Телефон: +7 (383)-312-14-32

Статья опубликована в рамках: XXI Международной научно-практической конференции «Вопросы технических и физико-математических наук в свете современных исследований» (Россия, г. Новосибирск, 25 ноября 2019 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Строительство и архитектура

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Житушкин В.Г., Шепель С.Н. ПРОЧНОСТЬ ВОЛНИСТОЙ СТЕНКИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КЛЕЕФАНЕРНЫХ БАЛОК // Вопросы технических и физико-математических наук в свете современных исследований: сб. ст. по матер. XXI междунар. науч.-практ. конф. № 11(17). – Новосибирск: СибАК, 2019. – С. 42-51.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ПРОЧНОСТЬ ВОЛНИСТОЙ СТЕНКИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КЛЕЕФАНЕРНЫХ БАЛОК

Житушкин Валентин Григорьевич

конд. техн. наук, доц. архитектурно-строительного факультета КубГАУ им. И.Т.Трублина

РФ, г. Краснодар

Шепель Сергей Николаевич

студент архитектурно-строительного факультета КубГАУ им. Трубилина

РФ. г. Краснодар

АННОТАЦИЯ

Исследуется зависимость напряжений в стыках листов фанеры  при изготовлении клеефанерной балки с волнистой стенкой. Теоретические выводы проверены в заводских условиях при изготовлении конструкций для сельхоззданий.

ABSTRACT

The dependence of tensions in the joints of sheets of plywood wavy wall in the manufacture of a cleft beam with a wavy wall is investigated. Theoretical conclusions are tested in the factory in the manufacture of structures for agricultural buildings.

 

Ключевые слова: фанера ,высота волны, длина волны , «на ус», сопротивление, изгиб из плоскости листа.

Keywords: plywood, wavelength, wavelength, "on the us" resistance, bend from the plane of the sheet.

 

Индустриальный метод изготовления клеефанерных балок с волнистой стенкой (рис.1.) предполагает изгиб фанерной ленты по волнообразной синусоидальной форме вдоль полок конструкции (рис.2.)

 

Рисунок 1. Изготовление клеефанерных балок с волнистой стенкой в заводских условиях

 

Стенки таких конструкций выполняются из фанеры березовой или лиственной. В зависимости от конкретных условий волокна наружных шпонов (рубашки) располагаются вдоль, поперек оси балки, и под углом 45°. Фанера водостойкая толщиной 5-15 мм [1]

 

Рисунок 2. Индустриальная клеефанерная балка с волнистой стенкой 

а) общий вид ; б) сечение 1-1.

 

1-пояс (полка) из цельной или клееной древесины; 2-волнистая фанерная стенка; 3- опорное ребро.

Перед запрессованной фанерные листы склеиваются по длине в ленту «на ус». Длина «уса» - (10-12) б, б – толщина фанеры.

Рассмотрим напряжённое состояние фанеры стенки во время изготовления (запрессовки фанеры в полки балки исходя из изгиба ленты) (рис.3.)

 

Рисунок 3. План-схема изгиба фанерной ленты волнистой стенки балки

1-волнистая стенка из фанеры толщиной б; 2-полка балки

 

В соответствии с [6] при частом изгибе кривизна изогнутой оси определяется по формуле:

 

 =                                                                                                                 (1)

Где  - радиус кривизны упругой линии; Мх – изгибающий момент в данном сечении х; ЕI – жестокость поперечного сечения фанерной ленты при изгибе из плоскости ленты.

hb, lb – высота, длина волны;

bn –ширина полки.

Так как вторая производственная формулы прогибов У”= , из уравнения (1) найдем

Мх=EIУII                                                                                                                (2)

При синусоидальной форме формула изгиба стенки вдоль оси балки будет        У i=0,5hв*Sinx , а вторая производная

Уi” =0,5hв** Sinx=* Sinx .

Подставляя значение  Уi” в формуле (2) , получим

Mx* EISinx .                                                                                              (3)

Максимальный изгибающий момент будет в сечении на расстоянии х=0,25 lb от «нулевой» точки  (рис. 3) , где величина выгиба равна полуволне 

Mx                                                                                                    (4)

При I=Iф=hст   и Wф= hст  (hст- высота стенки балки) максимальное напряжение  изгиба будет равно

σ мах= =                                                                                               (5)

где Е-модуль упругости фанеры в продольном направлении.

Соединение фанерных листов в ленту может быть выполнено стыком, направленным параллельно,  перпендикулярно полкам или под углом 45o (рис.4)

 

Рисунок 4. Стыкование фанерных листов волнистой стенки балки

 

  1. Вертикальный стык при направлении волокон наружных слоев (шпонов): а) параллельно полкам; б) перпендикулярно полкам ; в) под углом 45o к полкам.
  2. Стык под углом 45при направлении волокон наружных слоев : г) параллельно полкам; д) перпендикулярно полкам; е) под углом 45к полкам.

 

Прочность  фанерной изогнутой ленты проверяется в этом случае по формулам для схем стыкования:

  1. Стыки перпендикулярны полкам:

а) σ мах=фи=1,15Rфи                                                                                 (6)

б) σ мах=фи=1,15                                                                            (7)

в) σ мах=фн45=1,15Rфн45                                                                (8)

2. Стыки под углом 45֯ к полкам

г)  σ мах==2,7Rфи                                                                  (9)

д)  σ мах==2,7                                                                 (10)

е)                                               (11)

где m=0,6- коэффициент непроклея стыка фанерных листов «на ус» [7], Kgc=0,52-коэффициент длительного сопротивления фанеры [4,8];

Sin = Sin 45o= 0.707- учитывает увеличение длины стыка  на единицу высоты стенки; ЕфифиФи45 – модуль упругости фанеры при изгибе из плоскости листа соответственно вдоль, поперек и под углом 45o;

RФи,RФи,RФи45 –расчетное сопротивление фанеры изгибу из плоскости листа соответственно параллельно , перпендикулярно и под углом 45к волокнам наружных шпонов. 

