ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНОЇ ПОВЕДІНКИ ПОПЕРЕДНЬО НАПРУЖЕНИХ ДЕРЕВ'ЯНИХ КЛЕЄНИХ БАЛОК МЕТОДОМ КІНЦЕВИХ ЕЛЕМЕНТІВ

doi: 10.33249/2663-2144-2019-83-10-72-80 | С. М. Кульман, Л. М. Бойко, Я. П. Бугаєнко, Й. В. Загурський

  • Admin Horizons
Ключові слова: попереднє напруження, дерев'яні клеєні балки, армовані дерев'яні балки, попередньо напружені дерев’яні балки

Анотація

Протягом багатьох років попередньо напружені клеєні балки успішно застосовуються,
наприклад, в будівництві в якості несучих конструкцій. Метою дослідження ставилося розробка конструкції із зменшеною витратою матеріалів. Спосіб виготовлення полягає в склеюванні тонких
попередньо зігнутих ламелей до необхідної висоти, після чого склеєний ламельний блок розрізають по
висоті уздовж поздовжньої осі, а потім розрізані частини склеюють між собою своїми вигнутими
сторонами (поверхнями). Основне завдання – дослідити згинальну жорсткість прямолінійної балки
склеєної з вигнутих ламелей в разі, коли попередні напруження в ламелях відсутні, з випадком
наявності таких напружень. Перший варіант навантаження полягав у створенні попередньо
напруженого стану балки і визначенні максимальних нормальних напружень. З'ясовано, що кожна з
ламелей має при її вигині розтягнуті області у верхній частині з напругою розтягнення від SX = +25
МПа до SX = +35 МПа і стислі області в нижній частині з напругою стиснення від SX = -30 МПа до
SX = -60 МПа. Другий варіант навантаження полягав у створенні робочого навантаження на верхню
площину балки за відсутності попереднього напруження. Максимальний прогин склав URES = 1,535
мм. Величини внутрішніх напружень, при цьому, знаходяться в межах від SX =- 57 МПа в стислій зоні
до SX = + 32,47 МПа в розтягнутій. Третій варіант навантаження складався в наявності як
попереднього напруження, так і робочого навантаження. Максимальний прогин склав URES = 27,49
мм. Величини внутрішніх напружень, при цьому, знаходяться в межах від SX = - 10 МПа до SX = - 100
МПа в стислій зоні до SX = + 20 МПа до SX = + 60 МПа в розтягнутій. Результати обчислювальних
експериментів показують, що, застосовуючи попередньо напружений стан, у напрямку,
протилежному вигину від робочого навантаження, можна компенсувати вплив робочого
навантаження. Встановлено, що застосування явища попереднього напруження дозволяє
створювати конструкції прямолінійних склеєних дерев'яних балок зменшеної матеріаломісткості, а
ефект збільшення несучої здатності дерев'яної балки обмежується міцністю на стиск матеріалу, з
якого вона зроблена. У перспективі для отримання більш точних значень коефіцієнта збільшення
несучої здатності запропонованої конструкції дерев’яних балок планується провести експерименти
in vitro на спеціальному програмно-технічному комплексі лабораторії механічних випробувань
Департаменту експлуатації лісових ресурсів ЖНАEУ.

Опубліковано
2019-11-16
Розділ
Статті