Экспериментальное исследование вклеенного вдоль волокон древесины стержня

Введение. Объект исследования — образцы клееной древесины с вклеенным в каждый образец арматурным стержнем периодического профиля. Предмет исследования — значения сопротивления древесины выдергиванию или продавливанию вклеенного вдоль волокон стержня, податливость данного соединения. Целью является вычисление сопротивления по результатам испытаний и сравнение полученного значения с нормативным, а также оценка податливости соединения. Актуальность обусловлена широким применением в строительстве конструкций из клееной древесины и узлов соединения на вклеенных стержнях. Полученные данные могут быть использованы в построении расчетных моделей и в расчете узлов.

Материалы и методы. Применены эксперимент и расчетные методы.

Результаты. Эксперимент проводился ступенчатой нагрузкой вплоть до разрушения, произошедшего вследствие скалывания вдоль волокон деревянного элемента на границе клеевой шов – деревянный элемент. По результатам исследования пяти образцов получены значения полных деформаций для каждой ступени нагружения. По этим данным вычислены и занесены в таблицу значения сопротивления древесины и податливости для каждого образца. Рассчитано нормативное значение сопротивления древесины, которое превысило значение, указанное в своде правил. Также получено численное нормативное значение податливости.

Выводы. Превышение сопротивления, полученного в результате эксперимента, значению в нормативном документе свидетельствует о применимости последнего, при этом будет обеспечен запас прочности. В расчете уникальных конструкций по специальным техническим условиям возможно применение увеличенного значения сопротивления, полученного по результатам эксперимента. Податливость у соединения, выполненного посредством вклеивания стержня вдоль волокон, мала, но есть. В деревянных конструкциях полностью от нее уйти не представляется возможным.

1. Современные проблемы совершенствования и развития металлических, деревянных, пластмассовых конструкций в строительстве и на транспорте : мат. III Междунар. науч.-техн. конф. Самара, 2005.

2. Современные строительные конструкции из металла, дерева и пластмасс : мат. 12 Междунар. симпозиума. Одесса, 2007.

3. Найчук А.Я., Чорнолиз В.С., Иванюк А.Н. Численные исследования прочности деревянных балок со сквозными трещинами, усиленных наклонно вклеенными стержнями // Ресурсосберегающие материалы, конструкции, здания и сооружения : сб. науч. тр. 2008. № 16 (2). С. 278–281.

4. Орлович Р.Б., Гиль З., Дмитриев П.А. Тенденции в развитии соединений деревянных конструкций в строительстве за рубежом // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2004. № 11 (551). С. 4–9. EDN PIKRGX.

5. Золотов М.С. Исследование напряженно-деформированного состояния анкерного соединения на эпоксидном клее : автореф. дис. … канд. техн. наук. Харьков, 1971.

6. Зубарев Г.Н., Бойтемиров Ф.А., Головина В.М. Испытание деревянной арки с соединениями на вклеенных стержнях // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1983. № 12. С. 15–21.

7. Иванов Ю.M. Длительная несущая способность деревянных конструкций // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1972. № 11. С. 6–12.

8. Иванов Ю.М., Линьков И.М., Сороткин В.М. Исследование влияния армирования на прочность и жесткость деревянных изгибаемых элементов // Разработка и исследование клееных деревянных и фанерных армированных конструкций. 1972. № 24. C. 13–30.

9. Ковальчук Л.М. Склеивание древесных материалов с пластмассами и металлами. М. : Лесная промышленность, 1968. 239 с.

10. Калугин А.В. Клееные деревянные конструкции в современном строительстве // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 7–2. С. 32–37. EDN NXOUFJ.

11. Зубарев Г.Н., Логинова М.П., Головина В.М. Испытание и расчет соединений деревянных конструкций : сб. науч. тр. М. : ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 1981.

12. Турковский С.Б., Саяпин В.В. Исследование монтажных узловых соединений клееных деревянных конструкций. М. : ЦНИИСК им. В.А. Куче- ренко, 1981.

13. Турковский С.Б., Погорельцев А.А. Создание деревянных конструкций системы ЦНИИСК на основе наклонно вклеенных стержней // Промышленное и гражданское строительство. 2007. № 3. С. 6–7. EDN HZIVXP.

