WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

Работа выполнена на кафедре «Строительные конструкции» ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

Научные консультанты: доктор технических наук, профессор

  Гребенюк Григорий Иванович

 

доктор технических наук, профессор

Дмитриев Петр Андреевич

Официальные оппоненты:  заслуженный деятель науки РФ,

академик РААСН, доктор

  технических наук, профессор

Травуш Владимир Ильич

 

  доктор технических наук, профессор

  Орлович Ромуальд Болеславович

  доктор технических наук, профессор

  Серов Евгений Николаевич

Ведущая организация: Филиал ФГУП НИЦ «Строительство» -

  «Центральный научно-исследовательский

  институт строительных конструкций

  им. В.А. Кучеренко»

Защита состоится 27  февраля 2009 г. в 1400 на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.08 при Сибирском федеральном университете  по  адресу:  660041, г. Красноярск, пр.Свободный, 82.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского федерального университета.

Автореферат разослан  ____ января 2009 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.т.н., доцент  Е.В. Пересыпкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время Россия остро нуждается в крупномасштабном расширении  строительства малоэтажных зданий и сооружений массовых серий, как в жилищном секторе, так и в области возведения производственных зданий различного назначения. При расходовании на нужды малоэтажного строительства огромных объемов материальных и энергетических ресурсов повышение эффективности их использования приобретает существенное значение и становится важной народнохозяйственной проблемой. Такое повышение может быть достигнуто за счет увеличения уровня индустриализации и степени заводской готовности строительных конструкций и деталей, расширения практически полносборного строительства. Объекты малоэтажного строительства должны разрабатываться на основе высокоэффективных технологий, учитывающих, в том числе, российские специфические условия строительства в Сибири, на Урале, Дальнем Востоке, Севере, в районах со сложными грунтовыми условиями и в сейсмоопасных районах, обеспечивая при этом как надежность, так и экономичность в сравнении с известными импортными и отечественными аналогами.

Развитие базы клееных деревянных конструкций обусловило  не только техническую возможность, но и экономическую целесообразность применения в малоэтажных зданиях и сооружениях различного  назначения ребристых плит покрытий и панелей стен на деревянном каркасе с наибольшими габаритными размерами, допустимыми по технологическим параметрам и условиям транспортабельности. Наиболее ярко преимущества крупноразмерных ребристых конструкций проявляются при совмещении ими несущих и ограждающих функций, когда основные продольные ребра выполняют роль колонн или балок перекрытий, а обшивки, включенные в общую работу плиты или панели вместе со вспомогательными элементами являются ограждениями зданий и сооружений. Такие совмещенные ребристые конструкции превращают строительный объект в цельную пространственную систему, в которой все составные части взаимодействуют между собой, обеспечивая перераспределение усилий между отдельными элементами.

Вместе с тем, негативным фактором, тормозящим применение в малоэтажном строительстве совмещенных ребристых конструкций на основе древесины, является отставание конструкторских и научных исследований в этом направлении. Известные конструктивные решения нельзя признать удачными, так как их использование связано либо со значительной трудоемкостью изготовления и сложностью сборки, либо с большим расходом материалов. В большинстве случаев они не отвечают требованиям эксплуатационной надежности и пожарной безопасности. Существующие методы расчета совмещенных крупноразмерных конструкций недостаточно достоверно отражают особенности их пространственной работы в составе здания или сооружения и условия совместной работы обшивок и ребер, особенно при наличии подкрепляющих элементов. Во многих случаях это приводит к несоответствию расчетных моделей реальному поведению конструкции при воздействии эксплуатационных нагрузок. Отсутствуют данные по оптимальному проектированию совмещенных ребристых плит покрытий и панелей стен на деревянном каркасе, позволяющие проектировщику обосновано назначать размеры основных конструктивных элементов, что позволило бы обеспечить сокращение расхода  материалов как на отдельные конструкции, так и на здание и сооружение в целом.

Цель работы: обоснование целесообразности малоэтажного строительства из совмещенных ребристых конструкций на основе древесины  с разработкой новых технических решений, совершенствованием методик и алгоритмов расчета, в том числе оптимизационных.

В процессе реализации рассматриваемой комплексной проблемы были поставлены и решены следующие взаимосвязанные задачи:

- на основании всестороннего анализа эволюции конструктивных решений малоэтажных зданий и сооружений, методик расчета и технико-экономических показателей ограждающих деревянных конструкций, применяемых в массовом строительстве, предложены пути их совершенствования и определено направление исследований;

- созданы новые конструктивные формы малоэтажных зданий и сооружений из совмещенных ребристых плит и панелей с применением древесины и древесных материалов, а также пластинчатых и пластинчато-стержневых  конструкций на их основе, отвечающие требованиям строительства в райо-нах Урала, Сибири, Дальнего Востока, Севера, в районах со сложными грунтовыми условиями и в сейсмоопасных районах;

- выполнены исследования напряженно-деформированного состояния плит и панелей на деревянном каркасе, работающих в составе пространственной системы здания или сооружения, с учетом конструктивных особенностей, анизотропии материалов, статико-геометрических параметров, технологических несовершенств, выявлены и проанализированы закономерности изменения их НДС;

- разработаны эффективные по трудоемкости методики и алгоритмы расчета ребристых изгибаемых плит и нелинейно деформируемых сжато-изгибаемых панелей, обеспечивающие адекватную оценку их напряженно-деформированного состояния с учетом пространственной работы;

- проведены комплексные экспериментальные исследования совмещенных ребристых изгибаемых и сжато-изгибаемых конструкций для оценки достоверности разработанных методик расчета, а также для изучения действительного характера их работы под нагрузкой и отработки технологических аспектов;

- предложены структуры многоуровневых процессов параметрической оптимизации изгибаемых ребристых плит и сжато-изгибаемых панелей;

- с использованием разработанных и программно реализованных  многоуровневых алгоритмов оптимизации проведены оптимизационные исследования предложенных конструктивных форм с выработкой основных принципов их рационального проектирования и оценкой технико-экономической эффективности.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые установлены закономерности влияния конструктивных особенностей, анизотропии материалов, статико-геометрических параметров и технологических несовершенств на напряженно-деформированное состояние совмещенных ребристых конструкций, работающих в составе цельной пространственной системы здания или сооружения; 

- усовершенствованы  методики и теоретические положения расчета изгибаемых плит и нелинейно-деформируемых сжато-изгибаемых панелей за счет применения аппроксимационных формул и коэффициентов, позволяю-щих адекватно оценить их фактическое напряженно-деформированное состояние с учетом пространственной работы;

- получены новые экспериментальные данные при исследовании клеефанерных плит и панелей на крупноразмерных моделях и натурных конструкциях, подтверждающие достоверность разработанных методик расчета и установленных закономерностей;

- впервые на основе предложенных методик расчета разработаны структуры многоуровневых процессов параметрической оптимизации ребристых конструкций, особенностью которых является возможность учета региональных условий, величин нормируемых отходов, а также решения как глобальных задач поиска наиболее экономичной конструкции во всем номенклатурном ряде, так  и локальных задач определения наилучших вариантов при заданных параметрах;

- впервые получены результаты оптимизационных исследований совмещенных  ребристых  конструкций  на  основе древесины, на  базе которых

выработаны основные принципы их рационального  проектирования.

Обоснованность и достоверность положений и выводов диссертации обеспечена комплексным характером выполненной работы: численный  анализ с использованием апробированных и широко применяемых методов расчета, реализованных на  современных средствах вычислительной техники, теоретические исследования, экспериментальные исследования на крупномасштабных моделях и натурных конструкциях с применением дублирующих методов определения экспериментальных данных, сравнительный анализ полученных результатов работы с материалами других авторов, а также согласованностью данных  о напряженно-деформированном состоянии совмещенных ребристых плит, полученных в результате теоретических, численных и экспериментальных исследований.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

- новые  эффективные  конструктивные  формы малоэтажных зданий и сооружений из совмещенных плит и панелей, отвечающие требованиям строительства в районах Урала, Сибири, Дальнего Востока, Севера, в районах со сложными грунтовыми условиями и в сейсмоопасных районах;

- оценка напряженно-деформированного состояния совмещенных ребристых элементов и конструкций на их основе, базирующаяся на результатах проведенных численных исследований;

- методики расчета ребристых изгибаемых плит и нелинейно деформи-

руемых сжато-изгибаемых панелей, включающие аппроксимационные  фор-мулы и коэффициенты, которые позволяют адекватно оценить их напряженно-деформированное состояние с учетом пространственной работы;

- закономерности влияния конструктивных особенностей, анизотропии материалов, статико-геометрических параметров и технологических несовер-шенств на напряженно-деформированное состояние совмещенных ребристых конструкций, установленные на базе результатов экспериментально-теоретических исследований;

- структуры двухуровневого и трехуровневого процессов параметрической оптимизации изгибаемых ребристых плит и сжато-изгибаемых панелей при постановке задачи оптимизации на первом уровне в форме задачи нелинейного математического программирования и с использованием алгоритмов 

сканирования по узлам  заданных  сеток  на втором и  третьем уровнях, а

также результаты оптимизационных исследований;

- основные принципы  проектирования предлагаемых совмещенных ребристых конструкций для покрытий и стеновых ограждений зданий и сооружений различного назначения.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- разработаны до стадии рабочих чертежей новые конструктивные решения совмещенных ребристых плит и панелей, пластинчато-стержневых конструкций и полносборных малоэтажных объектов на их основе, отличающиеся от известных аналогов эффективностью, как по расходу материалов, так и по трудоемкости изготовления и монтажа;

- создана инженерная методика расчета совмещенных изгибаемых и сжато-изгибаемых  конструкций на  деревянном каркасе,  позволяющая инженеру-проектировщику создавать экономически эффективные и техноло-гичные конструкции;

- проведена технико-экономическая оценка разработанных конструкций, которая позволила обосновать и практически подтвердить возможность повышения эффективности малоэтажного строительства при применении совмещенных ребристых плит и панелей;

- сформулированы основные принципы  проектирования совмещенных

конструкций на основе древесины для покрытий и стеновых ограждений зданий различного назначения, на базе которых разработаны практические рекомендации по их конструированию, расчету и изготовлению.

