Раскрой круглых сортиментов с ядровой гнилью на конструкционные пиломатериалы

УДК

DOI:

Аннотация

Пиломатериалы хвойных пород широко применяются при изготовлении несущих строительных конструкций. Однако в последнее время качество круглых лесоматериалов для изготовления пиломатериалов ухудшается. Средний диаметр круглых лесоматериалов, поступающих на лесопильные предприятия, постоянно уменьшается, а в круглых лесоматериалах больших диаметров часто встречается ядровая гниль. Это вызвано тем, что все большее количество хвойных деревьев в лесу поражается ядровой сердцевинной гнилью. Причина – ухудшение экологической обстановки, вызванное загрязнением окружающей среды. Удаление гнили, как правило, происходит на этапе отбора круглых лесоматериалов, поэтому при проведении заготовки бόльшая часть древесины с ядровой гнилью продолжает оставаться в лесу, захламляя территорию и заражая здоровую древесину. При этом вместе с древесиной, пораженной гнилью, удаляется и здоровая заболонная часть, обладающая высокими прочностными показателями. Предложен способ переработки круглых лесоматериалов с ядровой гнилью на элементы несущих строительных конструкций. Разработана технологическая схема изготовления из таких лесоматериалов двутавровых балок для малоэтажного домостроения. В результате раскроя круглых лесоматериалов и удаления путем фрезерования ядровой гнили получают уголковые элементы. При помощи специальных приспособлений производят их сушку в зажатом состоянии, затем склейку между собой для получения балок с поперечным сечением в виде двутавра. Выбран комплект оборудования для переработки круглых лесоматериалов с ядровой гнилью. Рассчитаны затраты на организацию производства. Эффективность технологического проекта оценена с применением метода дисконтированых денежных потоков по показателям: чистая приведенная стоимость, индекс доходности и дисконтированный срок окупаемости. Результаты подтверждают эффективность организации производства несущих строительных конструкций из круглых лесоматериалов, пораженных ядровой гнилью. Переработка древесины, которая остается в лесу, на элементы строительных конструкций не только увеличивает ресурсы древесины для строительства, но и создает условия для улучшения экологической обстановки в лесных массивах.

Финансирование: Работа выполнена с использованием ресурсов ЦКП «Экология, биотехнологии и процессы получения экологически чистых энергоносителей» Поволжского государственного технологического университета, г. Йошкар-Ола, при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (соглашение № 075-15-2021-674).

Сведения об авторах

Ключевые слова

Для цитирования

Литература

1. Воронцов Ю.Ф., Суровцева Л.С. Эффективность специализации лесопильных предприятий по группам диаметров пиловочного сырья // Изв. вуов. Лесн. журн. 2002. № 5. С. 90–94. Vorontsov Yu.F., Surovtseva L.S. Efficiency of Sawmills’ Specialization according to Diameter Groups of Sawn Raw Material. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2002, no. 5, pp. 90–94. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/12b/12b10b1bb05d1d181119f823c0adbc09.pdf

2. Воронцова Н.А., Филатов Н.В., Шестопалов Е.Г. Использование клеефанерных элементов с перфорированными стенками в конструкциях малоэтажных деревянных зданий // Вологдинские чтения. 2012. № 80. С. 74–76. Vorontsova N.A., Filatov N.V., Shestopalov E.G. Use of Cell Kleefanernyh with Perforated Walls in Building Structures Low-Rise Wooden. Vologdinskiye chteniya, 2012, no. 80, pp. 74–76.

3. Карельский А.В., Журавлева Т.П., Лабудин Б.В. Испытание на изгиб деревянных составных балок, соединенных металлическими зубчатыми пластинами, разрушающей нагрузкой // Инж.-строит. журн. 2015. № 2(54). С. 77–85. Karelskiy A.V., Zhuravleva T.P., Labudin B.V. Load-to Failure Bending Test of Wood Composite Beams Connected by Gang Nail. Inzhenerno-stroitel’nyy zhurnal [Magazine of Civil Engineering], 2015, no. 2(54), pp. 77–85. DOI: https://doi.org/10.5862/MCE.54.9

4. Кузнецов И.Л., Гимранов Л.Р., Крайнов И.В. Разработка и исследование клеефанерной двутавровой балки // Изв. Казан. ГАСУ. 2013. № 2(24). С. 108–112. Kuznetsov I.L., Gimranov L.R., Kraynov I.V. Development and Research of Glue-Laminated Plywood I-Beam. Izvestiya Kazanskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel’nogo universiteta [News of the Kazan State University of Architecture and Engineering], 2013, no. 2(24), pp. 108–112.

5. Синцов A.В., Синцов В.П. Прочность и деформативность составной деревянной балки со стенкой из ориентированной стружечной плиты // Строительство и техногенная безопасность. 2014. № 50. С. 152–158. Sintsov A.V., Sintsov V.P. Strength and Deformability of a Composite Wooden Beam with an Oriented Strand Board Wall. Stroitel’stvo i tekhnogennaya bezopasnost’ [Construction and industrial safety], 2014, no. 50, pp. 152–158. DOI: https://doi.org/10.37279/2413-1873

6. Сутягин В.Ю. Нюансы оценки инвестиционных проектов // Социально-экономические явления и процессы. 2014. Т. 9. № 10. С. 87–101. Sutyagin V.Yu. Nuances of the Assessment of Investment Projects. Sotsial’no-ekonomicheskiye yavleniya i protsessy [Social-Economic Phenomena and Processes], 2014, vol. 9, no. 10, pp. 87–101.

