close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

uploaded 0C56C85218

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ЛУКИНА
Анастасия Васильевна
Совершенствование технологии восстановления
деструктированной древесины в элементах деревянных конструкций
05.21.05 – древесиноведение, технология и
оборудование деревопереработки
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Архангельск – 2014
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования
«Владимирский государственный университет имени
Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
Научный руководитель:
доктор технических наук,
профессор
Рощина Светлана Ивановна
Официальные оппоненты:
Ковальчук Леонид Михайлович
доктор технических наук,
профессор, заслуженный деятель
науки РФ, ЦНИИСК имени В.А.
Кучеренко, советник ЦНИИСК
имени В.А. Кучеренко
Бызов Виктор Евгеньевич
кандидат технических наук,
ФГБОУ
ВПО
«СанктПетербургский государственный
архитектурно-строительный университет»,
доцент
кафедры
«Конструкции из дерева и
пластмасс»
ФГБОУ ВПО «Московский
государственный университет
леса»
Ведущая организация:
Защита состоится 24 декабря 2014 года в 12:00 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.008.01 на базе ФГАОУ ВПО «Северный
(Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» по адресу: 163002, г. Архангельск, набережная Северной Двины, 17, ауд. 1220.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» и на сайте www.narfu.ru.
Автореферат разослан «
» октября 2014 года.
Ученый секретарь диссертационного Совета
Земцовский Алексей
Екимович
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
Древесина, применяемая в конструкциях деревянного домостроения, часто подвергается неблагоприятным эксплуатационным воздействиям. В
изменяющихся условиях температурно-влажностного режима происходит
биопоражение микроорганизмами органического материала, появление
гнили и деструкция древесины, что приводит к потере эксплуатационной
надежности элементов деревянных конструкций в целом.
В настоящее время применяют различные способы восстановления и
усиления деревянных конструкций, базирующиеся в основном на выборочной замене пораженных участков конструкций цельной древесиной или
металлом.
С появлением высокопрочных полимерных материалов стало возможным восстанавливать пораженные участки несущих деревянных конструкций. Такие полимеры позволяют обеспечивать достаточную термо-, огне- и
морозостойкость усиливаемых элементов из древесины, повышают их
биостойкость.
Предлагаемый метод ремонта и восстановления деструктированных
опорных зон элементов в деревянных конструкциях, рассматриваемый в
диссертации, заключается в импрегнировании в дефектную часть элементов деревянных конструкций полимерной композиции и создании полимер-древесной композиции в деструктированной зоне. Такой подход к восстановлению, является наиболее эффективным и перспективным, при этом
необходимо провести дополнительные исследования разработки технологии восстановления деревянных конструкций.
Поэтому развитие направления восстановления деревянных элементов с
разработкой рекомендаций по технологии импрегнирования деревянных
элементов, ослабленных деструкцией древесины, является актуальной задачей, что определило тему диссертационного исследования.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются деревянные балочные конструкции с деструктированными зонами древесины. Предмет исследования – технология восстановления несущей способности деструктированных деревянных элементов путем применения композитных полимерных составов.
Цель диссертационной работы – исследование и разработка технологии восстановления участков деревянных конструкций с зонами локально
деструктированной древесины.
3
Для достижения поставленной цели определены задачи:
- выполнить комплексный анализ методов ремонта, восстановления и
усиления элементов деревянных конструкций;
- обосновать выбор физической и математической модели древеснополимерной композиции;
- разработать компонентный состав полимерной композиции для восстановления деструктированных зон элементов деревянных конструкций;
