Научное обоснование использования древесины осины в деревянных клееных конструкциях. C. 149-161

УДК

674:691.11:694.14

DOI:

10.37482/0536-1036-2023-6-149-161

Аннотация

Одним из перспективных материалов для строительства являются деревянные клееные конструкции. Согласно действующим нормативным документам для производства таких конструкций используется, как правило, древесина хвойных пород, запасы которой в промышленно освоенных районах за последние десятилетия значительно снизились. При этом в ряде регионов России есть значительный сырьевой резерв осиновой древесины, которая на протяжении многих веков успешно применялась в строительстве зданий и сооружений. Ее физико-механические характеристики отличаются от показателей древесины сосны на 3,2–18,6 %, поэтому она может рассматриваться в качестве альтернативного источника сырьевого обеспечения предприятий деревянного домостроения. Для оценки степени влияния сочетания хвойной и осиновой древесины на прочность клеевого соединения как одного из основных показателей качества деревянных клееных конструкций выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований. Расчетным путем определены максимальные касательные и нормальные напряжения клеевого шва в заготовках из сосны и осины, которые существенно выше показателей цельной древесины. Значения прочности при скалывании в склеенных ламелях из сосны и осины (4,46−8,06 МПа), полученные в ходе проведения опытов на 1-м этапе исследований, оказались близки к прочности цельной древесины. На 2-м этапе был использован метод дисперсионного анализа, результаты подтвердили предположение о том, что при склеивании ламелей толщиной до 20 мм разница в прочности клеевого шва конструкций из сосны и конструкций из сосны и осины незначима. Полученные данные служат основой для дальнейшей работы по диверсификации сырьевых ресурсов при производстве деревянных клееных конструкций за счет вовлечения в переработку маловостребованной древесины осины.

Сведения об авторах

А.А. Титунин^1*, д-р техн. наук, доц.; ResearcherID: W-5121-2017,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0953-0898
М.С. Геворкян², аспирант; ResearcherID: GSD-6751-2022,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5406-2421
А.А. Федотов¹, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: R-1155-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3668-899X
Т.Н. Вахнина¹, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: R-1116-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7201-5979
И.В. Сусоева¹, д-р техн. наук, доц.; ResearcherID: R-1053-2018,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7295-8934

¹Костромской государственный университет, ул. Дзержинского, д. 17, г. Кострома, Россия, 156007; a_titunin@ksu.edu.ru*, aafedotoff@yandex.ru, t_vachnina@mail.ru, i.susoeva@yandex.ru
²Костромская государственная сельскохозяйственная академия, ул. Учебный городок, д. 34, пос. Караваево, Костромской р-н, Костромская обл., Россия, 156530; gevmeline@inbox.ru

Ключевые слова

клееные конструкции, деревянное домостроение, древесина, хвойные породы, осина, внутренние напряжения, размеры заготовок, прочность клеевого шва

Для цитирования

Титунин А.А., Геворкян М.С., Федотов А.А., Вахнина Т.Н., Сусоева И.В. Научное обоснование использования древесины осины в деревянных клееных конструкциях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 6. С. 149–161. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-6-149-161