7. Торопов А.С., Бызов В.Е., Торопов С.А. Производство пиломатериалов для строительства из круглых лесоматериалов с ядровой гнилью // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. № 4. С. 133–145. Toropov A.S., Byzov V.E., Toropov S.A. Lumber Production for Construction from Round Timber with Heart Rot. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal],, no. 4, pp. 133–145. DOI: https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.4.133

8. Торопов А.С., Торопов С.А., Микрюкова Е.В. Исследование пораженности древесины напенной гнилью // Изв. вузов. Лесн. журн. 2009. № 4. С. 95–100. Toropov A.S., Toropov S.A., Mikryukova E.V. Investigation of Wood Affected by Stump Rot. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2009, no. 4, pp. 95–100. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/eb2/eb2a4ad3da8cb6509a4164b19962c3e3.pdf

9. Туснин А.Р., Прокич М. Экспериментальные исследования работы балок двутаврового сечения при действии изгиба и кручения // Инж.-строит. журн. 2015. № 1(53). С. 24–31. Tusnin A.R., Prokic M. Experimental Research of I-Beams under Bending and Torsion Actions. Inzhenerno-stroitel’nyy zhurnal [Magazine of Civil Engineering], 2015, no. 1(53), pp. 24–31. DOI: https://doi.org/10.5862/MCE.53.3

10. Benjeddou O., Limam O., Ouezdou M.B. Experimental and Theoretical Study of a Foldable Composite Beam. Engineering Structures, 2012, vol. 44, pp. 312–321. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2012.06.011

11. Byzov V.E. Wooden I-Beams Made of Round Timber with a Core Rot. American Journal of Construction and Building Materials, 2018, vol. 2, iss. 1, pp. 16–21. DOI: https:// doi.org/10.11648/j.ajcbm.20180201.13

12. Byzov V.E., Melekhov V.I., Toropov A.S. Production of Wooden I-Beams from Angular Elements for Low-Rise Housing. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 896, art. 012048. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/896/1/012048

13. Challamel N., Girhammar U.A. Lateral-Torsional Buckling of Vertically Layered Composite Beams with Interlayer Slip under Uniform Moment. Engineering Structures,, vol. 34, pp. 505–513. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.10.004

14. Fernando D., Frangi A., Kobel P. Behavior of Basalt Fiber Reinforced Polymer Strengthened Timber Laminates under Tensile Loading. Engineering Structures, 2016, vol. 117, pp. 437–456. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2016.03.009

15. Harte A., Baylor G. Structural Evaluation of Castellated Timber I-Joists. Engineering Structures, 2011, vol. 33, iss. 12, pp. 3748–3754. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.08.011

16. Hu C., Xiao M., Zhou H., Wen W., Yun H. Damage Detection of Wood Beams Using the Differences in Local Modal Flexibility. Journal of Wood Science, 2011, vol. 57, pp. 479–483. DOI: https://doi.org/10.1007/s10086-011-1200-3

17. Khorsandnia N., Valipour H., Crews K. Nonlinear Finite Element Analysis of Timber Beams and Joints Using the Layered Approach and Hypoelastic Constitutive Law. Engineering Structures, 2013, vol. 46, pp. 606–614. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2012.08.017

18. O’Loinsigh C., Oudjene M., Shotton E., Pizzi A., Fanning P. Mechanical Behavior and 3D Stress Analysis of Multi-Layered Wooden Beams Made with Welded-Through Wood Dowels. Composite Structures, 2012, vol. 94, iss. 2, pp. 313–321. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2011.08.029

19. Rassokhin A.S., Ponomarev A.N., Figovskiy O.L. Ultra-Light Hybrid Composite Wood-Polymer Structural Materials in Construction. Inzhenerno-stroitel’nyy zhurnal [Magazine of Civil Engineering], 2018, no. 3(79), pp. 132–139. DOI: https://doi.org/10.18720/MCE.79.14

20. Toropov A.S., Byzov V.E., Melekhov V.I. Manufacturing Structural Building Components from Round Timber with Heartwood Rot. Inzhenerno-stroitel’nyy zhurnal [Magazine of Civil Engineering], 2019, vol. 86(2), pp. 11–19. DOI: https://doi.org/10.18720/MCE.86.2

21. Toropov A.S., Byzov V.E., Melekhov V.I. Deformations during Drying of Wooden Corner Elements of I-Beams. Inzhenerno-stroitel’nyy zhurnal [Magazine of Civil Engineering], 2020, no. 99(7), art. 9913. DOI: https://doi.org/10.18720/MCE.99.13

Ссылка на английскую версию:

Funding: The research was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Agreement No. 075-15-2021-674) and the Center for Collective Use “Ecology, Biotechnology and Processes for Producing Environmentally Friendly Energy Carriers” of the Volga State University of Technology, Yoshkar-Ola.

Keywords: round timber, heart rot, corner elements, load-bearing structures, I-beams, low-rise wooden house construction.

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) license • The authors declare that there is no conflict of interest