В статье автором представлена методика определения напряженно-деформированного состояния клееной деревянной конструкции, изготовленной методом само-формообразования, на примере устройства купольного ребристого покрытия. Процесс само-формообразования клееных деревянных конструкций основан на гигроскопичных свойствах древесины. При производстве выделяют пассивные и активные слои. Активный слой предварительно замачивают, вследствие чего он увеличивается в размерах. После склеивания и последующей сушке древесины, вода из активного слоя испаряется, его геометрические размеры уменьшаются. Пассивные слой сопротивляется изменению геометрических размеров активного слоя, вследствие чего конструкция начинает изгибаться. В основу методики расчета положена реологическая модель древесины, в которой полная относительная деформация древесины рассматривает как сумма пяти компонентов: упругой, пластической, деформации усушки (набухания) древесины, вязкоупругой и механико-сорбционной деформации. Определение изменения влажности внутри древесины и на её поверхности в течение процесса сушки конструкции выполнено численным методом предварительно проведя аналогию между законами гидро- и термодинамики: процесс влагопереноса внутри древесины описан законами молекулярной диффузии А. Фика на основе законов теплопроводности Ж. Фурье, а испарение влаги с поверхности древесины — законом теплообмена Ньютона-Рихмана. Методика определения напряженно-деформированное состояния клееных деревянных конструкций, изготовленных методом само-формообразования, состоит из двух этапов. На первом этапе выполняется численное моделирование, при этом древесина рассматривается как ортотропный упругий материал. На втором этапе, аналитическом, выполняется уточнение напряженно-деформированного состояния с учетом пластических деформаций и деформаций ползучести. На примере устройства купольного ребристого покрытия рассмотрен метод само-формообразования для создания клееной деревянной панели. Оценка напряженно-деформированного состояния конструкции показала, что напряжения, возникающие в древесине, меньше, чем расчетное сопротивление древесины на сжатие и растяжение.
In the article, the author presents a method for determining the stress-strain state of a glued wooden structure made by self-shaping, using the example of a device dome ribbed coating. The process of self-shaping of glued wooden structures is based on the hygroscopic properties of wood. During production, passive and active layers are distinguished. The active layer is pre-moisturize, as a result of which it increases in size. After gluing and subsequent drying of the wood, the water from the active layer evaporates, its geometric dimensions decrease. The passive layer resists changing the geometric dimensions of the active layer, as a result of which the structure begins to bend. The calculation method is based on a rheological model of wood, in which the total relative deformation of wood is considered as the sum of five components: elastic, plastic, shrinkage (swelling) deformation of wood, viscoelastic and mechanical sorption deformation. The determination of moisture changes inside the wood and on its surface during the drying process of the structure was performed numerical method, having previously drawn an analogy between the laws of hydro- and thermodynamics: the process of moisture transfer inside the wood is described by the laws of molecular diffusion A. Fick considered on the laws of thermal conductivity J. Fourier, and the evaporation of moisture from the surface of wood is determined by the Newton-Richman law of heat transfer. The method of determining the stress-strain state of glued wooden structures made by self-shaping consists of two stages. At the first stage, numerical modeling is performed, while wood is considered as an orthotropic elastic material. At the second stage, analytical, the stress-strain state is refined taking into account plastic deformations and creep deformations. Using the example of a domed ribbed coating device, the self-shaping method for creating a glued wooden panel is considered. The assessment of the stress-strain state of the structure showed that the stresses arising in the wood are less than the calculated resistance of the wood to compression and tension.