CC BY
1
Материаловедение. Нанотехнологии
УДК 691
Б01: 10.17277/уе81тк.2023.04.рр.694-701
ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА ОПОР НА ПРОГИБ ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ ИЗГИБЕ ЦЕМЕНТНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТ
В. А. Кузнецов, Ю. И. Кузнецова, О. М. Шелестий, В. П. Ярцев
Кафедра «Конструкции зданий и сооружений», Kuznetsov_Vladislav_Andreevich@mail.ru; ФГБОУВО «ТГТУ», Тамбов, Россия
Ключевые слова: каркасный дом; композиционный материал; нагрузка; прогиб; разрушение; сухой монтаж; цементно-стружечная плита.
Аннотация: В ходе испытаний по влиянию количества опор на поперечный изгиб выбраны цементно-стружечные плиты различной толщины, уложенные на опоры с разным шагом. Получены результаты абсолютных и относительных прогибов при одно-, двух- и трехпролетных схемах опирания.
Введение
Цементно-стружечные плиты (ЦСП) - листовой композиционный строительный материал, который имеет в своем составе тонкую древесную стружку мелкой или средней фракции, портландцемент марки М500, воду и добавки. Данный строительный материал не только экологически чистый, паропроницаемый (дышащий) с высоким показателем удельной теплоемкости и высоким гарантийным сроком эксплуатации, но и обладает рядом преимуществ перед другими материалами.
Некоторые производители плиты ЦСП делают из нескольких слоев. Они отдельно замешивают составы с более мелкой и более крупной щепой. Смесь с крупной щепой используется для внутренних слоев плиты и придает ей большую прочность. Из состава с более мелкой щепой формируются наружные слои, что делает поверхность более гладкой. Сложенный «пирог» поступает в пресс, в результате формируется монолитная плита ЦСП с улучшенными характеристиками.
Цементно-стружечные плиты, в основном, используют в технологиях «сухого» монтажа. Они хороши при строительстве каркасных домов, так как не выделяют вредных веществ, имеют высокую прочность, малогорючи, во время пожара выделяют малое количество дыма, не распространяют огонь. Имея высокую механическую прочность, повышают жесткость каркасных конструкций. Все это делает каркасные дома, обшитые ЦСП, более безопасными и надежными.
Цементно-стружечные плиты используются не только в малоэтажном, но и промышленном строительстве для наружной и внутренней обшивки стен, а также для обшивки полов и потолков, поэтому исследование свойств ЦСП является актуальным [1 - 8].
Еще одна область применения цементно-стружечных плит - выравнивание пола, стен. По сравнению с другими материалами плита ЦСП имеет лучшие зву-
коизоляционные характеристики, не подвержена воздействию грибков, хорошо переносит климатические влияния. Поэтому часто используются при создании вентилируемых фасадов.
Цементно-стружечные плиты плохо переносят изгибающие деформации, но имеют очень высокую прочность при продольных нагрузках. Потому их используют для монтажа на вертикальные поверхности.
Результаты лабораторных исследований
В качестве объектов исследования выбраны ЦСП различной толщины (16, 24, 36 мм). Испытания проводились в лабораторных условиях.
1. Цементно-стружечная плита прикреплена к трем пролетам по 600 мм. Размер ЦСП 600 х 1850 мм, площадь нагрузки 600 х 200 мм = 0,12 м2, груз - ар-болитовые блочки размером 200x200x400 мм. Расчетная схема трехпролетной плиты представлена на рис. 1. Величины прогиба ЦСП, опертой на четыре лаги (опорные оси), представлены в табл. 1. Зависимость прогиба от нагрузки трехпро-летной расчетной схемы представлена на рис. 2.
2. Цементно-стружечная плита прикреплена к двум пролетам по 600 мм. Размер ЦСП 600x1250 мм. Расчетная схема двухпролетной плиты представлена на рис. 3. Величины прогиба ЦСП 24 мм, опертой на три лаги (опорные оси), представлены в табл. 2. Зависимость прогиба от нагрузки двухпролетной расчетной схемы представлена на рис. 4.
