Михайловський Д. В. Врахування дійсного напружено-деформованого стану у вузлах та елементах конструкцій з клеєної деревини

Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливої науково-технічної проблеми розрахунку сучасних конструкцій з клеєної деревини з урахуванням складного напруженого стану, а також розрахунку сучасних висотних будівель з застосуванням панелей з поперечно-клеєної деревини. У дисертаційній роботі досліджуються сучасні конструкції з клеєної деревини, в тому числі, великопрольотні та висотні. Предметом досліджень є напружено-деформований стан великопрольотних арок та рам з клеєної деревини з урахуванням конструкції фундаментів та ґрунтової основи, а також напружено-деформований стан в панелях висотних будівель з поперечно-клеєної деревини. У дисертації висвітлено сучасний стан проблеми врахування складного напруженого стану у вузлах і конструкціях з клеєної деревини, розрахунку сучасних великопрольотних конструкцій з урахуванням ґрунтової основи, сформульовані мета та задачі досліджень. Одержано розрахункові умови міцності деревини при складному напруженому стані. Обґрунтована можливість застосування четвертої енергетичної теорії міцності до конструкцій з цільної та клеєної деревини, що знаходяться в умовах складного напруженого стану, як основної. Чисельно одержані коефіцієнти в розрахункових умовах міцності деревини з врахуванням анізотропії фізико-механічних властивостей та початкового рівня нормальних напружень вздовж волокон. Досліджено напружено-деформований стан в криволінійних, односхилих і двосхилих балках з цільної та клеєної деревини, що працюють на згин. Встановлено наявність небезпечних місць, в яких міцність матеріалу буде вичерпана при сумісній дії напружень раніше ніж окремі з них досягнуть максимально можливих значень. Досліджено напружено-деформований стан приопорних зон гнутоклеєних, двосхилих, односхилих та прямолінійних балок постійного поперечного перерізу. Встановлено небезпечні місця з позиції складного напруженого стану приопорних зон різних типів балок та наведені рекомендації по їх розрахунку. Чисельно досліджено напружено-деформований стан великопрольотних конструкцій з клеєної деревини (рам та арок) за допомогою методу скінчених елементів в програмному комплексі ЛІРА–САПР. Встановлено вплив анізотропії фізико–механічних властивостей на всі компоненти плоского напруженого стану. Визначено, що з позиції міцності гнутоклеєних рам є, нормальні напруження розтягу вздовж волокон в зоні бісектрисного кута гнутоклеєних рам. Крім цього, проаналізовано роботу великопрольотних конструкцій з комбінованої клеєної деревини, проведено чисельні дослідження методом скінчених елементів та запропоновано аналітичну методику щодо їх розрахунку шляхом введення приведених характеристик поперечного перерізу та модуля пружності. Чисельно досліджено великопрольотні конструкції з клеєної деревини з врахуванням конструкції фундаментів та грунтової основи як системи «основа–фундамент–надфундаментні конструкції». Доведено важливість врахування нерівномірних осідань фундаментів гнутоклеєних рам та арок, що в свою чергу призводить до суттєвої зміни напружено-деформованого стану карнизних вузлів для рам, приопорних вузлів для арок та може призвести до відмови великопрольотних конструкцій в цілому. Проаналізовано існуючі методики розрахунку панелей з поперечно-клеєної деревини. Проведено чисельні дослідження напружено-деформованого стану панелей з поперечно-клеєної деревини в програмному комплексі ЛІРА–САПР. За результатами проведених досліджень вдосконалено методику розрахунку панелей з поперечно-клеєної деревини. Розроблено методологію розрахунку висотних будівель з застосуванням панелей з поперечно-клеєної деревини. Проведено чисельні дослідження методом скінчених елементів об’ємними та плоскими скінченими елементами панелей з поперечно-клеєної деревини, та підтверджено можливість розрахунку панелей моделюванням плоскими скінченими елементами з заданням для них приведених механічних характеристик матеріалу за запропонованою методикою. Доведено можливість застосування при моделюванні панельних багатоповерхових будинків з поперечно-клеєної деревини, плоских скінчених елементів з заданням для них приведених механічних характеристик матеріалу за запропонованою методикою.