Внедрение результатов работы. Предложенные совмещенные конструкции ребристых плит  и панелей нашли применение в проектах малоэтажных жилых домов, зданий и сооружений сельскохозяйственного назначения, складов и крытых стоянок, реконструкции зданий путем их надстройки (всего 12 объектов); материалы исследований и альбомы рабочих чертежей разработанных конструкций переданы по запросу Правительству Оренбургской области для внедрения в малоэтажном строительстве и при обустройстве российско-казахской границы; рабочие чертежи совмещенных плит пок-рытия и панелей стен переданы по запросам в  строительные организации и проектные институты: ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко, ЦНИИПромзданий, ЦНИИЭПовцепром, ЗАПСИБНИПИАГРОПРОМ (г.Новосибирск), Красноярсккрайсельстрой, Сургутгазпром, Оренбургоблгражданстрой (всего 14 предприятий);  с применением разработанных конструкций была проведена реконструкция покрытия  над  зрительным залом  дворца культуры  ПО «Сибсельмаш» (г.Новосибирск);  основные принципы  конструирования и расчета совмещенных плит  на деревянном каркасе использованы при разработке «Рекомендаций по конструированию, расчету и изготовлению большепролетных клеефанерных плит для покрытия общественных зданий» и «Ре-комендаций по проектированию, изготовлению и эксплуатации деревянных жилых домов и объектов соцкультбыта», на основе которых в СибЗНИИЭП (г.Новосибирск) выполнена комплексная серия  типовых проектов жилых и общественных зданий для строительства в районах нового промышленного освоения Сибири  и Севера;  студентам специальностей ПГС и ГСХ автор читает специальный курс «Индустриальные конструкции на основе древесины для строительства малоэтажных зданий и сооружений».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональных и всероссийских научно- технических конференциях  НГАСУ (г. Новосибирск, 1982  – 2008), ОГУ (г. Оренбург, 1993 – 2008), КрасГАСА (г.Красноярск, 2003, 2005), СГАСУ (г.Самара, 2004), на Всероссийских семинарах по проблемам оптимального проектирования сооружений (г.Новосибирск, 2005, 2008), на международных научно-технических конференциях и симпозиумах, посвященных проблема совершенствования строительных конструкций (г. Ташкент, 1983; г.Ашхабад, 1986; Bratislava-Kocovoe, ЧССР, 1984; г.Пенза, 2002; г.Томск, 2003; г. Белгород, 2003; г. Ростов-на-Дону, 2003; г.Одесса, Украина, 2003, 2005 - 2008; г. Щтецын, Польша, 2004; г.Хаммет, Тунис, 2004; г.Пенза, 2004 - 2008; г.Оренбург, 2004, 2007, 2008; г.Москва, 2005, г.Самара, 2005), на ХХIV Российской школе «Наука  и технологии», г.Москва, 2004.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 120 печатных  работах, в том числе:  15 – публикации в открытой печати в центральных научных журналах и в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ, 14 – авторские свидетельства СССР, патенты РФ на изобретение и полезные модели, 1 – монография (в соавторстве), 1 – учебное пособие (в соавторстве),  34 – в сборниках трудов и докладов международных и российских конференций и симпозиумов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, основных выводов,  списка использованных источников из 249 наименований и приложения. Общий объем работы 423 страницы текста, в том числе 166 рисунков, 35 таблиц.

Работа выполнена в соответствии с НТП Министерства образования и науки РФ (№Г.Р.01.200.3 13588), межотраслевой программой Федеральной службы специального строительства и Министерства образования и науки РФ (№Г.Р.012003 11267), планом фундаментальных и научных исследований

РААСН на 2007 год, разработанная тема входит также в план госбюджетных

НИР ГОУ ВПО ОГУ (№Г.Р.01990000100).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении  обоснована тема диссертации, формулируется цель и задачи исследования, положения, выносимые на защиту, показана научная новизна работы, подчеркивается достоверность экспериментальных и теоретических исследований, их практическая ценность, приведены сведения об апробации работы, показаны структура и объем диссертации, количество публикаций по работе.

В первой главе  рассмотрено современное состояние и тенденции развития малоэтажного строительства с применением древесины и древесных материалов. Приведены общие сведения о современных технологиях малоэтажного строительства. Автор отмечает, что получить качественный скачок в области совершенствования строительных конструкций невозможно без всестороннего анализа и синтеза наилучших известных вариантов, без изучения опыта ученых и инженеров в области проводимых исследований. В связи с этим в первой главе проанализирован путь эволюции малоэтажных зданий и сооружений на основе древесины, который неразрывно связан с развитием конструктивных решений ограждающих деревянных конструкций: от срубов и ограждений построечного изготовления до полносборных зданий и сооружений. Дан обзор известных конструктивных решений плит и панелей на деревянном каркасе, разработанных в отечественной и зарубежной практике. Разработка  ограждающих  конструкций заводского изготовления на деревянном каркасе базировалась на фундаментальных трудах Ф.П. Белянкина, В.В. Большакова, Е.М. Знаменского, В.Ф. Иванова, Ю.М. Иванова, Г.Г. Карлсена, М.Е. Когана, В.М. Коченова, Д.А. Кочеткова, Н.Л. Леонтьева, А.Р. Ржаницына и других выдающихся ученых, в  работах которых были продолжены и развиты традиции И.П. Кулибина, Д.И. Журавского и В.Г. Шухова, блестяще сочетавших теорию с практикой.

Отмечены преимущества применения ограждающих сборных плит покрытия и панелей стен пролетом 6,0 и более метров. Разработки этих конструкций оказались возможными и основывались на том фундаментальном вкладе, который был внесен в их развитие А.Б. Губенко, В.Н. Быковским, В.А. Ивановым, Ю.М. Ивановым, В.И. Травушем, А.М. Чистяковым, П.А. Дмитриевым, Н.П. Абовским, Б.С. Соколовским, В.В. Стояновым, Ю.Д. Стрижаковым, Л.М. Ковальчуком, К.П. Пятикрестовским, В.Б. Касаткиным, С.В. Колпаковым, И.М. Линьковым, С.Б. Турковским, Ю.Ю. Славиком, Д.В. Мартинцом, Е.И. Светозаровой, Е.Н. Серовым, Р.Б. Орловичем.

Рассматриваются разработки и исследования крупноразмерных плит на основе древесины, проведенные в ведущих организациях и вузах нашей страны, таких как ЦНИИСК им. Кучеренко, ЦНИИПромзданий, Гипронисельхоз, Южгипронисельхоз, Новосибирский филиал «Оргэнергостроя», СибЗНИИЭП, Ленинградский, Московский, Киевский, Красноярский, Новосибирский ИСИ. Анализируется опыт зарубежных фирм, использующих в малоэтажном строительстве конструкции на основе древесины.

Из анализа известных в настоящее время конструктивных решений ма-

лоэтажных зданий и сооружений сделан вывод о том, что их использование связано либо со значительной трудоемкостью изготовления и сложностью технологии сборки, либо с большим расходом древесины и фанеры или ей подобных материалов. В применяемых технологиях отсутствует возможность строительства гражданских и производственных зданий из однотипных унифицированных элементов. В большинстве случаев они не отвечают требованиям эксплуатационной надежности. К недостаткам  ряда конструкций следует отнести и то, что обшивки плит и панелей выполняют только ограждающие функции и не вовлечены в общую работу конструкции.

Выполнен обзор трудов  в области  теоретических и экспериментальных исследований напряженно-деформированного  состояния ребристых плит и панелей на деревянном каркасе, а также работ по определению их эффективности. К первым работам, посвященным изучению величины работающей части обшивок ребристых плит для случаев, наиболее близких к рассматриваемым конструкциям, относятся труды Т. Кармана, Х. Кокса, Ландквиста, Метцера, П. Дутко, С.П. Тимошенко, Г.Г. Ростовцева, С.Г. Лех-ницкого, А.Б. Губенко, В.Н. Быковского. Из числа последних работ, посвященных изучению напряженно-деформированного  состояния  фанерной  обшивки крупноразмерных плит, заслуживают внимания работы И.М Линькова, П.А. Дмитриева, И.С. Инжутова, В.П. Герасимова, С.В. Гвоздецкого, А.Г. Кондакова, Е.А. Кабанова. Отмечается, что результаты проведенных исследований применимы для плит, имеющих только основные ребра, на которые непосредственно передаются  опорные реакции. Решение же задачи об оценке напряженно-деформированного состояния плит и панелей, работающих в составе пространственной системы здания, имеющих не только основные, но и вспомогательные ребра, подверженных действию сил сжатия и изгиба в двух плоскостях, как в нормативной, так и в технической литературе отсутствует. Как правило,  не изучалось влияние технологических несовершенств на напряженно-деформированное состояние совмещенных ребристых конструкций на основе древесины. 

Анализируя  приведенные  в  научно-технической  литературе  данные, автор констатирует общий вывод, что на эффективность и область применения конструкций из различных материалов влияет множество факторов, в частности: наличие сырьевой и производственной базы; продолжительность эксплуатации здания или сооружения, требуемая степень капитальности; степень рассредоточенности объектов и удаленность их от производственных баз строительства; уровень цен и себестоимости материалов и конструкций  по районам страны. Существенному повышению экономической эффективности строительных конструкций способствует внедрение в практику проектирования методов оптимизации строительных объектов и систем. Эффективность решения прикладных задач оптимального проектирования различных типов строительных конструкций доказана в работах Н.П. Абовского, Н.В. Баничука, В.П. Валуйских, Г.В. Василькова, А.И. Виноградова, Ю.Б. Гольдштейна, В.Н. Гордеева, Г.И. Гребенюка, Л.В. Енджиевского, В.И. Кучерюка, И.Б. Лазарева, Л.С. Ляховича, В.П. Малкова, Ю.В. Немировского, Я.И. Олькова, И.Г.Овчинникова, В.А. Пермякова, Ю.М. Почтмана, Ю.А. Рад-цига, М.И. Рейтмана, В.В. Трофимовича, И.С. Холопова, А.А. Чираса,  А.Г. Юрьева, Я. Арора, Г. Вандерплааца, Н. Ольхоффа, В. Прагера, Дж. Тейлора, Э. Хога, Л. Шмита и многих других. Отмечается, что при всем многообразии оптимизационных исследований строительных конструкций вопрос оптимизации совмещенных ребристых крупноразмерных плит покрытия и панелей стен не рассматривался. Также не проводилась технико-экономическая оценка таких конструкций при применении их в  малоэтажных зданиях.

На основе всестороннего анализа автор определил пути дальнейшего совершенствования рассматриваемого класса конструкций, сформулировал

направление исследований.

