Применение клееных деревянных балок в современном строительстве

Области применения композитной арматуры:

Композитная арматура используется в качестве гибких связей трехслойных каменных стен зданий и  сооружений гражданского и промышленного и сельскохозяйственного строительства, включающих несущий слой, облицованный слой и слой жестокого утеплителя, а также для использования в легких и тяжелых бетонах.(пенобетон, плиты перекрытия, в плитах покрытия, в монолитных фундаментах), а также в дорожном строительстве под асфальтобетонные покрытие.

  Область  применения композитной арматурой  не ограничивается промышленно-гражданским  и дорожным строительством. Она  быть может, расширена по мере накопления экспериментальных данных.

 

Разработка  и применение композитной арматуры

  Исследования по созданию и изучению свойств высокопрочной неметаллической арматуры, определению областей её применения были начаты в СССР в 60-х годах прошлого века.

   Была разработана непрерывная технология изготовления арматуры диаметром 6 мм из щелочестойкого стекловолокна мало- циркониевого состава марки Щ-15ЖТ, подробно изучены физико-механические свойства. Особое внимание уделялось изучению химической стойкости и долговечности стеклянного волокна и арматуры на её основе в бетоне и различных агрессивных средах.

  Определена  возможность получения стеклопластиковой  арматуры со следующими показателями: временное сопротивление разрыву  до 1500 МПа, начальный модуль упругости  порядка 50000 МПа, плотность 1,8-2,0 т/м3 при весовом содержании стекловолокна 80%. Диаграмма арматуры при растяжении практически прямолинейна до разрыва, предельные деформации к этому моменту достигают 2,5-3,0%; долговременная прочность арматуры в нормальных температурно-влажностных условиях составляет 65% её временного сопротивления, коэффициент линейного расширения

5,5-6,5•10-6.

 Для улучшения сцепления арматуры с бетоном перед их термической обработкой стержней на них навивалась по спирали с усилением стеклянная нить, которая создавала ребристую поверхность. Стеклопластиковую арматуру с такими свойствами целесообразно использовать в предварительно напряжённых бетонных конструкциях, в конструкциях, к которым предъявляются особые требования в отношении коррозионной, электроизоляционной стойкости, немагнитность и радиопрозрачность.

   В 70-ых  годах XX века неметаллическая  арматура была применена в  конструкциях из лёгких бетонов  (ячеистых бетонов, арболита и  др.), а также в фундаментах,  сваях, электролизных ваннах, балках  и ригелях эстакад, опорных  конструкциях конденсаторных батарей, плитах крепления откосов, безизоляторных траверсах и других конструкциях.

     В  1976 г. построены два надвижных  склада в районах гг. Рогачев  и Червень. Несущие наклонные  деревянные элементы верхнего  пояса арок армированы четырьмя предварительно напряжёнными стеклопластиковыми стержнями диаметром 6мм. Стержни расположены в двух пазах сечением 10х18 мм, выбранных в нижней пластине элементов. Приопорные участки элементов (в коньковом и опорных узлах) усилены деревянными накладками из досок толщиной 20 мм.  Экономия древесины в несущих армированных элементах составила 22% , на 9% была снижена стоимость, масса конструкций уменьшена на 20%.

     В  1975 г. по проекту кафедры «Мосты  и тоннели» Хабаровского политехнического  института закончено строительство первого в мире клееного деревянного моста длиной 9 м, балки которого с поперечным сечением 20х60 см изготовлены из древесины ели и армированы четырьмя предварительно напряжёнными пучками из четырёх стеклопластиковых стержней диаметром 4 мм.

   В Германии  в начале 80-х годов стеклопластиковую  арматуру стали применять для  армирования бетонных мостов. В  г. Дюссельдорф построен мост  для пешеходного движения. Автодорожный  двухпролётный мост шириной 15 м на Уленбергштрассей, армированный  стеклопластиковыми стержнями, открыт для движения в 1987 г. Максимальная неподвижная нагрузка для транспорта составляет 600 кН . Длина пролётов - 21,3 и 25,6 м.

    В  1986 г. и 1988 г. в Японии построены  мосты, в конструкции которых  применена напрягаемая углепластиковая арматура. Положено начало использованию неметаллической арматуры в конструкциях морских портом сооружений.

Эффективность

  По результатам обследования трех пролетных строений мостов, несущие конструкции которых предварительно напряжены стеклопластиковой арматурой, могут быть сделаны выводы:

   1. В пролетных строениях опытных мостов из клееной древесины (31 год эксплуатации), сталежелезобетонного пролетного строения (25 лет эксплуатации) и пролетного строения из стеклопластбетона (17 лет эксплуатации) сохранен эффект предварительного напряжения СПА.

    2. Оправдано использование СПА в качестве анкеров в несущих конструкциях на основе эпоксидных смол.

   3. Положительные результаты дает применение неметаллической композитной арматуры в дорожном и промышленно-гражданском строительстве.

 

 

 

Итог  данной работы

 

 В результате  изучения, переработки и систематизации полученной информации появилась идея создания клееной комбинированной балки перекрытия(покрытия) специального назначения составного сечения.

Краткое описание конструкции.

Составное сечение  балки представляет в форме перевёрнутый рельс.

Верхний пояс выполнен из ЛВЛ бруса сечением 225х60(примерно), длиной-до 10(12)м. Стенка из ОСП (толщина  и высота по расчёту). Нижний пояс-ЛВЛ  брус П-образного(перевёрнутого) сечения с фрезерованной канавкой для вклеивания композитной арматуры, сечение – по расчёту(примерно 60х60). Композитная арматура- по расчёту (6-8мм). Необходимо конструирование и расчёт опорных частей балок и мероприятий по устранению местной потери устойчивости по длине балки.

Применение:

- перекрытия  сооружениях, работающих в агрессивных  условиях, кислотно-щёлочной среде;

-склады минеральных  удобрений и т.п.;

- там, где  использование стальных и железобетонных  конструкций не пригодно.

Преимущества:

-большая длина  перекрываемого пролёта;

-высокая несущая  способность балки;

-устойчивость  к агрессивному воздействию окружающей  среды;

-низкий показатель  отношения массы конструкции  к несущей способности.

-улучшены ТЭП  по сравнению с существующими «похожими» образцами.

 

 

 

Заключение:

 

Выводы

1. Проведенные за последние  годы теоретические и научные  исследования в ведущих институтах  нашей страны и за рубежом  наглядно доказывают эффективность  применения клееной древесины  в строительных конструкциях.

 

2. Опыт эксплуатации и  проведенные натурные обследования  существующих клееных деревянных  конструкций свидетельствуют, что  одной из основных причин отказов  балок является их недостаточная  сдвиговая прочность по поперечной  силе, которая при больших пролетах, как правило, оказывается решающим фактором в назначении размеров сечения.

 

3: Поиски путей создания  экономичных деревянных конструкций,  обладающих большей жесткостью  и прочностью по сдвигу, способных  увеличить диапазон перекрываемых  пролетов, как в железобетоне и в стали, привели к идее передачи части поперечной силы конструкционным элементам, обладающим большей жесткостью по отношению к древесине.