Древесина — уникальный природный материал, используемый во многих отраслях промышленности и в различных сферах жизнедеятельности человека. К достоинствам древесины относятся высокие физико-механические и конструкционно-технологические характеристики, доступность, экологичность и др. Конструкционные пиломатериалы находят широкое применение при создании несущих конструкций современных зданий и сооружений. Особый интерес представляют новые технические решения составных деревокомпозитных конструкций из перекрестно-клееных деревянных ламелей Cross Laminated Timber — CLT. Они являются основой прогрессивных технологических и конструктивных решений узлов и соединений деревянных элементов при создании плитно-ребристых деревокомпозитных конструкций различного назначения.
Объект исследования: составная деревокомпозитная плитно-ребристая конструкция, объединяющая CLT-панель с деревоклееными элементами.
1. Общая информация
При использовании ребристых панелей ДПК возможно увеличение жесткости крыш и перекрытий при низком расходе материала и, как следствие, увеличении пролетов. ДПК-панели располагают наружными слоями параллельно направлению пролета. Ребра состоят из клееного бруса и жестко соединяются (конструкционная склейка) с ДПК- панелью на заводе в контролируемых условиях методом винтово- прессовой склейки. Таким образом, со статической точки зрения каждое из ребер образует Т-образное или I- образное поперечное сечение с соответствующей эффективной частью ДПК-панели.
Между ребрами могут быть вставлены инсталляции или устроены акустические панели. Монтаж ребристых панелей ДПК осуществляется либо путем непосредственной установки ребер на поперечную опорную балку или на стену, вырезанную в виде ребристого сечения, путем монтажа на поперечные концевые балки, либо путем монтажа плит достаточного размера с зубчатыми ребрами. Если ребра имеют насечки, то необходимо исключить отрыв ребер от панели путем обязательного армирования вертикально расположенными шурупами как можно ближе к концу ребра. Винты должны быть рассчитаны на концевые силы реакции в соответствии с данными рекомендациями.
Что касается пролетов, то следует различать кровли и перекрытия, так как обычно на перекрытия действуют более высокие нагрузки и, помимо требований по прогибу, должны также выполняться требования по вибрации.
Ребристые панели ДПК предназначены для использования в качестве структурных или ненесущих элементов в зданиях. Панели должны иметь один пролет, поддерживаемый на концах.
Панели предназначены для использования только при статических или квазистатических воздействиях.
Рис. 1. Обзор системных компонентов ребристых панелей ДПК
Ребристые панели CLT представляют собой конструктивный элемент заводского изготовления. Они изготовлены из панели CLT и ребра из клееного бруса на рис.1. Панель и ребро склеиваются вместе, а давление создается с помощью винтового клея. На рис. 2, рис. 3 и рис. 4 показаны различные варианты ребер или коробчатых панелей.
Рис. 2. Открытая ребристая панель ДПК — ДПК над ребрами
Рис. 3. Перевернутая ребристая панель ДПК — ДПК под ребрами
Рис. 4. Закрытая ребристая панель ДПК — ДПК выше и ниже ребер
2. Свойства поперечного сечения
Из-за сдвиговых деформаций полки возникают сложные и нелинейные напряжения в поперечном сечении реберных панелей CLT. Поэтому некоторые допущения относительно плоского поперечного сечения не соответствуют обычно используемому на практике методу (Техническая теория изгиба). Чтобы обойти сложную процедуру расчета, концепция эффективной ширины bef может применяться, что делает возможным применение технической теории изгиба.
Рис. 5. Поперечное сечение панелей с ребрами открытого/перевернутого типа разделены на T и L сечения, а ребристые панелей закрытого типа на сечения C и I. Каждая секция должна рассчитываться индивидуально
Рис. 6
Рис. 7
На рис. 6 показано нелинейное распределение изгибного напряжения в пластине. Чтобы отнести задачу к балочной теории с предположением о линейном распределение напряжений, эффективная ширина панели определяется таким образом, чтобы максимальное ребро напряжение в панели σmax было равно нелинейному случаю. Эффективная ширина не будет одинаковой в опоре зоне (LS) и в зоне размаха (LF): рис.7.
Литература:
- Нестле Х. Справочник строителя. Строительная техника, конструкции и технологии / Х. Нестле, Х. Фрей, А. Херрманн // — М.: Техносфера, 2013. — 864 с.
- Сушков С. И. Использование современных строительных материалов в лесном комплексе: учебное пособие / С. И. Сушков, А. А. Арзуманов, В. Н. Макеев, А. С. Сушков — Воронеж, 2014. — 136 с.
- Деревянная архитектура: от сауны до аэропорта [Электронный ресурс]: URL: http://archspeech.com/article/derevyannayaarhitektura-ot-sauny-do-aeroporta (дата обращения: 12.06.2022).
- Green M. C. The Case for Tall Wood Buildings [Электронный ресурс]: URL: http://cwc.ca/wp-content/uploads/publications-Tall-Wood.pdf (дата обращения: 13.06.2022).
- Mayo J. Solid Wood: Case Studies on Mass Timber Architecture, Technology, and Design. 2015.