Вторая глава  посвящена разработке малоэтажных зданий и сооружений на основе совмещенных ребристых плит и панелей. Автор мотивирует целесообразность разработки полносборных, в том числе быстровозводимых, зданий и сооружений из однотипных взаимозаменяемых унифицированных с технологической точки зрения плит покрытия и панелей стен на основе древесины. Такие полносборные здания отличает совокупность следующих показателей:

- клееные плиты и панели при минимальном количестве типоразмеров могут быть использованы для малоэтажного домостроения,  промышленных, гражданских и сельскохозяйственных объектов, выполняя при этом  функции  покрытия, перекрытий и  несущих стен;

- на базе однотипных унифицированных конструкций можно собирать

разнообразные по форме и по назначению здания и сооружения;

- за счет взаимозаменяемости и унифицированности появляется возможность изготовления резерва сборных элементов, которые могут храниться на региональных базах МЧС и обеспечивать при чрезвычайных ситуациях скоростной монтаж зданий и сооружений первостепенного назначения;

- однотипность элементов создает преимущества при их изготовлении, транспортировке и монтаже;

- при монтаже строительного объекта из совмещенных плит покрытия и панелей стен сразу формируется  пространственный блок, не требующий постановки дополнительных вертикальных и горизонтальных связей;

- полносборные здания, собранные из легких клееных элементов, могут

с успехом использоваться в сейсмоопасных районах.

Унифицированные совмещенные конструкции на основе древесины обеспечат наиболее эффективные способы возведения современных зданий и оптимизацию финансовых и трудовых затрат за счет применения сборных элементов с максимальной степенью заводской готовности, простоты и технологичности их изготовления, небольшого веса отдельных плит и па-  нелей, а также  здания  в  целом,  возможности всесезонного строительства,

предельно коротких сроков возведения объекта.

На основе анализа  известных  конструктивных решений ограждающих конструкций из древесины, железобетона и стали с учетом специфических условий строительства в районах Урала, Сибири, Дальнего Востока и Севера автором  сформулированы основные положения концепции создания объектов малоэтажного строительства, которые заключаются в следующем:

- максимальное уменьшение массы зданий, которое может быть наиболее эффективно достигнуто путем совмещения в конструкциях несущих и  ограждающих  функций  за  счет  включения  в  общую работу конструкций элементов ограждений;

- максимальная заводская готовность конструкций, готовых к монтажу и укомплектованных соединительными деталями;

- высокие теплотехнические свойства ограждений и герметичность стыков при значительных температурных деформациях;

- минимальная трудоемкость устройства стыков и узлов крепления к каркасу и фундаменту здания;

- технологическая унификация и возможность производства на существующих заводах КДК;

- учет принципа региональности конструкций;

- пространственность работы и совмещение функций;

- простота конструктивной формы здания;

- эффективное использование свойств применяемых материалов;

- максимальная степень эксплуатационной надежности, которая может быть достигнута за счет разработки эффективных алгоритмов расчета изгибаемых плит и нелинейно-деформируемых сжато-изгибаемых панелей;

- максимальная долговечность отдельных конструкций и зданий в целом, которая достигается за счет специальных конструктивных мероприятий и химической защитой;

- экономическая эффективность, которая может быть достигнута как за счет комплексного учета всех вышеперечисленных  основных положений концепции создания малоэтажных зданий, так и, в основном, при помощи широкого использования методов оптимизации, ориентированных на нахождение наилучших вариантов из множества альтернатив и обеспечивающих снижение расхода материалов как на отдельные конструкции, так и на здание или сооружение в целом.

Приведены примеры конструктивных решений производственных зданий и жилых домов из совмещенных ребристых плит. Для строительства малоэтажных быстровозводимых объектов производственного назначения рекомендуется использовать сборно-разборные клеефанерные блоки, пространственные рамы. Рассматриваются особенности предлагаемых конструктивных форм. Например, сборно-разборная рама (рис.1) включает в себя два ригеля, две стойки и четыре подкоса, при этом каждая стойка и ригель выполнены из  клееных  ребристых  плит П-образного поперечного сечения, состоящих из двух продольных ребер и полки, ориентированной внутрь рамы и жестко соединенной с продольными ребрами.

Вертикальные подкосы, примыкающие к продольным ребрам плит ри-

гелей и наклонных стоек в пределах длины консолей за счет тупого угла между ригелем и стойкой внутри рамы образуют со стороны консольного участка  рамы  жесткий  треугольник, который обеспечивает геометрическую

Рис.1. Пространственная сборно-разборная рама:1 - ригель; 2 - стойка; 3 - подкос;

4 - продольные ребра ребристых плит; 5 - полка плиты

неизменяемость рамы в поперечном направлении. Вследствие того, что ширина плит, ригелей и стоек составляет не менее 1/10-1/12 от пролета рамы, отпадает необходимость в связях, обеспечивающих пространственную неизменяемость конструкции  в продольном направлении. После  установки рам вплотную друг  к  другу  образуются  гладкие  потолки  и  стены, поскольку поверхности плит ригелей и стоек обращены в помещение, заранее обработаны и отделаны на заводе. Таким образом, предлагаемая конструкция рамы позволяет, по сравнению с известными конструктивными решениями, снизить трудоемкость монтажа в 2…3 раза, облегчить вес здания на 15-20%, отказаться от  постановки связей, обеспечивающих пространственную жест-кость здания или мансардного этажа, снизить трудоемкость изготовления конструкций на 20-23%, увеличить габарит помещений на 4-7%, сократить расход материалов на здание в целом, в том числе на фундаменты на 20-35%.

Рассмотрены конструктивные решения малоэтажных жилых домов.  С применением в перекрытиях и покрытии трапециевидных ребристых  плит автором разработаны двухэтажные с третьим мансардным этажом энергоэффективные малоэтажные полносборные жилые дома с круглым планом. Для обеспечения требования транспортабельности конструкций, особо важного для малоосвоенных территорий, автором разработаны варианты жилых домов  из плит и панелей длиной 6,0 (рис.2) и более метров. Такие конструкции можно уложить в компактные пакеты или в контейнеры и перевести  на обычных автомобилях, железнодорожных платформах, в трюмах судов, а, при необходимости, и авиатранспортом. Второй особенностью дома по рис.2 является использование фундаментов в виде сборной платформы, возможные конструктивные решения которой для строительства в районах со сложными грунтовыми условиями и в сейсмоопасных районах приведены в трудах профессора  Н.П. Абовского.  Во  всех  плитах  и  панелях  рассматриваемого

Рис.2. Вариант проекта дома из плит и панелей длиной

до 6,0м на фундаментной платформе

варианта для основных ребер использована цельная древесина, что позволи-ло автору существенно (на 30 – 40%) обеспечить  снижение  стоимости  сбор-ных  элементов по сравнению с клееными ребрами. Это было достигнуто за счет включения обшивки в общую работу конструкции. Такой конструктивный прием привел к увеличению геометрических характеристик плит и пане-лей на 25 – 35%, что и обеспечило требуемую степень прочности и жесткос-ти рассчитываемых элементов при воздействии эксплуатационных нагрузок.

Даны примеры конструктивных решений полносборных башенных сооружений из совмещенных ребристых панелей.

Выполненная технико-экономическая оценка предлагаемых вариантов свидетельствует о технико-экономической целесообразности применения малоэтажных зданий на основе совмещенных ребристых конструкций. Экономический эффект в ценах 2007 года составляет 600…700 руб/м2. В сравнении с традиционными плоскостными  несущими конструкциями и ограждающими элементами по ним применение предлагаемых конструктивных форм обеспечивает: сокращение трудоемкости монтажа на 30…40% при незначительном увеличении до 5% трудозатрат на изготовление конструкций; экономию пиломатериалов до 22%, фанеры до 36%, что соответствует экономии лесоматериала (в пересчете на круглый лес) в размере 0,055 м3/м2. При возведении жилых домов социального назначения стоимость одного квадратного метра общей площади составляет не более 10 тыс. рублей, что делает его доступным для российской семьи со средним уровнем дохода.

Показана целесообразность использования таких конструкций для  строительства в сейсмоопасных зонах. Отмечено, что жесткие блоки в пок-рытии и стенах снижают опасность полного обрушения здания при сейсмических воздействиях, ограничивая эту возможность локальным отказом одной или двух плит, при этом, за счет дополнительных стяжных стержней, снабженных  при  необходимости демпферными устройствами, постановку которых рекомендует автор, легко обеспечить лишь зависание аварийных конструкций на рядом расположенных плитах покрытия или панелях стен, что существенно  повышает их живучесть.

Разработке новых рациональных типов совмещенных ребристых конструкций посвящена третья глава диссертации. Предложенные на базе  сформулированных основных положений конструирования совмещенных ребристых конструкций, плиты и панели имеют повышенную степень заводской готовности и реализуют преимущества крупноблочного монтажа, что полностью отвечает специфическим  условиям строительства в районах Урала, Сибири, Дальнего Востока и Севера, в том числе и условиям строительства  в районах с повышенной  сейсмической активностью. Новизна конструктивных форм защищена  рядом авторских свидетельств, патентами РФ на изобретения и полезные модели.

В качестве основных несущих элементов ребристых конструкций, по предложению автора, принято два продольных клеедощатых или клеефанерных  ребра  (рис.3).  Для  основных  ребер  могут  быть  использованы  другие

конструкции, например, деревометаллические балки со стенкой из стальных профилированных листов, сквозные элементы и т.п.

Обшивку целесообразно выполнять из листов водостойкой фанеры или аналогичных материалов толщиной не менее 8мм и приклеивать её  к ребрам каркаса. В этом случае обшивка в наибольшей мере вовлекается в общую пространственную работу плиты, образуя совместно с ребрами П-образное или в виде двойного Т поперечное сечение. Включение обшивки в работу позволяет существенно увеличить моменты инерции  и  сопротивления  попе-

Рис. 3. Плита с клеедощатыми рёбрами: 1 - основные рёбра; 2 - поперечные рёбра;

3 - фанерная обшивка; 4 - диафрагмы; 5 - обрамляющие рёбра.

речных сечений ребристых конструкций, что и приводит к экономии материала. В главе дан алгоритм определения приведенных геометрических характеристик поперечного сечения в зависимости от конструктивного решения. Альтернативным решением является использование, взамен  фанерных, обшивок из брусков малых сечений (40х40мм, 50х40мм) или из  узких реек (b ≤ 100мм), склеенных  по кромкам  между собой и с каркасом плит. Дощатые  обшивки могут быть продольными (что предпочтительнее) или  двухслойными перекрестными из реек, расположенных под углом 450 к основным ребрам и склеенных с ними и друг с другом. Обшивку плит можно выполнять из плоских асбестоцементных листов. Асбестоцемент является более дешевым и огнестойким материалом по сравнению с фанерой, но в этом случае, как правило, исключается возможность включения обшивки в общую работу конструкции. Представляется интересным, с точки зрения автора, применение в качестве обшивки  ориентированных стружечных плит (OSB) и плит из клееного шпона (LBL).

