Применение термически поврежденной древесины в деревоклееных балочных конструкциях
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-1-168-181Ключевые слова:
древесина сосны, термически поврежденная древесина сосны, моделирование, деревоклееная балочная конструкция, деревокомпозитная балка, прочность, ресурсосбережение, лесной пожарАннотация
Приведены результаты экспериментальных исследований деревоклееных балочных конструкций, выполненных с применением ламелей, изготовленных из деревьев сосны, частично поврежденных в лесонасаждениях. Цель – изучение напряженно-деформированного состояния деревоклееных балочных конструкций с применением древесины, нарушенной термическим воздействием лесного пожара. Ранее авторами выполнен значительный объем исследований физико-механических и прочностных свойств термически поврежденной древесины сосны, установлены зависимости прочностных характеристик древесины от степени огневого повреждения, мест отбора древесины по высоте ствола. Перед началом описанного в статье эксперимента на крупномасштабных моделях в программном комплексе «Лира 10.12» проведены численные исследования 4 серий однопролетных балок пролетом 6,0 м и сечением 140×500 мм, изготовленных в верхней и нижней частях сечения из древесины сосны 1-го сорта, а в средней части – из термически поврежденной древесины сосны. Выполнен сопоставительный анализ балок с различной долей замещения здоровой древесины сосны на ослабленную огневым воздействием пожара по высоте сечения: 76, 62, 51 и 36 %. В результате численного расчета исследуемых балок с применением выведенного коэффициента запаса (1,136) определена их фактическая несущая способность. Установлено, что снижение несущей способности балок БК-2 составляет 12,2 кН, это 16,05 % относительно эталонной балки БК-5, выполненной полностью из древесины сосны 1-го сорта; балок БК-4 – 7,4 кН, 9,74 % относительно балки БК-5. Разница между расчетными и экспериментальными разрушающими нагрузками равняется 9,5…14,3 %. Введение коэффициента запаса 1,136 при численном расчете обеспечивает достаточную сходимость расчетных и экспериментальных данных – погрешность составляет 3 %. Несущая способность эталонной балки БК-5 – 12,38 кН/м, балок БК-1– БК-4 – 8,53…12,06 кН/м, относительное снижение несущей способности не превышало 31,1…32,5 %. Установлено, что балка БК-4 с 34 % термически поврежденной древесины сосны позволяет обеспечить несущую способность на 97,5 % относительно балок, полностью выполненных из древесины сосны 1-го сорта.
Скачивания
Библиографические ссылки
Баланцева Н.Б., Мелехов В.И., Калиничева О.А. Совершенствование метода расчета процесса конвективной сушки пиломатериалов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2018. № 4. С. 132–139. Balantseva N.B., Melekhov V.I., Kalinicheva O.A. Improvement of the Method for Calculating the Process of Convective Drying of Sawn Timber. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2018, no. 4, pp. 132–139. (In Russ.). https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2018.4.132
Губенко Л.А., Хандов М.Г. Возможность применения низкосортной древесины в клееных деревянных конструкциях // Строительная наука – XXI век: теория, образование, практика, инновации Северо-Арктическому региону: сб. тр. VII Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию со дня рождения ученых СПбГАСУ (ЛИСИ) В.А. Лебедева, В.А. Трулля, Е.И. Светозаровой, Архангельск, 28–30 июня 2016 г. / САФУ им. М.В. Ломоносова, СПбГАСУ, Ассоц. выпускников АГТУ, РААСН, М-во стрва Архангельской обл., Союз проф. строителей, Союз проектировщиков, Ассоц. инж. изыскания в стр-ве; отв. ред. Б.В. Лабудин. Архангельск: Агентство рекламы РАД, 2016. С. 64–68. Gubenko L.A., Khandov M.G. The Possibility of Using Low-Grade Wood in Glued Wooden Structures. Proc. of the VII Int. Sci-Tech Conf. dedicated to the 100th anniversary of the birth of SPbGASU (LISI) scientists V.A. Lebedev, V.A. Trull, E.I. Svetozarova “Construction Science – XXI century: Theory, Education, Practice, Innovations for the North Arctic Region”, June 28–30, 2016. Arkhangelsk, RAD Advertising Agency LLC, 2016, pp. 64–68. (In Russ.)
Лабудин Б.В., Морозов В.С., Попов О.Н., Никитина Т.А., Орлов А.О. Сопротивление клееной древесины растяжению под различными углами к направлению волокон // Строит. механика и расчет сооружений. 2019. № 3(284). С. 12–17. Labudin B.V., Morozov V.S., Popov O.N., Nikitina T.A., Orlov A.O. The Resistance of Laminated Wood to Tension at Different Angles of the Orientation of the Fibers. Stroitel’naya Mekhanika i Raschet Sooruzheniy = Structural Mechanics and Analysis of Constructions, 2019, no. 3(284), pp. 12–17. (In Russ.).
Лукина А.В., Лисятников М.С., Мартынов В.А., Рощина С.И. Прочность и деформативность сырьевой древесины после огневого воздействия // Строительство и реконструкция. 2022. № 6(104). С. 40–49. Lukina A.V., Lisyatnikov M.S., Martinov V.A., Roschina S.I. Strength and Deformability of Raw Wood after Fire Exposure. Construction and Reconstruction, 2022, no. 6(104), pp. 40–49. (In Russ.) https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-104-6-40-49
Найчук А.Я., Погорельцев А.А., Серов Е.Н. Теория и практика дальнейшего развития деревянных конструкций. Ч. 1. Нагрузки, расчетные сопротивления и длительная прочность древесины // Промышл. и гражд. строительство. 2018. № 6. С. 38–44. Naichuk A.Ya., Pogorel’tsev A.A., Serov Ye.N. Theory and Practice of Further Development of Wooden Structures. Part 1: Loads, Design Resistance and Long-Term Strength of Timber. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo = Industrial and Civil Engineering, 2018, no. 6, pp. 38–44. (In Russ.).
Никитина А.В., Исакова В.В., Ашихмина А.А. Древесина и клеи, применяемые при изготовлении клееных деревянных конструкций // Интеграция наук. 2018. № 8(23). С. 431–433. Nikitina A.V., Isakova V.V., Ashikhmina A.A. Wood and Adhesives Used in the Manufacture of Laminated Wood Structures. Integratsiya Nauk = Integration of Sciences, 2018, no. 8(23), pp. 431–433. (In Russ.).
Патент № 2587215 C1 РФ, МПК E04B 1/10 (2006.01), E04B 2/70 (2006.01). Деревянный клееный строительный элемент, способ возведения стеновых конструкций из деревянных клееных строительных элементов: № 2015103127/03: заявл. 30.01.2015: опубл. 20.06.2016 / К.В. Иванов. Ivanov K.V. Wooden Glued Structural Element, Method of Erecting Wall Structures from Wooden Glued Structural Elements. Patent RF, no. RU 2587215 C1, 2016. (In Russ.).
Пирцхалава-Карпова Н.Р., Карпов А.А., Козловский Е.Е., Грищенко М.Ю. Защита еловых лесов от вспышек Ips typographus (обзор) // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 4. С. 55–67. Pirtskhalava-Karpova N.R., Karpov A.A., Kozlovski E.E., Grishchenko M.Yu. Protection of Spruce Forests from Outbreaks of Ips Typographus (Review). Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2021, no. 4, pp. 55–67. (In Russ.). https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-4-55-67
Погорельцев А.А., Пятикрестовский К.П. Дальнейшее развитие и совершенствование норм проектирования конструкций из древесины // Промышл. и гражд. строительство. 2019. № 3. С. 35–41. Pogorel’tsev A.A., Pyatikrestovskiy K.P. Issues of Further Development and Improvement of Design Standards for Wood Structures. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel’stvo = Industrial and Civil Engineering, 2019, no. 3, pp. 35–41. (In Russ.). https://doi.org/10.33622/0869-7019.2019.03.35-41
Пятикрестовский К.П., Травуш В.И., Погорельцев А.А., Клюкин А.А. Разработка конструкций из цельной древесины для объектов инфраструктуры // International Journal for Computational Civil and Sctructural Engineering. 2018. Т. 14, № 1. С. 145–154. Pyatikrestovskiy K.P., Travush V.I., Pogorel’tsev A.A., Klukin A.A. Development of Structures from Solid Wood for Objects of Infrastructure. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 2018, vol. 14, no. 1, pp. 145–154. (In Russ.). https://doi.org/10.22337/2587-9618-2018-14-1-145-154
Тюрина О.Е. Повышение прочности и жесткости деревоклееных балочных элементов с армированием композитными стержнями: дис. … канд. техн. наук. Архангельск, 2022. 128 с. Tyurina O.E. Increasing the Strength and Rigidity of Wood-Laminated Beam Elements Reinforced with Composite Rods: Cand. Tech. Sci. Diss. Arkhangelsk, 2022. 128 p. (In Russ.).
