К вопросу определения модуля упругости бамбука Мосо при растяжении

Введение. Указывается на большое количество работ, посвященных исследованиям физико-механических свойств бамбуков, способов узловых соединений стержней из бамбука. Перечислены основные «бамбуковые» страны, в которых в качестве конструкционного материала бамбук набирает популярность в современной строительной сфере. С развитием современных технологий обработки бамбук находит широкое применение в строительной отрасли, в том числе при изготовлении плит и досок, а также при декорировании и внутренней отделке помещений в восточном стиле. Результаты исследований физико-механических свойств различных видов бамбуков, проведенных учеными разных стран, в настоящее время объединены в три издания ISO, регламентирующих правила применения бамбуков в строительстве.

Материалы и методы. Рассмотрение макроструктуры бамбука позволяет охарактеризовать высокие механические свойства, присущие естественным и искусственным полимерам. Подобный подход к рассмотрению бамбука и древесины как природных полимеров позволяет использовать при определении механических характеристик бамбука методики, применяемые к испытаниям древесины и конструкционных пластмасс. Изготовлены две серии образцов по пять штук в каждой. Составлены таблицы геометрических характеристик сечений образцов. Предложено конструктивное решение, связанное с усилением лопаток образцов эпоксидной композицией с целью повышения надежности закрепления образцов в захватах испытательной установки.

Результаты исследования. Для определения модуля упругости бамбука при растяжении разработана и изготовлена экспериментальная установка, состоящая из двух захватов, в которые помещается испытываемый образец. Через нижний захват производится приложение испытательной нагрузки посредством стальной тяги с нагрузочной платформой, на которую укладываются тарированные штучные грузы. Для определения величины абсолютного удлинения базы образца при растяжении используются контактные прогибомеры, в качестве которых применены индикаторы часового типа фирмы «Mitutoyo» (Япония).

Обсуждение и заключение. Приведена формула для определения модуля упругости при растяжении. За результат испытаний принимают среднее арифметическое значение модуля упругости испытываемых образцов и среднее квадратичное отклонение результатов модуля упругости. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о достоверном совпадении экспериментальных значений модуля упругости бамбука Мосо при растяжении с известными в технической литературе значениями.

1. Алямовский А.А. Инженерные расчеты в SolidWorksSimulation. Москва: ДМК Пресс; 2010. 161 с.

2. Verzhbovsky G., Skuratov S., Shutskiy S. On Determining the Elasticity Modulus of Moso Bamboo Based on the Static Bend Test Results by Analogy with Wood and Engineering Plastics. Networked Control Systems for Connected and Automated Vehicles. NN 2022. Lecture Notes in Networks and Systems. 2022;510:1941–1948. https://doi.org/10.1007/978-3-031-11051-1_200

3. Крицин А.В., Лихачева С.Ю., Торопов А.С., Лобов Д.М., Тихонов А.В. Исследования на прочность малоразмерных образцов из бамбукового композита. Приволжский научный журнал. 2014;3:26–30

4. Skuratov S., Danilova-Volkovskaya G., Yanukyan E., Beilin M. Bamboo as a Unique Ecological Building Material of the XXI Century: Bamboo Description, Bamboo Physical and Mechanical Properties Studies. Materials Science Forum. 2021;1043:149–154. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1043.149

5. Соланилья Медина Й.М. Архитектурное проектирование из бамбука как экологического альтернативного материала ХХI века. Architecture and Modern International Technologies. 2018;1(42):201–211. URL: https://marhi.ru/AMIT/2018/1kvart18/15_solanilla_medina/index.php (дата обращения: 17.07.2023)

6. Яо Вэй. Разработка и расчет узловых соединений несущих пространственных стержневых конструкций из бамбука. Дис. канд. тех. наук. Санкт-Петербург; 2015. 163 с.

7. Яо Вэй, Шмидт А.Б. Применение бамбука в строительстве. Вестник гражданских инженеров. 2013;2(37):71–71.

8. Bai Wenfeng, Jue Liu. Protection and Revival of the Dai. Industrial Architecture, Beijing. 2007;37:38–411.

9. Sharma B., Gatóo A., Bock M., Mulligan H., Ramage M. Engineered Bamboo: State of the Art. Proceedings of the Institution of Civil Engineers — Construction Materials. 2015;168(2):57–67. https://doi.org/10.1680/coma.14.00020

10. Awalluddin D., Mohd Ariffin M., Osman M., Hussin M., Ismail M., Lee H. et al. Mechanical Properties of Afferent Bamboo Species. In: Proceedings of the 6th International Conference of Euro Asia Civil Engineering Forum (EACEF 2017). MATEC Web of Conferences. Volume 138. Seoul: EDP Sciences Publ.; 2017. P. 01024. https://doi.org/10.1051/matecconf/201713801024

11. Xu Q., Harries K., Li X., Liu Q., Gottron J. Mechanical Properties of Structural Bamboo Following Immersion in Water. Engineering Structures. 2014;81:230–239. https://doi.org/10.1016/J.ENGSTRUCT.2014.09.044

12. Xie Hao, Research on the use of bamboo in construction, Housing infrastructure of China, Guangdong.

13. Sharma B., Gatoo A., Ramage M. Effect of Processing Methods on the Mechanical Properties of Engineered Bamboo. Construction and building Materials. 2015;83: 95–101. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.02.048

14. Bamboo houses of the Dai people. Electronic library of the Bai Du website. URL: http://wenku.baidu.com/link?url=aKrTKUVvpcCT25B7XDHwX1JMtURym85kiNpLNOXIDomHWiJ3xoD-KREWz21w-PMY3dOp165DYE3bKDLib22yAHFD3C43QVDww_HN501xwdEg (дата обращения 13.11.2023).

15. Development and application of bamboo. Electronic library of the Bai Du website. URL: http://wenku.baidu.com/link?url=i9n_w218Y72aYGxfUHyqPZsrHW6478aL-KyCA_7zRcKQpFoeFLbhwdMZO1TrRshHvR5mmYEr4GG15M8wWm3kus_khGRJ72UMBiIL1Ftj5ZRS (дата обращения 13.11.2023).

16. The use of bamboo structures. Electronic library of the Bai Du website. URL: http://wenku.baidu.com/link?url=d3Lk3YAO4fL2LkHRNu6JR81qNcdOsWet3B3-3FDW1T4UZFfodUd3mSdWp9WmkPw1albfrDOy8MLDHX8PmWmiaAHf3Q-GufhmnPrLSs2-cV3 (дата обращения 13.11.2023).

17. Lapina A.P., Zakieva N.I. Bamboo in Modern Construction and Architecture. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021;1083:012019. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1083/1/012019