CC BY
4УДК 69
Талипова К.Е.
студент
Тюменский индустриальный университет (г. Тюмень, Россия)
ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ДЕРЕВЯННОЙ ПЛИТЫ НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ
Аннотация: в статье представлена оценка надежности деревянной плиты, которая опирается на упругое основание. Рассматривается два вида основания - песчаное, представленное в виде песка средней крупности, и глинистое - представленное в виде супеси.
Ключевые слова: надежность, нагрузка, методы, деревянная плита, усилия, перемещения.
В настоящее время распространяется использование легких дорожных покрытий, например, деревянных плит. Однако отсутствие нормативно-технической документации на данную конструкцию осложняет анализ напряженно-деформированного состояния [1]. В связи с этим, исследование надежности деревянной плиты затрудняется, поскольку нагрузки создают сложную систему нагружений. Стоит отметить, что надежность конструкции зависит от взаимодействия между плитой и основанием.
В качестве рассматриваемой конструкции будет рассмотрена деревянная плита, рассчитанная методом конечных элементов (рисунок 1).
Рисунок 1. Исследуемая деревянная плита.
Конструкция выполнена из сосны 2 сорта, которая имеет следующие показатели, необходимые для расчета: плотность древесины - 500 кг/м3, расчетное сопротивление при изгибе, сжатии и смятии вдоль волокон - 19,5 МПа, модуль упругости - 9749,97 МПа, коэффициент Пуассона - 0,02 [2].
В качестве упругого основания рассмотрено два вида грунта:
- Песчаный - песок средней крупности со следующими характеристиками: удельный вес грунта - 1,9 т/м3, модуль деформации - 50 МПа, коэффициент Пуассона - 0,35 [3],
- Глинистый - супесь, имеющая следующие характеристики: удельный вес грунта - 1,5 т/м3, модуль деформации - 10 МПа, коэффициент Пуассона -0,35 [3].
Нагрузка на конструкцию передается от автомобильного транспорта через колеса. В данной работе будет рассматриваться действие от одного колеса на плиту, которая задана как равномерно распределенная сила, равная 41,7 т. Отпечаток колеса имеет размеры 200х600 мм [4].
Поскольку основание конструкции задано упругим, расчет произведен двумя методами - Винклера-Фусса и Пастернака, в программном комплексе Lira [5]. Для каждого вида грунта рассмотрено три случая:
1. Расчет конструкции при использовании коэффициентов постели С1 и С2 по методу Винклера-Фусса,
2. Расчет конструкции при использовании коэффициентов постели С1, С 2=0 по методу Винклера-Фусса,
3. Расчет конструкции при использовании коэффициентов постели С1 и С 2 по методу Пастернака.
После назначения всех необходимых свойств, произведен расчет по всем вышеуказанным случаям. Результаты расчета приведены в таблице 1.
Таблица 1 . Результаты расчета деревянной плиты на упругом основании.
Результаты расчета Песчаное основание - песок средней крупности Глинистое основание - супесь
Случай 1 Случай 2 Случай 3 Случай 1 Случай 2 Случай 3
Усилия Мх, ((тс*м)/м) 0,37174 0,42243 0,37066 0,60583 0,65134 0,60432
Перемещения по оси Z, мм 0,044461 0,10992 0,043929 0,14153 0,31162 0,14179
Исходя из данных, указанных в таблице 1, можно сделать вывод, что при применении деревянной плиты, опирающейся на глинистый грунт (супесь), надежность снижается, в отличие от песчаного основания. Усилия Мх увеличились в диапазоне от 54-63%, а перемещения по оси Ъ - в диапазоне от 183-222%.
Таким образом, в статье произведена оценка надежности деревянной плиты с учетом влияния различных упругих оснований. Результаты показали, что несущая способность конструкции зависит от типа грунта (в частности, от модулей деформаций основания, коэффициентов постели). Нельзя отрицать тот факт, что на надежность деревянной плиты также влияют свойства используемой древесины, геометрические размеры, величина прикладываемой нагрузки. Полученные показатели позволяют оптимизировать конструкцию плиты, обеспечивая ее надежность.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Экспериментальные исследования работы деревянных и металлодеревянных конструкций временных покрытий и рабочих площадок / В.А. Демин, А.А. Ефимов, М.В. Кудоманов, А.И. Мартюшева. - Москва: ТИУ, 2022. - 13 с;
2. СП 64.13330.2017. Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 11-25-80: утв. приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 27 февраля 2017 г. №129/пр и введен в действие с 28 августа 2017 г. - Москва: Стройиздат. - 141 с;
3. ГОСТ 25100-2020. Грунты. Классификация: межгосударственный стандарт: введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 июля 2020 г. №384-ст: введен в действие 2021-01-01 / разработан НИИОСП- М.: Стандартинформ, 2020. - 41 с;
4. ГОСТ 32960-2014. Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения: межгосударственный стандарт: введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 апреля 2015 г. №227-ст: введен впервые 2015-07-01 / разработан ОАО ЦНИИС - М.: Стандартинформ, 2019. - 8 с;
5. ЛИРА САПР. Книга I. Основы. Е.Б. Стрелец-Стрелецкий, А.В. Журавлев, Р.Ю. Водопьянов. Под ред. Академика РААСН докт. техн. наук, проф. А.С. Городецкого. - Издательство ЫКЛЬДМО, 2019. - 154 с
Talipova K.E.
Tyumen Industrial University (Tyumen, Russia)
ASSESSMENT OF RELIABILITY OF A WOODEN SLAB ON AN ELASTIC BASE
Abstract: the article presents an assessment of the reliability of a wooden slab, which rests on an elastic base. Two types of base are considered - sandy, presented in the form of medium-sized sand, and clayey - presented in the form of sandy loam.
Keywords: reliability, load, methods, wooden slab, efforts, displacements.