Для обеспечения прочности, жесткости и устойчивости фанерных обшивок в крупноразмерных плитах и панелях с двумя основными ребрами предусмотрены вспомогательные элементы, которые  расположены в местах стыкования  фанеры по длине и ширине, а также, при необходимости, в середине пролета отдельных листов. Неизменяемость формы поперечного сечения плит обеспечена с помощью диафрагм, запроектированными клеедощатыми, клеефанерными или сквозными (в зависимости от конструкции основных ребер).

Кроме  того,  в  целях  повышения  долговечности  и эксплуатационной

надежности плит покрытий и панелей стен основные несущие ребра  расположены вне толщи утеплителя, открыто, что делает их доступными для осмотра и способствует быстрому проветриванию в случае увлажнения. Утепление совмещенных ребристых конструкций целесообразно выполнять с применением эффективных негорючих плитных или заливочных пенопластов. В последнем  случае автор предлагает ограждающую часть плит конструировать в виде  замкнутого короба, который образуют обшивка и обрамляющие элементы. Пароизоляция может быть выполнена как пленочной, так и окрасочной. В безпустотных ограждениях соединение утеплителя с обшивкой и мягкой кровлей из слоя стеклоткани и слоя рулонного гидроизоляционного материала достигается при вспенивании заливочных пенопластов в полости конструкции. Сопряжения элементов плит и панелей выполнены с использованием зубчатых соединений, соединений на вклеенных стержнях, с применением металлических или стеклопластиковых крепежных элементов.

Для  увеличения  эффективности  включения  обшивки в общую работу

конструкции, по предложению автора, разработана плита, в которой в средней части поперечного сечения фанерная обшивка заменена на дощатый настил, выполненный из короткомерных низкосортных досок. В зоне основных продольных ребер обшивка имеет два слоя, причем стыки фанеры расположены «в разбежку», что позволило отказаться  от использования стыковых накладок. Этот конструктивный прием обеспечил повышение несущей способности и жесткости конструкции на 12…16% по сравнению с аналогом на рис.3 без какого-либо увеличения расхода древесины и фанеры.

Приведены показатели расхода основных материалов на разработанные  конструкции, подтверждающие их эффективность по сравнению с аналогами.

Автору представляется целесообразным использовать ребристые панели в стенах малоэтажных зданий. Поставленные вертикально и  скрепленные друг с другом  панели образуют стены высотой в один или два этажа, при этом,  панели располагаются ребрами наружу в жилых зданиях и ребрами внутрь в производственных. Оконные, дверные и другие необходимые проемы  предусматриваются  в нерядовых панелях. Предлагаемая конструкция стены  с клеедощатой обшивкой обладает рядом достоинств, таких как  стопроцентная заводская готовность с внутренней отделкой, транспортабельность и неповреждаемость при перевозке, возможность изменять термозащитные качества, не изменяя конструкцию каркаса  панелей, допускает возведение стен на закругленном плане, не имеет осадок, свойственных брусчатым стенам, в перекрытиях  и утепленных покрытиях использованы аналогичные по  конструкции плиты.

Особенностью клеедощатой обшивки выполненной из склеенных между собой  брусков поперечным сечением не более 45х45мм является то, что она  изготавливается в ряде случаев с предварительным напряжением, что препятствует  образованию  усушенных  трещин, повышает эксплуатационную  надежность и эстетические качества стеновой панели в целом.

Показана целесообразность использования совмещенных ребристых конструкций в качестве базовых элементов пластинчато-стержневых комбинированных систем.  Лично  автором  или при его непосредственном участии

разработаны  новые  конструктивные  формы  шпренгельных  плит,  блочных

ферм, плит с размерами «на комнату», сводчатые и шатровые конструкции.

Автор обосновывает целесообразность использования ребристых плит с клеедощатой обшивкой в пролетных строениях мостов на примере новых решений. Определена область применения разработанных конструкций.

Четвертая глава посвящена исследованию и анализу напряженно-деформированного состояния малоэтажных объектов из совмещенных реб-ристых конструкций. Целью исследований являлось изучение НДС предложенных конструкций и их элементов с учетом пространственной работы в составе здания или сооружения в зависимости от конструктивных особенностей, анизотропии материалов, статико-геометрических параметров и технологических несовершенств, а также формирование предпосылок для  разработки методик расчета ребристых изгибаемых плит и  сжато-изгибаемых панелей  с обшивками, включенными в общую работу конструкции.

Отмечается, что напряженно-деформированное состояние разработанных ребристых плит и панелей, работающих в составе пространственной системы здания или в качестве верхнего пояса пластинчато-стержневого блока покрытия, необходимо изучать с использованием принципа многоуровневой декомпозиции с учетом действия горизонтальных сил, податливости соединений и длительных модулей деформативности древесины и фанеры. При этом, на первом этапе расчета плиты и панели, входящие в состав здания, могут быть заданы в виде приведенных ортотропных пластин прямоугольного поперечного сечения. Автор предлагает методику определения жесткостных характеристик таких пластин.

Полагая, что плита или панель изготовлены в виде перекрестной системы ребер с односторонней или двухсторонней обшивкой, число ребер moр1 , moр2 в каждом из ортогональных направлений должно быть не менее двух, т.е. moр1 ≥  2, mop2 ≥ 2. Поперечное сече-ние конструкции показано на рис.4.

Пусть высота hпр ор-тотропной  пластинки,  ко-торой  аппроксимируется панель, равна полной высо-те ребристой панели.

  Рис.4. Варианты  сечений плит и панелей

При односторонней обшивке  - hпр = h + δф , при двухсторонней  обшивке - hпр = h + 2δф .

Величины приведенных моментов инерции поперечного (1-1) и продольного (2-2 ) сечений I1пр ,  I2пр соответственно  определим как:

- односторонняя обшивка:

,  (1)

;  (2)

- двухсторонняя обшивка:

, (3)

    . (4)

Приведенные модули упругости материала принятой  ортотропной пластинки в направлениях  х, у определяем из соотношений:

,   .  (5)

Таким образом,  ,    . (6)

Приведенный модуль сдвига G12пр в ортогональных направлениях определим из следующих соображений. Будем полагать, что поперечные 1-1 и  продольные 2-2 сечения плиты или панели состоят из  прямоугольников. Согласно теории Сен-Венана момент инерции i-го прямоугольника при свободном кручении равен:

  .  (7)

Жесткости при кручении панели для сечений 1-1, 2-2 будут равны:

- односторонняя обшивка:

,

,  (8)

где: ,  ;

- двухсторонняя обшивка:

  ,

. (9)

После преобразований и приравнивания жесткости  при кручении  исходных сечений 1-1, 2-2  и приведенных прямоугольных сечений пластинки получим:

.  (10)

Приведенный коэффициент Пуассона для аппроксимирующей орто-тропной  пластинки  определяем, объединяя соответствующие характеристики материалов древесины и фанеры:

    . (11)

Величину ν21пр находим согласно принятой модели ортотропной плас-

тинки:  . Тогда:

  , (12)

где  Е1пр , Е2пр – величины, заданные соотношениями (6).

Погонные изгибные жесткости  приведенной ортотропной пластинки, аппроксимирующей заданную панель равны:

  ,  .  (13)

Крутильная погонная жесткость равна:  (14)

На второй стадии из конструкции вычленяется плита или панель, рассчитываемая при более густой сетке конечных элементов. Уточненному моделированию здесь могут подлежать и второстепенные элементы (ребра обрамления, диафрагмы и т.п.). На третьей стадии решается задача устойчивости наиболее напряженного отсека обшивки плиты, заключенного  между основными и вспомогательными поперечными или продольными ребрами.

В результате проведенных численных исследований выявлено, что для учета работы совмещенных конструкций в составе пространственной системы здания значение расчетного сопротивления материала следует снижать на коэффициент пр , который зависит от общей длины здания и от ветрового района строительства и принимается равным: 0,9 – при длине здания до 15,0м (строительство в IV – VII ветровых районах); 0,95 - при длине здания до 15,0м (строительство в I – III ветровых районах), а также при длине здания от 15,0 до 30,0м (строительство в IV – VII ветровых районах). В других случаях коэффициент пр  равен 1.

Степень неравномерности  распределения нормальных  напряжений  по

ширине обшивки, определенная при помощи коэффициента приведения kоб зависит, в основном, от шага основных ребер и толщины обшивки, причем увеличение шага ребер с 750мм (min) до 3000мм (max) приводит к уменьшению  коэффициента kоб на 35…40%, а значение толщины обшивки с 8мм до 20мм обеспечивает увеличение kоб на 14…15%.

Поперечные вспомогательные ребра, непроклей в швах соединения обшивки с ребрами до 30%, отклонение опор плит «на пролет» от горизонтали до 14мм, не оказывают влияния на величину коэффициента приведения обшивки, причем эта величина не меняется по длине плиты или панели.

Продольные вспомогательные ребра частично включаются в общую работу конструкции, что необходимо учитывать коэффициентом приведения вспомогательных ребер kвр, который также зависит от шага основных ребер и толщины обшивки и находится в интервале от 0,25 до 0,68. Увеличить степень включения обшивки и продольных вспомогательных ребер в общую работу конструкции возможно за счет применения наклонных диафрагм, которые позволяют увеличить коэффициенты kоб  и kвр в 2,1 и 3,3 раза соответственно

в опорном сечении и в 1,6 и 2,3 раза в пролетных сечениях.

Для различных типов конструкций  степень участия обшивки и продольных вспомогательных ребер в общей работе плиты или панели должна определяться с учетом их пространственной работы в составе здания или сооружения, фактических значений анизотропии материала, продольных сжимающих сил и  соотношения шага основных ребер к  пролету при помощи введения в расчет корректировочных коэффициентов kпр , kE , ke , kl , которые, по результатам расчетов, можно определять по формулам:

kпр = пр ; (15)

  , (16)

где  υЕ – отношение модулей упругости рассматриваемого случая и

  базового варианта (υЕ=1,5);

  ,  (17)

где  N – расчетное продольное усилие, кН;  М – расчетный изгибающий

момент, кНм; с= 1м – коэффициент на единицы измерения ;

, (18)

где аор  - шаг основных ребер, L – длина конструкции.

