astАрхитектура, строительство, транспортArchitecture, Construction, Transport2782-232X2713-0770Industrial University of Tyumen10.31660/2782-232X-2023-3-25-32ast-118Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONВлияние шага досок в поперечном слое на деформативность и распределение напряжений в трехслойной CLT-панели, смоделированной как составная пластинаThe effect of the lamella pitch in the transverse layer on the deformability and stress distribution in a three-layer CLT panel modeled as a composite plateТрошинМ. Ю.TroshinM. Yu.

Трошин Михаил Юрьевич, аспирант кафедры строительных конструкций и материалов

Орел

Mikhail Yu. Troshin, Postgraduate at the Department of Building Structures and Materials

Orel

mtr997@mail.ruТурковА. В.TurkovA. V.

Турков Андрей Викторович, д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры строительных конструкций и материалов

Орел

Andrei V. Turkov, Doctor in Engineering, Associate Professor, Professor at the Department of Building Structures and Materials

Orel

aturkov@bk.ruОрловский государственный университет имени И. С. ТургеневаРоссияOrel State University named after I. S. TurgenevRussian Federation202328092023032532Copyright © 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://ast.tyuiu.ru/jour/article/view/118

Благодаря малому монтажному весу, простоте изготовления, высокой прочности и долговечности древесина перекрестноклееная (CLT-панель) и конструкции из нее представляют интерес для инженеров и ученых. Тем не менее, многие аспекты до сих пор остаются недостаточно исследованными. В частности, не изучен вопрос изменения деформативности и несущей способности плит при различных вариациях геометрических параметров в слоях конструкции. Было рассмотрено влияние шага поперечного слоя трехслойной плиты из CLT на деформации и распределение возникающих нормальных напряжений. Модель представляла собой составную ортотропную пластинку. В связи с отсутствием единой методики расчета многослойных материалов с ортотропными свойствами в слоях исследования проводились посредством вычислительного комплекса SCAD+ с помощью метода конечных элементов. Были получены, систематизированы и наглядно показаны зависимости прогиба и напряжений от варьирования шага ламелей в поперечном слое CLT-панели, состоящей из трех слоев. Полученные результаты дают более глубокое понимание зависимости деформативности и распределений напряжений от изменения шага досок в поперечном слое плиты. В дальнейшем это позволит изучить возможности оптимизации конструкции CLT-панели с целью уменьшения ее веса, стоимости, сокращения ресурсозатрат при сохранении необходимых характеристик.

Cross-laminated timber (CLT panel) and its structures are interesting for engineers and scientists due to its low installation weight, ease of fabrication, high strength and durability. However, many aspects remain under-researched. In particular, the issue of changes in deformability and bearing capacity of slabs under different variations of geometrical parameters in the layers of the structure had not been studied. We studied the effect of the pitch of the transverse layer in a three-layer CLT panel on the deformation and distribution of the resulting normal stresses. The model was a composite orthotropic plate. Because of the lack of a unified methodology for calculating layered materials with orthotropic properties in the layers, the studies were carried out by means of the SCAD+ computational complex using the finite element method. The article obtained, systematized and clearly showed the deflection and stress dependences of varying lamella pitch in the transverse layer of a three-layer CLT panel. The results provide a better understanding of the dependence of deformability and stress distributions on the variation of board pitch in the transverse layer of the slab. In the future, this will allow us to explore opportunities to optimize the design of the CLT panel in order to reduce its weight, cost, reduce resource consumption while maintaining the required characteristics.