Arefyev S.P. West Siberian Latitundial Xylomycological Scale and Its Use for Indicating Forest Conditions. Contemporary Problems of Ecology, 2018, vol. 11, iss. 5, pp. 527–541. https://doi.org/10.1134/S1995425518050037
Castillo M.E., Garfias R., Plaza Á. Effects of Fire on Forest Communities and Sclerophyllous Scrubs in Central Chile as a Basis for the Formulation of Restoration Guidelines. Forestist, 2021, vol. 71, iss. 1, pp. 9–17. https://doi.org/10.5152/forestist.2020.20042
Lisyatnikov M., Lukina A., Chibrikin D., Labudin B. The Strength of Wood-Reinforced Polymer Composites in Tension at an Angle to the Fibers. Proceedings of MPCPE 2021. Lecture Notes in Civil Engineering. Cham, Springer, 2022, vol. 182, pp. 523–533. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85236-8_46
Lukin M., Prusov E., Roshchina S., Karelina M., Vatin N. Multi-Span Composite Timber Beams with Rational Steel Reinforcements. Buildings, 2021, vol. 11, iss. 46. https://doi.org/10.3390/buildings11020046
Lukina A., Lisyatnikov M., Lukin M., Vatin N., Roschina S. Strength Properties of Raw Wood after a Wildfire. Magazine of Civil Engineering, 2023, iss. 3(119), art. no. 11907. https://doi.org/10.34910/MCE.119.7
Lukina A., Lisyatnikov M., Martinov V., Chernykh A., Roschina S. Mechanical and Microstructural Changes in Post-Fire Raw Wood. Architecture and Engineering, 2022, vol. 7, iss. 3, pp. 44–52. https://doi.org/10.23968/2500-0055-2022-7-3-44-52
Scandelli H., Ahmadi-Senichault A., Richard F., Lachaud J. Simulation of Wood Combustion in PATO Using a Detailed Pyrolysis Model Coupled to fireFoam. Applied Sciences, 2021, vol. 11, iss. 22, art. no. 10570. https://doi.org/10.3390/app112210570
Suzuki J., Mizukami T., Naruse T., Araki Y. Fire Resistance of Timber Panel Structures Under Standard Fire Exposure. Fire Technology, 2016, vol. 52, pp. 1015–1034. https://doi.org/10.1007/s10694-016-0578-2
Veselkin D., Kuyantseva N., Pustovalova L., Mumber A. Trends in Forest Fire Occurrence in the Ilmensky Nature Reserve, Southern Urals, Russia, between 1948 and 2014. Forests, 2022, vol. 13, iss. 4, art. no. 528. https://doi.org/10.3390/f13040528
Yang Y., Hu X., Han M., He K., Liu B., Jin T., Cao X., Wang Y., Huang J. Post-Rire Temporal Trends in Soil Properties and Revegetation: Insights from Different Wildfire Severities in the Hengduan Mountains, Southwestern China. Catena, 2022, vol. 213, art. no. 106160. https://doi.org/10.1016/j.catena.2022.106160
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 В.А. Мартынов, М.С. Лисятников, А.В. Лукина, С.И. Рощина (Автор)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