Кроме этого, проведенные исследования позволили установить следующие факты:  отклонение опор плит «на пролет» от горизонтали не окажет существенного влияния на НДС конструкции при  ограничении этого параметра величиной 14мм; для  обеспечения устойчивости  сжатой  обшивки до достижения конструкцией  предельного  состояния  необходимо принимать отношение  пролета обшивки к её толщине не более 85.

В пятой главе  изложены пути совершенствования методик расчета совмещенных ребристых изгибаемых плит и сжато-изгибаемых панелей, в том числе с учетом ползучести. Приведены алгоритмы их расчета по «балочной» схеме и при аппроксимации панелей ортотропной пластинкой.

При расчете по «балочной» схеме степень участия обшивки и вспомогательных ребер в общей работе конструкции необходимо определять с учетом корректировочных коэффициентов, определяемых по формулам (15-18). Приведена методика расчета трапециевидных в плане плит, в которой учтено, что при определении местоположения опасного сечения необходимо учитывать, что шаг основных ребер является линейно переменным по длине плит. В этом случае коэффициент приведения фанерной обшивки зависит от координаты рассматриваемого сечения х и определяется по формуле:

  , (19)

где  k2(x), k1(x), k0(x) – функции, которые находятся  в результате квадратич- 

ной аппроксимации:

  , 

  ,  (20)

  ,

  Также особенностью расчета трапециевидных плит является  определение деформаций, для нахождения  которых автор  использует дифференци-

альное уравнение изгиба балок. Используя методику определенного  интегра-

ла, автор разработал алгоритм построения эпюры прогибов.

При расчете нелинейно-деформируемых ребристых сжато-изгибаемых

панелей по балочной схеме в качестве расчетной модели автор принял схему, соответствующую продольно-поперечному изгибу шарнирно опертой балки.

При Eд ⋅ Iпр = const, q = const, общее решение по методу  начальных па-

раметров  дифференциального уравнения продольно-поперечного изгиба

стержня  имеет вид:

    (21)

где  υ(х) – функция прогибов сечений; υ0- начальный прогиб;

- начальный угол поворота; - начальная «балочная» попе-

  речная сила;  ; ;  ;

ап -  расчетная длина панели; bn - ширина панели.

Автор рассматривает различные граничные условия закрепления концов панели и определяет для них расчетные усилия.

При аппроксимации панели ортотропной пластинкой её приведенные жесткостные характеристики в ортогональных направлениях могут быть определены по формулам (1 – 14). По аналогии с приближенным решением при продольно-поперечном изгибе стержня автор строит  приближенное решение для ортотропной  пластинки  при сжатии с изгибом, используя решение для поперечного изгиба:

  ,  (22)

где  – решение задачи поперечного изгиба ортотропной пластинки; 

q1 –заданная сжимающая нагрузка; q1эсr  –  критическое Эйлерово зна-

чение сжимающей нагрузки, для определения которого  использована

как непосредственно формула Эйлера, так и энергетический метод.

Величины внутренних усилий при сжатии с изгибом ортотропной пла-

стинки определяются по формулам, аналогичным  (22). Решение задачи поперечного изгиба автор получает различными методами. Для приведенной ортотропной пластинки рассмотрено решение дифференциального уравнения изгиба при шарнирном опирании по контуру, цилиндрический изгиб, решение задачи изгиба энергетическим методом при различных условиях закрепления опор.

Дифференциальное уравнение изгиба ортотропной пластинки, аппроксимирующей заданную ребристую панель, имеет вид:

  , D3=D1 ⋅ ν21пр+2Dк .  (23)

Выражения для изгибающих и крутящего момента, а также поперечных сил (отнесенных к единичному элементу) можно записать в виде:

,  ,

,

, .  (24)

По аналогии со случаем изотропной пластинки решение дифференциального уравнения  изгиба (23) для ортотропной пластинки, аппроксимирующей ребристую панель, найдено в виде  двойного  тригонометрического ряда. Для  шарнирно опертой пластинки, нагруженной только  равномерной поперечной нагрузкой  интенсивностью q2:

  . (25)

Автор ограничивается в дальнейшем при постановке и решении задач  оптимизации  панели использованием только первого члена ряда. Тогда:

  (26)

Максимальный прогиб равен:

. (27)

Подставляя  (26)  в (24), получим выражения для изгибающих  и крутящего моментов:

    ,  (28)

  , (29)

  .  (30)

Уравнение цилиндрического изгиба панели, аппроксимированной ортотропной пластинкой,  имеет вид:

    . ( 31)

При шарнирном опирании кромок панели , ,

, записывая решение (31) по методу начальных параметров, после преобразований получим:

. (32)

Используя выражения (24), (32), находим максимальные значения:

;  ;   . (33)

Для защемленной по нижней кромке панели  имеем соответственно:

, ,  ,  ;

; ;    .  (34)

Для направления «Y» .

Решая задачу изгиба шарнирно опертой ортотропной пластинки энергетическим методом, автор принимает функцию прогибов в виде:

,  (35)

где а1, а2 – коэффициенты  аппроксимации, причем предполагается,  что

а1 > 0, а2 > 0.

Определив потенциальную энергию упругой деформации  пластинки и изменение потенциала внешних сил, автор находит выражения для внутренних усилий  с использованием соотношений (24). В частности,

и т.д.

По аналогии рассматривается случай ортотропной пластинки с защемленной нижней гранью, при этом, функцию прогибов автор принимает в виде:

.  ( 36)

Координатная функция соответствует «балочному» решению при изгибе. Второй член в выражении (36) позволяет учесть неравномерность распределения прогибов по ширине панели при поперечном изгибе.

Выполняя интегрирование и преобразования, автор получает по аналогии со случаем шарнирно опертой пластинки выражения для внутренних усилий от изгиба защемленной. В частности,

  . (37)

При помощи энергетического метода автор решает задачу определения критического значения продольной нагрузки для рассмотренных случаев.

Приведены результаты расчетов ребристых сжато-изогнутых панелей с использованием различных расчетных схем. По результатам сравнения отмечено, что значения максимальных изгибающих моментов в направлении сжатия при расчетах по «балочной» схеме и схеме цилиндрического изгиба панели практически совпадают. Разница в поперечных силах также сравнительно невелика и составляет для случае шарнирных и защемленных граней соответственно 0,54% и 10,8%. Результаты расчетов по схеме ортотропной пластинки также весьма близки к «балочному» расчету по величинам максимальных изгибающих моментов в направлении сжатия.

В целом, разработанные методики расчета нелинейно - деформируемых сжато-изогнутых ребристых панелей на основе сведения их к анизотропным пластинкам показали хорошее совпадение результатов расчета с расчетами по схеме продольно-поперечного изгиба «балочных» моделей панелей. Это позволяет обоснованно использовать «балочные» расчетные модели при расчетах сжато-изогнутых ребристых панелей на прочность и жесткость. С другой стороны, достоверность полученных результатов расчетов позволяет обоснованно применить предложенную инженерную методику расчета  панелей на основе сведения их к анизотропной пластинке постоянной толщины в тех случаях, когда при  составлении ограничений по прочности и жесткости необходимо учесть работу панели в двух направлениях.

  Длительные испытания деревянных и клеефанерных конструкций пока-

зали, что их деформации с учетом фактора времени можно определить как:

    (38)

где wt –  полная деформация в момент времени t; w0 – первоначальная  де-

  формация; k,γ – постоянные коэффициенты, зависящие от типа матери-

  ала или конструкции, определенные  экспериментальным путем.

Определение постоянных коэффициентов k и достаточно длительный

и  трудоемкий  процесс,  особенно  если  речь идет об временных испытаниях

реальных конструкций. В связи с этим предложен алгоритм учета ползучести при расчете совмещенных ребристых конструкций на действие длительных нагрузок, основанный на исследовании поперечного или продольно-попе-речного изгиба балочного элемента  с приведенным поперечным сечением, у которого составные элементы имеют различные модули упругости (рис.5).

Рис.5.  К расчету совмещенных ребристых конструкций на ползучесть:

а - расчетная схема; б – расчетное поперечное сечение

Продольное усилие N и изгибающий момент М определим как:

    ,  (39)

. (40)

Напряжения 1 и 2 в формулах (39), (40) представим выражениями:

σ1 = E1ε + Г1ε    σ2 = E2ε + Г2ε ,  (41)

где Е1, Е2 – модули упругости обшивки и ребер соответственно; Г1, Г2 –

  операторы, соответствующие  закону ползучести материалов.

Считая справедливой гипотезу Кирхгофа – Лява:

  ε (x,z,t) = ε0 (x,t) + z(x,t)  , ε0 ,  (42)

после интегрирования (39), (40) получим выражения для определения N и M через операторы, включающие в себя Г1 и Г2. Однако, конкретная информация по операторам ползучести для  рассматриваемого класса материалов в научно-технической  литературе отсутствует, что подтолкнуло автора к необходимости установить их на основе представления древесных материалов как двухфазной среды, состоящей из волокон и связующего вещества. Тогда вследствие непроскальзывания волокон и связующего будем иметь:

  σ1=E1ε+μ1  ; σ2=E2ε+μ2  .  (43)

Следовательно: μ1 , Г2=μ2 ,  (44)

где μ1 , μ2  - коэффициенты вязкости рассматриваемых материалов.

Определяя значения соответствующих операторов и с учетом того, что

N и M от времени не зависят, получим уравнение для определения кривизны:

. (45)

Общее решение уравнения (45) запишем в виде (х,t)=R(x)y(t). Тогда в силу независимости переменных х и t из уравнения  (45) будем иметь:

.  (46)

Если r1<0 и r2<0, то из этого выражения следует, что , т.е. со временем кривизна плиты асимптотически приближается к значению:

  . (47)

Используя аналогичные рассуждения, автор получает выражения для определения ε0(x,t). Для определения прогиба w(х,t) и осевого перемещения U0(x,t) теперь имеем уравнения:

  ; .  (48)

Интегрируя  эти уравнения  при  граничных условиях  w(0,t)=w(l,t)=0 

U0(0,t)=0  получим:

,   

  ;    .  (49)

Применение разработанной методики расчета плит и панелей с учетом ползучести в проектировании сдерживается отсутствием данных о коэффициентах вязкости материалов. Полученные теоретические решения могут быть использованы для определения коэффициентов вязкости фанеры и древесины согласно принятой модели вязко-упругих тел. При наличии данных по прогибам при длительных испытаниях необходимо использовать полученное выше теоретическое решение для функции прогибов. Так как составление уравнений для определения коэффициентов вязкости древесины и фанеры в явном виде в данном случае затруднительно, задача может быть решена численно на основе сравнения теоретических решений и данных эксперимента на заданной сетке значений коэффициентов вязкости.

