ЦНИИСК нм. В. А. Кучеренко Госстроя СССР

Реком ен д аци и

Москва 1982

Ордена Трудового Красного Знамени Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В. А. Кучеренко (ЦНИИСК) Госстроя СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

по расчетным характеристикам древесных плит

МОСКВА ОГРОЙИЗДАТ 1982

Твердые На прочность 75x200x6 234 10x30x12 223 18x12x50 229 древес-

новолок-На деформа- 75x200x6 23    -    -    -    _

нистые тивность

сухого

Продолжение табл. 1

50x250x16 99 15x40x16 ПО 19x12x50 ИЗ 50x180x16 20    -

50x250x13 14 13x10x30 234 13x20x50    40

50x250x13 14    -

50x250x12 186 10x30x12 226 17x12x50 226

50x250x12 22

В соответствии с программой исследования образцы из древесных плит были изготовлены во ВНИИдрев. Раскрой образцов производился по длине и ширине листа. Размеры образцов для кратковременных испытаний и их число приведены в табл. 1 и на рис. 1 настоящего приложения.

Испытания по определению прочностых и деформативных характеристик материалов при кратковременном действии нагрузки были проведены на машинах системы ’’Амслер” и ’’Шоппер” со скоростью нагружения в соответствии с требованиями указанных ГОСТов. Центрирование образцов при действии растягивающей нагрузки обеспечивалось конструкцией захватов разрывной машины, при действии сжимающей-при-способлением с шаровой опорой. Испытания на изгиб при определении предела прочности осуществляли нагружением в середине пролета, а при определении модуля упругости-в третях пролета. Испытания по опреде-

11

Рис. 1. Типоразмеры образцов, принятых при испытании древесных плит

а, б - на сжатие; в - на расстояние; г-на изгиб; д - на срез; е - на скалывание

Рис. 2. Приспособление для испытания на скалывание

1 - испытуемый образец; 2 — стенки; 3 - сферические подпятники; 4 - кронштейн; 5 — винт; 6 — ролик

лению предела прочности на скалывание проводили с использованием приспособления по а. с. № 42 1912 (рис. 2 настоящего приложения. При испытаниях на срез было использовано приспособление, разработанное в лаборатории ограждающих конструкций ЦНИИСК, состоящее из двух подвижных скоб (рис. 3 настоящего приложения).

Влияние длительного действия нагрузки на пределы прочности и модули упругости исследуемых материалов изучали при двух видах напряженного состояния: растяжении и изгибе. Испытания проводили на рычажных установках, обеспечивающих семикратное увеличение прикладываемого усилия.

За пределы прочности, кратковременные модули упругости и сдвига, коэффициенты поперечной деформации для каждой группы образцов принимали среднее арифметическое результатов испытаний независимо от направления раскроя образцов, если достоверность разницы между

12

Рис. 3. Приспособление для испытания на срез

1 - образец; 2 - нижняя скоба; 3 - верхняя скоба

1    «BEGIN “ REAL ⁴ M_tM8, В,Х, /Г, /7, Р;

2    ‘INTEGER* /,/V;

J    ЛГ; P004Z (N) ; />/04/ (/У),

4    ⁴ 0f0/A/ ^{4 4} INTEGER ⁴⁴ ЛЛМ У⁴ V[1 -NJ;

5    Р0042 (V) ; Р1041 (V);

6    МВ ■.=()■, X : -0 ;

7    ‘FOR Ч'-*1 ' STEP ⁴ / ⁴ 0/УШ. ‘ /У‘00‘

0    МВ-    = МВ*УС11\

9    М: = MB/N-,

10    ‘FOR    ⁴ /•• - / ^4    4    1    ⁴    <//V77£    ⁴-V    ⁴2Ю‘

/7    (VUJ-M) 12+Х)

12    В--SORT (X/(N-1))',

13    К - -В/М*100 ;

14    /I ■ -В/SQRT(N)\

15    Р'- -Л/М*100 ;

16    Р1041 (М,В, К, Л,Р);

П    ‘GO ТО* Ж)

18    *FND“ END*-,

19

Рис. 4. Программа статистической обработки на ЭВМ ”М-220”

направлением раскроя вдоль и поперек листа не установлена. В противном случае за пределы прочности, кратковременные модули упругости и сдвига принимали минимальные значения из двух направлений.