Модуль упругости фанеры при изгибе из плоскости листа принимается в соответствии с формулой (11.21) [5] и данными таблицы 11[8] .

Численные значения упругих свойств фанеры при изгибе из плоскости листа с округлением , не влияющим на инженерные расчеты, приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Модуль упругости фанеры марки ФСФ сортов В/ВВ, ВВ/С при изгибе из плоскости листа

 

Фанера

Модуль упругости, кгс/см2

Вдоль волокон наружных шпонов, Ефи

Поперек волокон наружных шпонов , Ефи

Под углом 45o,

Ефи45

Березовая: семислойная толщина 8 мм и боле;.

 

 

10500

 

 

40000

 

 

25000

пятислойная толщиной 5-7 мм

 

90000

 

3000

 

25000

Лиственная толщиной 8 мм и более

 

95000

 

40000

 

20000

 

Расчетное сопротивление фанеры изгибу из плоскости листа под углом α=45֯ находим исходя из формулы Ханкинсона [5] при n=  (1,5).

Rфи45= ,                                                                                      (12)

где  ,  - расчетное сопротивление фанеры изгибу из плоскости листа соответственно вдоль и поперек волокон наружных шпонов, принимаемые по таблице 10 [9].   Численные значения показателей прочности  сведены в таблицу 2.

Таблица 2.

Расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа под углом 45o к волокнам наружных шпонов фанеры марки ФСФ сортов В/ВВ, ВВ/С

Фанера

Численное значение   Rфн45 ,кгс/см2

Березовая: семислойная толщиной 8 мм и более;

75

пятислойная толщиной 5-7 мм

45

Лиственная семислойная толщиной 8 мм и более

115

Примечание: поправочный коэффициент к расчетному сопротивлению фанеры из березы Урала – КRФ=1,1 [3].

 

Выведенные формулы по определению прочности фанеры при изготовлении клеефанерных балок с волнистой стенкой позволяют найти оптимальное отношение высоты волны к ее длине и направление волокон наружных шпонов листового материла.

Клеефанерные балки двутаврового сечения с волнистой стенкой пролетом 9 м под расчетную нагрузку 900 кгс/м были смонтированы при возведении здания комплекса КРС  в Краснодарском крае [1]. (Рис.5)

 

Рисунок 5. Клеефанерные балки с волнистой стенкой в здании коровника

 

Стенки балок выполнялись из водостойкой березовой фанеры семислойной марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной =10 мм. Длина волны стенки   lв=1 м (100см) , высота hв=6см.Непрерывность стенки обеспечивалась соединением заготовки  в ленту «на ус». Волокна наружных слоев в стенке направлены под углом 45 ֯  к оси балки. Стенка запрессована в синусоидальный паз трапецеидального сечения глубиной 25 мм (2.5), расположенный в деревянных клееных полках.

Результаты расчета фанерной стенки на прочность при изгибе ленты сведены в таблицу 3.

Таблица 3.

Прочность фанерной стенки при изготовлении балки (изгибе фанерной ленты)

Примечание: расчетное сопротивления фанеры вдоль и поперек волокон наружных шпонов при изгибе из плоскости листа приняты согласно таблице 10[9], под углом 45o- по таблице 2.

 

Данные таблицы 3 показывают, что принятое стыкование листов фанеры балок с волнистой стенкой обеспечило её прочность при изготовлении.

 

Список литературы:

  1. Гёту К.-Г.,Хоор Д., Мёлер К.,Натерер 10. Атлас деревянных конструкций. Перевод с немецкого Александровой Н.И. под редакцией д.т.н.,проф. Ермолова В.В.М.: 1985.С.53.
  2. Житушкин В.Г. Клеефанерные конструкции .М. : АСВ,2011. С.123-127, 172-173.
  3. Житушкин В.Г., Рябухин А.К. Расчет элементов деревянных и клеефанерных конструкций .Краснодар . КубГАУ им. И.Т.Трубилина ,2019. С.87-90, 111.
  4. Кириллов А.Н. Конструкционная фанера. М.: Лесная промышленность , 1981. с. 100-108.
  5. Лаборатория лесных продуктов  США. Справочные руководство по древесине . Перевод с английского Горелика Я.П. и Михайловой Т.В. М. : Лесная промышленность ,1979.  с.302-309,146-148
  6. Любощиц М.И., Ицкович Т.М. Справочник по сопротивлению материалов . Издание второе, переработанное и дополненное . Минск, Вышэйшая школа, 1969.  с. 208-209.
  7. Стоянов В.В., Хрулев В.М., Житушкин В.Г., Узун Н.И. , Легкие конструкции для строительства . Кишинев, «Штинца»1985.  с. 49,53-58.
  8. ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя  СССР. Рекомендации по расчетным сопротивлениям и модулям упругости фанеры из древесины лиственницы.,1971 16с.
  9. СНиП IIⅡ-25-80. Деревянные конструкции.
  10. СП.64.13330.2017. Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП IIⅡ-25-80.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом