ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Определялось изменение прочности на сжатие натурных образцов деревянных свай в зависимости от процента их гниения, а также критического процента гниения поперечного сечения деревянной сваи, при котором эксплуатация здания становится небезопасной для проживающих в нем.

Были отобраны натурные образцы деревянных свай жилых зданий, эксплуатировавшихся от 22 до 87 лет. Отбор образцов производился у поверхности грунта, где наблюдается интенсивное гниение древесины из-за постоянного увлажнения влагой, содержащейся в грунте. Всего было отобрано 85 натурных образцов. Высота образцов соответствовала первоначальному диаметру сваи. Порода древесины: лиственница, сосна. Влажность древесины на момент испытаний составляла 10ё13%. Определение плотности древесины было затруднено ввиду того, что образцы имели множественные трещины от усушки и пустоты, образовавшиеся при эксплуатации в процессе гниения. В связи с этим определялось число годичных слоев в 1 см по методике, изложенной в ГОСТ 16483.18-72. Получены следующие данные: в 1 см древесины содержится 11,1 годичных слоев (среднее квадратичное отклонение 4,29; коэффициент вариации 38,6 %).Основные испытания по определению прочности на сжатие натурных образцов деревянных свай проводились на гидравлическом прессе П-125 ГОСТ 8905-73 (цена деления 250 кгс) при скорости загружения 30 т/мин. С целью равномерного распределения нормальных и касательных напряжений между торцами образцов и плитами пресса прокладывались толстые слои резины. В ходе испытаний на сжатие наблюдалось смятие образцов, причем наружные слои древесины работали на изгиб. После проведения испытаний все образцы имели множественные трещины и отколы по годовым слоям, и реже - в радиальном направлении. Результаты испытаний представлены на рисунке. Также решалась задача прогнозирования с помощью регрессионного анализа по методу наименьших квадратов. Итогом решения такой задачи явилась аппроксимирующая кривая. При этом рассматривались линейная, логарифмическая и полиномиальные аппроксимирующие кривые. В каждом случае определялась достоверность аппроксимации. Расчетные формулы по каждой аппроксимации и их достоверности представлены в таблице. В качестве окончательной принята функция, достоверность аппроксимации которой (r) наибольшая.

Расчетные формулы для функций аппроксимации и показатели

их достоверной вероятности

Аппроксимация			Достоверность аппроксимации
наименование	общий вид математической модели	полученная математическая модель
Линейная	где m- угол наклона, b - координата пересечения оси абсцисс	Р сж = 0,1719Г + 18,907	0,90
Полиноми-альная	где b и с i- константы, i - степень полинома	Р сж = 0,0004Г 2 -0,2132Г +19,661	0,90
		Р сж = -10 -7Г 3 +2*10 -6Г 3 -0,0004Г 2 -0,14Г+12,28	0,92
Логарифмичес-кая	где c и b-константы, ln - функция натурального логарифма	Р сж = -3,1745 ln(Г) + 20,773	0,76

Рис. Зависимость прочности на сжатие натурных образцов деревянных свай (Р _сж) от процента гниения поперечного сечения (Г) (r - величина достоверности аппроксимации). Цифрами на графике обозначены: 1 - аппроксимирующая прямая результатов испытаний натурных образцов деревянных свай; 2 - нормируемые значения прочности на сжатие древесины 3-го сорта; 3 - допустимое давление на деревянные сваи.

Оценка производилась по двум нормируемым характеристикам: прочность на сжатие древесины 3-го сорта (СНиП ii-25-80) и допустимое давление на деревянную сваю. Таким образом были получены две точки пересечения аппроксимирующей кривой. Кроме того, была выделена область, в которой отдельные результаты испытаний достигали нормативного значения раньше усредненной величины. Основные стадии эксплуатации деревянных свай:

(1) Стадия гарантированно безопасной эксплуатации деревянных свай, имеющих в поперечном сечении до 16% пораженной гниением древесины. Данная величина установлена при достижении нормативного сопротивления древесины 3-го сорта на сжатие;

(2) Стадия безопасной эксплуатации, когда сечение свай поражено гниением не более, чем на 58%. При таком проценте содержания пораженной древесины действительная прочность на сжатие вдоль волокон отдельных образцов (двух из восьмидесяти пяти) равнялась допустимой нагрузке на деревянную сваю;

(3) Стадия опасной эксплуатации деревянных свай, поперечное сечение которых поражено дереворазрушающими грибами в пределах до 77%. Данный процент получен при достижении аппроксимирующей кривой допустимой нагрузки на деревянную сваю. На этой стадии возможен отказ отдельных свай;

(4) Стадия аварийной эксплуатации - при поражении поперечного сечения сваи свыше 77%. На этой стадии возможен отказ свай и чрезмерный прогиб или крен здания и, как следствие, «сход» здания со свай.

Опытным путем установлено, что между прочностью деревянных свай на сжатие и количеством пораженной гниением древесины в поперечном сечении сваи существует прямо пропорциональная зависимость. При проектировании методов усиления, в частности - для назначения высоты срезки пораженной гнилью верхней части деревянной сваи, следует учесть, что в случае поражения дереворазрушающими грибами до 16% площади поперечного сечения сваи здание эксплуатируется с гарантированной безопасностью. При содержании биопораженной древесины свай более 77% возможен отказ фундаментов деревянного здания.