- провести численные эксперименты для оценки НДС в деревянных
балках с восстановленными опорными зонами;
- выполнить лабораторно-натурные исследования и дать оценку прочностным и технологическим свойствам полимерной композиции;
- разработать технические решения и технологию восстановления деревянных конструкций с локальными повреждениями.
Методы исследования. В процессе исследования использованы методы
математического моделирования, натурного эксперимента, планирования
экспериментальных исследований, теория вероятностей и математической
статистики, методы тензометрирования с применением информационноизмерительной системы, современные вычислительные комплексы.
Достоверность результатов основывается на достаточном объеме теоретических и экспериментальных исследований с применением методов
математического моделирования, теории планирования факторных экспериментов и статистической обработки результатов экспериментальных исследований, хорошей сходимостью результатов эксперимента с теоретическими предпосылками.
Научная новизна результатов исследований:
- представлено научно-обоснованное решение задачи восстановления
деревянных конструкций с локально деструктированными зонами;
- предложена расчетная математическая модель полимердревесной
композиции, адекватно отражающая физико-механические свойства композитного материала;
- предложена методика прочностного расчета восстановления работоспособности элементов деревянных конструкций с зонами локально импрегнированной древесины.
На защиту выносятся следующие положения и результаты:
- результаты теоретических и экспериментальных исследований прочности полимерной композиции;
4
- результаты теоретических и экспериментальных исследований опорных зон элементов деревянных конструкций, импрегнированных полимерной композицией;
- методика расчета деревянных балок с учетом особенностей расположения древесно-полимерной композиции в опорных зонах;
- практические рекомендации по восстановлению и усилению деструктированных участков опорных зон деревянных балочных конструкций.
Практическая ценность работы
Научно-обоснованные технические и технологические решения по восстановлению локальных зон деструктированных деревянных конструкций
могут быть использованы в проектах реконструкции, ремонта, реставрации
деревянных зданий и сооружений.
Реализация результатов работы
Результаты работы использованы при разработке проекта реконструкции «Основного здания усадьбы Грузинских (Шорыгиных)» в ООО
«Стройэкспертиза», г.Владимир.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях ФГБОУ ВПО
«Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» в 2012…14 гг.; Международном симпозиуме «Современные строительные конструкции из дерева и
пластмасс» (г. Одесса, 2013г); Всероссийском жилищном конгрессе
«Гражданский жилищный форум» (г. Санкт – Петербург, 2013г); Научнопрактическом семинаре «Деревянное домостроение в условиях Европейского Севера» (г.Архангельск, 2013г.); Международной научнотехнической конференции «Строительная наука-2014: теория, практика,
инновации северо-арктическому региону» (г. Архангельск, 2014г.); «Молодежная научная школа- 2014» (г. Владимир, 2014г.)
Публикации. По результатам исследований опубликовано 14 работ, в
том числе три в изданиях по перечню ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из
введения, 5 глав, библиографического списка включающего 183 наименования, изложена на 152 страницах, содержит 78 рисунков и 23 таблицы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении отражена актуальность темы исследования, цель и задачи
исследования, оценивается научная новизна исследований, приведена общая характеристика работы.
5
В первой главе приведен анализ факторов разрушения деревянных
конструкций, виды усиления и восстановления деструктированных участков опорных зон деревянных балочных конструкций в отечественной и зарубежной практике, изложены общие принципы определения работоспособности нагруженных элементов при деструктивных процессах в древесине. Дается история развития производства полимерных материалов, их
виды и использование при восстановлении и ремонте деревянных строительных конструкций.