В шестой   главе дан анализ результатов экспериментальных исследований. Целью статических кратковременных и длительных испытаний было подтверждение достоверности результатов проведенных теоретических исследований, обоснованности  разработанных методов расчета, а также  определение действительной несущей способности и деформативности предлагаемых совмещенных клеефанерных плит  и панелей. Экспериментальные  исследования  плит проведены  на клеефанерных конструкциях размером  0,45х3,6м и 0,90х3,6м, выполненных как геометрически подобные натурным конструкциям размером 1,5х12,0м и 3,0х12,0м соответственно. Масштаб подобия принят 1:3,33, что было обусловлено соотношением толщин фанерных обшивок натурных плит и опытных образцов (10мм и 3мм). Кроме этого, была изготовлена и испытана натурная конструкция плиты размером 1,5х12,0м. Экспериментальные исследования клеефанерных панелей  выполнены на натурных конструкциях размером 1,5х3,0м. Все испытания проведены по методикам, разработанным автором. Для определения сжимающих и изгибных напряжений, действующих в обшивке, нагружение плит и панелей осуществляли нагрузкой, приложенной только к ребрам и нагрузкой, равномерно распределенной по площади обшивки. Панели подвергались испытаниям как на действие поперечной нагрузки, так и на совместное действие поперечной и продольной нагрузки, приложенной к ребрам. При испытаниях опытных конструкций расчетными нагрузками, с целью получения наиболее достоверных результатов, каждое из загружений повторяли по три раза с перерывом между отдельными испытаниями не менее трех суток. Для обработки результатов испытаний определяли модули упругости древесины и фанеры.

В результате проведенных  испытаний получены новые экспериментальные данные о напряженно-деформированном состоянии и жесткости совмещенных ребристых плит и панелей, выполненных на основе древесины.

Максимальные прогибы основных ребер плит в середине пролета находились в пределах норм. Их значения от нормативной нагрузки в плитах 0,45х3,6м и 0,90х3,6м не превышали 1/550, а в плите 1,5х12м – 1/480 пролета. Расхождения в значениях прогибов в зависимости от схемы приложения нагрузки находились в пределах 5%. При загружении конструкций нагрузкой, равномерно-распределенной по площади плит, относительный прогиб обшивок при нормативной нагрузке в центре наиболее напряженных отсеков, измеренный относительно основных ребер, составил в среднем 1/375 пролета обшивки, а при расчетной нагрузке – 1/235 пролета.

В процессе испытаний наблюдалась депланация поперечных сечений плит между диафрагмами. Это явление сопровождалось дополнительным прогибом обшивок. Автор отмечает, что нарастание прогибов обшивки, независимо от схемы загружения, как в плитах меньшего размера, так и в натурной конструкции, происходило пропорционально нагрузке. Это факт подтверждает то, что при принятом соотношении пролета обшивки к толщине, не превышающем 85, обеспечивается ее устойчивость.

Напряженно-деформированное состояние обшивок под нагрузкой характеризовалось изменениями по их ширине фибровых деформаций. Принимая, что по толщине пластины изгибные напряжения меняются по линейному закону относительно срединной плоскости, по разности напряжений верхней и нижней сторон обшивки выделяли напряжения изгиба и напряжения сжатия. В результате были установлены действительные картины распределения напряжений сжатия по ширине обшивок. Эти картины соответствовали эпюрам, полученным в результате численных исследований плит с различной ориентацией вспомогательных ребер и диафрагм. Расхождения теоретических и экспериментальных данных не превышали 14%.

Проведенные испытания панелей подтвердили достаточную степень прочности и жесткости как их отдельных элементов, так и конструкций в целом. Полученные результаты позволили автору достичь поставленной цели и решить ряд практически важных задач  анализа  поведения сжато- изогнутых панелей при кратковременных и длительных нагрузках. В результате анализа работы обшивки под действием возрастающих нагрузок определены фактические величины коэффициентов приведения обшивки, которые составили: при работе панели на изгиб – kоб=0,33, при совместном действии сжатия с изгибом - kоб=0,25. Значения этих коэффициентов, определенные по аппроксимационным формулам, выведенным автором, с учетом корректировочных коэффициентов были соответственно равны 0,37 и 0,27. Разница между теоретическими и экспериментальными  данными  составила  11%. Этот  факт говорит об адекватной применимости предложенной автором методики расчета сжато-изгибаемых панелей.

После разгрузки стеновой панели, испытанной до расчетных нагрузок, и выдержки её в течении 10 суток были начаты длительные испытания. Наи-более интенсивное нарастание прогиба основных ребер в середине пролета наблюдалось в первые 30 суток, а в последние 60 суток испытаний значение его практически не изменялось. Максимальный прогиб в середине пролета за период наблюдений составил 9,1мм или 1/323 пролета, таким образом, возрос по сравнению с кратковременным в 1,38 раза. Характер изменения во времени  других деформаций наиболее характерных точек панели  был идентичен характеру изменения упомянутого прогиба.

Аппроксимация полученных графиков при помощи выражения (38) позволила автору получить формулу для определения прогибов сжато-изгибаемых клеефанерных панелей в любой расчетный период эксплуатации:

  .  (50)

Формула (50) и экспериментальные данные дают расхождения по  длине  построенного  графика  не  более  6%,  что  можно  считать вполне  приемлемым для выполнения  практических  расчетов  разработанных панелей с учетом ползучести.

Опытная конструкция была выдержана под расчетной нагрузкой q=4,25кН/м2  и N=106кН  в течении 90 суток. За время наблюдений каких-либо признаков разрушений элементов и соединений панели не обнаружено. В целом, характеристики деформативности конструкции не превысили предельно допустимых значений, что подтверждает её надежность при воздействии длительно действующих нагрузок.

Оптимизации параметров совмещенных ребристых конструкций посвящена седьмая глава. При исследовании ребристых изгибаемых элементов за базовый вариант принята конструкция плиты с размерами в плане 1,5х12,0м. За базовый вариант сжато-изгибаемой конструкции принята панель с размером в плане 3,0х6,0м. Задача оптимизации  ребристых плит и панелей на основе древесины и древесных материалов ставится  как задача  нелинейного математического  программирования. В качестве критерия оптимальности конструкции принят минимум затрат на основные материалы (древесина, фанера) в расчете на 1м2 перекрываемой площади, при этом, в целевой функции учитываются условные затраты:

  ,  (51)

где f(X) – целевая функция; Х – вектор переменных; Vдр , Vф – объемы

  древесины и фанеры в изготовленной плите;  ln , bn – пролет и ширина

  плиты соответственно; Сдр , Сф – «весовые» коэффициенты древесины и

  фанеры, зависящие от цен  на  эти  материалы  в  регионе  и  от  норм

  отходов на заводе – изготовителе.

Выбор целевой функции в виде (51) позволяет решать как глобальную задачу поиска наиболее экономичной плиты во всем номенклатурном ряде, так и локальные задачи поиска наилучших вариантов плит при каких-то заданных параметрах, например: ширина плиты, количество основных ребер, уклон верхней грани и т.д. Варьированием весовых коэффициентов Сдр и Сф можно учесть сложившееся соотношение цен в рассматриваемом регионе на различные материалы, а также величину нормируемых отходов. При решении поставленной задачи оптимизации использовался метод подвижного внешнего штрафа. Идея метода подвижного внешнего штрафа заключается в комбинированном регулировании штрафов путем штрафных коэффициентов и уровней штрафования.

В рассматриваемой задаче оптимизации изгибаемых плит варьируемые

параметры целесообразно разделить на два уровня, при этом, к первому уровню отнести параметры, определяющие размеры поперечных сечений элементов плиты, а ко второму уровню – дискретный целочисленный параметр, определяющий число основных ребер (2, 3, 4), и параметр ширины плиты, который может меняться непрерывно, но, в силу требований модульности, также примет дискретные значения (1,0м; 1,2м; 1,5м; 1,8м; 2,0м; 3,0м). Такое разделение переменных обеспечивает возможность формирования поверхности отклика и удобство представления графического материала. Решение задач оптимизации проведено для плит из клееной древесины, пролеты которых находятся в интервале 9,0…24,0м.

Двухуровневый алгоритм оптимизации плиты можно определить следующим выражением:

,  (52) 

где f(X) – целевая функция;  X(1) – вектор переменных первого уровня;

  X(2 – вектор переменных второго уровня; – фиксированный вектор

переменных второго уровня; GX – допустимая область поиска.

С учетом введенных обозначений автор приводит общий вид  целевой функции:

. (53)

Ограничения формируемой задачи оптимизации образуют допустимую область поиска  GХ  и включают:

- ограничения, сформированные на основе условий по прочности, устойчивости и деформативности как отдельных элементов плиты, так и самой

плиты  в целом;

- конструктивные и параметрические ограничения, вытекающие из существующего сортамента пиломатериалов и опыта проектирования.

Система ограничений принята на основе требований нормативных документов с необходимыми уточнениями. Для выполнения поисковых проце-

дур рационально ограничения приводить к следующему виду: 

  , j=1,…,m, (54)

где m - общее число ограничений.

Одной  из  отличительных  особенностей  задачи  оптимизации  сжато-

изгибаемых панелей в сравнении с изгибаемыми ребристыми плитами явля-ется то, что в ней варьируется четыре, а не два топологических параметра, к которым относятся количество основных и поперечных ребер, длина и шири-на панели. Такое увеличение обосновано конструктивным решением панелей и областью применения сжато-изгибаемых элементов, например, в качестве верхних поясов пластинчато-стержневых конструкций. Для удобства формирования поверхности отклика и представление графического материала варьируемые топологические параметры разбиты на два верхних уровня и задача оптимизации сжато-изогнутых панелей поставлена как трехуровне-вая. Решение задач оптимизации приводится для панелей из клееной древесины пролетом от 3,0м до 6,0м. Разработанный и программно реализованный алгоритм оптимизации соответствует следующей трехуровневой системе:

, (55)

где  ,

,

-

переменные первого- третьего уровней соответственно.

Приведены основные результаты решения задач оптимизации изгибаемых плит и сжато-изгибаемых панелей. В большинстве результатов решения оптимизационных задач ширина изгибаемой плиты, соответствующая минимуму целевой функции, превышает 3м и увеличивается с увеличением числа основных ребер. Даже при двух основных ребрах (рис.6) экстремум  функции

Рис. 6. Оптимальные проекты для плит с двумя основными ребрами при варьировании ширины плиты и параметров первого уровня

Рис. 7. Результаты оптимизации плит при двух основных ребрах

соответствует достаточно большому значению ширины плиты (5,0м). В  том случае, когда на ширину плиты по условиям  изготовления или транспортировки наложено ограничение bn≤3м, оптимальные проекты  несколько отклоняются (но не намного) от глобальных экстремумов. Например, для пролета 9м это отклонение составляет 2,7%, а для пролета 12м оно будет равно 5%. На рис.7 приведены результаты оптимизации для плит с двумя ребрами при варьировании ширины в унифицированных пределах.

Анализируя  кривые, приведенные на рис.8, автор приходит к выводу, что при ширине плит, не превосходящей 3м, наиболее рациональны плиты  с  двумя  основными  ребрами. Выявлено, что плиты  с продольными вспомогательными ребрами предпочтительнее (по расходу материалов) плит с поперечными вспомогательными ребрами как в случае применения основных ребер постоянной высоты, так и в случае двускатных ребер. Однако, экономия материала сравнительно невелика и составляет, в среднем, 3%. Варьирование уклоном верхней грани основных ребер позволяет экономить в среднем 13-15% материала для плит  всех рассматриваемых типов. Особенно большой выигрыш (до 20-22%) получен для плит больших пролетов при обоих типах ориентации вспомогательных ребер. Для пролета 6м введение параметра уклона в обоих случаях значение целевой функции не уменьшило.

Результаты расчетов свидетельствуют о том, что оптимальная ширина основных ребер стремится к минимуму и, как правило, принимается из условия конструктивного ограничения. С увеличением пролета оптимальное значение  целевой  функции  удельных  затрат  древесины возрастает, причем зависимость эта близка к линейной. Этот факт  объясняется тем, что в качестве основных ребер в плитах применены плоские сплошные балки, эффективность применения которых снижается с увеличением пролета.

Постановка и  решение  оптимизационных задач  для  изгибаемых плит позволили  выявить резервы экономии материала, заложенные в предложенных вариантах конструктивной формы. Экономия материала в оптимальных проектах  может  быть  весьма  существенной.  Например,  в рассмотренном

базовом  варианте  плиты  пролетом 12м  при  варьировании  всех параметров

Рис. 8. Результаты оптимизации при варьировании параметров первого и второго уровней: а - для плит шириной 1,5 м; б - для плит шириной 3,0 м

первого и второго уровней  экономия составила 28,5%. Однако, оптимальный параметр ширины плиты составил при этом 5,0м, что вряд ли приемлемо при изготовлении и транспортировке плит. При ограничении ширины плиты до 3,0м экономия материала составит 24,9%.

В таблицах 1, 2 представлены результаты решений глобальных задач оптимизации сжато-изгибаемых панелей с использованием различных рас-четных моделей. Анализируя результаты вычислений, приведенные в таблицах, можно отметить следующее. В случае фанерной обшивки наиболее эко-номичной является панель с размерами: an = 3м,  bn =2,5м. При этом параметры ширины сечения основных ребер и толщины обшивки выходят на нижнюю границу. Оптимальным  количеством ребер наиболее экономичной па-нели является  два ребра. Соотношение высоты и ширины основного ребра защемленной панели  в оптимальном  прогибе  также  выходит  на  границу

Таблица 1

Результаты решения глобальной задачи оптимизации панелей. Фанерная обшивка. «Балочная» расчетная  модель

Оптимальные 

параметры

Шарнирно

опертая панель

Защемленная панель

Ширина основных ребер, (м)

0,034

0,034

Высота основных ребер, (м)

0,0855

0,2027

Толщина обшивки, (м)

0,008

0,008

Ширина вспомогательных. ребер, (м)

0,034 

0,034

Количество основных ребер

2

2

Количество вспомогательных ребер

2

2

Длина панели, (м)

3,0

3,0

Ширина панели, (м)

2,5

2.5

f(Х*)

0,02682

0,03617

Таблица 2

Результаты решения глобальной задачи оптимизации панелей. Фанерная обшивка. Расчетная  модель цилиндрического изгиба.

Оптимальные

параметры

Шарнирно

опертая панель

Защемленная панель

Ширина основных ребер, (м)

0,034

0,034

Высота основных ребер, (м)

0,08421

0,1797

Толщина обшивки, (м)

0,008

0,008

Ширина вспомогательных ребер, (м)

0,034

0,034

Количество основных ребер

2

2

Количество вспомогательных ребер

2

2

Длина панели, (м)

3,0

3,0

Ширина панели, (м)

2,5

2,5

f(Х*)

0,02672

0,03433

конструктивного ограничения. Результаты расчетов с использованием «балочной» расчетной модели и модели цилиндрического изгиба для шарнирно-опертой панели практически совпадают.

На основе анализа полученных  результатов выработаны основные

принципы проектирования совмещенных ребристых конструкций из клееной древесины.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Проведенные теоретические, экспериментальные и оптимизационные  исследования малоэтажных зданий и сооружений из совмещенных ребристых конструкций на основе древесины позволяют сделать следующие основные выводы.

1. Сформулированные автором основные положения концепции создания объектов малоэтажного строительства показывают целесообразность разработки полносборных зданий и сооружений из унифицированных по технологическим качествам совмещенных ребристых плит и  панелей на основе древесины, за счет чего может быть достигнут высокий уровень экономии материала, снижения трудозатрат и себестоимости при минимальных капитальных вложениях.

2. Предложенные новые технические решения полносборных малоэтажных жилых домов и производственных зданий, пластинчато-стержневых конструкций и совмещенных ребристых плит и панелей на основе древесины, отвечающие требованиям строительства в районах Урала, Сибири, Даль-него Востока и Севера, обеспечивают снижение расхода основных материалов до 35%, сокращение трудоемкости монтажа на 35…40%, высокую степень долговечности и живучести в сравнении с традиционными  плоскостными конструкциями и известными аналогами, что обусловливает эффективность их применения в строительной практике, в том числе в сейсмически активных районах и в районах со сложными грунтовыми условиями.

3. Анализ напряженно-деформированного совмещенных ребристых конструкций, работающих в составе пространственной системы здания, вы-полненный на базе проведенных численных исследований, позволил установить степень влияния различных факторов на их напряженно-деформи-рованное состояние, которую необходимо учитывать в инженерных расчетах:

- для учета работы совмещенных конструкций в составе пространственной системы здания значение расчетного сопротивления материала сле-дует снижать на коэффициент пр , который зависит от общей длины здания и от ветрового района строительства и находится в интервале от 0,9 до 1,0;

- степень неравномерности распределения нормальных напряжений  по ширине обшивки, определенная при помощи коэффициента приведения kоб, зависит, в основном, от шага основных ребер и толщины обшивки, причем увеличение шага ребер с 750мм (min) до 3000мм (max) приводит к уменьшению  коэффициента kоб на 35…40%, а значение толщины обшивки с 8мм до 20мм обеспечивает увеличение kоб на 14…15%;

- поперечные  вспомогательные  ребра, непроклей  в  швах  соединения

обшивки с основными ребрами до 30%, отклонение опор плит «на пролет» от горизонтали до 14мм, не оказывают влияния на величину коэффициента приведения обшивки, причем значение этого коэффициента не меняется по длине плиты или панели;

- продольное расположение вспомогательных ребер позволяет частично включить их в общую работу конструкции, что учитывается коэффициентом приведения вспомогательных ребер kвр, который также зависит от шага основных ребер и толщины обшивки и находится в интервале от 0,25 до 0,68;

- применение наклонных диафрагм в совмещенных плитах обеспечивает увеличение степени включения обшивки и продольных вспомогательных ребер в общую работу конструкции в 2,1 и 3,3 раза соответственно в опорном сечении и в 1,6 и 2,3 раза в пролетных сечениях;

- для различных типов конструкций  степень участия обшивки и продольных вспомогательных ребер в общей работе плиты или панели должна определяться с учетом их пространственной работы в составе здания или сооружения, фактических значений анизотропии материала, продольных сжимающих сил и  соотношения шага основных ребер к  пролету при помощи введения в расчет корректировочных коэффициентов kпр , kE , ke , kl ;

4. Для обеспечения устойчивости  сжатой  обшивки до достижения

конструкцией предельного состояния необходимо принимать отношение  пролета обшивки к её толщине не более 85.

5. Разработанные методики и алгоритмы расчета ребристых изгибаемых плит и нелинейно-деформируемых сжато-изогнутых панелей позволяют выполнить адекватную оценку их фактического напряженно-деформирован-ного состояния, в том числе с учетом ползучести. Использование «балочной» расчетной схемы позволяет учесть степень участия каждого элемента в общей работе конструкции  и легко выявить  наиболее нагруженные места как в случае прямоугольных, так и в случаях трапециевидных в плане плит. Методику расчета панелей на основе сведения  их к анизотропной  пластинке необходимо применять, когда  при составлении ограничений по прочности и жесткости необходимо учесть работу панели в двух направлениях. Предложенный на основе линейной модели вязко-упругого тела алгоритм учета ползучести при расчете совмещенных ребристых конструкций на действие длительных нагрузок позволяет прогнозировать ее напряженно-деформиро-ванное состояние во времени при известных коэффициентах вязкости материалов ребер и обшивок.

6. Комплексными экспериментальными исследованиями плит и панелей, охватывающими стадии работы при кратковременных и длительных нагрузках, подтверждены основные положения разработанных методов  расчета, достоверность результатов численных исследований и установленных закономерностей. Расхождения экспериментальных и теоретических данных по перемещениям и напряжениям не превышают 9% и 14% соответственно. При изготовлении опытных конструкций отработаны технологические  аспекты и подтверждена легкость их сборки.

7. Впервые на  основе  предложенных  методик  расчета разработаны

структуры многоуровневых процессов параметрической оптимизации ребристых конструкций с учетом критерия оптимизации в виде минимума условных затрат на основные материалы, которые позволяют:

- решать как глобальные задачи поиска наиболее экономичной конструкции во всем номенклатурном ряде, так и локальные задачи поиска наилучших вариантов плит и  панелей при определенных заданных параметрах;

- учитывать сложившееся соотношение цен  в рассматриваемом регионе на различные материалы, а также величины нормируемых отходов;

- применять многоуровневую схему разделения  варьируемых парамет-ров в зависимости от их количества и поставленных задач;

- использовать  различные  разработанные  методики  расчета, для  чего написаны программные модули вычисления целевых и  ограничительных функций для плит и панелей с различными конструктивными особенностями;

- включать экспериментально-теоретический этап при постановке и формировании задач оптимизации.

