Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук.
Нижний Новгород: ННГАСУ, 2001. — 481 с.
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения Целью диссертационной работы является создание и реализация научно-обоснованного подхода к оценке длительной прочности и деформативности конструкционных древесно-цементных материалов и несущих элементов зданий с учетом влияния реологии и анизотропии материалов, вида напряженного состояния, температуры и влажности. Научная новизна:
- на основании комплексных исследований впервые установлены общие закономерности процессов сопротивления и деформирования конструкционных древесно-цементных материалов при различных режимах длительных силовых и температурно-влажностных воздействий. Для описания указанных процессов использованы классические уравнения теории вязкоупругости и кинетической концепции прочности. Разработан алгоритм и программа прогнозирования длительной прочности этих материалов при совместном силовом и температурно-влажностных воздействиях;
- изучены особенности работы несущих элементов зданий из древесно-цементных материалов в условиях кратковременного и длительного загружения, а также переменного влажностного режима длительной эксплуатации;
- изучена анизотропия прочности древесно-цементных материалов при сжатии и растяжении под углом к направлению формования конструкций, а также анизотропия ползучести и изменения во времени коэффициентов поперечной деформации;
- выполнен вероятностный анализ статистического распределения прочности и плотности исследуемых материалов непосредственно в отформованных по разной технологии конструкциях с использованием кривых Пирсона;
- впервые определены значения нормируемых характеристик прочности и деформативности конструкционных деревобетонов с учетом характера и длительности эксплуатационных нагрузок, фактического закона их статистического распределения в готовых конструкциях, температуры и влажности; выполнена теоретическая оценка напряженно-деформированного состояния несущих элементов зданий на основе отходов древесины при длительном силовом и температурно-влажностных воздействиях. Разработан алгоритм и программа расчета несущих элементов. Показано, что для стеновых элементов зданий определяющее влияние на их долговечность оказывает влияние анизотропия механических свойств материала в опорных сечениях, где растягивающие напряжения действуют поперек направления формования конструкций (четвертый октант пространства напряжений);
- в результате вероятностного расчета установлены требуемые значения коэффициента запаса сжато-изгибаемых и изгибаемых элементов с учетом изменчивости резерва прочности, нагрузок и прочностных свойств использованных материалов, а также геометрических размеров конструктивных элементов зданий;
- выполнен анализ коэффициента безопасности конструкций на древесных заполнителях и оценена их надежность по результатам контрольных испытаний опытных образцов готовой продукции. Достоверность результатов работы подтверждается использованием классических методов определения напряженно-деформированного состояния и критериальных оценок длительной прочности несущих элементов, комплексным подходом к решению поставленной задачи, включающем изучение реологических свойств и анизотропии, численный анализ работы элементов и сопоставление полученных результатов с данными экспериментальных исследований. Практическая значимость работы. Доказана экологическая и экономическая целесообразность комплексного использования отходов древесины в производстве древесно-цементных материалов и конструкций зданий. Доказана необходимость оценки длительной прочности и деформативности конструкций на основе отходов древесины с учетом взаимосвязанного влияния свойств материалов, вида напряженного состояния и условий эксплуатации. Разработаны рекомендации по производственному контролю качества строительной продукции на основе древесных заполнителей, позволяющие повысить ее надежность на стадии изготовления. Реализация результатов работы позволит обеспечить необходимую долговечность зданий различного назначения при полном и рациональном использовании свойств конструкционных древесно-цементных материалов.
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения Целью диссертационной работы является создание и реализация научно-обоснованного подхода к оценке длительной прочности и деформативности конструкционных древесно-цементных материалов и несущих элементов зданий с учетом влияния реологии и анизотропии материалов, вида напряженного состояния, температуры и влажности. Научная новизна:
- на основании комплексных исследований впервые установлены общие закономерности процессов сопротивления и деформирования конструкционных древесно-цементных материалов при различных режимах длительных силовых и температурно-влажностных воздействий. Для описания указанных процессов использованы классические уравнения теории вязкоупругости и кинетической концепции прочности. Разработан алгоритм и программа прогнозирования длительной прочности этих материалов при совместном силовом и температурно-влажностных воздействиях;
- изучены особенности работы несущих элементов зданий из древесно-цементных материалов в условиях кратковременного и длительного загружения, а также переменного влажностного режима длительной эксплуатации;
- изучена анизотропия прочности древесно-цементных материалов при сжатии и растяжении под углом к направлению формования конструкций, а также анизотропия ползучести и изменения во времени коэффициентов поперечной деформации;
- выполнен вероятностный анализ статистического распределения прочности и плотности исследуемых материалов непосредственно в отформованных по разной технологии конструкциях с использованием кривых Пирсона;
- впервые определены значения нормируемых характеристик прочности и деформативности конструкционных деревобетонов с учетом характера и длительности эксплуатационных нагрузок, фактического закона их статистического распределения в готовых конструкциях, температуры и влажности; выполнена теоретическая оценка напряженно-деформированного состояния несущих элементов зданий на основе отходов древесины при длительном силовом и температурно-влажностных воздействиях. Разработан алгоритм и программа расчета несущих элементов. Показано, что для стеновых элементов зданий определяющее влияние на их долговечность оказывает влияние анизотропия механических свойств материала в опорных сечениях, где растягивающие напряжения действуют поперек направления формования конструкций (четвертый октант пространства напряжений);
- в результате вероятностного расчета установлены требуемые значения коэффициента запаса сжато-изгибаемых и изгибаемых элементов с учетом изменчивости резерва прочности, нагрузок и прочностных свойств использованных материалов, а также геометрических размеров конструктивных элементов зданий;
- выполнен анализ коэффициента безопасности конструкций на древесных заполнителях и оценена их надежность по результатам контрольных испытаний опытных образцов готовой продукции. Достоверность результатов работы подтверждается использованием классических методов определения напряженно-деформированного состояния и критериальных оценок длительной прочности несущих элементов, комплексным подходом к решению поставленной задачи, включающем изучение реологических свойств и анизотропии, численный анализ работы элементов и сопоставление полученных результатов с данными экспериментальных исследований. Практическая значимость работы. Доказана экологическая и экономическая целесообразность комплексного использования отходов древесины в производстве древесно-цементных материалов и конструкций зданий. Доказана необходимость оценки длительной прочности и деформативности конструкций на основе отходов древесины с учетом взаимосвязанного влияния свойств материалов, вида напряженного состояния и условий эксплуатации. Разработаны рекомендации по производственному контролю качества строительной продукции на основе древесных заполнителей, позволяющие повысить ее надежность на стадии изготовления. Реализация результатов работы позволит обеспечить необходимую долговечность зданий различного назначения при полном и рациональном использовании свойств конструкционных древесно-цементных материалов.