Экспериментальное определение предельной гибкости древесины эвкалипта для центрально сжатых элементов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Древесина является одним из наиболее широко используемых строительных материалов на протяжении всей истории и, благодаря своим физико-механическим свойствам, в основном применяется в изгибаемых и сжатых элементах. Эвкалипт был завезен в Латинскую Америку в середине XIX в. и в настоящее время является наиболее востребованной древесиной для строительства в Андском регионе Эквадора. Для расчета стержней при осевом сжатии обычно используется формула Эйлера, но она применима, лишь если напряжение сжатия не превышает величины предела пропорциональности. Один из способов определить, находится ли напряжение ниже предела пропорциональности, заключается в сравнении гибкости элемента с предельной гибкостью его материала, что позволяет узнать, будет ли расчет на устойчивость проводится в упругой зоне, где применима формула Эйлера. Цель исследования - определить величину предельной гибкости эвкалипта, так как, хотя эта древесина была предметом нескольких исследований, по-прежнему нет сведений о величине ее предельной гибкости для расчета центрально-сжатых элементов на устойчивость. Методы. Проводились лабораторные испытания для установления величины модуля упругости, предела пропорциональности, допустимого напряжения сжатия и предельной гибкости. Результаты. Экспериментальное исследование показывает, что величина предельной гибкости для эвкалипта шаровидного равна 59.

Об авторах

Давид Кахамарка-Сунига

Католический университет г. Куэнка; Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: cajamarca.zuniga@gmail.com

аспирант РУДН; доцент инженерного факультета КУК

Республика Эквадор, 010101, Куэнка, Av. De las Americas & Humboldt; Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Кристиан Карраско

Католический университет г. Куэнка

Email: cajamarca.zuniga@gmail.com

инженер-строитель, выпускник инженерного факультета

Республика Эквадор, 010101, Куэнка, Av. De las Americas & Humboldt

Белен Молина

Католический университет г. Куэнка

Email: cajamarca.zuniga@gmail.com

инженер-строитель, выпускница инженерного факультета

Республика Эквадор, 010101, Куэнка, Av. De las Americas & Humboldt

Список литературы

  1. Warren E., Smith R.G.B., Apiolaza L.A., Walker J.C.F. Effect of stocking on juvenile wood stiffness for three Eucalyptus species. New For. 2009;37(3):241-250. DOI: 10.1007/ s11056-008-9120-9.
  2. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). El eucalipto en la repoblación forestal. Rome, Italy; 1981. (In Spanish.)
  3. Acosta Solis M. El eucalipto en el Ecuador. Instituto Ecuatoriano de Ciencias Forestales, Quito, Ecuadtor; 1949. (In Spanish.)
  4. Aguirre Z., Loja A., Solano C., Aguirre N. Especies forestales mas aprovechadas en la region sur del Ecuador. Loja, Ecuador: Universidad Nacional de Loja; 2015 (In Spanish.)
  5. Pagel C.L., Lenner R., Wessels C.B. Investigation into material resistance factors and properties of young, engineered Eucalyptus grandis timber. Constr. Build. Mater. 2020;230:117059. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.117059.
  6. Vinueza M. Ficha Técnica No. 15 Eucalyptus Globulus Labill. Ecuador Forestal. Quito, 2013 (In Spanish.)
  7. Acosta S., Zakowicz M. et al. Propiedades físico mecánicas de la madera de Eucalyptus grandis de las procedencias genéticas : Kendall (Australia), huerto semillero de Sudáfrica y semilla local Concordia, plantadas comercialmente en Argentina. Argentina; 2004 (In Spanish.)
  8. Crafford P.L., Wessels C.B. The potential of young, green finger-jointed Eucalyptus grandis lumber for roof truss manufacturing. South. For. 2016;78(1):61-71. DOI: 10.2989/ 20702620.2015.1108618.
  9. Piter J.C., Zerbino R.L., Blaß H.J. Visual strength grading of Argentinean Eucalyptus grandis : Strength, stiffness and density profiles and corresponding limits for the main grading parameters. Holz als Roh - und Werkst. 2004; 62(1):1-8. doi: 10.1007/s00107-003-0433-2.
  10. Gonc̈alves F.G. et al. Parâmetros dendrométricos e correlações com propriedades tecnológicas em um híbrido clonal de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandisl. Rev. Arvore. 2010;34(5):947-959. doi: 10.1590/s0100-67622010000500020.
  11. Da Cruz C.R., Lima J.T., De Muniz G.I.B. Varia- ções dentro das árvores e entre clones das propriedades físicas e mecânicas da madeira de híbridos de Eucalyptus. Sci. For. Sci. 2003;64: 33-47.
  12. Johnston B.G., Hon M. Column buckling theory: Historic highlights. J. Struct. Eng. (United States). 1983;10(9):2086-2096. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1984)110:8(1930).
  13. The Pan American Standards Commission. COPANT-461. Timber. Method for determining apparent specific weight. 1972.
  14. The Pan American Standards Commission. COPANT-464. Timber. Method of determining the compression parallet to grain. 1972.
  15. The Pan American Standards Commission. COPANT-555. Timber. Static bendig test method. 1973.
  16. American Society for Testing and Materials. ASTM D143-94. Standard Test Methods for Small Clear Specimens of Timber. Pennsylvania; 2000.
  17. International Organization for Standardization. ISO 13061-17:2017. Physical and mechanical properties of wood - Test methods for small clear wood specimens - Part 17: Determination of ultimate stress in compression parallel to grain. Geneva; 2017.
  18. Vinueza M. Ficha Técnica No. 10. Eucalipto. Ecuador Forestal. Quito; 2012. (In Spanish.)
  19. Cueto G. et al. Influencia del raleo sobre el módulo de elasticidad y ruptura en Eucalyptus grandis. Agrociencia Uruguay. 2013;17(1):91-97. doi: 10.2477/vol17iss1pp91-97. (In Spanish.)
  20. Kimmich D. Propiedades físicas, mecánicas, usos y aplicaciones de la madera de Ecualyptus grandis. Available from: https://www.monografias.com/trabajos66/usos-eucaliptus-grandis/usos-eucaliptus-grandis.shtml (Accessed 18th April 2020). (In Spanish.)
  21. Nocetti M., Pröller M. et al. Investigating the potential of strength grading green Eucalyptus grandis lumber using multi-sensor technology. BioResources. 2017;12(4): 9273-9286. doi: 10.15376/biores.12.4.9273-9286.
  22. Huang D., Bian Y., Huang D., Zhou A., Sheng B. An ultimate-state-based-model for inelastic analysis of intermediate slenderness PSB columns under eccentrically compressive load. Constr. Build. Mater. 2015;94:306-314. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.06.059.
  23. MechaniCalc. Column Buckling. Available from: https://mechanicalc.com/reference/column-buckling (Accessed 14th March 2020).
  24. Dornfeld W. Columns. Machine Design Lecture Notes (p. 8). Fairfield University; 2019.
  25. Mohamed H., Aziz H. An Appraisal of Euler and Johnson Buckling theories under dynamic compression buckling loading. Iraqi J. Mech. Mater. 2007;9(2):173-181.
  26. Wang X., Zhou A., Zhao L., Chui Y.H. Mechanical properties of wood columns with rectangular hollow cross section. Constr. Build. Mater. 2019;214:133-142. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2019.04.119.
  27. Li X., Ashraf M. et al. Experimental and numerical study on bending properties of heterogeneous lamella layups in cross laminated timber using Australian Radiata Pine. Constr. Build. Mater. 2020;247:118525. DOI: 10.1016/ j.conbuildmat.2020.118525.
  28. Burdzik W. Grade verification of sa pine - bending, modulus of rupture, modulus of elasticity, tension and compression. South. African For. J. 2004;202(1):21-27. doi: 10.1080/20702620.2004.10431786.
  29. Roth B.E., Li X., Huber D.A., Peter G.F. Effects of management intensity, genetics and planting density on wood stiffness in a plantation of juvenile loblolly pine in the southeastern USA. For. Ecol. Manage. 2007;246(2-3): 155-162. doi: 10.1016/j.foreco.2007.03.028.
  30. Wessels C.B., Dowse G.P., Smit H.C. The flexural properties of young Pinus elliottii × Pinus caribaea var. hondurensis timber from the Southern Cape and their prediction from acoustic measurements. South. For. 2011; 73(3-4): 137-147. doi: 10.2989/20702620.2011.640427.
  31. Sharma B., Gatóo A., Bock M., Ramage M. Engineered bamboo for structural applications. Constr. Build. Mater. 2015;81:66-73. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.01.077.
  32. Sun X., He M., Li Z. Novel engineered wood and bamboo composites for structural applications: State-of-art of manufacturing technology and mechanical performance evaluation. Constr. Build. Mater. 2020;249(1239):118751. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118751.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. Figure 1. Compression test

Скачать (202KB)
Метаданные
2. Figure 2. Flexure test

Скачать (164KB)
Метаданные
3. Figure 3. Stress-strain curve for bending, kgf/cm2

Скачать (92KB)
Метаданные
4. Figure 4. Stress-strain curves for compression parallel to the grain

Скачать (117KB)
Метаданные
5. Figure 5. Stress-strain curves and MOE of eucalyptusin compression parallel to the grain

Скачать (39KB)
Метаданные
6. Figure 6. Stress-slenderness graph for eucalyptus wood

Скачать (110KB)
Метаданные

© Кахамарка-Сунига Д., Карраско К., Молина Б., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах