Інженерна методика розрахунку елементів із комбінованої клеєної деревини
DOI:
https://doi.org/10.31548/forest2020.02.079Анотація
Широкий світовий досвід упровадження будівельних конструкцій із деревини, зокрема з клеєної деревини, різноманітного призначення підтверджує доцільність їх використання. Цьому сприяє той факт, що клеєна деревина ефективно акумулює позитивні властивості деревини як конструкційного матеріалу, насамперед порівняно високу міцність, і дає змогу значною мірою нівелювати недоліки цільної деревини. Одним із видів конструкцій із клеєної деревини є конструкції з комбінованої клеєної деревини.
Враховуючи структуру і особливості роботи елементів із комбінованої клеєної деревини прямокутного поперечного перерізу, для детального аналізу напружено-деформованого стану запропоновано методику, яка полягає у застосуванні до стандартних формул розрахунку приведених характеристик поперечного перерізу: приведеної площі, приведеного моменту інерції, приведеного моменту опору. Для розрахунку елементів із комбінованої клеєної деревини прямокутного поперечного перерізу за другим граничним станом (експлуатаційною придатністю) запропоновано використовувати приведений модуль пружності перерізу до дощок зовнішніх шарів.
Для аналізу запропонованої методики проведено низку чисельних досліджень балок із комбінованої та клеєної деревини одного класу міцності з застосуванням аналітичних методик розрахунку та за допомогою методу скінченних елементів у програмному комплексі (ПК) ЛІРА–САПР, із використанням об’ємних і плоских скінченних елементів.
Із проведених чисельних досліджень видно, що результати розрахунків балок із комбінованої клеєної і з клеєної деревини одного класу міцності різняться у межах 20 % у бік збільшення значень прогинів та нормальних напружень в елементах із комбінованої клеєної деревини.
Розрахунки методом скінченних елементів у програмному комплексі ЛІРА–САПР балок із комбінованої та клеєної деревини одного класу міцності, змодельованих об’ємними та плоскими скінченними елементами, показали майже повний збіг результатів із розбіжністю до 2 %, що дає змогу стверджувати про необхідність, із метою суттєвого спрощення моделювання, задавати елементи з клеєної деревини плоскими скінченними елементами.
Аналітичний розрахунок балок із комбінованої клеєної деревини рекомендують проводити за запропонованою у роботі методикою, що дає змогу враховувати товщину і механічні характеристики для класу міцності кожної дошки, з якої складається клеєний поперечний переріз елемента, що значно розширює діапазон використання комбінованої клеєної деревини.
Підтверджено високий рівень збігу (в межах 5 %) запропонованої аналітичної методики з визначенням приведених характеристик перерізу з результатами, одержаними методом скінченних елементів для різних перерізів та прольотів балок, що дає змогу стверджувати про доцільність її застосування в інженерних розрахунках. Крім того, моделювання конструкцій із комбінованої клеєної деревини можливе стрижневими елементами з наданням їм приведеного модуля пружності за запропонованою методикою, що значно спрощує розрахунок складних стрижневих систем.
Ключові слова: клеєна деревина, аналітична методика розрахунку, метод скінченних елементів, конструкції із клеєної деревини, приведені геометричні характеристики перерізу, приведений модуль пружності.
Посилання
DBN V.2.6-161:2017. (2017). Wooden structures. Substantive provisions. Kyiv: Ukrarchbudinform [in Ukrainian].
DSTU B.V.2.6-217-2016. (2016). Design of building structures from solid and glued timber. Kyiv: Ukrarchbudinform [in Ukrainian].
DSTU-N B.V.2.6-184:2012. (2013). Constructions from solide and glued timber. Design guide. Kyiv: Ukrarchbudinform [in Ukrainian].
Klimenko, V. Z. (2009). Domestic experience in the introduction of plywood structures in capital construction. Achievements and problems. Construction of Ukraine, 5, 17-21 [in Ukrainian].
Koval'chuk, L. M., & Turkovskij, S. B. (1995). Timber structures in construction. Moscow: Strojizdat [in Russian].
Mykhaіlovskyi, D. V. (2014). Prospects for the use of wood as a building material. Scientific Journal "Bulletin of Sumy National Agrarian University". Series "Construction", 10 (18), 100-105 [in Ukrainian].
Mykhaіlovskyi, D. V. (2016). World experience and prospects for the development of multi-storey wooden construction. Bulletin of the Odessa State Academy of Civil Engineering and Architecture, 61, 270-277 [in Ukrainian].
Mykhaіlovskyi, D. V. (2017). Application of wood and wood materials in construction. International Information and Technical Journal Equipment and tools for professionals (woodworking), 4/199, 40-44 [in Ukrainian].
Permyakov, V. A., & Klimenko, V. Z. (2005). State and prospects of using building timber structures in Ukraine. Journal of Construction Economics, 4, 36-41 [in Ukrainian].
VNIINTPI Gosstroya SSSR. (1989). Glued timber spatial structures of coatings of buildings and structures. Moscow [in Russian].
VNIINTPI Gosstroya SSSR. (1989). Timber structures of bridges and overpasses. Moscow [in Russian].
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
