Совершенствование конструкций и технологии производства деревоклеенных композитных балок

Актуальность темы

.

Древесина обладает целым рядом ценных физико-механических и эксплуатационных свойств, которые позволяют широко использовать ее в различных отраслях деревообрабатывающей промышленности, строительстве, транспорте, энергетике и др. Одной из важнейших проблем современного общества является повышение эффективности использования древесины за счет применения конструкций и изделий с малой материалоемкостью и высокими эксплуатационными параметрами.

Одним из направлений является создание композиционных конструкций на основе древесины, металла и полимеров, что позволяет повысить качество и конкурентоспособность деревоклееных конструкций (ДКК), снизить материалоемкость и повысить экологичность производства. Решение этих задач основано на разработке новых деревоклееных конструкций и совершенствовании имеющихся технологий современного производства. Поэтому проведение исследований в этом направлении и разработка практических рекомендаций по технологии изготовления армированных деревянных конструкций (АДК) является актуальной задачей.

Цель и задачи исследований — совершенствование деревоклееных композитных конструкций и технологии их производства путем научно обоснованного обеспечения прочностных, жесткостных и эксплуатационных характеристик.

Для достижения поставленной цели определены задачи:

1. Провести системный анализ в контексте проблемы повышения эффективности использования древесины в композитных деревоклееных конструкциях.

2. Разработать технические и технологические решения несущих дере-воклееных конструкций с использованием арматуры и полимерных клеев.

3. Провести теоретические исследования работы деревоклееных конструкций и влияния характера армирования на напряженно-деформированное состояние (НДС) с учетом анизотропии, эффектов разномодульности и нелинейного деформирования древесины.

4. Выполнить экспериментальные исследования и дать оценку несущей способности и деформативности композитных деревоклееных балок.

5. Усовершенствовать технологию производства несущих композитных балок.

6. Разработать рекомендации по совершенствованию технологических процессов производства ДКК, направленные на снижение материалоемкости и повышение экономической эффективности.

Научная новизна результатов исследований:

— предложена конструкция деревоклееных композитных балок с качественно новыми прочностными характеристиками;

— определены области практического использования разработанных АДК;

— усовершенствована технология производства деревоклееных балок с элементами армирования;

— экспериментально установлены количественные характеристики прочности и деформативности АДК;

— проведены численные исследования работы древесины как композиционного материала с учетом работы под нагрузкой, разномодульности и нелинейного сопротивлениявыявлено влияние вариантов армирования на напряженно-деформированное состояние АДК.

На защиту выносятся:

— результаты теоретических и экспериментальных исследований АДК;

— технические решения по повышению эффективности использования дере-воклеенных композитных балок;

— рекомендации по совершенствованию технологии производства деревок-лееных армированных конструкций;

— результаты исследований по установлению количественной оценки прочности и деформативности композитных балок.

Практическая ценность работы.

Результаты работы расширяют область применения ДК, повышают эффективность применения деревоклееных конструкций, в том числе армированных.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием принятых в технической механике гипотез и допущенийсовременными средствами научного исследования с применением сертифицированных приборов и средств анализанадёжной методикой проведения численных экспериментов с использованием стандартных программ, приемлемой сходимостью результатов экспериментальных и теоретических исследований.

Реализация результатов работы.

Результаты исследований использованы при разработке совместно с ГУ «Промстройпроект» альбома рабочих чертежей «Композитные балки междуэтажных перекрытий пролетом 4,5 м», в ТУ на изготовление балок, в учебном процессе при курсовом и дипломном проектировании, внедрены при замене междуэтажных перекрытий реконструируемого деревянного жилого дома в г. Владимир.

Апробация работы.

Основные положения работы и результаты исследований доложены на Международном симпозиуме «Современные строительные конструкции из дерева и пластмасс» (г. Одесса, 2008 и 2010 г) — Научной конференции «66-ая и 67-ая научные конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета» (г. Санкт — Петербург, 2009 и 2010 г) — Международном симпозиуме «Современные металлические и деревянные конструкции (нормирование, проектирование и строительство)» (г. Брест, 2009 г) — V международной научно-технической конференции «Итоги строительной науки» (г. Владимир, 2007 г.) — Международная техническая конференция «ИНТЕРСТРОЙМЕХ 2008» (г. Владимир, 2008 г) — Международной научно-технической конференции «Строительная наука-2010: теория, практика, инновации северо-арктическому региону» (г. Архангельск, 20 Юг).

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 18 печатных работ, в том числе две в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, библиографического списка включающего 135 наименований. Изложена на 172 страницах и содержит 80 рисунков, 5 таблиц^ приложение.