В разное время проблемами прочности, долговечности и устойчивости
деревянных конструкций, оценки технических возможностей древесины
при их производстве, а также повышения эффективности использования
сырьевых ресурсов занимались Арленинов Д.К., Ашкенази Е.К., Белянкин
Ф.П., Бызов В.Е., Глухих В.Н., Знаменский Е.М., Иванов Ю.М., Инжутов
И.С., Карлсен Г.Г., Ковальчук Л.М., Лабудин Б.В., Левинский Ю.Б., Леонтьев Н.Л., Мажара П.И., Манжос Ф.М.. Мелехов В.И., Митинский А.Н.,
Михайлов Б.К., Найчук А.Я., Онегин В.И., Пластинин С.Н., Погорельцев
А.А., Пятикрестовский К.П., Рощина С.И., Савков В.И., Светозарова Е.И.,
Серов Е.Н., Санжаровский Р.С., Стоянов В.В.,Травуш В.И., Турковский
С.Б., Турушев В.Г., Турков А.В., Уголев Б.Н., Хрулев В.М., Щуко В.Ю.,
Фурсов В.В., и др.
Среди зарубежных следует выделить работы – Bauman R., Gatz K.,
Haring H., Kollmann F., Larsen H., Lyon D.E., Mielczarek Z., Norris H. и др.
др.
Деревянные балки широко распространены в строительстве. Они нашли
применение при строительстве общественных, производственных, сельскохозяйственных, складских зданий. К основным факторам, снижающим
эксплуатационную надежность деревянных балок относятся: несвоевременность проведения текущих и капитальных ремонтов, действие агрессивных сред, несоблюдение температурно-влажностного режима. Наиболее уязвимыми зонами деструкции деревянных конструкций являются
опорные участки.
Рассмотрены физико-механические и технологические свойства различных клеевых композиций на основе резорцинформальдегидных, фенолорезорциноформальдегидных, меламиноформальдегодных, мочевиномеламиноформальдегидных, полиуретановых, поливинолацетатных, дисперсии
полимерной эмульсионной с изоционатным отвердителем, эпоксидных
6
клеев. Исследованию древесно-эпоксидных композиций уделяется особое
внимание.
Эпоксидные смолы в отличие от многих других полимерных материалов
отверждаются с минимальной усадкой без выделения побочных продуктов. Отмечается, что отвержденные эпоксидные смолы обладают хорошими эксплуатационными свойствами и высокими физико-механическими
показателями: высокая прочность, нетоксичность, хорошая адгезия к различным материалам, высокая стойкость к действию агрессивных сред и
т.д. При анализе усиления и восстановления деревянных элементов конструкций отмечается, что одним из перспективных направлений является
использование древесно-полимерных композиций при восстановлении работоспособности эксплуатируемых деревянных элементов конструкций.
Во второй главе рассмотрена физическая и математическая модель
древесно-полимерной композиции в составе балочных конструкций с локальным повреждением отдельных участков. Приводится классификация
повреждений на основе топографии и степени деструкции древесины.
Учтены механические характеристики древесно-композитного анизотропного материала, приведен расчет изгибаемых балочных элементов. Изучены стадии напряженно-деформированного состояния древесины при
нагружении внешней нагрузкой до разрушения. Приведен численный и инженерный методы расчета восстановленных деревянных конструкций.
а)
б)
Рис.1. Общий вид балки, ослабленной деструкцией
а)- восстановление деструктированного участка опорной зоны деревянной
балки; б) - импрегнированный участок полимерной композиции
Восстановление деструктированных участков опорных зон деревянных балочных конструкций предполагается импрегнировать полимерной
композицией локальные участки деструктированной древесины (рис.1.а).
7
Исследовали: «здоровую», деструктированную древесину и импрегнированную древесину полимерной композицией. В численном эксперименте рассматривались балки с типовыми размерами: длиной 4800 мм сечением 100х240 мм (рис.1а, б).
Предложен инженерный метод расчета деревянных конструкций по
приведенным геометрическим характеристикам, что позволяет оценивать
несущую способность и деформативность в упругой стадии работы в соответствии с действующими нормами проектирования деревянных конструкций. Геометрические характеристики сечения (рис.1б) с полимеркомпозитным включением принимают вид:
Площадь приведенного сечения балки
(1)
Fпр  Fдр  Fкл  n  b  h  x  1    n
Статический момент инерции сечения

