Numerical researches of DGRP - type experimental frames using the finite elements method.

Abstract

One of the most common types of structures made of glulam beams is curved frames. A lot of industrial plants and public build ings are built using curved frames. The using of such frames in buildings with an aggressive environment showed their great reliability. However, with all the advantages of curved frames with glulam beams their using is constrained by imperfect methods of stress analysis based on the principles of calculatio n of structures with solid wood. The need for careful study and improvement of methods of calculation of Curved frames determines the relevance of researched topic. Aim: The aim of this research is to study the numerous researches of pilot frame for furthe r improving of methods of stress analysis in the cornice nodes of curved frames. Materials and Methods : In order to achieve this goal the theoretical displacements and component stress state were determined using experimental elastic characteristics of the frames material. Glulam beams compared to a solid closer to trans tropic design scheme of symmetry, according to which the mechanical and elas tic prope r- ties of building materials in planes perpendicular direction along the wood fibers are equivalent. For reliable determination of the parameters of the stress - strain state in the elements of any shape, getting of quality pictures of stress distribution along the length of the frame a nd establishing patterns of changes in stress in the composition of the as sembly, the software system LIRA - CAD has been used , where a model of orthogonal anisotropy (orthotropy) in the plate finite elements has been realized. Results: Analyzing the results, we can conclude that the overall coincidence between theoretical and ex perimental data is satisfactory. Arguably, the strained state of frames obtained by theoretical calculation with taking into account the real physical and mechanical characteristics of the experimental designs material is significant. Given that in the co mpressed - bending elements the additional bending moment on the normal force is a function of movement, we can assume that this calculation method of finite elements in LIRA - CAD allows satisfactorily determine the tension in view of the deformed circuit f rames and anisotropy of physical and mechanical properties of glulam beams.

Одним з найрозповсюдженіших типів конструкцій з клеєної деревини є гнутоклеєні рами. З використанням гнутоклеєних рам побудовано багато споруд промислового і гр омадського призначення. Використання таких рам в спорудах з агресивним середовищем показало велику надійність. Однак, при всіх перевагах гнутоклеєних рам з клеєної деревини їх застос у- вання стримується недосконалістю методик розрахунку напружень, які базуют ься на принципах розрахунку конструкцій з цільної деревини. Потреба ретельного дослідження і удосконалення методик розрахунку гнутоклеєних рам обумовлює актуальність теми дослідження. Мета: Метою роботи є чисельні дослідження експериментальних рам з подаль шим вдосконаленням методик роз - рахунку напружень в карнизних вузлах гнутоклеєних рам. Матеріали і методи: Для досягнення поставленої мети було проведено теоретичне визначення переміщень і компонент напруженого стану з використанням експериментальних пружни х характеристик матеріалу рам. Клеєна деревина в порівнянні з цільною ближча до транстропної розрахункової схеми симетрії, згідно з якою мех а- нічні і пружні властивості будівельного матеріалу в площинах, перпендикулярних напрямку вздовж волокон деревини, є еквівале н- тними. Для достовірного визначення параметрів напружено - деформованого стану в елементах будь - якого обрису, отримання які с- ної картини розподілу напружень по всій довжині рами і встановлення закономірності зміни напружень у складі всієї конструкції було використано програмний комплекс ЛІРА - САПР, в якому було реалізовано модель ортогональної анізотропії (ортотропії) в пластинчастих скінченних елементах. Результати: Аналізуючи отримані результати, можна зробити висновок, що в цілому збіг між теоретични ми і експериментальними даними є задовільним. Можна стверджувати, що деформований стан рам, отриманий теоретичним розрахунком з врахуванням дійсних фізико - механічних характеристик матеріалу експериментальних конструкцій, є достовірним. Враховуючи те, що в стиснуто - згинальних елементах додатковий згинальний момент від нормальної сили є функцією переміщень, можна вважати, що даний розрахунок за методом скінченних елементів в ПК ЛІРА - САПР дозволяє цілком задовільно визначати напруження з врахуванням деформован ої схеми рам і анізотропії фізико - механічних властивостей клеєної деревини.