3. Цементно-стружечная плита прикреплена к одному пролету 600 мм. Размер ЦСП 600x650 мм. Расчетная схема однопролетной плиты представлена на рис. 5. Величины прогиба ЦСП 24 мм, опертой на две лаги (опорные оси) пролетом 600 мм, представлены в табл. 3.
4. Цементно-стружечная плита прикреплена к одному пролету 1000 мм. Размер ЦСП 600x1050 мм, площадь нагрузки 600x200 мм = 0,12 м2, величины прогиба ЦСП 24 мм, опертой на две лаги (опорные оси) пролетом 1000 мм, представлены в табл. 4. Величины прогиба ЦСП 36 мм, опертой на две лаги (опорные оси) пролетом 1000 мм, представлены в табл. 5. Зависимость прогиба от нагрузки однопролетной расчетной схемы при толщине ЦСП 24, 36 мм в шаге опор 0,6 и 1,0 м представлена на рис. 6.
11
200
1 ф
600 600 600
Рис. 1. Расчетная схема трехпролетной плиты
Таблица 1
Величины прогиба ЦСП, опертой на четыре лаги
Прогиб, мм
Нагрузка 24 16
Р, кг абсолютный, мм относительный, % абсолютный, мм относительный, %
51 1,81 0,30 -
79 1,86 0,31 1,97 0,33
84 2,0 0,33 2,07 0,35
127 2,19 0,37 2,21 0,37
139 2,77 0,46 3,18 0,53
184 2,91 0,49 3,43 0,57
192 3,49 0,58 4,27 0,70
217 3,98 0,66 4,31 0,72
233 4,13 0,69 4,48 0,75
245 4,21 0,70 6,14 1,02
281 4,51 0,75 6,78 1,13
314 4,91 0,82 Разрушение
Результат
ке
з у
н и
ипр
ь
1 о и 05
ш3
у
р
е н
П
С Ц
8,0 6,0
4,0 2,0 0
Прогиб, мм
Внешняя нагрузка, кг
51 79 84 127 139 184 192 217 233 245 281 314
—24 мм 1,81 1,3$ 2,0 2,19 2,7! 2.91 3,49 3,9$ ИЗ 4,21 4,51 4,91
—о—16 мм • 0,97 2,07 2,21 3,18 3,43 4,27 4,31 4.48 6,14 $,78 -
Рис. 2. Зависимость прогиба от нагрузки трехпролетной расчетной схемы
1
200
—!—
600 -ь- 600 -ь>
Рис. 3. Расчетная схема двухпролетной плиты (начало)
Рис. 3. Окончание
Величины прогиба ЦСП 24 мм, опертой на три лаги
Таблица 2
Нагрузка Р, Прогиб, мм
кг абсолютный, мм относительный, %
75 1,23 0,21
127 2,11 0,35
179 3,07 0,51
230 4,15 0,69
280 5,05 0,84
Прогиб, мм
Результат
ЦСП не разрушилась при нагрузке 280 кг
6,0 4,0 2,0 0
Внешняя нагрузка, кг
75 127 179 230 280
—0-24 мм 1.23 2,11 3,07 4,15 5,05
Рис. 4. Зависимость прогиба от нагрузки двухпролетной расчетной схемы
X II
200 200
I
I
600
1000
Рис. 5. Расчетная схема однопролетной плиты
Таблица 3
Величины прогиба ЦСП 24 мм, опертой на две лаги пролетом 600 мм
Нагрузка Р, кг Прогиб, мм Результат
абсолютный, мм относительный, %
75 1,07 0,18 ЦСП не разрушилась при нагрузке 350 кг
127 2,0 0,33
179 2,71 0,45
230 3,61 0,60
280 4,29 0,72
335 4,95 0,83
350 5,68 0,95
Таблица 4
Величины прогиба ЦСП 24 мм, опертой на две лаги (опорные оси)
пролетом 1000 мм
Нагрузка Р, кг Прогиб, мм Результат
абсолютный, мм относительный, %
75 1,90 0,19 ЦСП разрушилась при нагрузке 270 кг
125 4,20 0,42
175 6,90 0,69
Таблица 5 Величины прогиба ЦСП 36 мм, опертой на две лаги (опорные оси) пролетом 1000 мм
Нагрузка Р, кг Прогиб, мм Результат
абсолютный, мм относительный, %
75 1,41 0,14 ЦСП не разрушилась при нагрузке 350 кг
125 2,65 0,27
175 3,57 0,38
220 4,11 0,41
270 5,20 0,52
325 6,33 0,63
Примечание: Без приложения дополнительной нагрузки прогиб увеличился до 6,48 мм.
Заключение
По результатам лабораторных испытаний можно сделать следующие выводы: увеличение пролета на 40 % снизило несущую способность плиты вдвое; число опорных осей (пролетов) не влияет на прогиб ЦСП.
Рис. 6. Зависимость прогиба от нагрузки однопролетной расчетной схемы при толщине ЦСП 24, 36 мм в шаге опор 0,6 и 1,0 м
Прогиб, мм
6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0
Внешняя нагрузка, кг
75 117 179 230 21Ю 335 та
-024 мм, двухпролетная ш 3,07 4,16
-□-24 мм, однопролетная 1.07 а» 2,71 3,61 4.29 <95 ш
24 мм, трехпролетная 2,22 297 4,175 456
Рис. 7. Зависимость прогиба от нагрузки ЦСП 24 мм при одно-, двух-, трехпролетной схемах опирания
Список литературы
1. ГОСТ 26816-86. Плиты цементно-стружечные. Технические условия. -Введ. 01.07.1986. - М. : Изд-во стандартов, 1986. - 20 с.
2. Ярцев, В. П. Прочность и долговечность цементно-стружечных плит / В. П. Ярцев // Вестник Тамб. гос. техн. ун-та. - 2000. - Т. 6, № 1. - С. 137 - 147.
3. Ярцев, В. П. Работоспособность цементно-стружечных композитов в реальных условиях эксплуатации / В. П. Ярцев, В. А. Кузнецов // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации. - 2021. - Т. 2. - С. 480 - 492.
4. Ярцев, В. П. Расчет теплопотерь каркасно-панельного дома с утеплением а^гоШегт и отделкой из цементно-шлакового раствора / В. П. Ярцев, В. А. Кузнецов // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХ1 века. - 2020. -№ 1-2. - С. 54 - 57.
5. Ярцев, В. П. Физико-механические испытания строительных композитных материалов : метод. указания к лабораторным работам / В. П. Ярцев, О. А. Киселева. - Тамбов : Изд-во ТГТУ, 2003. - 24 с.
6. Ярцев, В. П. Границы работоспособности композитных строительных материалов / В. П. Ярцев, О. А. Киселева // Вестник Тамб. гос. техн. ун-та. - 2004. -Т. 10, № 2. - С. 543 - 547.
7. Ратнер, С. Б. Пути перехода от испытаний образца к прогнозу работоспособности деталей / С. Б. Ратнер, В. П. Ярцев. - М. : НИИТЭХИМ, 1982. - 39 с.
8. Ярцев, В. П. Влияние климатических воздействий на теплофизические свойства утеплителя АЦ^ТИОТНЕКМ с отделкой из цементно-шлакового раствора / В. П. Ярцев, В. А. Кузнецов //Вестник Тамб. гос. техн. ун-та. - 2020. - Т. 26, № 1. - С. 133 - 139.
The Effect of the Number of Supports on Deflection under Transverse Bending of Cement Particle Boards
V. A. Kuznetsov, Yu. I. Kuznetsova, O. M. Shelesty, V. P. Yartsev
Department of Designs of Buildings and Structures, Kuznetsov_Vladislav_Andreevich@mail.ru; TSTU, Tambov, Russia
Keywords: frame house; composite material; load; deflection; destruction; dry installation; cement bonded particle board.
Abstract: During tests on the effect of the number of supports on transverse bending, cement-bonded particle boards of various thicknesses, laid on supports with different spacing, were selected. The results of absolute and relative deflections for one-, two- and three-span support designs were obtained.
References
1. GOST 26816-86. Plity tsementno-struzhechnyye. Tekhnicheskiye usloviya [Cement particle boards. Technical conditions], Moscow: Standards Publishing House, 1986, 20 p. (In Russ.)
2. Yartsev V.P. [Strength and durability of cement particle boards], Transactions of the Tambov State Technical University, 2000, vol. 6, no. 1, pp. 137-147. (In Russ., abstract in Eng.)
3. Yartsev V.P., Kuznetsov V.A. Fundamental'nyye, poiskovyye i prikladnyye issledovaniya RAASN po nauchnomu obespecheniyu razvitiya arkhitektury, gradostroitel'stva i stroitel'noy otrasli Rossiyskoy Federatsii [Fundamental, search and applied research of the RAASN on scientific support for the development of architecture, urban planning and construction industry of the Russian Federation], 2021, vol. 2, pp. 480-492. (In Russ.)
4. Yartsev V.P., Kuznetsov V.A. [Calculation of heat loss of a frame-panel house with austrotherm insulation and finishing from cement-slag mortar], Stroitel'nyye materialy, oborudovaniye, tekhnologii XXI veka [Construction materials, equipment, technologies of the XXI century], 2020, no. 1-2, pp. 54-57. (In Russ., abstract in Eng.)
5. Yartsev V.P., Kiseleva O.A. Fiziko-mekhanicheskiye ispytaniya stroitel'nykh kompozitnykh materialov: metod. ukazaniya k laboratornym rabotam [Physico-mechanical testing of construction composite materials: method. instructions for laboratory work], Tambov: TSTU Publishing House, 2003, 24 p. (In Russ.)
6. Yartsev V.P., Kiseleva O.A. [Limits of performance of composite building materials], Transactions of the Tambov State Technical University, 2004, vol. 10, no. 2, pp. 543-547. (In Russ., abstract in Eng.)
7. Ratner S.B., Yartsev V.P. Puti perekhoda ot ispytaniy obraztsa k prognozu rabotosposobnosti detaley [Ways of transition from testing a sample to predicting the performance of parts], Moscow: NIITEKHIM, 1982, 39 p. (In Russ.)
8. Yartsev V.P., Kuznetsov V.A. [Influence of climatic influences on the thermophysical properties of AUSTROTHERM insulation with finishing from cement-slag mortar], Transactions of the Tambov State Technical University, 2020, vol. 26, no. 1, pp. 133-139. (In Russ., abstract in Eng.)
Einfluss der Anzahl der Stützen auf die Durchbiegung beim Querbiegen von Zement-Spanplatten
Zusammenfassung: Bei Versuchen zum Einfluss der Anzahl der Stützen auf die Querbiegung wurden zementgebundene Spanplatten unterschiedlicher Dicke ausgewählt und auf Stützen mit unterschiedlichem Abstand verlegt. Es sind Ergebnisse der absoluten und relativen Durchbiegungen für ein-, zwei- und dreischiffige Stützsysteme ermittelt.
Influence du nombre de supports sur la déviation lors de la flexion transversale des panneaux de particules
Résumé: Lors des essais sur l'influence du nombre des supports sur la flexion transversale, sont sélectionnés des panneaux de particules de différentes épaisseurs posés sur des supports à différents pas. Sont obtenus les résultats des déviations absolues et relatives dans les schémas d'appui à une, deux et trois travées.
Авторы: Кузнецов Владислав Андреевич - аспирант кафедры «Конструкции зданий и сооружений»; Кузнецова Юлия Ивановна - магистрант; Шелестий Ольга Михайловна - магистрант; Ярцев Виктор Петрович - доктор технических наук, профессор кафедры «Конструкции зданий и сооружений», ФГБОУ ВО «ТГТУ», Тамбов, Россия.