(h  х) 
x 


Sпр  b   h  х    yc 
  х  n   h  yc   
2 
2 



(2)
Момент инерции сечения относительно нейтральной оси
2
2
 (h  х) 3
(h  х)  n  x 3
x  



I пр  b 
 ( h  х )   yc 
 x  n   h  yс  
 
 12
2 
12
2  



(3)
где Fдр  b  h - площадь древесины;
(4)
x - высота усиления;
(5)
(6)
Fкл b  x - площадь усиления;
n
Eкл
- коэффициент приведения;
Eдр
(7)

Fкл
x
- коэффициент армирования;

Fдр h  x
(8)
h  x

yc

 x  n  2h  x 
положение центра тяжести расчетного сечения (9)
2  h  х   1    n 
2
Инженерный метод можно рекомендовать для расчетов в упругой стадии работы древесины по I и II предельному состоянию. Для восприятия
сдвигающих усилий в пограничной зоне соединения здоровой древесины с
полимердревесной композицией рекомендуется установка дополнительных стальных стержней периодического профиля класса не ниже А300
(клеёных или ввинченных и проч.).
8
Соединения на наклонно вклеенных стержнях, работающих на совместное действие «растяжение с изгибом» должны удовлетворять условию:
 Np

 Ta
2

Q
 
1
Т
н

(10)
где, Np - составляющая расчетного усилия на один стержень Тс, вызывающая в наклонных стержнях напряжения растяжения, определяется по
формуле: Np =Tc cosα; Q-составляющая того же усилия Тс, вызывающая в
наклонных стержнях напряжения изгиба; определяется по формуле:
Q= T sinα; Тa - расчетная несущая способность одного стержня по условию прочности на растяжение, определяется по формуле Тa = RaFa; Тн расчетная несущая способность стержня на один шов из условия его
работы на изгиб: Тн =50 d2 - при шарнирном соединении.
По результатам расчета построены диаграммы «нагрузка - касательные напряжения» (рис.2 и рис.3). При помощи ПК «Lira» получены мозаики распределения касательных напряжений на опорах деревянных элементов (рис.4).
При нагружении деревянных элементов внешней нагрузкой до разрушения отчетливо проявляются три характерные и последовательные стадии
напряженно-деформированного состояния: условно-упругая, упругопластическая, разрушение. Численный эксперимент выполнен с учетом
действительной работы древесины и длительности действия нагрузки с использованием диаграмм σ-ε работы на «сжатие – растяжение», полученной
при испытаниях стандартных образцов. Это позволило учесть в расчетах
анизотропию, ползучесть и изменение модуля упругости древесины на этапах проектирования (рис.4).
В численном эксперименте установлено, что касательные напряжения
в опорной части балки, ослабленной (деструктированной) уменьшаются на
22-27%, по сравнению с балкой из древесины без повреждений. Касательные напряжения в деревянной балке с импрегнированными зонами полимерной композицией, сопоставимы с напряжениями возникающие в балке
из неповрежденной древесины. На основе численного эксперимента сделано заключение, что при длительном действии эксплуатационной нагрузки
приращение деформации в усиленной балке увеличиваются до 47% и стабилизируются в течение года.
9
а)
б)
Рис.2 Диаграмма «нагрузка – касательные напряжения»
а) инженерный метод расчета; б) численный эксперимент.
20
18
Нагрузка, кН
16
14
0 дн
12
120дн
10
240дн
8
6
360дн
4
480дн
2
730дн
0
0
20
40
60
80
100
Деформации, мм
Рис.3. Диаграмма «нагрузка – деформации» во времени
(балка Б-2у)
Условные обозначения балок на рис.2 и рис.4.:
Б-1 – элемент деревянной конструкции со «здоровой» опорной зоной;
Б-2 – элемент деревянной конструкции с деструктированной частью в
опорной зоне;
Б-2у – элемент деревянной конструкции с восстановленной (импрегнированной) опорной зоной.
10
а)
г)
кН/см**2
-0.002
И зополя напряжений по Txz
-0.021
-0.002
L
б)
кН/см**2
0.003
0.009
И зополя напряжений по Txz
-0.063
0.001
L
в)
кН/см**2
-0.001
И зополя напряжений по Txz
-0.020
-0.002
L
Рис.4. Мозаика и эпюра касательных напряжений τxz на опоре
а) - для балки Б-1; б) - для балки Б-2; в) - для балки Б-2у; г) – эпюры касательных напряжений (τxz х3) в опорном сечении балок Б-1, Б-2, Б-2у.
В третьей главе приведена методика проведения испытаний и обработки экспериментальных данных, целью которых являлось определение
