CC BY
1Международный научный журнал «ВЕСТНИК НАУКИ» № 2 (71) Том 1. ФЕВРАЛЬ 2024 г. 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 К^ и Кцс 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).
Р
1 ю
170
Рис.1.
Коэффициент интенсивности напряжений при сдвиге вычисляли по формуле [2]:
К = 2.8-М-2 + 0.72(1) 1 ЬЬ32 ЫЬ2
где Мир- изгибающий момент и поперечная сила в сечении,
соответствующем вершине трещины,
Ь=30 мм и Ь=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 Р&. Результаты эксперимента сведены в таблицу 1.
Таблица 1. Результаты испытаний балочных образцов с центральной трещиной (БОЦТ).
Марк Марка Полудли Кпс Ширина годовых Угол наклона
а клея образца на кН кПа*м1/2 колец, мм годовых колец,
трещин мм
ы ¿1, ¿2, а1 а2
ММ мм мм градус градус.
ФР- 100.1.1 40 19,4 1489,57 1,0* 0,6 145* 27
100 100.1.2 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- 50.1.1 43 16,8 1359,78 2,9 1,8* 152 114*
50 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- 12.1.1 43 16,2 1311,21 1,15* 1,4 1* 1
12 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:
ё1 и ё2 - расстояние между годовыми кольцами в верхнем и нижнем слоя клее вого соединения соответственно
а1 и а2 - 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 ^^=1401,35 кПа*м1/2 (а =189,6 кПа*м1/2, у = 13,5%). Различие между средними значениями ^^р 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 (ё1=ё2) 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 (а1=а2) 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:
1. Масалов А.В. Трещиностойкость изгибаемых деревянных элементов: Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. - Воронеж, 1992
2. Murphy J.F. Mode II wood test specimen beam with center slit // J. Testing and evaluation. - 1988. - V.16 - N4 - p.364-368.
Avdyakov D.V.
Kursk State University (Kursk, Russia)
Moskalchuk А.М.
Kursk State University (Kursk, Russia)
RESISTANCE TO SHEAR FORM OF DESTRUCTION OF GLUED BENDING GLUED WOOD STRUCTURES
Abstract: the paper presents a study of the characteristics of the shear resistance to fracture of laminated timber structures during bending
Keywords: crack resistance, fracture, laminated wood, laminated wood structures, wooden structures, bending shear.