Результаты кратковременных испытаний обрабатывали методами математической статистики на ЭВМ ”М-220”. Разработанная для этой цели программа (рис. 4 настоящего Приложения) включала получение основных статистических показателей: среднего арифметического М _# среднего квадратического отклонения от среднего арифметического <6 , вариационного коэффициента V , средней ошибки среднего арифметического fft , показателя точности Р .

Результаты статистической обработки пределов прочности древесных плит приведены в табл. 2 настоящего приложения.

Деформативные характеристики исследуемых материалов приведены в табл. 3 настоящего приложения.

13

Таблица 2

Статистическая обработка результатов испытаний по определению пределов прочности древесных плит

Пределы прочности, модули упругости и сдвига, коэффициенты поперечной деформации древесноволокнистых и древесностружечных плит, испытанных при 8%-ной влажности были приведены к 12%-ной. Пределы прочности пересчитывали по формуле

* «„['♦•‘('✓-«И,

где оС - коэффициент, равный 0,04 при сжатии и изгибе, 0,01 - при растяжении; 0,03 - при срезе и скалывании.

Модули упругости древесноволокнистых и древесностружечных плит пересчитывали по формуле

г -- ,

« /2)

где сС - коэффициент, равный 0,12 при сжатии и растяжении; 0,01 -при изгибе. Аналогично последней формуле пересчитывали модули сдвига и коэффициенты поперечной деформации, при этом коэффициент аС принимали равным 0,03 для модуля сдвига и 0,02 - для коэффициента поперечной деформации.

Сводные результаты кратковременных испытаний древесных плит приведены в табл. 4 и 5 настоящего приложения.

Нормативные сопротивления исследуемых материалов    R^    определяли по величинам временных сопротивлений    из выражения

^йн'*шр (<^a2,2SC_v),

где Су - коэффициент изменчивости, принятый по результатам испытаний (табл. 4 настоящего приложения).

Расчетные сопротивления R исследуемых материалов определены по величине нормативного сопротивления R , умноженного на коэффициент длительной прочности К :

R* R_HK.

Коэффициент длительной прочности материалов определен по результатам изучения длительного действия нагрузки при двух видах напряженного состояния: растяжении и изгибе, исходя из срока службы деревянных конструкций для промышленных и общественных зданий 7 * = 50 годам. При исследовании была использована экстраполяционная прймая, предложенная д-ром техн.наук проф. Ю.М. Ивановым, построенная в полулогарифмической системе координат.

При определении расчетных модулей упругости и сдвига кратковременные модули умножали на коэффициент влияния длительного действия нагрузки. Указанный коэффициент был получен как отношение начальной величины относительных деформаций при растяжении и начальных прогибов при изгибе к соответствующим конечным их величинам при напряжениях, близких к пределу длительного сопротивления. Коэффициенты длительной прочности и коэффициенты длительной деформации, определяемые по указанной методике, могли бы составить 0,48, однако с учетом имеющихся данных в ранее выполненных работах ЦНИИСК, ВНИИДрев, ЛИСИ и Воронежского ИСИ коэффициенты приня-

19

Растяжение

Сжатие

Изгиб

Скалывание

Срез

Примечание. Средние значения пределов прочности для ДВП_С, ДСП_К> ДСПф и МДП приведены к 12%-ноЙ влажности.

ты дифференцированно для каждого вида плит и в зависимости от вида напряженного состояния (табл. 6 настоящего приложения).

Для определения коэффициентов условий работы древесных плит в конструкциях, предназначенных для эксплуатации в атмосферных условиях, проводили циклические испытания материалов, имитирующие действие атмосферных факторов. Каждый цикл термовлагообработки включал вымачивание образцов в воде при температуре 20±2°С в течение 1 ч, замораживание при температуре минус 30°С в течение 2 ч, оттаивание при температуре 20±2°С в течение 21ч. После 4 ч, 10, 15,40 циклов из каждой партии отбирали по 10 шт. образцов, которые кондиционировали до равновесной влажности помещения лаборатории и испытывали на изгиб. Размеры образцов принимали согласно действующим ГОСТам.

Таблица 5

Модули упругости, сдвига и коэффициенты поперечной деформации древесных плит (сводная таблица)

Таблица 6

Коэффициенты длительной прочности и деформативности и /С _л

Кроме того, древесностружечные плиты на карбамидных и фенольных связующих помешали в стенды на крышу четырехэтажного здания на срок наблюдений 3 года и в ограждающие конструкции малоэтажных домов на 5-7 лет. В течение всего периода периодически отбирали пробы для определения прочностных характеристик.

По результатам циклических и натурных испытаний, а также с использованием литературных данных (работы докторов техн. наук Ю.М. Иванова, В.М. Хрулева, А.С. Фрейдина, кандидатов техн. наук А.П. Берсенева, К.Я. Мартынова, О.Ю. Тюзневой и др.) были подобраны экспоненциальные функции падения прочности плит от длительности атмосферных воздействий. По полученным функциям найдены коэффициенты условий работы плит.

При использовании древесных плит в качестве обшивок панелей внутри помещений их увлажнение происходит, главным образом, поглощением влаги воздуха. Известно, что прочностные свойства плит при относительной влажности воздуха до 65-70% незначительно меняют свои показатели, а при влажности воздуха свыше 80% показатели плит уменьшаются, что необходимо учитывать при расчете конструкций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В соответствии с постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР "О дальнейшем развитии заводского производства деревянных панельных домов и комплектов деревянных деталей для домов из местных материалов для сельского жилищного строительства*' предусмотрено широкое использование эффективных материалов на основе древесины.

Изготовление домов из крупногабаритных конструкций с применением большеформатных древесных плит (древесноволокнистых, древесностружечных и цементно-стружечных) в качестве основного конструкционного материала позволяет сократить расход высокосортной древесины, повысить сборность домов на строительных площадках и добиться их наилучших теплофизических свойств.

Для использования древесных плит в качестве конструкционного материала в строительстве необходимы комплексные сведения об их прочностных и деформативных характеристиках при основных видах напряженного состояния.

ЦНИИСК совместно с ВНИИ Древ проведены экспериментальные исследования прочности и деформаций древесных плит-твердых древесноволокнистых сухого способа производства, древесностружечных на карбамидном и фенольном связующих и на каустическом магнезите, цементно-стружечных, на портландцементе, проведена статистическая обработка реэудьтатов испытаний и установлены расчетные сопротивления и модули упругости рассматриваемых материалов.

При разработке настоящих Рекомендаций использованы исследования древесных плит ЛИСИ (канд. техн. наук и.о. проф. Е.И. Светоэарова, канд. техн. наук В. Я. Терентьев), Воронежского ИСИ (д-р техн. наук проф. А.М. Иванов), ЦНИИСК (кандидаты техн. наук К. В. Панферов,

О. Б. Тюзнева), ВНИИДрев (инж. Б. Е. Кондратенко).

Настоящие Рекомендации разработаны лабораторией ограждающих конструкций ЦНИИСК (канд. техн. наук И. М. Линьков-ответственный исполнитель, канд. техн. наук И. Н. Бойтемирова, инж. А. С. Семина) совместно с лабораторией прочностных и теплофизических исследований ВНИИДрев (канд. техн. наук В. М. Воеводин, инж. Б. Е. Кондратенко).

Замечания и предложения по Рекомендациям просьба направлять по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская, б, ЦНИИСК им. Кучеренко, лаборатория ограждающих конструкций.

Дирекция ЦНИИСК им. Кучеренко

3

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие Рекомендации распространяются на твердые древесноволокнистые плиты сухого способа производства ДВСс марки Тс-400 (ТУ 13-4444-79), древесностружечные плиты на карбамидном ДСП_К и фенольном ДСПф связующих марок П-1 и П-2 (ГОСТЮ632-77), древесностружечные плиты на каустическом магнезите МДП (ГУ 13-519-80), цементно-стружечные плиты на портландцементе ЦСП.

1.2.    В Рекомендации включены расчетные R , нормативные R_H и временные R _ар сопротивления древесных плит при растяжении,сжатии, изгибе, скалывании и срезе, модули упругости £, сдвигав и коэффициенты поперечной деформации/< . Расчетные сопротивления и модули упругости и сдвига определены с учетом коэффициентов изменчивости£, длительной прочности ^и деформации /Г и K_AJJ.

1.3.    Настоящие Рекомендации могут быть использованы при проектировании ограждающих конструкций для жилых, общественных и производственных зданий.

