Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Прочность и деформативность деревянных балок, армированных композитными материалами с локальной модификацией древесины сжатой зоны Грибанов Алексей Сергеевич

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Грибанов Алексей Сергеевич. Прочность и деформативность деревянных балок, армированных композитными материалами с локальной модификацией древесины сжатой зоны: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.23.01 / Грибанов Алексей Сергеевич;[Место защиты: ФГБУ «Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук»], 2018.- 200 с.

Введение к работе

Актуальность темы.

Богатый опыт проектирования и эксплуатации деревянных конструкций в нашей стране и за рубежом показывает, что применение древесины в изгибаемых и сжато-изгибаемых элементах строительных конструкций наиболее эффективно в контексте максимального использования ее физико-механических свойств. В свою очередь эффективность применения таких элементов может быть повышена за счет армирования материалами из углеволокна на полимерной матрице и локальной модификации древесины сжатой зоны. Решение данной задачи позволит при увеличении прочности и жесткости, снизить материалоемкость и монтажную массу конструкций, уменьшить влияние анизотропии свойств и пороков древесины на несущую способность.

Отсутствие нормативной базы в области применения композитных материалов для усиления деревянных элементов строительных конструкций в отличие от железобетонных (СП 164.1325800.2014 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования») способствует развитию исследований в данной области.

Таким образом, направление диссертационной работы, связанное с усилением деревянных балок композитными материалами с локальной модификацией древесины сжатой зоны, является актуальной задачей.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются деревянные балки с армированием композитными материалами на основе однонаправленной углеродной ленты и полимерной матрицы на части пролета в растянутой зоне и локальной модификацией древесины в сжатой зоне.

Предметом исследования является напряженно-деформированное состояние (НДС) деревокомпозитных балок с модификацией древесины.

Цель исследования – напряженно-деформированное состояние армированных полимерными композитами деревянных балок с локальной модификацией древесины сжатой зоны и разработка методики расчета на основе результатов экспериментально-теоретических исследований.

Для достижения поставленной цели определены задачи:

  1. Выполнить анализ мирового опыта исследований, связанных с повышением несущей способности и обеспечением эксплуатационной надежности деревянных балок за счет модификации и армирования, в том числе композитными материалами.

  2. Провести теоретические исследования деревокомпозитных балок с обоснованием принятой анизотропной физической и математической моделей.

  1. На основе проведенных исследований выявить показатели рационального армирования деревянных балок композитными материалами с учетом локальной модификации древесины сжатой зоны.

  2. Выполнить планирование многофакторного эксперимента и получить эмпирические формулы для нахождения прочности и деформативности деревокомпозитных балок при различных конструктивных статико-геометрических параметрах.

  3. Проанализировать напряженно-деформированное состояние разработанных конструкций на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований.

  4. Разработать предложения по технологии изготовления деревянных балок с армированием полимерными композитами и модификацией древесины сжатой зоны. Научную новизну работы составляют:

– способ повышения несущей способности деревянных балок путем

армирования растянутой зоны композитными материалами и

локальной модификации древесины сжатой зоны; – уточненная методика инженерного расчета деревокомпозитных

балочных конструкций; – модифицированная численная модель, учитывающая физическую

нелинейность материалов, включая армирование и модификацию

древесины; – результаты экспериментально-теоретических исследований

деревокомпозитных балок.

Методы исследования.

В работе применены численные методы математического моделирования на основе программного комплекса Lira 10.6 (лицензия №ЛСМ10617000253), метод тензометрии, классические методы строительной механики и теории упругости анизотропного тела, метод рентгенотомографии, математическое планирование многофакторного эксперимента и статистическая обработка данных, метод определения модуля упругости модифицированной древесины по ГОСТ 21523.8-93, метод испытания на прочность пластмасс и наполненных композитов по ГОСТ 11262-2017, метод определения прочности цельной и модифицированной древесины по ГОСТ 16483.10-73.

На защиту выносятся:

– результаты теоретических и экспериментальных исследований деревокомпозитных балок;

– физическая и математическая модель для расчета деревянных балок с армированием однонаправленной углеродной лентой на части пролета и локальной модификацией древесины сжатой зоны;

– предложения по технологии изготовления деревокомпозитных балок.

Личный вклад автора заключается в обобщении существующего опыта, связанного с усилением деревянных балок композитными материалами, определения целей и задач исследования, разработке методики инженерного расчета, планировании, проведении экспериментальных исследований при статических воздействиях и обработке их результатов, разработке предложений по технологии изготовления деревокомпозитных балок.

Практическая значимость работы.

Разработанные технические и технологические решения позволяют расширить область применения деревянных балок при возведении, реконструкции, капитальном ремонте зданий и сооружений, в том числе объектов культурного наследия, за счет повышения несущей способности и улучшения эксплуатационных показателей.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением научно обоснованных методик, гипотез и допущений, численным математическим моделированием реальной работы конструкций на основе сертифицированных программных комплексов, достаточным объемом экспериментальных исследований с использованием широкого спектра инструментального оборудования, достаточной сходимостью экспериментальных и теоретических исследований.

Реализация результатов работы.

Результаты работы использованы в «Проекте капитального ремонта здания трапезной в с. Добрынское Владимирской области», разработанным в 2017 г. ООО «Проектная студия «Гранит», г. Владимир.

Апробация работы.

Основные положения работы и результаты исследований были представлены на: научных конференциях ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» в 2014…2018 гг., ); международном симпозиуме «Современные строительные конструкции из металла и древесины» (г. Одесса, 2016 г.), «Всероссийском жилищном конгрессе» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Деревянные конструкции: разработка, исследование, применение» (г. Москва, 2016 г.), VIII международной научно-технической конференции «Строительная наука – XXI век» (г. Архангельск, 2017 г.), международной научно-практической конференции «SPbWOSCE. Energy efficiency and Sustainable Development in Civil Engineering» (г. Санкт-Петербург, 2017 г.), международной научно-практической конференции «Инновации в деревянном строительстве» (г. Санкт-Петербург, 2018 г.)

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 16 печатных работ, в том числе 1 в международной базе цитирования SCOPUS, 7 в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 патент на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, библиографического списка, включающего 190

наименований. Изложена на 200 страницах и содержит 96 рисунков, 19 таблиц, 2 приложения.