Министерство высшего и среднего специального образования республики узбекистан ўзбекистон республикаси

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (МКЭ) ДЛЯ ВЫБОРА 
СХЕМЫ ИСПЫТАНИЙ СОЕДИНЕНИЙ НА ВКЛЕЕННЫХ СТЕРЖНЯХ. 
к.т.н. доцент Ганиев Ж. Н., ассистент Туракулова Ш.М. 
студент группы 301-АЙ ва А Худойбердиев М. 
 
Annotation 
An article look at evaluation of stress condition of connections in various schemes and tests and 
defining one of the closest to real activity. Comparative calculations of four samples of constructions 
of the same size and different type of connection were conducted on computers. 
Применение вклеенных стержней охватывает почти все виды соединений в узлах 
деревянных конструкций. При этом во всех разработках стержни использовались для работы на 
выдергивание, за конец. Это ведет к резкому возрастанию касательных напряжений на участках 
клеевых швов, расположенных у выхода стержней из древесины. Значительная 
неравномерность касательных напряжений ведет к неполному использованию несущей 
способности клеевых швов по всей длине стержней, что является недостатком таких 
соединений. /1,2/ 
Для устранения указанного недостатка, т.е. для снижения неравномерности скалывающих 
напряжений по клеевым швам, намечается исследовать соединения на вклеенных стержнях, у 
которых места приложения нагрузок расположены по средине стержней, когда нагрузки 
прикладываются под углом к оси стержней. 
Этот способ загружения стержней, несомненно открывает новый вид соединений на 
вклеенных стержнях.Особенности приложения нагрузки делают невозможным использование 
известных методик для испытания клеештыревых соединений. Важной задачей при разработке 
методики исследований является выбор формы образцов и схемы их испытаний.Для оценки 
напряженного состояния соединений при различных схемах испытаний и определения из них 
более близкой к реальной работе в конструкциях были проведены сравнительные расчеты на 
ЭВМ четырех вариантов образцов одинакового размера с различными видами закрепления. 
Образцы для расчета были запроектированы свозможностью передачи через пластины нагрузки 
под углом 30° на среднюю часть вклеенного стержня (рис.1).
В первой схеме образца на напряжения в стержнях возникающие при действии угловой 
нагрузки в сжатой зоне стержней накладывались напряжения от опорной реакции, а в 
растянутой зоне накладывались напряжения от растяжения деревянного элемента.
Во второй схеме, в сжатой зоне стержней добавлялись дополнительно напряжения от 
упора и торца деревянного элемента. Третья схема отличалась общим сжатием поперек 
волокон по всему основанию. Четвертая схема соединяла особенности второй и третьей 
схем.Расчет велся по программе, разработанной БИСИ совместно с ЦНИИПромзданий /3/ на 
языке ПЛ/l для ЭВМ ЕС 1022 в упругой стадии работы соединений. 
При расчете диаметр арматурного стержня принят 18 мм, и длина вклейки 30d нагрузка 
величиной 100 кН прикладывалась под углом 30° через ортогональные составляющие.Система, 
состоящая из арматуры, клея и древесины, при совместной работе находится в очень сложном 
напряженном состоянии. При этом определяющей прочность клеевого соединения арматурного 
стержня с древесиной является величина средних и максимальных касательных напряжений в 
соединении. Распределение нормального напряжения по высоте деревянного элемента в зонах 
за пределами концов вклеенных стержней играет немаловажную роль в характере 
напряженного состояния, а поэтому и в выборе расчетной схемы испытаний. Как видно из 
расчетов, характер распределения касательных напряжений почти не различается (рис.2.б), в 
сжатой зоне стержней для всех схем испытаний, на растянутом участке стержней имеется 
различие в характере напряжений. 

