Моделирование ползучести деревянной балки прямоугольного сечения при длительной статической нагрузке

Цель. В зависимости от уровня напряжений, работа деревянных балок при длительной нагрузке характеризуется как линейной, так и нелинейной ползучестью. Это показали многочисленные экспериментальные исследования древесины. Однако теоретического описание данных процессов мало изучено или представлено крайне редко. Отсюда следует, что одним из приоритетных направлений в расчетах элементов деревянных конструкций является вывод разрешающих уравнений линейной или нелинейной ползучести для различных видов напряженно-деформированного состояния. Метод. В качестве соотношений, устанавливающих связь между напряжениями и деформациями, используются уравнение Максвелла-Томсона. Методика апробирована путем сравнения решения с расчетом известных исследователей. Приведен пример расчета для различных граничных условий закрепления балки прямоугольного поперечного сечения, загруженной равномерно- распределенной нагрузкой. Величина прогиба определяется методом сеток. Результат. Разработана программа для расчета в пакете MATLAB с возможностью вариации исходных данных и выводом графика зависимости перемещений, изгибающего момента от времени. Приведено сравнение максимальной величины прогиба с аналитическим решением. Отмечено, что напряжения практически не меняются в процессе ползучести. Вывод. Предложенный подход может быть применен к анализу напряженно-деформированного состояния и несущей способности деревянных балок произвольного сечения. Ограничений по граничным условиям и вида нагружения нет, а материалом балки может быть не только дерево, но и стеклопластик.

1. Ягнюк Б. Н. Теоретические основы проектирования деревянных конструкций по нормам европейского союза — Еврокоду 5 / Б. Н. Ягнюк. – Москва-Берлин: Директ-Медиа, 2015. – 140с.

2. BS EN 1995-1-1:2004+A2:2014 / Еврокод 5. Проектирование деревянных конструкций.

3. Пятикрестовский К.П., Соколов Б.С. Численные исследования напряженно-деформированного состояния модели шатрового покрытия при длительных ступенчато возрастающих нагрузка. Строительство и реконструкция. Известия, Орел. ГТУ. – 2009. С. 33–38.

4. Пятикрестовский К.П. Нелинейные методы механики в проектировании современных деревянных конструкций: Монография / К.П. Пятикрестовский: М-во образования и науки РФ, МГСУ, 2004. – 320 с.

5. Вареник, К. А. Расчет центрально-сжатый деревянных элементов с учетом ползучести: дис. … канд. тех. Наук / К. А. Вареник. – Великий Новгород, 2015. – 167 с.

6. Шорстов, Р.А. Совершенствование расчета на устойчивость сжатых деревянных стержней переменного по длине прямоугольного сечения /Р.А. Шорстов, С.Б. Языев, А.С. Чепурненко // Системные технологии. – 2023. – № 1. – С. 140-150.

7. Погорельцев А.А., Пятикрестовский К.П. Вопросы дальнейшего развития конструкций из дерева и пластмасс и совершенствование норм проектирования конструкций из древесины // ПГС. – 2019. – № 2. С.14–18

8. Ржаницын А.Р. Теория ползучести. – М.: Стройиздат, 1968. – 416 с.

9. Лапина, А. П. Cовершенствование энергетического метода в расчетах балок на устойчивость плоской формы изгиба [Текст] / А. П. Лапина, А. С. Чепурненко, И. М. Зотов, Б. М. Языев // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. – 2019. – № 4 (77). – С. 5-16.

10. Лукаш П.А. Основы нелинейной строительной механики. – М.: Стройиздат, 1978. – 208 с.

11. Иванов Ю.М. Длительная несущая способность деревянных конструкций. – Изв. вузов. Строительство и архитектура. – 1972. – № 11. С. 6–12.

12. Юсупов А.К., Муселемов Х.М., Вишталов Р.И. Оптимизация параметров конструкций путем применения сталей различной прочности. Вестник Дагестанского государственного технического университета.Технические науки. 2024;51(2):232-240.

13. Гатиев М.Ш., Языев Б.М., Иванова Ю.П., Клюев С.В. Ползучесть замкнутого цилиндрического резервуара при гидростатическом давлении. Вестник Дагестанского государственного технического университета.Технические науки. 2023;50(4):184-190.

14. Агаханов Э.К., Курачев Р.М., Чепурненко А.С., Языев С.Б. Моделирование изменения деформационных свойств бетона в защитных конструкциях реакторов АЭС под действием ионизирующего излучения. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2016;40(1):8-14.