CC BY
22
Научная статья Original article УДК 624
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ДЕРЕВЯННОЙ КОНСТРУКЦИИ ЛВЛ С УЧЕТОМ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ
STUDY OF THE BEARING CAPACITY OF A WOODEN STRUCTURE LVL WITH ACCOUNT OF LONG-TERM STRENGTH
Шпаков Денис Алексеевич, магистрант, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» (190005, г.Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская, д.4), +7(812)575-05-34, motermot 1990@mail.ru
Черных Александр Григорьевич, доктор технический наук, профессор, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» (190005, г.Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская, д.4), Тел. 8 (812) 575-05-34, motermot 1990@mail.ru
Shpakov Denis Alekseevich, master student, St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering (190005, St. Petersburg, 2nd Krasnoarmeyskaya, 4), +7(812)575-05-34, motermot1990@mail.ru Chernykh Alexander Grigoryevich, Doctor of Technical Sciences, Professor, St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering (190005, St. Petersburg, 2nd Krasnoarmeyskaya, 4), Tel. 8 (812) 575-05-34, motermot 1990@mail.ru
Аннотация: В настоящее время, в связи с удорожанием стоимости строительных материалов, строительство из дерева приобретает особую актуальность в России. Несущая способность деревянной конструкции ЛВЛ обеспечивается применяемым крепежным материалом. За прошедшие десятилетия было разработано и усовершенствовано множество различных типов соединений. От простых соединений дерева к дереву к современным болтовым соединениям. Создание деревянных конструкций при помощи цилиндрических нагелей насчитывает многие столетия. Нагельные соединения получили существенное развитие и широко применяются за рубежом - в Финляндии, Франции, Соединенных Штатах Америки, Канаде и др. В связи с вышеизложенным, автором настоящей статьи, была предпринята попытка научного анализа и критического осмысления проблемы исследования несущей способности деревянной конструкции ЛВЛ с учетом длительной прочности.
Abstract: At present, due to the rise in the cost of building materials, wood construction is of particular relevance in Russia. The bearing capacity of the LVL wooden structure is provided by the fastening material used. Over the past decades, many different types of connections have been developed and improved. From simple wood-to-tree connections to modern bolted connections. The creation of wooden structures using cylindrical dowels dates back many centuries. Dowel joints have received significant development and are widely used abroad - in Finland, France, the United States of America, Canada, etc. long-term strength.
Ключевые слова: строительство, строительные материалы, деревянные конструкции ЛВЛ, несущая способность конструкций, длительная прочность конструкции.
Keywords: construction, building materials, wooden structures LVL, bearing capacity of structures, long-term strength of the structure.
Исследование проблем соединения дерева с помощью металлических деталей в узловых соединениях приведены на Рисунке.
Рисунок 1. Варианты узловых соединений конструкций с применением
стальных пластин
Нагели различают по признакам: по виду применяемых материалов: а) металлические, применяемые в наземных строительных конструкциях; б) деревянные, применяемые в гидротехнических конструкциях; в) композитные, применяемые в конструкциях, эксплуатируемых в агрессивной среде. По форме: а) цилиндрические; б) пластинчатые. Или по производственному признаку. [4, с. 115]
В соединении с использованием стальных соединителей, детали деревянных конструкций неподвижны относительно друг друга, так как являются одним целым с конструкцией. В этом есть особенности механизма работы соединяемых элементов и механических связей, через которые усилия передаются от элемента к элементу. Металлические детали в соединениях можно условно разделить на несколько основных групп по механизму работы: нагели; болты; шурупы; винты; гвозди, работающие на изгиб; соединения на клеестальных шайбах, работающие на сдвиг; стальные хомуты; болты; накладки, работающие на растяжение. [5, с. 66]
Рисунок 2. Цилиндрические нагели: а) болт; б) штырь; в) гвоздь проволочный; г) гвоздь кованный; д) гвоздь крупноразмерный со специальной заточкой конца; е) дубовый нагель; ж) трубка; э) глухарь; и)
шуруп.
Нагель - это крепёжное изделие, которое можно охарактеризовать как длинный, гибкий стержень. Он служит для соединения между собой элементов деревянных конструкций и препятствует их взаимному сдвигу. Сам нагель при этом работает главным образом на поперечный изгиб. Цилиндрические нагели: болты и штыри (стержни из круглой стали), винты, проволочные гвозди. Нагельные соединения широко распространенный тип механических соединений в конструкциях постоянного и временного назначения. Нагели часто применяются не только при сборке деревянных конструкций, но и при их усилении, ремонте, восстановлении. [1, с. 108]
Новый самонарезающий нагель, позволяет просверливать отверстие в древесине и стальных пластинах и монтировать соединение без предварительного сверления. Эта инновационная технология с применением самонарезающих нагелей, при которой нагельные соединения могут достигать высокой несущей способности. [8, с. 26]
Рисунок 3. Самонарезающий нагель типа WS-T-7 Производства SFS-Stadler
AG
Нагели используются в соединении растянутых элементов, в узлах деревянных ферм и рам. Нагельные соединения отличаются податливостью. Усилия распределяются между нагелями достаточно равномерно, что способствует повышению надежности таких соединений. Простота изготовления и надежность нагельных соединений обеспечили их распространение и в современном строительстве. [2, с. 38]
Рисунок 4. Соединения деревянных конструкций с использованием
самонарезающих нагелей
Соединения «сталь - дерево» с применением самонарезающих нагелей со стальными пластинами могут достигать высокой несущей способности. Обычно стальные пластины вводятся в пазы и просверливаются вместе с деревянными элементами на всю длину нагелей. [6, с. 13]
Допустимая нагрузка на нагели повышается по мере увеличения их несущей способности. Многосрезные нагельные соединения способны при сравнительно малой поверхности пластин воспринимать большие усилия. Например, несущая способность четырехсрезного нагеля в четыре раза больше, чем односрезного. [7, с. 94]
Ниже приводится пример практического применения стальных пластин и самонарезающих нагелей при строительстве общественного здания в Санкт-Петербурге. В реальной практике строительства часто требуются большие размеры конструкций, например, 20-метровых балок и 10-метровых колонн, используемых в общественных зданиях. [3, с. 190]
Поднятые на кровлю 7-метровые блоки Фрезерование технологических пазов под
соединительные металлические пластины «ДекТайЕ»
Завинчивание самонарезающих нагелей ЬУЬ-балки. соединенные при помощи «ЯотЬоВка^» в соединяемые ЬУЬ-балки пластин «ДекТай®» и самонарезающих __нагелей «Яо&оВЬт»_
Рисунок 5. Длинномерные LVL из соединений с самонарезающими нагелями
Однако транспортировка таких конструкции с завода на строительную площадку - это сложная проблема. Было найдено следующее решение. Завод изготовил балки длиной по 7 метров одинакового размера сечения. При помощи уникальной технологии короткие балки были срощены в длинномерные уже на объекте. Для сращивания были использованы самонарезающие нагели со стальными пластинами.
Литература
1. Водянников М. А. Несущая способность и деформативность углепластиковых нагельных соединений деревянных конструкций, работающих в агрессивной среде. // Дисс.. канд. техн. наук. - Москва, 2019. - С. 100-116.
2. Красов А.Н., Чернышев О.Н., Чернышев Д.О. Особенности производства клееного щита для производства мебели / Проблемы науки, 2019. № 4 (40). - С. 36-39.
3. Кулинич Н. А., Черных А. Г. Соединения деревянных конструкций с использованием самонарезающихся нагелей. Факторы, влияющие на несущую способность соединения // III Международная конференция молодых ученых по современным проблемам материалов и конструкций. Издательство Бурятского госуниверситета. - 2019. - С. 187-192.
4. Лукаш А.А., Глотова Т.И., Малышева Н.П., Чернышев О.Н. Технология изделий из древесины. Организация и бизнес-планирование столярно-строительных и мебельных производств // Лукаш А.А. Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2022. - С. 110-118.
5. Чан Куок Фонг. Определение несущей способности соединений «сталь-дерево» конструкций из ЛВЛ при растяжении // Вестник гражданских инженеров. 2021. № 1 (84). - С. 61-69.
6. Чан Куок Фонг. Разработка конструкций деревянных домов - решение строительства для умного города // Материалы 9-й Международной
научно-практической конференции СПбГАСУ. «Инновации в деревянном строительстве», - 2018. - С. 10-17.
7. Черных А. Г., Чан Куок Фонг. Анализ несущей способности соединения с применением самонарезающих нагелей в различных моделях пластического разрушения // Вестник гражданских инженеров. 2020. № 4 (81). - С. 89-99.
8. Чумак К.Г., Чернышев О.Н. Характерные особенности клееного бруса из сращенных заготовок и технология его производства / Наука и образование сегодня, 2019. № 5 (40). - С. 25-27.
Literature
1. Vodyannikov M. A. Bearing capacity and deformability of carbon-fiber dowel joints of wooden structures operating in an aggressive environment. // Diss.. Cand. tech. Sciences. - Moscow, 2019. - P. 100-116.
2. Krasov A.N., Chernyshev O.N., Chernyshev D.O. Features of the production of glued panels for the production of furniture / Problems of Science, 2019. No. 4 (40). - P. 36-39.
3. Kulinich N. A., Chernykh A. G. Connections of wooden structures using self-cutting dowels. Factors affecting the bearing capacity of the connection // III International Conference of Young Scientists on Modern Problems of Materials and Structures. Publishing house of the Buryat State University. -2019. - P. 187-192.
4. Lukash A.A., Glotova T.I., Malysheva N.P., Chernyshev O.N. Technology of wood products. Organization and business planning of carpentry, construction and furniture industries // Lukash A.A. Moscow; Vologda: Infra-Engineering, 2022. - P. 110-118.
5. Chan Quoc Fong. Determination of the bearing capacity of "steel-wood" joints of LVL structures in tension // Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2021. No. 1 (84). - P. 61-69.
6. Chan Quoc Fong. Development of structures of wooden houses - a construction solution for a smart city // Proceedings of the 9th International Scientific and Practical Conference of SPbGASU. "Innovations in wooden construction", - 2018. - P. 10-17.
7. Chernykh A. G., Chan Quoc Fong. Analysis of the bearing capacity of a joint using self-tapping dowels in various models of plastic fracture. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2020. No. 4 (81). - P. 89-99.
8. Chumak K.G., Chernyshev O.N. Characteristic features of glued beams from finger-jointed blanks and the technology of its production / Science and education today, 2019. No. 5 (40). - P. 25-27.
© Шпаков Д.А., Черных А.Г., 2023 Международный журнал прикладных наук и технологий "'Integral" № 1/2023.
Для цитирования: Шпаков Д.А., Черных А.Г., ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ДЕРЕВЯННОЙ КОНСТРУКЦИИ ЛВЛ С УЧЕТОМ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ // Международный журнал прикладных наук и технологий "Integral" № 1/2023.
