constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2023-107-3-35-41construction-609Research ArticleТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИTHEORY OF ENGINEERING STRUCTURES. BUILDING UNITSВлияние шага поперечных слоев на деформативность и распределение напряжений в пятислойных плитах древесины перекрестно-клеенойThe effect of the step of transverse layers on the deformability and stress distribution in five-layer slabs of clt-panelsТрошинМ. Ю.TroshinM. Y.

Трошин Михаил Юрьевич, ьаспирант кафедры строительных конструкций и материалов

 г. Орёл

Troshin Mikhail Yr., postgraduate student, of the department of Building Structures and Materials.

Orel

 

mtr997@mail.ruТурковА. В.TurkovA. V.

Турков Андрей Викторович, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры строительных конструкций и материалов

г. Орёл

Turkov Andrey V. doctor of technical sciences, associate professor, professor of the department of Building Structures and Materials.

Orel

aturkov@bk.ruФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева»Orel state University named after I. S. Turgenev202310072023033541Copyright © Трошин М.Ю., Турков А.В., 20232023Трошин М.Ю., Турков А.В.Troshin M.Y., Turkov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/609

Рассматривается влияние шага поперечных слоев пятислойных плитах из древесины перекрестно-клееной (CLT-панелей) на деформации и распределение возникающих нормальных и касательных напряжений в слоях конструкции. Исследования выполнены в вычислительном комплексе SCAD+ методом конечных элементов (МКЭ). В результате проведенного исследования получены, систематизированы и наглядно показаны зависимости прогиба и напряжений от варьирования шага поперечных ламелей перекрестно-клееной плиты, состоящей из 5 слоев. Выявлено, что при увеличении расстояний между ламелями в поперечных слоях увеличиваются прогибы и значительно возрастают нормальное напряжение вдоль пролёта. При этом, в среднем слое напряжение растет незначительно, что свидетельствует о том, что основную нагрузку при изгибе воспринимают верхние и нижние слои, работающие на сжатие и растяжение соответственно.

The influence of the step of the transverse layers of five-layer slabs of cross-glued wood (CLT panels) on the deformation and distribution of the resulting normal and tangential stresses in the layers of the structure is considered. The research was carried out in the SCAD+ computing complex by the finite element method (FEM). As a result of the conducted research, the dependences of deflection and stresses on the variation of the pitch of the transverse lamellae of a cross-glued plate consisting of 5 layers are obtained, systematized and clearly shown. It is revealed that with increasing distances between lamellae in transverse layers, deflections increase and the normal stress along the span increases significantly. At the same time, the stress increases slightly in the middle layer, which indicates that the upper and lower layers, working for compression and stretching, respectively, perceive the main load during bending.

