Максим Васильевич Арискин, канд. техн. наук, доцент кафедры строительных конструкций, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Пенза
ул. Германа Титова, д. 28, г. Пенза, 440028, Российская Федерация
e-mail: m.v.ariskin@mail.ru
Maxim V. Ariskin, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Department of Building Structures, Penza State University of Architecture and Construction, Penza
German Titov str., 28, Penza, 440028, Russian Federation
e-mail: m.v.ariskin@mail.ru
Кирилл Алексеевич Овчинников*, аспирант кафедры строительных конструкций, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Пенза
ул. Германа Титова, д. 28, г. Пенза, 440028, Российская Федерация
e-mail: kirillovchinnikov25@gmail.com
Kirill A. Ovchinnikov*, Postgraduate Student, Department of Building Structures, Penza State University of Architecture and Construction, Penza
German Titov str., 28, Penza, 440028, Russian Federation
e-mail: kirillovchinnikov25@gmail.com
Николай Владимирович Князев, аспирант кафедры строительных конструкций, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Пенза
ул. Германа Титова, д. 28, г. Пенза, 440028, Российская Федерация
e-mail: schedou2306@mail.ru
Nikolay V. Knyazev, Postgraduate Student, Department of Building Structures, Penza State University of Architecture and Construction, Penza
German Titov str., 28, Penza, 440028, Russian Federation
e-mail: schedou2306@mail.ru
Введение. В статье представлено комплексное исследование эффективности применения углепластиковых пластин для усиления деревянных конструкций с дефектами, выполненное с использованием численного моделирования в программном комплексе ANSYS.
Цель. Оценка влияния различных вариантов усиления на распределение напряженно-деформированного состояния.
Материалы и методы. Для моделирования были выбраны деревянные балки с типичными дефектами, локализованными в верхней и нижней зонах сечения, что позволяет всесторонне оценить влияние дефектов на структурную целостность.
Результаты. Рассмотрены варианты усиления, предусматривающие использование пластин из углепластика в сочетании с эпоксидной смолой, что позволило существенно снизить напряжения сжатия, растяжения и пластические деформации. Проведен сравнительный анализ семи различных конструктивных решений, результаты которого выявили оптимальные схемы перераспределения нагрузок и уменьшения прогибов балки. Особое внимание уделено учету нелинейного характера деформаций древесины, что позволяет более точно воспроизвести реальные эксплуатационные условия.
Выводы. Полученные данные демонстрируют высокую эффективность предлагаемого метода усиления, открывая перспективы для дальнейших экспериментальных исследований, практического применения в реконструкции деревянных конструкций и разработки новых нормативных рекомендаций в области строительных технологий. Кроме того, проведенное исследование выявляет потенциал применения современных компьютерных методов анализа в решении сложных инженерных задач, связанных с восстановлением поврежденных деревянных конструкций, что позволяет оптимизировать конструктивные решения и снизить затраты на ремонт.
Introduction. This paper explores the efficiency of using carbon fiber reinforced polymer plates to reinforce defective wooden structures.
Aim. To assess the impact of different reinforcement solutions on the distribution of stress-strain state.
Materials and methods. Numerical modeling was applied using ANSYS simulation software. Wooden beams with typical defects localized in the upper and lower areas of the cross-section were selected for modeling, which provides a comprehensive assessment of the impact of defects on structural integrity.
Results. Options for reinforcement are considered, which involve the use of carbon fiber plates in combination with epoxy resin, thereby significantly reducing compressive and tensile stresses, as well as plastic deformation. Seven different constructional solutions were compared, and the results revealed the optimal schemes for load redistribution and beam deflection reduction. Particular attention was paid to nonlinear wood deformation, which enables the real operating conditions to be reproduced more accurately.
Conclusions. The data obtained demonstrate the high efficiency of the proposed reinforcement solution, thus opening up prospects for further experimental research, practical application in the reconstruction of wooden structures, as well as the development of new regulatory guidelines in the field of construction technologies. In addition, the study reveals the potential of modern computer analysis methods in solving complex engineering problems related to the restoration of damaged wooden structures, thus enabling the optimization of design solutions and reduction of repair costs.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.