Литература

1. Антипов Д.В. Прочность и деформативность клеедеревянной балки с учетом времени, влажности и температуры эксплуатации: автореф. дис. … канд. техн. наук. Воронеж, 2010. 18 с.
2. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. М.: Лесн. пром-сть, 1978. 224 с.
3. Багаев С.С., Багаев Е.С., Дудин В.А. Об оставлении на корню перестойной осины при проведении сплошных рубок в смешанных древостоях // Лесохоз. информ.: электрон. сетевой журн. 2016. № 3. С. 107–114. Режим доступа: http://lhi.vniilm.ru/index.php/ru/bagaev-s-s-bagaev-e-s-dudin-v-a-ob-ostavlenii-na-kornyu-perestojno... (дата обращения: 24.10.23).
4. Борисов А.Ю. Совершенствование технологии переработки древесины осины в кровельный материал с учетом природных и производственных условий: дис. … канд. техн. наук. Петрозаводск, 2017. 153 с.
5. Глухих В.Н., Кирютина С.Е., Богданова А.С. Влияние начальных напряжений в древесине на прочность и формоустойчивость деревянных конструкций // Изв. ПГУБС. 2017. № 3. С. 523–531.
6. Глухих В.Н., Черных А.Г., Данилов Е.В. Деревянные конструкции с применением когтевых шайб и учетом начальных напряжений древесины: моногр. СПб., 2018. 284 с.
7. Ерошкина Н.А., Коровкин М.О. Влияние параметров процесса склеивания древесины на прочность клеевого соединения // Системы. Методы. Технологии. 2018. № 3(39). С. 149–153.
8. Иванов Ю.М., Славик Ю.Ю. Оценка длительной прочности древесины при изгибе по результатам кратковременных испытаний // Изв. вузов. Лесн. журн. 1981. № 2. С. 66–70.
9. Кирютина С.Е. Совершенствование технологии и повышение эксплуатационной надежности деревянных стеновых конструкций из клееного бруса: автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб., 2018. 19 с.
10. Кузнецова Н.Ф., Сауткина М.Ю. Состояние лесов и динамика их породного состава в Центральном федеральном округе // Лесохоз. информ.: электрон. сетевой журн. 2019. № 2. С. 25–45. Режим доступа: http://lhi.vniilm.ru/PDF/2019/2/LHI_2019_02-03-Kuznecova.pdf (дата обращения: 24.10.23).
11. Леонович О.К., Судникович С.П. Исследование прочностных и теплофизических свойств деревянных строительных конструкций // Тр. БГТУ. № 2. Лесн. и деревообраб. пром-сть. 2013. № 2(158). С. 135–137.
12. Линьков Н.В. К вопросу о методике определения прочностных характеристик клеевых соединений деревянных конструкций // Изв. высш. учебн. заведений. Технология текстил. пром-сти. 2021. № 3(393). С. 153–158.
13. Мазаник Н.В., Божелко И.К. Эксплуатационные характеристики клеев для составных деревянных конструкций // Тр. БГТУ. № 2. Лесн. и деревообраб. пром-сть. 2016. № 2(184). С. 136–139.
14. Мелехов В.И., Рудная Н.С. Влияние микрорельефа сопрягаемых поверхностей древесины на прочность склеивания // Изв. вузов. Лесн. журн. 2014. № 6. С. 89–100.
15. Овсянников С.И., Шаповалов Д.Ю. Повышение прочности клеевых соединений деревянных конструкций // Вестн. науки и образования Сев.-Зап. России. 2018. Т. 4, № 4. С. 36–41.
16. Онегин В.И., Чубинский А.Н. Промышленное использование древесины осины – эффективное направление устойчивого управления лесами // Зап. Горн. ин-та. 2001. Т. 149. С. 225–227.
17. Попов В.М., Иванов А.В., Латынин А.В., Посметьев В.В. Моделирование процесса формирования внутренних напряжений в клеевых прослойках клееной древесины при воздействии постоянным магнитным полем // Лесотехн. журн. 2011. № 4. С. 47–51.
18. Рощина С.И. Армирование – эффективное средство повышения надежности и долговечности деревянных конструкций // Изв. вузов. Лесн. журн. 2008. № 2. С. 71–74.
19. Рыкунин С.Н., Кривощёков Н.В. Влияние изменения параметров сосновых пиломатериалов на формирование качества стенового клееного бруса // Лесн. вестн. / Forestry Bulletin. 2017. Т. 21, № 6. С. 50–53.
20. Серов Е.Н., Лабудин Б.В. Клееные деревянные конструкции: состояние и проблемы развития // Изв. вузов. Лесн. журн. 2013. № 2. С. 137–146.
21. Титунин А.А. Научные основы получения конкурентоспособных строительных материалов из низкосортной древесины и древесных отходов: дис. … д-ра техн. наук. Иваново, 2011. 442 с.
22. Усачева В.Л. Формирование клееных материалов из уплотненной древесины осины: дис. … канд. техн. наук. СПб., 2006. 193 с.
23. Фрейдин А.С., Вуба К.Т. Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1980. 223 с.
24. Циулин Е.Ю., Шмидт А.Б. Численное моделирование модуля упругости LVL с различным сочетанием взаимно перпендикулярных слоев шпона // Изв. вузов. Лесн. журн. 2018. № 6. С. 138–148.
25. Шарапов Е.С., Королев А.С., Хисамеева А.Р. Исследование влияния термической обработки древесины сосны (Pinus sylvestris) на качество клеевых соединений в клееных деревянных конструкциях // Вестн. КНИТУ. 2014. Т. 17, № 5. С. 38–41.
26. Шереметьева Т.В., Титунин А.А. Обоснование использования осины в производстве деревянных клееных конструкций // Лесн. вестн. 2008. № 6. С. 63–67.
27. Ярцев В.П., Антипов Д.В. Прочность и долговечность клеедеревянных балок с учетом влажности, температуры и времени эксплуатации // Вестн. ТГТУ. 2011. Т. 17, № 3. С. 780–789.
28. Ariskin M.V., Martyshkin D.O., Vanin I.V. Mathematical Modeling of Stress-Strain State of Elements of Joints of Wooden Structures on Glued Fiberglass Washers. Journal of Physics, Conference Series, 2021, vol. 2131, art. 032095. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2131/3/032095
29. Lukin M.V., Roshchina S.I., Gribanov A.S., Naychuk A.Ya. Stress-strain State of Wooden Beams with External Reinforcement. IOP Conference. Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 896, art. 012066. https://doi.org/10.1088/1757-899X/896/1/012066
30. Makomra V., Lissouck R.O., Pommier R., Ngoc A.P., Breysse D., Denaud L., Max L., Ohandja A. Analysis of Drying Stresses in Green-Glued Plywood of Bete (Mansonia аltissima) Specie. Journal of Wood Science, 2020, vol. 66, art. 70. https://doi.org/10.1186/s10086-020-01911-1
31. Roshchina S., Lukin M., Lisyatnikov M., Koscheev A. The Phenomenon for the Wood Creep in the Reinforced Glued Wooden Structures. MATEC Web of Conferences, 2018, vol. 245, art. 03020. https://doi.org/10.1051/matecconf/201824503020
32. Rusakov D., Sokolova E., Varankina G., Chubinsky A. Research of Strength of Gluing of Wood. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2020, vol. 574, art. 012070. https://doi.org/10.1088/1755-1315/574/1/012070
33. Sergeev M., Lukina A., Zdralovic N., Reva D. Stress–strain State of a Wood-glued Three-Span Beam with Layer-By-Layer Modification. Proceedings of MPCPE, 2021, vol. 182, pp. 485–491. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85236-8_43
34. Vital B.R., Maciel A.S., Della Lucia R.M. Quality of Wood Joints Glued with Wood Veneers from Three Trunk Regions of Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna and Pinus elliottii. Revista Árvore, 2006, vol. 30, iss. 4, pp. 637–644. https://doi.org/10.1590/S0100-67622006000400017