Поліщук М. В. Напружено-деформований стан згинальних елементів з клеєної деревини з комбінованим армуванням

У дисертації досліджено роботу нової конструкції згинальних елементів з клеєної деревини, а саме балок, армування яких передбачає комбінацію сталевої та композитної арматури. Для даних зразків було побудовано діаграми розподілу деформацій та епюри напружень в межах висоти розрахункового поперечного перерізу посередині прольоту від початку завантаження до руйнування за дії прямого чистого згину. Отримано нові експериментальні дані щодо зміни жорсткості та несучої здатності армованих балок у порівнянні з неармованими зразками аналогічних розмірів за дії одноразових короткочасних навантажень та побудовані відповідні діаграми прогинів, деформацій. За допомогою деформаційної моделі, яка враховує особливості розподілу напружень у розтягнутій і стиснутій зонах балки, на основі отриманих у ході випробувань деформацій, було розраховано теоретичну несучу здатність досліджуваних балок. Також було виготовлено та випробувано додаткові дерев’яні зразки призм конструкційних розмірів, які дозволили визначити початковий модуль пружності Е0 та згідно окремої методики оцінити зміну його величини впродовж завантаження. У вступі обґрунтовано актуальність теми досліджень, висвітлено мету та головні завдання дисертаційної роботи, зазначено об’єкт, предмет та методи досліджень, вказано на наукову новизну, особистий внесок автора. Перший розділ присвячено огляду робіт, що висвітлюють питання використання дерев’яних армованих конструкцій в будівництві. Розглянуто історію першого застосування та розвитку клеєних конструкцій в будівництві та впровадження армованих дерев’яних конструкцій, які армувалися спочатку сталевою, а згодом і композитною арматурою. Описано широкі можливості, сучасні тенденції та перспективи застосування конструкцій із клеєної деревини при зведенні різного роду будівель та споруд. У другому розділі описується методика експериментальних досліджень, метою яких є встановлення напружено-деформованого стану елементів клеєної деревини з комбінованим армуванням за дії одноразових короткочасних навантажень за роботи на поперечний згин. Вказано обсяг всіх експериментальних зразків, які були випробувані у роботі. Описано процес їх виготовлення, влаштування сталевої та композитної арматури. Більш детально акцентовано увагу на влаштуванні композитних матеріалів, адже згідно технології воно відбувалось у кілька етапів. Наведено схему дослідної установки для випробування армованих балок. Описано розташування та призначення усіх вимірювальних приладів, що використовувались у ході досліджень. Запропоновано послідовність методики випробування. Відповідно до розробленої методики виготовлено допоміжні зразки у формі дерев’яних призм перерізом 45˟45˟250 мм для випробування на стиск та встановлення модуля пружності деревини. Також описано методику їх виговлення та випробування. У третьому розділі приведено результати експериментально-статистичних досліджень та запропоновано методику достовірної оцінки початкового модуля пружності Е0. За допомогою статистичного методу встановлено залежність зміни січного модуля деформацій Е’ від рівня напружень η в деревині. Встановлено характер зміни його величини від початку завантаження зразків до руйнування. Також досліджено вплив вологи на зміну модуля пружності та міцності призм із суцільної деревини. У результаті випробування зразків встановлено значення міцності на стиск деревини, з якої виготовлено балки. Наведено результати випробування на розрив стержнів сталевої арматури, які були використані для армування стиснутої зони балок. Четвертий розділ присвячений висвітленню результатів експериментальних досліджень комбіновано армованих дерев’яних балок. У результаті випробування на поперечний згин було отримано нові експериментальні дані про деформування та жорсткость балок із клеєної деревини за рахунок використання комбінованого армування. Встановлено значення відносних деформацій по висоті перерізу, що виникали протягом завантаження у всіх шарах деревини, а також у сталевій арматурі стиснутої зони та композитній – в зоні розтягу. На основі цих експериментальних значень побудовано відповідні діаграми деформування. У п’ятому розділі приведено теорію розрахунку армованих балок з клеєної деревини із застосуванням деформаційної моделі, що враховує нелінійний розподіл напружень по висоті розрахункового перерізу, а також дає можливість фіксування утворення складок у стиснутій зоні балки. За допомогою даної методики було розраховано величини напружень та встановлено характер їх розподілу по висоті поперечного перерізу в зоні чистого згину всіх експериментально досліджених зразків. Побудовано епюри напружень для деревини стиснутої та розтягнутої зон балок із зазначенням зусиль, що виникають у стиснутій та розтягнутій арматурі. Визначено теоретичну несучу здатність для кожної серії зразків та проведено порівняння отриманих значень із відповідними руйнівними навантаженнями, отриманими в ході експериментальних випробувань.