ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНОЇ ПОВЕДІНКИ ПОПЕРЕДНЬО НАПРУЖЕНИХ ДЕРЕВ'ЯНИХ КЛЕЄНИХ БАЛОК МЕТОДОМ КІНЦЕВИХ ЕЛЕМЕНТІВ

Протягом багатьох років попередньо напружені клеєні балки успішно застосовуються, наприклад, в будівництві в якості несучих конструкцій. Метою дослідження ставилося розробка конструкції із зменшеною витратою матеріалів. Спосіб виготовлення полягає в склеюванні тонких попередньо зігнутих ламелей до необхідної висоти, після чого склеєний ламельний блок розрізають по висоті уздовж поздовжньої осі, а потім розрізані частини склеюють між собою своїми вигнутими сторонами (поверхнями). Основне завдання – дослідити згинальну жорсткість прямолінійної балки склеєної з вигнутих ламелей в разі, коли попередні напруження в ламелях відсутні, з випадком наявності таких напружень. Перший варіант навантаження полягав у створенні попередньо напруженого стану балки і визначенні максимальних нормальних напружень. З'ясовано, що кожна з ламелей має при її вигині розтягнуті області у верхній частині з напругою розтягнення від SX = +25 МПа до SX = +35 МПа і стислі області в нижній частині з напругою стиснення від SX = -30 МПа до SX = -60 МПа. Другий варіант навантаження полягав у створенні робочого навантаження на верхню площину балки за відсутності попереднього напруження. Максимальний прогин склав URES = 1,535 мм. Величини внутрішніх напружень, при цьому, знаходяться в межах від SX = -57 МПа в стислій зоні до SX = +32,47 МПа в розтягнутій. Третій варіант навантаження складався в наявності як попереднього напруження, так і робочого навантаження. Максимальний прогин склав URES = 27,49 мм. Величини внутрішніх напружень, при цьому, знаходяться в межах від SX = -10 МПа до SX = -100 МПа в стислій зоні до SX = +20 МПа до SX = +60 МПа в розтягнутій. Результати обчислювальних експериментів показують, що, застосовуючи попередньо напружений стан, у напрямку, протилежному вигину від робочого навантаження, можна компенсувати вплив робочого навантаження. Встановлено, що застосування явища попереднього напруження дозволяє створювати конструкції прямолінійних склеєних дерев'яних балок зменшеної матеріаломісткості, а ефект збільшення несучої здатності дерев'яної балки обмежується міцністю на стиск матеріалу, з якого вона зроблена. У перспективі для отримання більш точних значень коефіцієнта збільшення несучої здатності запропонованої конструкції дерев’яних балок планується провести експерименти in vitro на спеціальному програмно-технічному комплексі лабораторії механічних випробувань Департаменту експлуатації лісових ресурсів ЖНАEУ