Исследование сопоставительных расчетов внецентренно сжатых и сжато-изгибаемых элементов из древесины (по нормам СНиП II-25–80 и по теории сопротивления материалов)

УДК

DOI:

Аннотация

Различие физических явлений, лежащих в основе статических расчетов внецентренно сжатых и сжато-изгибаемых элементов, вызывает сомнения у специалистов в справедливости норм. Выполнены сравнительные расчеты защемленных стоек на основе приближенных решений дифференциальных уравнений изогнутой оси по формулам сопротивления материалов и по формуле, рекомендуемой СНиП.

Потребность в таких расчетах обусловлена новыми конструкторскими разработками, обеспечивающими жесткое защемление концов деревянных элементов.

Теория расчета сжато-изгибаемых и внецентренно сжатых стержней по уравнениям сопротивления материалов предполагает использование выражений как в упругой стадии работы, так и за ее пределами. При этом задача расчета по краевым напряжениям усложняется влиянием деформаций и необходимостью использовать переменный модуль упругости. Показана правомерность упрощения расчета по нормам путем введения постоянного модуля упругости для предельных состояний второй группы (10 000 МПа) и для расчета по предельным состояниям первой группы, пониженного до 4 500 МПа. Формула применима во всем диапазоне нагрузок. Установлен предел применимости расчета внецентренно сжатых стоек по формуле, принятой в СНиП для расчета центрально сжатых элементов на устойчивость.

Сведения об авторах

© К.П. Пятикрестовский, д-р техн. наук, гл. науч. сотр.

ЦНИИСК им В.А. Кучеренко ОАО «НИЦ «Строительство», ул. 2-я Институтская, .6,

Москва, Россия, 109428

Ключевые слова

Литература

1. Коченов В.М. Экспериментально-теоретические исследования деревянных конструкций. М.: ГОНТИ, 1938. 239 с.
2. Лабудин Б.В., Матвеев Р.П., Санжаровский Р.С. Критерии устойчивости сжато-изогнутых стержней, усиленных титановыми элементами // Лесн. журн. 2006. № 5. С. 141–146. (Изв. высш. учеб. заведений).
3. Лабудин Б.В., Матвеев Р.П., Санжаровский Р.С. Устойчивость сжато-изогнутых стержней, усиленных титановыми элементами // Лесн. журн. 2006. № 3. 
4. С. 146–151. (Изв. высш. учеб. заведений).
5. Пособие к решению задач по сопротивлению материалов: учеб. пособие для техн. вузов / Миролюбов И.Н., Енгалычев С.А., Сергиевский Н.Д., Алмаметов Ф.З., Курицын Н.А., Смирнов-Васильев К.Г., Яшина Л.В. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1985. 399 с.
6. Пятикрестовский К.П. К вопросу о выборе модулей упругости при расчете деревянных конструкций на прочность, устойчивость и по деформациям // Строительная механика и расчет сооружений. 2012. № 6. С. 73–79.
7. СНиП II-25–80. Строительные нормы и правила. Ч. II. Нормы проектирования. Деревянные конструкции. М., 1982. 65 с.
8. Сопротивление материалов / Под ред. Писаренко Г.С. 5-е изд. перераб. и доп. К.: Вища шк., 1986. 775 с.
9. Сопротивление материалов: учеб. для вузов / Под ред. Смирнова А.Ф. 3-е изд. М.: Высш. шк., 1975. 480 с.
10. Тимошенко С.П. Сопротивление материалов. М.: Физматгиз, 1960. 379 с.

Ссылка на английскую версию:

K.P. Pyatikrestovsky, Doctor of Engineering, Principal Researcher

Central Research Institute for Building Structures named after V.A. Kucherenko,

2-ya Institutskaya, 6, Moscow, 109428, Russia

E-mail: stroymex@list.ru

Comparative Calculations for Eccentrically Compressed and Compressed-Bent Wooden Components (According to Building Regulations SNIP II-25–80

and to the Theory of Strength of Materials)

The differences in the physical phenomena underlying static calculations for compressed-bent and eccentrically compressed components make experts doubt about the validity of the current standards. The author has performed comparative calculations for restrained struts based on approximate solutions of differential equations of deflection curve by the strength of materials formula and the recommended formula in Building Regulations.

Such calculations are needed due to new engineering developments providing rigid fixing for the ends of wooden components.

The calculation theory of compressed-bent and eccentrically compressed bars using strength of materials equations involves the use of the formulae both at the elastic stage and beyond. At the same time, the edge-stress calculation is complicated by the influence of deformations and the need to use variable modulus of elasticity. The author shows that the calculation by standards can be simplified by introducing a constant modulus of elasticity for the limit states of the second group (10,000 MPa) and to calculate the limit states of the first group, reduced to 4500 MPa. The formula can be applied within the entire load range. The author has determined the validity range of the calculation for eccentrically compressed struts by the formula adopted in the Building Regulations for stability analysis of central struts.

Keywords: eccentrically compressed components, compressed-bent components, wood, calculation methods, exact calculations, approximate calculations, practical calculations.

REFERENCES

1. Kochenov V.M. Eksperimental'no-teoreticheskie issledovaniya derevyannykh konstruktsiy [Experimental and Theoretical Studies of Wooden Structures]. Moscow, 1938. 239 p.
2. Labudin B.V., Matveev R.P., Sanzharovskiy R.S. Kriterii ustoychivosti szhato-izognutykh sterzhney, usilennykh titanovymi elementami [Criteria of Compressed-Bent Bars Sustainability Reinforced by Titanic Elements]. Lesnoy zhurnal, 2006, no. 5, 
3. pp. 141–146.
4. Labudin B.V., Matveev R.P., Sanzharovskiy R.S. Ustoychivost' szhato-izognutykh sterzhney, usilennykh titanovymi elementami [Stability of Close-Bent Rods Reinforced by Titanic Elements]. Lesnoy zhurnal, 2006, no. 3, pp. 146–151.
5. Mirolyubov I.N., Engalychev S.A., Sergievskiy N.D., Almametov F.Z. Kuritsyn N.A., Smirnov-Vasil’ev K.G., Vashina L.V. Posobie k resheniyu zadach po soprotivleniyu materialov [Study Guide to Solving Problems on Strength of Materials]. 5th ed. Moscow, 1985. 399 p.
6. Pyatikrestovskiy K.P. K voprosu o vybore moduley uprugosti pri raschete derevyannykh konstruktsiy na prochnost', ustoychivost' i po deformatsiyam [On the Selection of Elastic Moduli at Strength, Buckling and Deformation Analyses of Wooden Structures]. Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzheniy, 2012, no. 6, pp. 73–79.
7. SNiP II-25-80. Stroitel'nye normy i pravila. Chast' II. Normy proektirovaniya. Derevyannye konstruktsii [Building Regulations II-25-80. Part II. Design Standards. Wooden Structures]. Moscow, 1982. 65 p.
8. Soprotivlenie materialov [Strength of Materials]. Ed. by Pisarenko G.S. 5th ed. Kiev. 1986. 775 p.
9. Soprotivlenie materialov [Strength of Materials]. Ed. by Smirnov A.F. 3rd ed. Moscow, 1975. 480 p.
10. Timoshenko S.P. Soprotivlenie materialov [Strength of Materials]. Moscow, 1960. 379 p