8. Постановка и решение оптимизационных задач для совмещенных ребристых конструкций на основе древесины позволила выявить резервы, заложенные в предложенных вариантах конструктивной формы. Экономия материалов в оптимальных проектах может достичь величины 25% при выполнении всех конструктивных и расчетных ограничений. На основе анализа полученных результатов выработаны основные принципы проектирования совмещенных ребристых конструкций из клееной древесины.

9. Выполненный сравнительный анализ и результаты внедрения разработанных конструкций в практику проектирования малоэтажных зданий и сооружений на основе древесины свидетельствуют о технико-экономической целесообразности применения совмещенных ребристых плит. Экономический эффект в ценах 2007 года составляет 660 руб/м2 при стоимости 1 м2 площади дома или здания «под ключ» не более 10 тыс. рублей. При успешной реализации только одного национального проекта «Доступное и комфортное жилье – гражданам России», когда ввод жилья составит 140 млн.м2 в год, строительство малоэтажных домов из совмещенных ребристых конструкций на основе древесины при объеме 50% от общего ввода обеспечит годовой экономический эффект в размере 42 млрд.рублей или 4,2 млн.м2 дополнительной жилой площади. С этой позиции, потенциальный вклад результатов диссертационной работы в выполнение этой весьма важной для нашей страны экономической задачи и актуален, и значителен.

Основное  содержание  диссертации  опубликовано в следующих работах:

1. Жаданов, В.И. Индустриальные пространственные конструкции покрытий гражданских зданий / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, В.М. Савойский, Ю.Д. Стрижаков, С.И. Цибилев // Механическая обработка древесины. –  М., 1983. –  №10. –  С.11 –  12.

2. Жаданов, В.И. Индустриальные пространственные деревянные конструкции / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, А.Г. Кондаков, Ю.Д. Стрижаков //

Древесина в строительных конструкциях. – ЧССР, Братислава. – 1984. – С. 352 – 367.

3. Жаданов, В.И. Опыт изготовления клеефанерных плит с длиной на пролет / В.И. Жаданов, В.М. Савойский, Ю.Д. Стрижаков // Пространственные конструкции в Красноярском крае. – Красноярск, 1985. –  С.172 – 179.

4. Жаданов, В.И. Пространственные индустриальные конструкции для покрытий зданий / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, И.С. Инжутов, Ю.Д. Стрижаков // Известия вузов. Строительство и архитектура. – 1989. –  №2. – С. 23 – 27.

5. Жаданов, В.И. Результаты испытаний клеефанерной плиты размером 1,5 х 12 м. / В.И. Жаданов // Известия вузов. Строительство. – 1994. –  №7 - 8.  – С. 119 – 121.

6. Жаданов, В.И. Оценка напряженно-деформированного состояния  крупноразмерных плит численными методами / В.И.Жаданов // Вестник ОГУ. – 2002. – № 5. – С. 179 – 182.

7. Жаданов, В.И. Экспериментально-теоретические исследования напряженно-деформированного состояния крупноразмерных клеефанерных плдит при поперечном изгибе / В.И. Жаданов // Известия вузов. Строительство. – 2003. –  №4.  – С. 108 – 112.

8. Жаданов, В.И. Крупноразмерные плиты на основе древесины для покрытий зданий  / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, // Известия вузов. Строительство. – 2003. –  №6. – С. 4 – 10.

9. Жаданов, В.И. Пути повышения эффективности применения крупноразмерных плит на основе древесины в покрытиях зданий / В.И.Жаданов // Вестник БелГТАСМ. – 2003. – № 5. – С. 345 – 348.

10. Жаданов, В.И. Экспериментально-теоретические исследования крупноразмерных клеефанерных плит с учетом их конструктивных особенностей / В.И.Жаданов // Труды ХХIV Российской школы «Наука и технология». Том 1. – М. – 2004. – С. 152 – 163.

11.  Жаданов, В.И. Изучение напряженно-деформированного состояния пространственного структурного деревометаллического блока покрытия / К.В. Бучель, С.В. Деордиев, В.И. Жаданов, И.С. Инжутов // Известия вузов. Строительство. – 2004. –  №8.  – С. 12 – 16.

12. Жаданов, В.И. Выявление оптимальных параметров крупноразмерных ребристых плит на основе древесины. Сообщение 1 / А.В. Ажермачев, Г.И. Гребенюк, В.И. Жаданов, Е.В. Яньков // Известия вузов. Строительство. – 2004. –  №9.  – С. 4 – 10.

13. Zadanov V.I. Zespolone plyty zebrowe duzych rozpietosci / V.I. Zadanov // Drewno I materially drewnopochodne w konstrukcjach budowlanych. - Szczecin.  – 2004. S. 281 – 288.

14. Жаданов, В.И. Исследования напряженно-деформированного состояния опорной зоны комбинированного блока пологого свода / В.И. Жаданов, И.С. Инжутов, М.А. Колесникова // Вестник ОГУ.  – 2004. – № 1. – С. 158 –160.

15. Жаданов, В.И. Новые конструктивные решения крупноразмерных

плит на основе древесины /  П.А. Дмитриев, Г.И. Гребенюк, В.И. Жаданов, С.В. Калинин, Е.В. Баев // Вестник ОГУ. – 2004. – № 2. – С. 177 –181.

16. Жаданов, В.И. Оптимизация параметров большепролетных ребристых плит на основе древесины  / Г.И. Гребенюк , В.И. Жаданов,  Е.В. Яньков, А.В. Ажермачов // Проблемы оптимального проектирования сооружений, Новосибирск. –  НГАСУ.  – 2005. –  С. 110 – 119.

17. Жаданов, В.И. Крупноразмерные ребристые плиты на основе древесины для пролетных строений мостов / В.И. Жаданов // Современные строительные конструкции из металла и древесины, часть 1. Одесса. – 2005. –  С. 94 – 98.

18. Жаданов, В.И. Способы повышения эффективности крупноразмерных плит с деревянной обшивкой / В.И. Жаданов, А.Ф. Рожков, С.В. Деордиев //  Вестник ОГУ.  – 2005. – №10. Том 2. – С. 143 – 146.

19. Жаданов, В.И. Совмещенные ребристые плиты и панели на основе древесины для быстровозводимых зданий и сооружений / В.И. Жаданов, С.В. Калинин, Е.В. Тисевич // Современные строительные конструкции из металла и древесины. – Одесса.  –  2006. – С. 79 – 84.

20. Жаданов, В.И. Оптимизация конструкций  совмещенных ребристых клеефанерных плит  / В.И. Жаданов // Современные строительные конструкции из металла и древесины. – Одесса. – 2007 – С. 61 – 65.

21. Жаданов, В.И. Большеразмерные совмещенные плиты из клееной древесины и пространственные конструкции на их основе (монография) / В.И. Жаданов,  Г.И. Гребенюк, П.А. Дмитриев // Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ. – 2007 . – 209 с. 

22. Жаданов, В.И. Исследование напряженно-деформированного состояния крупноразмерной ребристой плиты с обшивкой, приклеенной на части длины конструкции / В.И. Жаданов,  И.С. Инжутов, В.М. Никитин // Изв. ВУЗов «Строительство».  – 2008. – №7 – С. 132 – 137.

23. Жаданов, В.И. Совершенствование алгоритмов расчета нелинейно-деформируемых ребристых сжато-изгибаемых панелей на основе древесины / В.И. Жаданов,  Г.И. Гребенюк, Е.В. Тисевич //  Изв. ВУЗов «Строительство». 2008. – №8 – С. 87 – 93.

24. Жаданов, В.И. Оптимизация геометрических и топологических параметров сжато-изогнутых панелей / В.И. Жаданов, Г.И. Гребенюк //  Проб-лемы оптимального проектирования сооружений // Новосибирск. – НГАСУ. – 2008. – С. 123 –136.

25. Жаданов, В.И. Алгоритмы расчета клееных стеновых панелей, работающих на сжатие с изгибом / Е.В. Тисевич, Д.А. Украинченко //  Современные  строительные конструкции из металла и древесины. – Одесса. – 2008. – С. 124 – 130.

26. А.с. СССР № 1281651. Кл. Е 04 С 2/38. Панель покрытия / Дмитриев П.А.,  Жаданов В.И., Стрижаков Ю.Д. // Опубл. 07.01.87. Бюл. № 31. – 3 с.

27. А.с. СССР № 1767122. Кл. Е 04 С 2/10. Деревянная плита покрытия / Дмитриев П.А., Стрижаков Ю.Д., Жаданов В.И. // Опубл. 07.10.92. Бюл.  № 37. – 4 с.

28. Патент РФ на полезную модель № 36404. Кл. Е 04 В 1/10. Утепленная стена вертикальной  разрезки / Дмитриев П.А., Дмитриев П.П., Жаданов В.И., Сагантаев Д.В. // Опубл. 10.03.04. Бюл. №7. – 5 с.

29. Патент РФ на полезную модель № 47405. МПК Е 04 С 3/292. Деревометаллическая пространственная ферма / Дмитриев П.А., Жаданов В.И.,  Инжутов И.С. // Опубл. 27.08.05. Бюл. № 24. – 6с.

30. Патент РФ на изобретение № 2276239. МПК  Е 04 С 3/07. Балка. / Дмитриев П.А., Жаданов В.И., Калинин С.В. //  Опубл. 10.05.06. Бюл.№ 13. – 6 с.

31. Патент РФ на изобретение № 2304671. МПК Е 04 В 1/343. Пространственная сборно-разборная рама /П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, И.С. Инжутов. // Опубл. 20.08.07.  Бюл. №23. – 7с.

32. Патент РФ на изобретение № 2326213. МПК Е 04 В1/10. Способ создания предварительного напряжения в деревянных клееных пакетах в направлении поперек волокон/ Дмитриев П.А., Тисевич Е.В. // Опубл.10.06.08. Бюл. № 16. –  4 с.

33.  Жаданов, В.И. Комбинированные из стали, бетона, дерева пространственные конструкции блочного типа / Л.В. Енджиевский, И.С. Инжутов, П.А. Дмитриев, В.В. Стоянов, В.И. Жаданов, С.В. Деордиев // Красноярск, СФУ: ИПК ОГУ. – 2008. – 331с.

34. Жаданов, В.И. Результаты испытаний клеефанерной совмещенной стеновой панели размером 1,5х3,0 м / В.И. Жаданов, Е.В. Тисевич, Д.А. Украинченко //  Изв. ОрелГТУ «Строительство. Транспорт». 2008. – №2 – С. 3 – 8.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.