14. Поспелов Н.Д., Тумас Е.В. О новых клеештыревых стыках несущих элементов деревянных пролетных строений мостов. Балашиха : СоюздорНИИ, 1970.

15. Вдовин В.М., Ишмаева Д.Д. Экспериментальные исследования жестких узлов балочных структур из клееных деревянных элементов // Региональная архитектура и строительство. 2014. № 2. С. 130–136. EDN SFPAAL.

16. Турковский С.Б., Погорельцев А.А., Преображенская И.П. Клееные деревянные конструкции с узлами на вклеенных стержнях в современном строительстве (система ЦНИИСК). М. : Стройматериалы, 2013. 300 с.

17. Шмидт А.Б., Дмитриев П.А. Атлас строительных конструкций из клееной древесины и водостойкой фанеры : учебное пособие. М. : Изд-во АСВ, 2002. 291 с.

18. Shchelokova T. A research of stress/strain condition of reinforced timber structures with natural weakenings // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 193. P. 03051. DOI: 10.1051/matecconf/201819303051

19. Mirski R., Kuliński M., Dziurka D., Thomas M., Antonowicz R. Strength properties of structural glulam elements from pine (Pinus sylvestris L.) timber reinforced in the tensile zone with steel and basalt rods // Materials. 2021. Vol. 14. Issue 10. P. 2574. DOI: 10.3390/ma14102574

20. Totsuka M., Jockwer R., Kawahara H., Aoki K., Inayama M. Experimental study of compressive properties parallel to grain of glulam // Journal of Wood Science. 2022. Vol. 68. Issue 1. DOI: 10.1186/s10086-022-02040-7

21. Jockwer R., Caprio D., Jorissen A. Evaluation of parameters influencing the load-deformation behaviour of connections with laterally loaded dowel-type fasteners // Wood Material Science & Engineering. 2022. Vol. 17. Issue 1. Pp. 6–19. DOI: 10.1080/17480272.2021.1955297

22. Akter S.T., Serrano E., Bader T.K. Numerical modelling of wood under combined loading of compression perpendicular to the grain and rolling shear // Engineering Structures. 2021. Vol. 224. P. 112800. DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.112800

23. Jockwer R., Dietsch P. Review of design approaches and test results on brittle failure modes of connections loaded at an angle to the grain // Engineering Structures. 2018. Vol. 171. Pp. 362–372. DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.05.061

24. Cabrero J.M., Yurrita M. Performance assessment of existing models to predict brittle failure modes of steel-to-timber connections loaded parallel-to-grain with dowel-type fasteners // Engineering Structures. 2018. Vol. 171. Pp. 895–910. DOI: 10.1016/j.engstruct.2018.03.037

25. Bader T.K., Schweigler M., Serrano E., Dorn M., Enquist B., Hochreiner G. Integrative experimental characterization and engineering modeling of single-dowel connections in LVL // Construction and Building Materials. 2016. Vol. 107. Pp. 235–246. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.01.009

26. Schweigler M., Bader T.K., Hochreiner G., Lemaître R. Parameterization equations for the nonlinear connection slip applied to the anisotropic embedment behavior of wood // Composites Part B: Engineering. 2018. Vol. 142. Pp. 142–158. DOI: 10.1016/j.compositesb.2018.01.003

27. Blaß H.J., Colling F. Load-carrying capacity of dowelled connections // INTER Meeting. 2015. Pp. 48–7–3. Pp. 115–129. URL: https://www.hs-augsburg.de/homes/colling/holzbau-colling/pdf/2015- INTER.pdf

28. Steilner M., Blaß H.J. A method to determine the plastic bending angle of dowel-type fasteners // Materials and Joints in Timber Structures. 2014. Pp. 301–306. DOI: 10.1007/978-94-007-7811-5_28

29. Franke S., Magnière N. The embedment failure of European beech compared to spruce wood and standards // Materials and Joints in Timber Structures. 2014. Pp. 221–229. DOI: 10.1007/978-94-007-7811-5_21

30. Franke S., Magnière N. Discussion of testing and evaluation methods for the embedment behaviour of connections // INTER Meeting. 2014. P. 47–7–1. Pp. 93–102.