---

61 
 
Рис.1. Возможные схемы испытаний образцов при передаче нагрузки под углом на среднюю часть 
стержней 
 
 
Рис.2. Распеределение нормальных напряжений по длине арматурных и касательных напряжений по 
пограничному слою древесины: 1-схема1;2-схема 2; 3-схема 3; 4-схема 4 
 

---

62 
Для анализа работы соединений воспользуемся построенными графиками нормальных 
напряжений в арматуре (рис.2.а) и эпюрами нормальных напряжений по высоте деревянного 
элемента в сечениях I-I и 2-2 для всех испытаний образцов (рис 3,). 
Начнем с сопоставления напряженных состояний соединений первой и второй схем 
испытаний. Величина максимальных нормальных напряжений стержней в сжатой зоне у второй 
схемы испытаний в 1,5 раза больше, чем у первой схемы, а на растянутом участке, наоборот, 
примерно в 2 раза меньше. Сравнивая характер распределения нормальных напряжений по 
первой и второй схемам испытаний, можно убедиться, что в сжатой зоне от конца стержней 
кривые 1,2 возрастают к середине почти с одинаковым уклоном, а в растянутой зоне для второй 
схемы неравномерность напряжений больше чем для первой схемы. Это отличие объясняется 
ниже. 
Рассмотрим эпюры распределений нормальных напряжений (рис.3) по высоте 
деревянного элемента в сечениях I-I и 2-2, построенных для схем испытаний 1-4. В сечении I-I 
для первой схемы испытаний (кривая - "а") образец имеет чистое растяжение, а для второй 
схемы (кривая - "б") образец в зоне сечения почти не нагружен, то есть она становится 
свободным концом. Для схемы 3 напряжения в сечении I-I близки к схеме I, отличаясь несколь-
ко большей неравномерностью, а для схемы 4 близки к схеме 2. В сечении 2-2 картины 
напряжений противоположны: относительно равномерное сжатие для схем 2 и 4 и почти 
полное отсутствие напряжений для схем I и 3. 
Рис.3 Распределение нормальных напряжений по высоте деревянного элемента в сечениях 1-1 и 2-2. 
Эпюры а,б,в,г- присхемах испытаний-1,2,3,4 
Коэффициенты концентрации касательных напряжений (кривые 1,2 pиc.2.б) для первой и 
второй схемы испытаний почти не отличаются, они составляют соответственно 1,82 и 1,95. 
Величина касательных напряжений около последней четверти длины стержня в растянутой 
зоне для схемы 2 близка к нулю. Такой характер касательных напряжений еще раз 
подтверждает, что для этой схемы испытаний нормальное напряжение в стержнях снижается 
(рис.2,а, кривая 2) из-за незакрепленного свободного конца образца. 
Сопоставляя графики нормальных напряжений в стержнях для разных схем испытаний 
(рис.2.а), можно видеть, что в сжатой зоне величины нормальных напряжений для схем 2,4 
примерно в 1,8 раза больше, чем для 1,3 схем испытаний. В растянутой зоне стержней, картина 
другая - для 1,3 схем испытаний величина нормальных напряжений заметно больше, чем для 2-
ой и 4-ой. При этом по характеру распределения кривые напряжения для схем 1,2,3 от средины 
к концам затухающие, а для схемы 4кривая возрастающая с некоторым затуханием. Для 
третьей и четвертой схем испытаний образцов возникает рассредоточенная реакция основания 
с равнодействующей создающей изгибающий момент в деревянном элементе. Об этом 
свидетельствуют эпюры нормальных напряжений в сечениях I-I и 2-2 (рис.3.в,г). В связи с 
этим, для третьей и четвертой схем испытаний стержень в растянутой части длины также по-
лучает дополнительные напряжения изгиба. Заметим также, что нормальные растягивающие 
напряжения возрастают к концам стержней для четвертой схемы, а для третьей схемы 
растянутые концы образцов закреплены горизонтальными 
СВЯЗЯМИ И В ЭТОМ
случае 
максимальные величины напряжений сместятся к середине (кривая 3, рис.2,а). 
Наибольший интерес, учитывая цели исследований, представляет сопоставление 
касательных напряжений. Существенных различий в характере распределения напряжений по 
длине стержней нет: максимальные напряжения для всех схем приходятся на сжатую зону, 
коэффициенты концентрации примерно одинаковы. Значения последних в порядке нумерации 
схем: 1-1,82; 2-1,95; 3-1,88; 4-2,1. Максимальные концентрации касательных напряжений 
получаются для второй и четвертой схем испытаний. Однако организовать испытания по этим 

---

63 
схемам затруднительно. Поэтому для дальнейших исследований были приняты образцы по 
первой схеме испытаний. Кроме того, такая схема испытаний более близка к реальной работе 
соединений в конструкциях, чем у остальных схем испытаний.