деревянные конструкцииCLT-панелидревесинараспределение напряженийпрогиб.wooden structuresCLT-panelswoodstress distributionthicknessdeflection.ReferencesАшкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. М.: Лесная промышленность, 1978. 224 с.Ashkenazi E.K. Anizotropiya drevesiny i drevesnyh materialov [Anisotropy of wood and wood materials]. M.: Lesnaya promyshlennost' [Forest industry], 1978. 224 р. (In Russian)Крестьянникова А.Ю., Юминова М.О. Материалы и конструкции для строительства деревянных домов // Наука через призму времени. 2017. № 9. С. 42–51. URL:http://naupri.ru/journal/465Krestyanikova A.Yu., Yuminova M.O. Materialy i konstrukcii dlya stroitel'stva derevyannyh domov [Materials and structures for the construction of wooden houses] // Nauka cherez prizmu vremeni [Science through the prism of time]. 2017. No. 9. С. 42–51. URL: http://naupri.ru/journal/465Yinlan Shen, Schneider Johannes, Stiemer Siegfried F., Xueyong Ren. Failure Modes and Mechanical Properties of Bracket Anchor Connections for Cross-Laminated-Timber // MATEC Web of Conferences 275. 2019. Pp. 1 -7. doi:10.1051/matecconf/201927501011Yinlan Shen, Schneider Johannes, Stiemer Siegfried F., Xueyong Ren. Failure Modes and Mechanical Properties of Bracket Anchor Connections for Cross-Laminated-Timber // MATEC Web of Conferences 275. 2019. Pp. 1-7. doi:10.1051/matecconf/201927501011Václav Sebera, Lech Muszyński, Jan Tippner, Melanie Noyel, Thomas Pisaneschi & Benjamin Sundberg. FE analysis of CLT panel subjected to torsion and verified by DIC / Materials and Structures. 2015. No. 48. Pp. 451 -459. doi:10.1617/s11527-013-0195-1Václav Sebera, Lech Muszyński, Jan Tippner, Melanie Noyel, Thomas Pisaneschi & Benjamin Sundberg. FE analysis of CLT panel subjected to torsion and verified by DIC // Materials and Structures. 2015. No. 48. Pp. 451 -459. doi:10.1617/s11527-013-0195-1ZiruiHuang, DongshengHuang, Ying-HeiChui, YurongShen, HosseinDaneshvar, BaoluSheng, ZhongfanChen. Modeling of Cross-Laminated Timber (CLT) panels loaded with combined out-of-plane bending and compression / Engineering Structures. 2022. V. 250. doi:10.1016/j.engstruct.2022.115262ZiruiHuang, DongshengHuang, Ying-HeiChui, YurongShen, HosseinDaneshvar, BaoluSheng, ZhongfanChen. Modeling of Cross-Laminated Timber (CLT) panels loaded with combined out-of-plane bending and compression // Engineering Structures. 2022. V. 250. doi:10.1016/j.engstruct.2022.115262Ioannis P. Christovasilis, Michele Brunetti, Maurizio Follesa, Michela Nocetti, Davide Vassallo. Evaluation of the Mechanical Properties of Cross Laminated Timber with Elementary Beam Theories compression // Engineering Structures. 2016. V. 122. Pp. 202-213. doi:10.1016/j.conbuildmat.2016.06.082Ioannis P. Christovasilis, Michele Brunetti, Maurizio Follesa, Michela Nocetti, Davide Vassallo. Evaluation of the Mechanical Properties of Cross Laminated Timber with Elementary Beam Theories compression // Engineering Structures. 2016. V. 122. Pp. 202-213. doi:10.1016/j.conbuildmat.2016.06.082Weidong Lu, Jiahui Gu, Bibo Wang. Study on Flexural Behavior of Cross-Laminated Timber Based on Different Tree Species // Advances in Materials Science and Engineering. 2019. V. 2019, Article ID 1728258. https://doi.org/10.1155/2019/1728258Weidong Lu, Jiahui Gu, Bibo Wang. Study on Flexural Behavior of Cross-Laminated Timber Based on Different Tree Species // Advances in Materials Science and Engineering.2019. V. 2019, Article ID 1728258. https://doi.org/10.1155/2019/1728258Alexander Opazo-Vega, Franco Benedetti, Mario Nuñez-Decap, Nelson Maureira-Carsalade, Claudio Oyarzo-Vera. Non-Destructive Assessment of the Elastic Properties of Low-Grade CLT Panels // Forests. 2021. No. 12. https://doi.org/10.3390/f12121734Alexander Opazo-Vega, Franco Benedetti, Mario Nuñez-Decap, Nelson Maureira-Carsalade, Claudio Oyarzo-Vera. Non-Destructive Assessment of the Elastic Properties of Low-Grade CLT Panels // Forests. 2021. No. 12. https://doi.org/10.3390/f12121734Gagnon S., Popovski M.. Structural Design of Cross-Laminated Timber Elements. In: Chapter 3, CLT Handbook. FPInnovations. Québec, Québec, Canada. 2011.Gagnon S., Popovski M. Structural Design of Cross-Laminated Timber Elements. In: Chapter 3, CLT Handbook. FPInnovations. Québec, Québec, Canada. 2011.Погорельцев А.А., Филимонов М.А., Смирнов П.Н. Определение прочностных и упругих характеристик древесины перекрестно клееной (ДПК/CLT) и классификация по классам прочности. М.: Научно-исследовательский центр "Строительство", 2020. 175 с.Pogorel'cev A.A. Opredelenie prochnostnyh i uprugih harakteristik drevesiny perekrestno kleenoj (DPK/CLT) i klassifi-kaciya po klassam prochnosti [Determination of strength and elastic characteristics of cross-glued wood (WPC/CLT) and classification by strength classes] / A.A. Pogorel'cev, M.A. Filimonov, P.N. Smirnov – M.: Nauchno-issledovatel'skij centr "Stroitel'stvo" [Scientific Research Center "Construction"], 2020. 175 р. (In Russian)Погорельцев А.А. Проведение исследований по определению несущей способности стеновых панелей и плит перекрытия из древесины перекрестно клееной (ДПК/CLT) и разработка методики расчета / А.А. Погорельцев, П.Н. Смирнов, М.А. Филимонов - М.: Научно-исследовательский центр "Строительство", 2020. 268 с.Pogorel'cev A.A. Provedenie issledovanij po opredeleniyu nesushchej sposobnosti stenovyh panelej i plit perekrytiya iz drevesiny perekrestno kleenoj (DPK/CLT) i razrabotka metodiki rascheta [Conducting research to determine the bearing capacity of wall panels and floor slabs made of cross-glued wood (WPC/CLT) and developing a calculation methodology] / A.A. Pogorel'cev, P.N. Smirnov, M.A. Filimonov - M.: Nauchno-issledovatel'skij centr "Stroitel'stvo" [Scientific Research Center "Construction"], 2020. 268 р. (In Russian)Рогожина А.В. Расчет деформативности CLT-панели перекрытия // Инженерный вестник Дона. 2022. № 6. URL: http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_89__5_Rogozhina.pdf_10c4252bae.pdfRogozhina A.V. Raschet deformativnosti CLT-paneli perekrytiya [Calculation of the deformanility of the CLT overlap panel] // Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Journal of Don]. 2022, No. 6. URL:http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_89__5_Rogozhina.pdf_10c4252bae.pdf (In Russian)Филимонов М.А., Смирнов П.Н. Исследования прочностных и упругих характеристик плит из древесины перекрестно-клееной (ДПК/CLT) Российского производства // Сейсмическое строительство. Безопасность сооружений. 2022. № 2. С. 81 -97. doi:10.37153/2618-9283-2022-2-81 -97Filimonov M. A., Smirnov P.N. Issledovaniya prochnostnyh i uprugih harakteristik plit iz drevesiny perekrestno-kleenoj (DPK/CLT) Rossijskogo proizvodstva [Research of strength and elastic characteristics of russianmade cross laminated timber slabs] // Sejsmicheskoe stroitel'stvo. Bezopasnost' sooruzhenij [Earthquake engineering. Construction safety]. 2022, No. 2. 81 -97. doi:10.37153/2618-9283-2022-2-81 -97 (In Russian)Мамедов Ш.М, Шабикова Е.Г., Нижегородцев Д.В., Казакевич Т.Н. Методика расчета панелей из перекрестно-клееной древесины / Вестник гражданских инженеров. 2020. № 5(82). С. 66-71. doi:10.23968/1999-5571 -2020-17-5-66-71Mamedov SH.M, SHabikova E.G., Nizhegorodcev D.V., Kazakevich T.N. Metodika rascheta panelej iz perekrestno-kleenoj drevesiny [Method for calculating cross laminated timber panels] // Vestnik grazhdanskih inzhenerov [Bulletin of civil engineers]. 2020. No. 5(82). Рр. 66-71. doi:10.23968/1999-5571 -2020-17-5-66-71 (In Russian)Бубис А.А., Гизятуллин И.Р., Хворова А.Н., Петров И.Ю. Особенности поведения древесины перекрёстно-клееной (ДПК/CLT) при статических и динамических нагрузках, моделирующих сейсмические воздействия // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2022. № 2. С. 62-80. doi:10.37153/2618-9283-2022-2-62-80Bubis A.A., Giziatullin I.R., Hvorova A.N., Petrov I.Yu. Osobennosti povedeniya drevesiny perekryostno-kleenoj (DPK/CLT) pri staticheskih i dinamicheskih nagruzkah, modeliruyushchih sejsmi-cheskie vozdejstviya [Peculiarities of behavior of cross-laminated timber (CLT) under static and dynamic loads simulating seismic impacts]. Sejsmicheskoe stroitel'stvo. Bezopasnost' sooruzhenij [Earthquake engineering. Construction safety]. 2022. No. 2. Рp. 62-80. doi:10.37153/2618-9283-2022-2-62-80 (In Russian)Чебыкин А.А., Фрицлер Ю.А., Кудрявцев С.В. Определение расчетных характеристик сечений древесных клееных плит из перекрестных досок / Академический вестник УралНИИпроект РААСН. 2017. № 2. С. 83-85. URL:https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie-raschetnyh-harakteristik-secheniy-drevesnyh-kleenyh-plitiz-perekrestnyh-dosok/viewerChebykin A.A., Fricler YU.A., Kudryavcev S.V. Opredelenie raschetnyh harakteristik sechenij drevesnyh kleenyh plit iz pere-krestnyh dosok [Evaluation of cross section design properties for plates from cross laminated timber] // Akademicheskij vestnik UralNIIproekt RAASN [Academic Bulletin of UralNIIproekt RAASN]. 2017. No. 2. Рp. 83-85. URL:https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie-raschetnyh-harakteristik-secheniy-drevesnyh-kleenyh-plitiz-perekrestnyh-dosok/viewer (In Russian)Змеев М.В. Определение толщины перекрытия из перекрестно-клееных досок на примере CLT-плит Binderholz (Austria) из условия жесткости // Инженерный вестник Дона. 2020. № 11. URL:http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_35__10_Zmeev.pdf_91 b8606af3.pdfZmeev M.V. Opredelenie tolshchiny perekrytiya iz perekrestno-kleenyh dosok na primere CLT-plit Binderholz (Austria) iz uslo-viya zhestkosti [Determination of the floor thickness of cross-glued boards on example of CLT-plates Binderholz (Austria)] // Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Journal of Don]. 2020. No. 11. URL:http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_35__10_Zmeev.pdf_91b8606af3.pdf (In Russian)Щелокова Т.Н. Современные тенденции улучшения свойств древесины и деревянных строительных конструкций // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. № 6. С. 39-45. URL:http://dspace.bstu.ru/bitstream/123456789/1514/1/6.%20Щелокова.pdfShchelokova T.N. Sovremennye tendencii uluchsheniya svojstv drevesiny i derevyannyh stroitel'nyh konstrukcij [Modern trends of improvement of wood properties and wood constructions] // Vestnik BGTU im. V.G. SHuhova [Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov]. 2018. No.6. 39-45. URL:http://dspace.bstu.ru/bitstream/123456789/1514/1/6.%20Щелокова.pdf (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.