компонентного состава полимерной композиции, исследовать прочностные свойства «здоровой» и деструктированной древесины, установлено
количество образцов. Описана методика планирования эксперимента, изучены объекты исследований, описана технология приготовления полимер11
ной композиции. Дано описание экспериментальной установки и аппаратного сопровождения.
Методика предусматривает три этапа экспериментальных исследований. На первом определяется компонентный состав полимерной композиции. Оцениваются ее физико-механические и технологические свойства.
На втором исследуются прочностные свойства «здоровой» и ослабленной
деструкцией зоны деревянного элемента. Третий этап предусматривает
изучение под нагрузкой совместной работы древесно-полимерной композиции.
Определяли массовый состав связующего, разбавителя, пластификатора и отвердителя. За основу выбрана эпоксидная смола ЭД-20, отвердитель - полиэтиленполиамин, пластификатор - дибутилфталат, разбавитель ацетон. Технологические добавки отвердитель, пластификатор и разбавитель – варьируемые факторы, связующее – постоянный фактор. Составлен
план эксперимента по системе «латинского квадрата» (рис.5).
Каждый фактор может принимать пять значений. Планирование позволило уменьшить количество проводимых опытов в пять раз (со 125 до
25) при допустимом снижении точности определяемых зависимостей вторичных факторов прочности и деформативности от первичных факторов: o
(отвердитель), p (пластификатор), r (разбавитель).
Рис.5.Схема планирования опыта для трех факторов
Получены эмпирические зависимости:
f (r)= -0,0003r3+0,0092r2-0,08777r+1,251
(11)
f (o)= -0,0012o3+0,0516o2 -0,6875o+3,9451
(12)
f (p)= 0,0003p3-0,006p2+0,0451p+0,8336
(13)
По найденным частным уравнениям каждой переменной получена эмпирическая зависимость, учитывающая влияние каждого конструктивного
фактора на прочность полимерной композиции:
f = Δср f (r) f (o) f (p)
(14)
Полученная многофакторная формула позволяет определять разрушающую нагрузку полимерной композиции в зависимости от любого со12
четания трех вариативных факторов: r, p, o. Полимерная композиция, обладающая лучшими характеристиками применена для проведения эксперимента.
В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований полимерных композиций и образцов древесины при кратковременном действии нагрузки.
Исследование работы полимерных композиций выполнялось в два
этапа. На первом определялись разрушающая нагрузка и предел прочности
полимерных композиций. На втором определялись адгезионная прочность
при испытаниях на сдвиг и поперечный изгиб. Были проведены 25 серий
опытов на сжатие по 5 образцов полимерной композиции в каждой серии и
построены диаграммы «сжимающие напряжения - деформации».
Определялась вязкость образцов с высокими прочностными показателями. При испытании полимерной композиции первого этапа определен
состав рабочего компаунда: связующее ЭД-20 - 100 мас.ч.; разбавитель, - 5
мас.ч.; пластификатор - 16 мас.ч.; отвердитель- 10 мас.ч.
При определении адгезии полимерной композиции с древесиной образцов проведено четыре серии опытов, включающие по пять образцов
древесины соответственно (табл. 1).
Таблица 1
Результаты испытаний полимерной композиции на адгезионную
прочность при сдвиге и изгибе
Цельная древесина
При сдвиге,
При изгибе,
2
кН/см
кН/см2
0,37
2,062
Деструктированная древесина
При сдвиге,
При изгибе,
2
кН/см
кН/см2
0,451
2,619
Для образцов, склеенных вдоль волокон, при испытаниях на изгиб
прочность оказывалась выше, чем у склеенных поперёк волокон. Это объясняется анизотропной структурой древесины. Разрушение образцов древесины при испытании на адгезию происходило по древесине. Различные
значения адгезионной прочности здоровой древесины и древесины, ослабленной деструкцией, объясняется, изменением структуры древесины в
процессе эксплуатации. Деструктированная древесина более «рыхлая» и
пористая, что увеличивает способность к поглощению полимерной композиции.
