В статье рассматривается инженерный расчет предельно-напряженных опорных участ-ков высоких деревоклееных балочных конструкций, а также усиление этих зон стеклонано-композицией. В опорах клееных деревянных балок возникает сложное напряженное состоя-ние, вызывающие скалывание вдоль волокон, смятие поперек волокон и растяжение под уг-лом к волокнам. В статье предложен новый способ усиления этих зон на этапе производства балок, суть которого состоит в том, что концы балочных конструкций заключаются в обойму из стеклоткани в один или несколько слоев, приклеенных к древесине эпоксидным полимерным составом с включением углеродных нанотрубок.В расчетах древесина рассматривается как транстропный материал, описываемый реологическими уравнениями как вязко- упруго- эластическое тело. Выбрана физическая и математическая модель стеклоткани. Формулами сопромата рассчитаны геометрические характеристики приведенного сечения усиленного приопорного участка высокой клееной деревянной балки. Выполненный инженерный метод показал, что существующий метод расчета деревянных изгибаемых элементов (по максимальным главным напряжениям в середине пролета и максимальным касательным напряжениям на опоре) не применим для высоких деревоклееных балок. Растягивающие напряжения под углом к волокнам в опорных участках достигают пиковых значений при нагрузке примерно вдвое меньшей, чем нагрузка, при которой максимальны касательные напряжения. Инженерным расчетом установлено, что опоры высоких балочных конструкций нуждаются в усилении. Минимальный эффект от усиления обоймой из стеклонанокомпозиции составляет при скалывании вдоль волокон ≥ 8 %, при смятии поперек волокон ≥ 7 % при растяжении под углом к волокнам ≥ 9 %. Предложено упростить формулы геометрических характеристик приведенного сечения с целью облегчения дальнейших расчетов.
приопорная зона, усиление, стеклонанокомпозиция, углеродные нанотрубки, физико-математическая модель, транстропный материал
1. Ашкенази, Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов [Текст] / Е.К. Аш-кенази. - М. : Лесная промышленность, 1978. - 224 с.
2. Лабудин, Б.В. Совершенствование клееных деревянных конструкций с пространст-венно-регулярной структурой [Текст] : моногр. / Б.В. Лабудин. - Архангельск : Изд-во АГ-ТУ, 2007. - 267 с.
3. Лабудин, Б.В. Клееные деревянные конструкции: состояние и проблемы развития [Текст] / Б.В. Лабудин, Е.Н. Серов // ИВУЗ. «Лесной журнал». - 2013. - № 2. - 6 с.
4. Roshchina, S.I. Allowance for creep in the study of the reinforced wood-based construc-tions [Text] / S.I. Roshchina, M.V. Lukin, P.B. Shokhin, M.S. Sergeev, M.S. Lisyatnikov // Life Science Journal. - 2014. - №11 (9s). - pp. 192-195.
5. Сергеев, М.С. Совершенствование технологии изготовления деревянных конструк-ций с термоупрочнением краевых зон [Текст] : дис.... канд. техн. наук: 05.21.05 / М.С. Сергеев. - Архангельск, 2013. - 173 с.
6. Тюленева, Е.М. Экспериментальное уточнение реологической модели древесины [Текст] : автореф.... канд. техн. наук: 05.21.05 / Е.М. Тюленева. - Красноярск, 2009. - 21 с.
7. Шилин, А.А. Внешнее армирование железобетонных конструкций композиционными материалами [Текст] / А.А. Шилин, Пшеничный В.А., Картузов Д.В. - М. : ОАО «Издательство «Стройиздат», 2007. - 184 с.
8. Шохин, П.Б. Повышение эксплуатационной надежности деревокомпозитных балоч-ных конструкций [Текст] : дис.... канд. техн. наук: 05.21.05 / П.Б. Шохин. - Архангельск, 2012. - 163 с.
9. Granholm, H. ArmeratTra Reinforced Timber [Text] / H. Ganholm. - Göteborg, 1954. - 98 p.
10. Ylinen A. Uber die Bestimmung der zeitbedingtenelastischen und Festigkeitseigenschaf-ten des HolzesmitHilfeeinesallgemeinennichtlinearvisko-elastischenreologischenModelles [Text] // HolzalsRoh- und Werkstoff. - 1965.
11. Ylinen A. Über den Einfluss des Spätholzanteils u der Rohwiehte auf die Elastizitätmo-fuln, fie PoissonischenKonstanten u. die SchubmodulnbeiHolzmitausgeprägenJahrrinsbau [Text] Techn. Hochsch. In :Finnl. - Forsch Helsinki, 1959. - no. 9. - 26 p.
