Препарат без запаха, активно впитывается в древесину. Пропитанная древесина имеет приятный фисташковый оттенок, по наличию которого контролируется сплошность и глубина обработки, легко склеивается и окрашивается. Сохраняемость биозащитных свойств от 20 до 50 лет в зависимости от расхода препарата и условий эксплуатации. Нанесение составов на балку производится при помощи краскопульта.

ВЫВОДЫ

1. На основе проведенных исследований доказана возможность создания новых балочных конструкций выполненных в виде композита древесины и металла. Применение металла в растянутой зоне балок повышает прочностные и жесткостные характеристики, что в свою очередь обеспечивает высокую эксплуатационную надежность конструкций.

2. Армирование композитных балок повышает их несущую способность на 37…40% и уменьшает деформативность на 44…52% по сравнению с деревянными. Это позволяет использовать их для повышенных нагрузок, расширяет область применения и сокращает расход древесины при производстве.

3. Разрушение балок усиленных введением металлического швеллера в растянутую зону носит пластичный характер в отличии от цельнодеревянных балок. При доведении до предельного состояния древесины разрыва швеллера не происходит.

4. Выведен инженерный метод расчёта предложенных балок и разработана технология изготовления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/diplomnaya/derevyannyie-perekryitiya/