Для испытания древесины на сжатие и скалывание вдоль волокон, образцы выпиливались из эксплуатируемой деревянной балки перекрытия.
13
Порода древесины - сосна. Установлено, что плотность образцов, взятых
из «здоровой» древесины на 25-30% выше, чем плотность образцов из древесины, ослабленной деструкцией.
Проведена серия испытаний на сжатие вдоль волокон. Установлено,
что прочностные показатели деструктированной древесины, при испытании на сжатие вдоль волокон снижены: разрушающая нагрузка на 42-45%;
предел прочности на 50-55% (рис.6). Установлено, что прочностные показатели древесины, ослабленной деструкцией при испытании на скалывание
вдоль волокон снизились: разрушающая нагрузка на 40-42%; предел прочности на 31-33% (рис.7). Для деревянных образцов древесины, импрегнированных полимерной композицией выполняли аналогично. В результате
установлено, что прочностные показатели восстановленной древесины при
испытании на сжатие и скалывание вдоль волокон возрастают: разрушающая нагрузка на 22-24%; предел прочности на 15-17% (рис.7, рис.8, табл.2).
Рис.6. Диаграмма «разрушающая Рис.7. Диаграмма «разрушающая
нагрузка - относительные дефор- нагрузка-деформации» древесины
мации» древесины при сжатии
при скалывании вдоль
вдоль волокон
волокон
Установлена общая зависимость деформирования древесины при сжатии и скалывании вдоль волокон. Отмечены области проявления пластических деформаций древесины. Характер разрушения модифицированной
древесины - пластический. Это исключает возможность хрупкого разрушения деревянной балки от скалывания и раскалывания в приопорных
участках, повышая эксплуатационную надежность конструкции.
14
Таблица 2
Сравнение прочностных показателей древесины
Наименование
Деструктиро«Здоровая»
ванная
древесина
древесина
при сжатии вдоль волокон
Разрушающая нагрузка, кН
7,33
15,94
2
Предел прочности, кН/см
1,75
3,15
при скалывании вдоль волокон
Разрушающая нагрузка, кН
3,2
5,5
2
Предел прочности, кН/см
0,59
0,89
Импрегнированная
древесина
20,8
4,16
7,2
1,05
В пятой главе разработана технология ремонта и восстановления
работоспособности деревянных элементов конструкций путем модифицированных ослабленных зон деревянных элементов конструкции. Даны рекомендации по практическому применению полимерных композиций при
восстановлении деревянных конструкций.
Восстановление поврежденных участков деревянных балок рекомендуется выполнить методом импрегнирования полимерной композиции в
деструктированную часть деревянной балки. Технологический процесс
восстановления работоспособности элементов деревянных конструкций с
поврежденным участком включает следующие три этапа (табл.3).
Таблица 3
Основные этапы технологического процесса восстановления
поврежденных участков
I Этап.
Подготовительный
- Подготовительные
работы (обследование
объекта);
- Определение температурно-влажностного
режима эксплуатации
древесины;
- Выявление дефектов
и повреждений конструкций;
- Составление дефектной ведомости.
II Этап.
Основной
- Разработка технического решения с технологической картой;
- Монтаж оснастки
оборудования и подготовка рабочей зоны;
- Выполнение ремонтновосстановительных работ.
15
III Этап.
Заключительный
- Снятие разгружающих элементов;
- Контроль качества
работ;
- Обеспечение нормативных условий эксплуатации конструкций.
Основным критерием ослабления сечения является степень деструкции древесины в элементах конструкций в процентах. Характерные типы
сечений показан на рис.8.
Рис.8. Характерные деструктивные повреждения опорных зон
деревянных балок:
а) 0… 50%; б) 0… 25%; в) 0… 25%; г) 0… 20%; д) 0…25%.
При проведении работ поверхность балки разбивают на захватки, где
выполняется зондирование и определяется топография отверстий. Инъецирование полимерной композиции в тело балки с ослаблениями следует
производить механизированным способом под давлением, обеспечивая
равномерное поглощение требуемого количества полимерной композиции
(рис.10). Шаг отверстий назначается из условия радиуса поглощения полимерной композиции от центра отверстия в поврежденную древесину при
этом радиус поглощения полимерной композиции, т.е. радиус закрепления
(r) составляет три радиуса просверленных отверстий, а шаг отверстий для
инъекций составляет 1,73r. Диаметр отверстия назначается из условия:
диаметр инъектора + 5 мм. Схема расположения отверстий представлена
на рис 9. Инъекторы в плане располагаются рядами в шахматном порядке с
перекрытием зон поглощения (рис.9).
Расстояние между рядами инъекторов (lp ) определяется по формуле:
lp = 1,5 r,
(15)
Расстояния между инъекторами (lи)в ряду по формуле:
lи = 1,73 r ,
(16)
где r - расчетный радиус закрепления от единичной инъекции, м.
Готовую полимерную композицию импрегнируют в деструктированную
зону деревянного элемента при температуре 20-30 0С, что обусловлено
технологическими свойствами полимерной композиции. Для усиления
конструкции в восстановленной опорной зоне могут быть установлены
16
вклеенные арматурные стержни. Количество стержней принимается по
расчету согласно СП 64.1330.2011.
Использование разработанной полимерной композиции позволяет решать: «лечение» элементов деревянных конструкций, усиление и восстановление несущей способности деревянных конструкций, ослабленных деструкцией материала (древесины), ремонт элементов деревянных конструкций, получивших различные повреждения.
Рис.9. Схема расположений
отверстий
Рис. 10. Расчетная схема импрегнирования древесины в ослабленной зоне.
1 - расчетный объем восстановленной
древесины от одной инъекции; 2 - действительный объем восстановленной
древесины от одной инъекции;
3 - отверстия для инъекторов;
4 - рабочая часть канала
Контроль качества импрегнирования древесины должен осуществляться
в подготовительный период и в процессе производства работ.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
На основе выполненных теоретических и экспериментальных
исследований получены следующие выводы и результаты:
1. Исследована и разработана технология восстановления локально деструктированных участков опорных зон деревянных балочных конструкций.
2. Проведен комплексный анализ методов ремонта, восстановления и
усиления опорных участков элементов деревянных конструкций с локально деструктированными зонами.
17
3. Обоснован выбор физической и математической модели древеснополимерной композиции в составе элементов деревянных конструкций с
локальным повреждением опорных зон.
4. Разработана и научно-обоснована рациональная по компонентному
составу рецептура полимерной композиции на основе эпоксидной смолы
для восстановления поврежденных участков опорных зон деревянных конструкций, которая позволяет модифицировать капиллярно-пористую
структуру деструктированной древесины.
5. Выполнен численный эксперимент силового сопротивления с восстановленными опорными зонами деревянной балки путем модификации
деструктированной древесины. Установлено, что расхождение инженерного метода с результатами численного эксперимента по прочности составляет 5…7%, по жесткости 8-12%.
6. На основе экспериментальных исследований определены значения
прочностных и технологических свойств полимерной композиции. Установлено, что прочностные свойства модифицированной древесины по
сравнению с деструктированной возрастают: при сжатии в 3 раза, прочность при скалывании в 2,25 раза. Повышаются адгезионно-когезионные
характеристики соединения и эксплуатационная надежность элементов деревянных конструкций.
7. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность восстановления работоспособности древесины, ослабленной деструкцией путем использования полимерной композиции.
8. Разработаны технологические решения и рекомендации по восстановлению деструктированных участков опорных зон деревянных конструкций.
9. Разработанные технические решения восстановления деревянных
балок с ослабленными деструкцией зонами древесины, рекомендованы для
использования в гражданском малоэтажном строительстве, а также для
восстановления памятников архитектуры. Результаты исследований рекомендованы для внесения в нормы проектирования деревянных конструкций.
Основные положения диссертации опубликованы в работах:
по перечню ВАК
1. Лукина А.В. Исследование деревокомпозитных конструкций с применением эпоксидных олигомеров модифицированных углеродными нанотрубками. [Текст] / С.И. Рощина, М.С. Сергеев, А.В. Лукина, М.С. Лисят18
ников // «Научно-технический вестник Поволжья». – 2013, №2. – С. 189192.
2. Лукина А.В. Армированные деревянные конструкции [Текст] / С.И.
Рощина, М.С. Сергеев, А.В. Лукина, // ИВУЗ «Лесной журнал»,2013, №4–
С. 80-85 (0,20 / 0,10 п.л. автора).
3. Лукина А.В. Повышение эксплуатационных свойств древесины,
ослабленной биоповреждениями, путем модификации клеевой композицией на основе эпоксидной смолы. [Текст] / С.И. Рощина, М.В. Лукин, А.В.
Лукина, М.С. Лисятников // «Научно-технический вестник Поволжья». –
2014, №4. – С. 182-184.
в других изданиях
4. Лукина А.В. Расчет композитных балок с учетом влияния перераспределения напряжений во времени / С.И. Рощина, М.В. Лукин, А.В. Лукина, М.С. Лисятников // Материалы межд. науч.-практическая конф. «Современные строительные конструкции из металла и древесины». - Одесса,
ОГАСА. – 2013, №17.- С. 191-196.
5. Лукина А.В. Особенности и технологии производства композитных
балок [Текст] / С.И. Рощина, А.В. Лукина, М.С. Сергеев, Е.О. Бледных //
Материалы VIII межд. науч.-практ. конф. «Дни науки - 2012», Чехия, Прага, – 2012.- С. 52-54.
6. Лукина А.В. Перераспределение напряжений в деревокомпозитных
конструкциях при длительном действии нагрузки [Текст] / С.И. Рощина,
А.В. Лукина// материалы науч.-тех.конф. «Дни науки студентов АСФ2013», Владимир,-2013.-С.52-54.
7.Лукина А.В. Экспериментальные исследования ползучести древесины
[Текст] / С.И. Рощина, М.В. Лукин, А.В. Лукина// Материалы VIII межд.
науч.-практ. конф. «Научния потенциал на света-2012», Болгария, София, 2012.-С.14-16
8. Лукина А.В. Результаты исследования деревокомпозитных конструкций с применением стеклоткани [Текст] / С.И. Рощина, М.С. Сергеев, Лукина А.В., М.С. Лисятников // Сборник трудов научного семинара «Деревянное домостроения в условиях европейского севера», Архангельск, 2013
г., - С. 120-124.
9. Лукина А.В. Перераспределение усилий в композитных балках
[Текст] / С.И. Рощина, А.В. Лукина, М.С. Лисятников // Материалы межд.
науч.-тех. «Строительная наука 2013», ВлГУ, Владимир, 2013 г., - С. 12-15.
19
10. Лукина А.В. Адаптация обветшалых зданий под современные функциональные потребности с сохранением облика исторической застройки
[Текст] / М.В. Грязнов, А.Н. Щербакова, А.В. Лукина, Е.О. Бледных // Материалы межд. науч.-тех. «Строительная наука 2013»,ВлГУ, Владимир,
2013 г., - С. 78-83.
11. Лукина А.В. Проблемы эксплуатации крупнопанельных зданий и
пути их решения [Текст] / М.В. Грязнов, А.Н. Щербакова, А.В. Лукина //
Материалы межд. науч.-тех. «Строительная наука 2013», ВлГУ, Владимир,
2013 г., - С. 83-89.
12. Лукина А.В. К вопросу оптимизации узлов деревянных стержневых
конструкций. [Текст] // М.В. Грязнов, А.В. Лукина, Е.О. Бледных «Construction and architecture». Том 2, Вып.1 (2), Москва: – 2014. – С. 6-8 (0,4 /
0,2 п.л. автора).
13. Лукина А.В. Модификация древесины клеевым компаундом [Текст]
/ Е.А. Смирнов, А.В. Лукина, Е.О. Бледных // Материалы межд. науч.практическая конф. «Современные строительные конструкции из металла
и древесины». - Одесса, ОГАСА. – 2014, №18.- С. 233-236.
14. Лукина А.В. Планирование экспериментального исследования клеевого компаунда для модификации древесины пораженной гнилью[Текст]/
А.В. Лукина, С.И. Рощина, А.С. Грибанов // Сборник трудов межд. науч.техн. конф. «Строительная наука 2014: теория, образование, практика, инновации». - Архангельск, С(А)ФУ. - 2014.- С.257-260.
20
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
848 Кб
Теги
0c56c85218, uploaded
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа