astАрхитектура, строительство, транспортArchitecture, Construction, Transport2782-232X2713-0770Industrial University of Tyumen10.31660/2782-232X-2024-2-30-41ast-157Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONВлияние толщины поперечного и продольных слоев на деформации и напряжения в 3-слойной плите ДПК (CLT), смоделированной как составная пластинаEffect of transverse and longitudinal layer thickness on deformations and stresses in a three-layer CLT panel modeled as a composite platehttps://orcid.org/0009-0008-2890-2571ТрошинМ. 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.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1944-8529ТурковА. В.TurkovA. V.

Андрей Викторович Турков, докт. техн. наук, доцент, профессор кафедры строительных конструкций и материалов

Орел

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

Orel

aturkov@bk.ruЗаевА. В.ZaevA. V.

Заев Алексей Владимирович, аспирант кафедры строительных конструкций и материалов

Орел

Aleksey V. Zaev, Postgraduate at the Department of Building Structures and Materials

Orel

alexvzj@yandex.ruОрловский государственный университет имени И. С. ТургеневаРоссияOrel State University named after I. S. TurgenevRussian Federation202428062024023041Copyright © Трошин М.Ю., Турков А.В., Заев А.В., 20242024Трошин М.Ю., Турков А.В., Заев А.В.Troshin M.Y., Turkov A.V., Zaev 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/157

В исследовании рассмотрено влияние толщины поперечного и продольных слоев трехслойной плиты из древесины перекрестноклееной на деформации и распределение возникающих растягивающих и сжимающих нормальных напряжений в слоях. В связи с тем, что в настоящее время нет единой методики расчета многослойных материалов с ортотропными свойствами в слоях, исследование проведено с использованием вычислительного комплекса SCAD+ с помощью метода конечных элементов. Исследуемая модель представляла собой составную ортотропную пластину. Были получены, систематизированы и наглядно показаны зависимости значений максимального прогиба и нормальных напряжений от изменения толщины поперечного и продольных ламелей в трехслойной плите из древесины перекрестноклееной при различных граничных условиях. В результате исследования определено, что наибольшее влияние на величину прогиба и нормальных напряжений вдоль пролета оказывают продольные слои плиты. Полученные результаты дают более глубокое понимание взаимосвязи деформативности и распределений напряжений и изменения толщины поперечного и продольного слоев, а полученные закономерности могут быть использованы при проектировании строительных конструкций с применением ДПК.

The study examines the effect of the transverse and longitudinal layers thickness of a three-layer CLT panel on the deformations and distribution of the resulting tensile and compressive normal stresses in the layers. Due to the current lack of a unified methodology for the calculation of multilayer materials with orthotropic properties in layers at present, we carried out the study with the SCAD+ computing complex using the finite element method. The studied model was a composite orthotropic plate. The authors obtained, systematized and clearly showed the dependences of the values of the maximum deflection and normal stresses on the thickness variation of transverse and longitudinal lamellae in a three-layer CLT panel under different boundary conditions. As a result of the study, we found that the greatest influence on the deflection and normal stresses along the span was caused by the longitudinal slab layers. The results provide a better insight into the relationship between deformability and stress distributions and the variation of transverse and longitudinal layer thicknesses. The obtained patterns can be used in the design of building structures using CLT panel.

деревянные конструкциидревесина перекрестноклеенаяCLT-панелираспределение напряженийпрогибсоставные пластинымногослойные конструкцииtimber structurescross-laminated timberCLT panelstress distributiondeflectioncomposite platesmultilayer structuresReferencesЕсауленко, И. В. Перспективы развития высотного деревянного домостроения в России на примере зарубежного опыта / И. В. Есауленко. – DOI 10.31660/2782-232X-2021-4-17-25. – Текст : непосредственный // Архитектура, строительство, транспорт. – 2021. – № 4. – С. 17–25.Esaulenko, I. V. (2021). Prospects for the development of high-rise wooden housing construction in Russia on foreign experience. Architecture, construction, transport, (4(98)), pp. 17-25. (In Russian). DOI 10.31660/2782-232X-2021-4-17-25.Ашкенази, 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).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).Трошин, М. Ю. Влияние шага досок в поперечном слое на деформативность и распределение напряжений в трехслойной CLT-панели, смоделированной как составная пластина / М. Ю. Трошин, А. В. Турков. – DOI 10.31660/2782-232X-2023-3-25-32. – Текст : непосредственный // Архитектура, строительство, транспорт. – 2023. – № 3 (105). – С. 25–32.Troshin, M. Yu., & Turkov, A. V. (2023). The 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 plate. Architecture, Construction, Transport, (3(105)), pp. 25-32. (In Russian). DOI 10.31660/2782-232X-2023-3-25-32.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. – № 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: 07.09.2023).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. – № 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: 07.09.2023).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).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).Филимонов, М. А. Исследования прочностных и упругих характеристик плит из древесины перекрестноклееной (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.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.