Комар М. А. Конструкції з клеєної та перехресно-клеєної деревини підсилені композитними стрічками

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0824U002506

Здобувач

Спеціальність

  • 192 - Будівництво та цивільна інженерія

Спеціалізована вчена рада

ДФ 26.192

Київський національний університет будівництва і архітектури

Анотація

В першому розділі проведений аналіз сучасного стану досліджень армованих дерев’яних конструкцій, з якого стає зрозумілим необхідність детального вивчення таких конструкцій підсилених композитними стрічками. На теперішній час в Україні практично відсутні дослідження спільної роботи композитних стрічок з дерев’яними конструкціями, та їхній взаємний вплив, що унеможливлює розробку інженерної методики розрахунку, проте в світі, в цей час, активно проводять такі дослідження, що доводить їхню актуальність. Практичні рекомендації з проектування дерев’яних конструкцій з армуванням композитними стрічками на даний час в Україні відсутні, тому їх розробка є вкрай необхідною і призведе до збільшення застосування таких конструкцій в будівлях та спорудах різного призначення. У другому розділі проведений аналізу чисельних досліджень напружено-деформованого стану конструкцій з клеєної та перехресно-клеєної деревини підсилених композитними стрічками в програмному комплексі (ПК) ЛІРА-САПР методом скінченних елементів (СЕ). Доведено, що балки з клеєної деревини підсилені композитними стрічками мають в середньому на 18% менші вертикальні деформації та на 27% менші нормальні напруження від аналогічних балок з клеєної деревини не підсилених композитними стрічками. Рами з клеєної деревини підсилені композитними стрічками мають в середньому на 39% менші вертикальні деформації та в середньому на 57% менші максимальні нормальні напруження в розтягнутій зоні ригелів. Плити з перехресно-клеєної деревини (ПКД) підсилені композитними стрічками мають в середньому на 20% менші вертикальні деформації та на 32% менші нормальні напруження від аналогічних плит з ПКД не підсилених композитними стрічками. Проте окремого вивчення потребує підбір універсального методу чисельного моделювання конструкцій з клеєної та перехресно-клеєної деревини в програмних комплексах. В третьому розділі описано експериментальні дослідження повно розмірного зразка балки з клеєної деревини підсиленої композитними стрічками. За результатами проведеного аналізу напружено-деформованого стану балки з клеєної деревини підсиленої композитними стрічками за результатами експерименту встановлено, що визначення механічних властивостей деревини при згині, методом випробування зразків деревини з однієї партії, дає достовірне значення модулю пружності для застосування його в розрахунку реальних конструкцій. Наведено алгоритм проведення експериментальних досліджень балок з клеєної деревини підсилених композитними стрічками за допомогою електротензометрії. Визначено послідовність виконання підсилення балок з клеєної деревини композитними стрічками Sika CarboDur S512. Встановлено, що підсилення експериментального зразка шляхом наклеювання на розтягнуту зону композитних стрічок, зменшує вертикальні деформації на величину до 13%, в той же час, руйнування експериментального зразка підсиленого композитними стрічками відбулось при значенні, яке є на 63% більшим за граничне максимальне розрахункове навантаження при kmod =1 та на 80% більшим за максимальне розрахункове навантаження експериментального зразка не підсиленого композитними стрічками з урахуванням коефіцієнту kmod розрахованим відповідно до ДБН В.2.6-161:2017. За якісним характером напруженого стану деревини отриманого експериментальним дослідженням в балках з клеєної деревини та в балках з клеєної деревини підсилених композитними стрічками чітко видно, що максимальні повздовжні напруження в підсилених балках зменшились до 42%, максимальні дотичні напруження збільшились в підсилених балках до 57%, а дотичні напруження збільшились в деяких перерізах до 79%. У четвертому розділі проведено аналіз чисельного моделювання експериментальної установки, з метою визначення напружень в перерізах, визначенні вертикальних деформацій та порівняння отриманих результатів, з натурними експериментальними випробуваннями. Визначено, що результати моделювання експериментального зразка в середовищі ПК ЛІРА-САПР, де вертикальні деформації в зразках підсилених композитними стрічками зменшились на величину до 17%, підтверджують результати підсилення експериментального зразка шляхом наклеювання на розтягнуту зону композитних стрічок, в яких вертикальні деформації зменшуються на величину до 13%. Встановлено, що якісний характер напруженого стану деревини отриманий з числового дослідження підтверджується експериментом, загалом повздовжні напруження в розтягнутій зоні досліджуваних перерізів мають добру збіжність. Деякі відмінності в кількісних значеннях поперечних та дотичних напружень пояснюються особливостями будови деревини та наявністю факторів, які можуть суттєво впливати на її напружено-деформований стан і як наслідок міцність в цілому. Електротензометрія дуже чутлива до неоднорідної будови деревини. В програмному комплексі деревина задається ідеалізованою.

Публікації

1. Komar M.A., Mykhailovskyi D.V. & Komar O.A. (2022) Engineering method of calculating laminated timber elements reinforced with composite tapes. Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles. № 109. – P. 239-262. doi: 10.32347/2410-2547.2022.109.239-262.

2. Komar M.A. & Mykhailovskyi D.V. (2024). Definition of the stress-strain state of a glued laminated timber beam reinforced with composite strips using experimental method. Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles. – K.: KNUBA. – Issue 112. – P. 43-51. doi: 10.32347/2410-2547.2024.112.43-51.

3. Комар М., & Михайловський Д. (2020). Інженерна методика розрахунку елементів з клеєної деревини армованої композитною арматурою. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (7), 93–100. doi: 10.32347/2522-4182.7.2020.93-100.

4. Комар М., & Михайловський Д. (2021). Армування конструкцій з деревини композитними матеріалами, стан і перспективи. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (9), 72–80. doi: 10.32347/2522-4182.9.2021.72-80.

5. Komar M., & Mykhaylovskyi D. (2022). Analysis of the stress-strain state of laminated timber beams reinforced with composite tapes. ACADEMIC JOURNAL Industrial Machine Building, Civil Engineering, 2(57), 90-97. doi: 10.26906/znp.2021.57.2590.

6. Комар М., & Михайловський Д. (2022). Аналіз досліджень застосування композитних стрічок для підсилення дерев’яних конструкцій. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (10), 4–10. doi: 10.32347/2522-4182.10.2022.4-10.

7. Комар М., & Михайловський Д. (2022). Аналіз напружено-деформованого стану рам з клеєної деревини підсилених композитними стрічками. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (11), 53–60. doi: 10.32347/2522-4182.11.2022.53-60.

Схожі дисертації