Разработка «супердерева» для инфраструктуры

С развитием стальных и бетонных свай на протяжении многих лет использование деревянных свай в гражданской инфраструктуре неуклонно сокращалось. Хотя деревянные сваи представляют собой возобновляемую и недорогую систему фундамента, они обладают низкой жесткостью и прочностью, что ограничивает их применение в слабонагруженных конструкциях. Введите супервуд.

Доцент кафедры гражданской и экологической инженерии ЛГУ Хай «Томас» Лин разрабатывает древесину с высокой жесткостью и прочностью, которая является долговечной, экономичной и может использоваться для сильно нагруженной и устойчивой гражданской инфраструктуры, называемой супердеревом.

«Недавние исследования наноматериалов на основе древесины привели к созданию высокоэффективного конструкционного материала, известного как супердревесина», — сказал Лин. «Это желательно для передовых приложений в области гражданской, автомобильной, аэрокосмической и производственной техники».

Супердревесина представляет собой уплотненный древесный материал, получаемый путем частичной делигнификации натуральной древесины и последующего уплотнения путем горячего прессования. Производство супердревесины потенциально устойчиво и рентабельно, поскольку позволяет избежать энергоемких производственных процессов, связанных с портландцементом и сталью.

«Прочность и модуль упругости супердерева не только выше, чем у натурального дерева, но также могут быть выше, чем у бетона», — сказал Лин. «Superwood также обладает отличной стойкостью к гниению, вызванному влажностью, и к насекомым, таким как термиты, с минимальным снижением прочности».

Ожидается, что сваи из супердерева смягчят недостатки существующих деревянных свай, таких как низкая конструктивная способность, уязвимость к повреждениям во время интенсивного вождения и склонность к гниению, а также превзойдут характеристики деревянных и бетонных свай как по эксплуатационным, так и по предельным состояниям прочности.

Целью исследования Линя является оптимизация условий обработки для производства свай из супердерева в отношении их механических свойств и показателей долговечности, включая устойчивость к гниению и термитам; исследовать поведение свай из супердерева при взаимодействии грунта и сваи с помощью лабораторных экспериментов; разработать численные модели для прогнозирования реакции свай из супердерева на различные грунты и условия нагрузки; и оценить стоимость и воздействие свай из супердерева на окружающую среду, выполнив анализ жизненного цикла.

«Это исследование будет способствовать дальнейшему развитию супердерева в геотехнической инженерии, включая улучшение грунта, подпорные стены и поддержку земляных конструкций», — сказал Лин.

В своих исследованиях Лин будет использовать экспериментальные методы и методы моделирования, а также анализ жизненного цикла для проектирования и проверки системы фундамента из супердеревянных свай благодаря сотрудничеству между исследователями в области геотехники и древесных композитов. Этим летом он наберет двух старшеклассников из программы летних исследований инженерной школы LSU, или HSSR.

«Программа HSSR — это информационная инициатива, направленная на привлечение отличников старших классов к реальным исследованиям в области инженерии», — сказал Лин. «В рамках своего стратегического плана, миссии и видения Инженерный колледж стремится превратить студентов в следующее поколение способных решать преобразующие проблемы в регионе, штате и за его пределами».

Предыдущий
Следующий
Корзина

Корзина пуста.