деревянные конструкцииCLT-панелидревесина перекрестноклеенаяраспределение напряженийпрогибсоставные пластинкиwooden structuresCLT panelscross-laminated timberstress distributiondeflectioncomposite platesReferencesАшкенази, Е. К. Анизотропия древесины и древесных материалов / Е. К. Ашкенази. – Москва : Лесная промышленность, 1978. – 224 с. – Текст : непосредственный.Ashkenazi, E. K. (1978). Anizotropiya drevesiny i drevesnykh materialov. Moscow, Lesnaya promyshlennost' Publ., 224 p. (In Russian).Турков, А. В. Влияние шага поперечных слоев на деформативность и распределение напряжений в трехслойных плитах древесины перекрестно-клееной / А. В. Турков, М. Ю. Трошин. – Текст : непосредственный // Архитектурно-строительный и дорожно-транспортный комплексы: проблемы, перспективы, инновации : Сборник материалов VII Международной научно-практической конференции, приуроченной к проведению в Российской Федерации Десятилетия науки и технологий, Омск, 24–25 ноября 2022 года. – Омск : Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), 2022. – С. 515–519.Turkov, A. V., & Troshin, M. Y. (2022). The effect of the step of transverse layers on the deformability and stress distribution in three-layer slabs of cross-laminated timber. Arkhitekturno-stroitel'nyy i dorozhno-transportnyy kompleksy: problemy, perspektivy, innovatsii. Sbornik materialov VII Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, priurochennoy k provedeniyu v Rossiyskoy Federatsii Desyatiletiya nauki i tekhnologiy, November, 24-25. Omsk, Siberian state automobile and highway university Publ., 515-519 pp. (In Russian).Трошин, М. Ю. Влияние толщины поперечных и продольных слоев на деформативность и распределение напряжений в трехслойных плитах древесины перекрестно-клееной / М. Ю. Трошин, А. В. Турков. – DOI 10.22227/1997-0935.2023.3.391-400. – Текст : непосредственный // Вестник МГСУ. – 2023. – Т. 18, № 3. – С. 391–400.Troshin, M. Yu., & Turkov, A. V. (2023). The effect of thickness of transverse and longitudinal layers on deformability and stress distribution in three-layer panels made of cross-laminated timber. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture], 18(3), 391-400 pp. (In Russian). DOI 10.22227/1997-0935.2023.3.391-400.Трошин, М. Ю. Влияние шага поперечных слоев на деформативность и распределение напряжений в пятислойных плитах древесины перекрестно-клееной / М. Ю. Трошин, А. В. Турков. – DOI 10.33979/2073-7416-2023-107-3-35-41. – Текст : непосредственный // Строительство и реконструкция. – 2023. – № 3 (107). – С. 35–41.Troshin, M. Yu., & Turkov, A. V. (2023). The effect of the step of transverse layers on the deformability and stress distribution in five-layer slabs of CLT-panels. Building and reconstruction, (3(107)), 35-41 pp. (In Russian). DOI 10.33979/2073-7416-2023-107-3-35-41.Ржаницын, А. Р. Составные стержни и пластинки / А. Р. Ржаницын. – Москва : Стройиздат, 1986. – 316 с. – Текст: непосредственный.Rzhanitsyn, A. R. (1986). Sostavnye sterzhni i plastinki. Moscow, Stroyizdat Publ., 316 p. (In Russian).Failure modes and mechanical properties of bracket anchor connections for cross-laminated-timber / Y. Shen, J. Schneider, S. F. Stiemer, X. Ren. – DOI 10.1051/matecconf/201927501011. – Текст : электронный // MATEC Web of Conferences – 2019. – No 275(11):01011. – URL: https://www.researchgate.net/publication/331709903_Failure_Modes_and_Mechanical_Properties_of_Bracket_Anchor_Connections_for_Cross-Laminated-Timber (дата обращения: 07.08.2023).Shen, Y., Schneider, J., Stiemer, S. F., & Ren, X. (2019). Failure modes and mechanical properties of bracket anchor connections for cross-laminated-timber. MATEC Web of Conferences, No 275(11):01011. (In English). Available at: https://www.researchgate.net/publication/331709903_Failure_Modes_and_Mechanical_Properties_of_Bracket_Anchor_Connections_for_Cross-Laminated-Timber (accessed 07.08.2023). DOI 10.1051/matecconf/201927501011.Evaluation of the mechanical properties of cross Laminated timber with elementary beam theories compression / I. P. Christovasilis, M. Brunetti, M. Follesa [et al.]. – DOI 10.1016/j.conbuildmat.2016.06.082. – Текст : электронный // Construction and Building Materials. – 2016. – No 122:202-213. – URL: https://www.researchgate.net/publication/304355276_Evaluation_of_the_Mechanical_Properties_of_Cross_Laminated_Timber_with_Elementary_Beam_Theories (дата обращения: 07.08.2023).Christovasilis, I. P. ,Brunetti, M., Follesa, M., Nocetti, M., & Vassallo, D. (2016). Evaluation of the mechanical properties of cross laminated timber with elementary beam theories compression. Construction and building materials, No 122:202-213. (In English). Available at: https://www.researchgate.net/publication/304355276_Evaluation_of_the_Mechanical_Properties_of_Cross_Laminated_Timber_with_Elementary_Beam_Theories (accessed 07.08.2023). DOI 10.1016/j.conbuildmat.2016.06.082.Особенности поведения древесины перекрестно-клееной (ДПК/CLT) при статических и динамических нагрузках, моделирующих сейсмические воздействия / А. Бубис, И. Р. Гизятуллин, А. Н. Хворова, И. Ю. Петров. – DOI 10.37153/2618-9283-2022-2-62-80. – Текст : непосредственный // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. – 2022. – № 2. – С. 62–80.Bubis, A. A., Giziatullin, I. R., Petrov, I. Yu., & Khvorova, A. N. (2022). Peculiarities of behavior of cross-laminated timber (CLT) under static and dynamic loads simulating seismic impacts. Earthquake engineering. Constructions safety, (2), 62-80 pp. (In Russian). DOI 10.37153/2618-9283-2022-2-62-80.Рогожина, А. В. Расчет деформативности CLT-панели перекрытия / А. В. Рогожина. – Текст : непосредственный // Инженерный вестник Дона. – 2022. – № 6 (90). – С. 329–339.Rogozhina, A. V. (2022). Calculation of the deformability of the CLT overlap panel. Ingineering journal of Don, (6(90)), pp. 329-339. (In Russian).Филимонов, М. А. Исследования прочностных и упругих характеристик плит из древесины перекрестно-клееной (ДПК/СLT) российского производства / М. А. Филимонов, П. Н. Смирнов. – DOI 10.37153/2618-9283-2022-2-81-97. – Текст : непосредственный // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. – 2022. – № 2. – С. 81–97.Filimonov, M. A., & Smirnov, P. N. (2022). Research of strength and elastic characteristics of Russian-made cross laminated timber slabs. Earthquake engineering. Constructions safety, (2), pp. 81-97. (In Russian). DOI 10.37153/2618-9283-2022-2-81-97.Методика расчета панелей из перекрестно клееной древесины / Ш. М. Мамедов, Е. Г. Шабикова, Д. В. Нижегородцев, Т. Н. Казакевич. – DOI 10.23968/1999-5571-2020-17-5-66-71. – Текст : непосредственный // Вестник гражданских инженеров. – 2020. – № 5 (82). – С. 66–71.Mamedov, Sh. M., Shabikova, E. G., Nizhegorodtsev, D. V., & Kazakevich, T. N. (2020). Method for calculating cross laminated timber panels. Bulletin of civil engineers, (5(82)), pp. 66-71. (In Russian). DOI 10.23968/1999-5571-2020-17-5-66-71.Чебыкин, А. А. Определение расчетных характеристик сечений древесных клееных плит из перекрестных досок / А. А. Чебыкин, Ю. А. Фрицлер, С. В. Кудрявцев. – Текст : непосредственный // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. – 2017. – № 2 (33). – С. 83–85.Chebykin, A. A., Fritzler, U. A., & Kudryavtsev, S. V. (2017). Evaluation of cross section design properties for plates from cross laminated timber. Akademicheskij vestnik Uralniiproekt RAASN, (2(33)), pp. 83-85. (In Russian).Определение прочностных и упругих характеристик древесины перекрестно клееной (ДПК/CLT) и классификация по классам прочности : отчет о НИР / Научно-исследовательский центр «Строительство» ; А. А. Погорельцев, М. А. Филимонов, П. Н. Смирнов. – Москва, 2020. – 175 с. – Текст : непосредственный.Pogoreltsev, A. A., Filimonov, M. A., & Smirnov, P. N. (2020). Opredelenie prochnostnyh i uprugih harakteristik drevesiny perekrestno kleenoj (DPK/CLT) i klassifikacija po klassam prochnosti: otchet o NIR. Moscow, 175 p. (In Russian).Проведение исследований по определению несущей способности стеновых панелей и плит перекрытия из древесины перекрестно клееной (ДПК/CLT) и разработка методики расчета : отчет о НИР / Научно-исследовательский центр «Строительство» ; А. А. Погорельцев, П. Н. Смирнов, М. А. Филимонов. – Москва, 2020. – 268 с. – Текст : непосредственный.Pogoreltsev, A. A., Smirnov, P. N., & Filimonov, M. A. (2020). Provedenie issledovaniy po opredeleniyu nesushchey sposobnosti stenovykh paneley i plit perekrytiya iz drevesiny perekrestno kleenoy (DPK/ CLT) i razrabotka metodiki rascheta: otchet o NIR. Moscow, 268 p. (In Russian).

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