Повышение несущей способности деревянных изгибаемых элементов

В работе показана возможность повышения несущей способности изгибаемых деревянных конструкций за счет использования особенных приемов модификации древесины или новых методов послойного армирования. Известно, что древесина как природный полимер состоит из целлюлозы в виде системы трубчатых волокон. Целлюлозные цепочки в стенках трубчатых волокон частично группируются в виде кристаллических областей мицелл, где цепи параллельно ориентированы и прочно удерживаются межмолекулярными силами. Остальная часть так называемой аморфной целлюлозы состоит из неориентированных областей, где нет полной взаимонасыщаемости цепей и где довольно легко может происходить взаимодействие целлюлозы с другими веществами. Очевидно, что в части пластического характера работы древесины на сжатие, когда потеря устойчивости одного волокна вызывает догружение рядом расположенных волокон, далее этот процесс увеличивает сжатую зону по высоте сечения. Резюмируя физику этого процесса, необходимо отметить, что аморфная часть целлюлозы, обеспечивая пластический характер деформаций сжатия, является причиной уменьшения не только зоны деформаций сжатия, но и растяжения. Это приводит к перегрузке критических растянутых волокон и их разрыву. Такова схема развития нормальных напряжений сжатия и растяжения в деревянной балке при поперечном изгибе. В случае усиления только сжатой зоны древесины путем модификации аморфной части целлюлозы происходит заполнение объема между пучками фибрилл и вовлечение ее в механическую работу. Способов модификации древесины много, они отработаны и используются для повышения прочности и жесткости древесины. Известно, что модифицированная фенолоспиртами древесина сосны при сжатии набирает прочность, близкую к пределу прочности на растяжение немодифицированной древесины сосны. Это означает, что их условные пределы пропорциональности почти совпадают, существенно нарастают нормальные напряжения в балке с модифицированной сжатым слоем. Другим способом является послойное армирование. Однако существующий известный способ армирования древесины отдельными стержнями эффективен с технологической точки зрения, но весьма затратен с экономической. В процессе изготовления клеедощатых балок послойного армирования между слоями досок устанавливают металлические сетки или углепластиковые холсты из высокомодульных материалов. Для того, чтобы повысить изгибную прочность и жесткость рассматриваемой балки, необходимо увеличить ее геометрические характеристики. В этой связи модуль упругости высокомодульных материалов (металла и углепластика) должен быть не менее чем в 21 раз больше модуля упругости древесины. Металлическая сетка весьма удобна для применения. Основное требование, предъявляемое к ней: толщина сетки должна находится в пределах 1 мм, что обеспечивает вдавливание сетки в склеиваемые между собой доски при минимальном давлении.

• Стоянов В.В.
• Жгалли Ш.

• Естественные науки
• Социальные (общественные) науки
• Сельское хозяйство. Лесоводство
• Технические науки. Промышленность