1.4.    Древесные плиты рекомендуется применять для обшивок в конструкциях панелей стен и перегородок, плит покрытий и перекрытий при положительном заключении о допустимых нормах выделения токсичных веществ в помещениях, в том числе:

твердые древесноволокнистые сухого способа производства и древесностружечные на карбамидном связующем-в качестве внутренних обшивок конструкций;

древесностружечные на фенольном связующем—в качестве внутренних обшивок в условиях повышенной влажности внутреннего воздуха помещений, а также наружных обшивок стеновых панелей при наличии противодождевого экрана;

древесностружечные на каустическом магнезите и цементно-стружечные на портландцементе-в качестве внутренних обшивок в условиях повышенной влажности внутреннего воздуха помещений, наружных обшивок, противодождевых экранов.

1.5.    Древесные плиты рекомендуется применять в ограждающих конструкциях зданий с относительной влажностью воздуха внутри помещений не более 75% при условии их надежной защиты от атмосферных осадков, бытовой и производственной влаги.

4

1.6.    При применении в ограждающих конструкциях твердых древесноволокнистых плит и древесностружечных плит на карбамидном и фенольном связующих необходимо предусматривать:

защиту несущих элементов конструкций из плит от непосредственного попадания капельной влаги;

вентиляцию внутренних полостей конструкций для обеспечения их быстрого высыхания и предотвращения скопления диффузионной влага на поверхности плит внутри конструкций;

специальные виды отделки плит в помещениях с повышенной бытовой влагой;

участки кондиционирования плит при изготовлении конструкций для доведения их влажности до средних эксплуатационных значений 8-10%;

защиту плит от увлажнения при транспортировании, хранении и монтаже конструкций;

надежное крепление плит по контуру для предотвращения их коробления.

1.7.    Конструктивные схемы зданий с несущими элементами из древесных плит должны, по возможности, предусматривать большую часть несущих стен внутренними для обеспечения благоприятных условий работы конструкций.

2. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

2.1. Расчетные сопротивления древесных плит для элементов конструкций, находящихся в условиях эксплуатации А1 и Б1, должны приниматься по табл. 1.

Характеристика условий эксплуатации конструкций приведена в прил. 1.

Таблица!

5

г-748

Для других условий эксплуатации конструкций, приведенных в прил. 1, расчетные сопротивления древесных плит рекомендуется умножать на коэффициенты условий работы материалов tn_a, приведенные в табл. 2.

2.2.    Расчетные сопротивления древесных плит для конструкций, рассчитываемых с учетом воздействия кратковременных нагрузок, умножаются на коэффициент 1,2 для ветровой и монтажной нагрузок и 1,4-для сейсмической нагрузки.

2.3.    Временные и нормативные сопротивления древесных плит, а также соответствующие им коэффициенты изменчивости приведены в табл.3.

ТаблицаЗ

Вид плит

6

Продолжение табл. 3

Вид плит    Временные    и    нормативные    сопротивления,    МПа,

и коэффициенты изменчивости

3. МОДУЛИ УПРУГОСТИ

3.1. Величины модулей упругости, сдвига и коэффициенты поперечной деформации древесных плит для элементов конструкций, находящихся в условиях эксплуатации А1, Б1, рекомендуется принимать по табл. 4.

Для других условий эксплуатации, приведенных в прил. 1, модули упругости древесных плит рекомендуется умножать на коэффициенты условий работы материалов приведенные в табл. 2.

производства

7

Приложение 1

На открытом воздухе в зоне: В1    сухой

В 2    нормальной

ВЗ    влажной

Приложение 2 Обоснование к назначению расчетных сопротивлений, модулей упругости и сдвига, коэффициентов поперечной деформации

Пределы прочности древесных плит определяли для всех основных видов напряженного состояния-растяжения, сжатия, изгиба, скалывания и среза. Деформативные характеристики устанавливали по результатам испытаний на сжатие, растяжение (модули упругости, коэффициенты поперечной деформации) и изгиб (модули упругости). Модули сдвига О вычисляли по формуле

р *—---

*«+/<)

В связи с отсутствием стандартных методов испытаний древесных плит, испытания проводили применительно к стандартам на методы испытаний древесины (ГОСТ 16483.10-73*, 16483.23-73, 16483.26-73, 19592-74) и древесины слоистой клееной (ГОСТ 9622-72*, 9623-72*, 9625-72*).

9