Modeling the operation of wooden beams modified with epoxy resin after exposure to single and low-cycle loads using the finite element method
DOI:
https://doi.org/10.46299/j.isjea.20250404.05Keywords:
wood, beam, work, single load, low-cycle load, epoxy resin, stress-strain state, finite element, deflectionAbstract
As load-bearing structures of industrial and civil buildings and structures, bridges and bridge crossings, tunnels, scaffolding of underground mines, in most cases coniferous wood species are used. These include spruce, fir, fir, pine, larch and others. In many cases, such structures must work with increased mechanical characteristics. It is possible to improve the properties of wood by modifying it. There are various methods of modification that can increase the strength of wood by 20-300%. Some of these methods can be used to modify load-bearing structures, in particular, beams, trusses, columns and others. The operation of elements and structures made of wood under various loads and influences can be modeled based on the finite element method. Such modeling, as a rule, was carried out for unmodified elements and structures. In this work, we will be interested in the prediction and numerical modeling of the operation of solid pine wooden beams modified with epoxy resin by the finite element method after the action of single and low-cycle loads. The purpose of these studies is to model the operation of rectangular pine wooden beams modified with epoxy resin after the action of single and low-cycle loads by the finite element method based on the mechanical characteristics of materials. Numerical modeling of the operation of unmodified and epoxy resin-modified rectangular pine beams with a cross section of 50x80x1650 mm after the action of single and low-cycle loads by the finite element method in the LIRA SAPR software package based on the mechanical characteristics of materials. The stress-strain state of bending elements made of pine wood modified with epoxy resin and unmodified after the action of single and low-cycle loads was established. Based on the numerical simulation of the studied bending elements, isofields of longitudinal stresses, vertical displacements, and shear stresses were constructed, respectively, after the action of single and low-cycle loads. It was established that at all loading levels, a decrease in vertical displacements was observed in beams using epoxy-modified pine wood of solid cross-section, both under single and low-cycle loads. Based on the numerical simulation, it was determined that the bearing capacity of epoxy-impregnated wooden beams of solid rectangular cross-section increases significantly compared to unimpregnated ones, both under single and low-cycle loads. In the future, it is necessary to conduct experimental and theoretical studies in this area of research and to compare them with the numerical study conducted in this work..References
Панчук Ю.М. (2018). Методика досліджень та робота згинальних елементів зі змішаним армуванням за малоциклових навантажень високих рівнів. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди, 36, 165-171.
Масюк Г.Х., Ющук О.В., Федюк М.А. (2019). Експериментальні дослідження перерозподілу зусиль у двохпролітних нерозрізних балках за дії малоциклових і знакозмінних навантажень. Сучасні технології та методи розрахунків у будівництві, 11, 73–83.
Алексієвець В.І. (2011). Робота та розрахунок сталевих нагельних з'єднань дерев'яних конструкцій за повторних навантажень: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.23.01. Рiвне, 21.
Сасовський Т.А. (2018). Напружено-деформований стан балок із клеєної деревини за дії малоциклових навантажень: дис. … канд. техн. наук: 05.23.01. Рівне, 200.
ДБН В.1.2-2:2006 (2020). "Навантаження і впливи. Норми проектування", 68.
ДБН В.2.6-161:2017. Конструкції будинків і споруд. Дерев’яні конструкції. Основні положення, 111.
Eurocode 5. (1995). Design of timber structures. Part 1.1. General rules and rules for buildings, 124.
Гомон, О.О., Чапюк, О.С., Савчук, С.М. (2024). Використання клеєної деревини у промисловості. Сучасні технології та методи розрахунків у будівництві, 22, 15–22.
Гомон, О.О., Чапюк, О.С., Савчук, С.М. (2024). Особливості застосування клеєної деревини. Інноваційні процеси в галузі дорожнього будівництва: збірник тез доповідей ІІ міжнародної науково-практичної інтернет-конференції молодих учених та студентів, 6 листопада 2024 року, м. Луцьк. Луцьк: ЛНТУ, 26-27.
Anshari, B., Guan, Z. W., Wang, Q. Y., 2017. Modelling of Glulam beams pre-stressed by compressed wood. Composite Structures, 165, 160–170.
Hill C. (2011). Wood modification: An update. BioResources, 6 (2), 918–919.
Sandberg D., Kutnar A., Mantanis G. (2017). Wood modification technologies - a review. iForest - Biogeosciences and Forestry, 10(6), 895-908.
Цапко Ю.В., Ліхньовський Р.В. Дослідження структури модифікованої деревини. Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка, 49, 170–174.
Пінчевська О.О., Горбачова О.Ю. Властивості термомодифікованої деревини граба. Сучасні будівельні конструкції з металу, деревини та пластмас, 21, 71-77.
Довбенко, Т.О., Петренко, О.В., Чапюк, О.С., Гомон, О.О. (2024). Аналіз способів модифікування деревини. Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. Технічні науки, 4(108), 12-20.
Гомон, О.О. (2025). Поверхневі та глибинні способи модифікування деревини. Х Міжнародна науково–практична конференція «Теоретичні і експериментальні дослідження в сучасних технологіях матеріалознавства та машинобудування»: матеріали конференції (тези), 27-30 травня 2025 року, м. Луцьк. Луцьк: ЛНТУ, 66.
Kashytskyi V. P., Sadova O. L., Melnychuk M. D., Golodyuk G. I., Klymovets O. B. (2023). Structuring of modified epoxy composite materials by infrared spectroscopy. Journal of Engineering Sciences, 10(1), 9-16.
Buketov, A., Stukhlyak, P., Maruschak, P., Panin, S., Menou, A. (2016). Physical and chemical aspects of formation of epoxy composite material with microfilling agent. Physical Key Engineering Material. 712, 143-148.
Чапюк, О.С., Гомон, О.О., Петренко, О.В. (2025). Особливості роботи модифікованої епоксидною смолою деревини хвойних порід. Сучасні технології та методи розрахунків у будівництві, 23, 395–402.
Чапюк, О.С., Гомон, О.О., Петренко, О.В. (2025). Підвищення міцності хвойних порід деревини шляхом модифікації епоксидною смолою. Інновації у будівництві: збірник тез доповідей Х міжнародної науково-практичної інтернет-конференції здобувачів вищої освіти та молодих учених, 15 травня 2025 року, м. Луцьк. Луцьк: ЛНТУ, 79-81.
Чапюк О.О., Гомон О.О. (2025). Особливості роботи модифікованої епоксидною смолою клеєної деревини сосни за одноразових та малоциклових навантажень. Тези доповідей міжнародної науково–технічної конференції «Сучасні будівельні конструкції з металу та деревини», 12-14 червня 2025 року, м. Одеса. Одеса: ОДАБА, 69-70.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Olha Homon

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.