1. Введение
Развитие конструкций из перекрестно склеенной древесины (CLT – cross laminated timber), реализуется во множестве жилых и общественных зданий во многих странах мира.
В Европе, общий объем конструкций из перекрестно склеенной древесины в 2022 году достиг 2,5 миллиона м3Missing Mark : sup
[1][2]
По последнему отчету IMARC Group под названием «Рынок кросс-ламинированной древесины: глобальные отраслевые тенденции, доля, размер, рост, возможности и прогноз на 2022-2027 годы», мировой рынок кросс-ламинированной древесины достиг объема 1 853 437 кубических метров в 2021 году. Эксперты считают, что мировой рынок к 2027 году достигнет 3 777 532 кубических метров
[3]
Активное строительство с применением конструкций из перекрестно склеенной древесины сопровождается разработкой новых типов и видов узлов соединений панелей и других конструкций с применением большого разнообразия соединительных элементов.
2. Методы и принципы исследования
Расширяется строительство из CLT/ДПК конструкций в Российской Федерации, разработаны новые и актуализированы действующие нормативные документы. В ряде новых ГОСТов термин «Древесина перекрестноклееная, – ДПК» принят, и понимается как перевод и замена аббревиатуре CLT
[4]
В данном направлении ведутся исследовательские работы по классификации узлов и соединений с применением ДПК-конструкций, обсуждаются проблемы подходов к стандартизации расчетов и связанные с ней вопросы. Конструктивные формы узлов основываются на характеристиках напряженно-деформированного состояния сопротивления узла на различные внешние нагрузки. Принимаемые расчетные модели выделяют отдельные виды сопротивления, которые являются преобладающими в общей совокупности составляющих векторов силового поля. Пример базовой классификации узлов можно увидеть на рис. 1.
Узловые соединения объёмно-планировочного решения здания с применением ДПК-панелей: 1 - уголок hold down WHT; 2 - угловой кронштейн TITAN N; 3 - уголок TITAN S с шайбой WASHER; 4 - угловой кронштейн TITAN V; 5 - угловой кронштейн TITAN F; 6 - пластина WHT PLATE C; 7 - пластина TITAN PLATE C; 8 - пластина WHT PLATE T; 9 - пластина TITAN PLATE T; 10 - профиль ALU START; 11, 12 - соединители для структурных панелей; 13 - система SPIDER/PILLAR; 14 - система X-RAD; 15 - винты HBS/TBS; 16 - винты VGZ; 17 - крестообразные узлы
Предложена конструкция стального крестообразного узла. Крестообразная форма сформирована из равнополочных уголков, угловая часть которых обрабатывается для достижения соосности полок уголков при их соединении сваркой, рис. 2.
Крестообразные узлы
Для испытаний выбрана модель определения зависимости «нагрузка-деформации», составленная из двух частей – фрагментов CLT/ДПК панелей с размерами 400
Фрагменты CLT/ДПК панелей во время испытаний
Характерные графики деформирования узлов представлены на рис. 4. Образцы потеряли несущую способность при нагрузках 195, 205 и 175 кН соответственно.
Графики деформирования узла №1
Сопоставление вертикальных перемещений и деформаций сдвига.
Отсюда определяем напряжение на площадке опирания от разрушающей нагрузки, допуская равномерное распределение нормальных напряжений сопротивления древесины под деформированной стальной пластиной узла, получаем 37,51 МПа, при среднем значении разрушающей нагрузки испытуемых узлов равно 191,67 кН.
Составляющая внешней нагрузки, действующая под углом 30о к вертикали, является сдвигающей силой, на действие которой испытываются узлы. Полученная средняя величина напряжения разрушения от сложного сжатия вдоль волокон согласуется со справочными данными предела прочности сосны при сжатии вдоль волокон малых чистых образцов, – 45,7 МПа, (таблица 3.1. «Показатели физико-механических свойств древесины различных регионов произрастания»), и – 46,3 МПа (таблица 4.1. Средние показатели основных физико-механических свойств древесины распространенных пород СССР…») [6].
Пространственный поворот узла обусловлен тем, что на плоскости сдвига расположен только один узел в испытуемом фрагменте ДПК-панелей. При последовательном расположении 2-х и более узлов (см. элементы 17, рис. 1), эффект поворота будет исключен.
Из этих данных можно сделать вывод, что поперечные слои в перекрестно склеенной деревянной конструкции, состоящей всего из
[7][8][9][10][11][12]
Полученные результаты могут быть использованы при разработке математической модели сопротивления стального крестообразного узла, работающего в сложном напряженно-деформированном состоянии при сдвиге ДПК-панелей.
3. Заключение
1. Стальной крестообразный узел показал достаточную прочность соединения на сдвиг с его применением.
2. Пространственный поворот узла обусловлен единичным расположением в испытуемом фрагменте ДПК-панелей. При последовательном расположении 2-х и более узлов эффект поворота будет исключен.
3. Требуется доработка узла, с расположением пятки (площадки) с двух сторон.
4. Математическая модель сопротивления стального крестообразного узла, работающего совместно с перекрестно склеенной древесиной, позволит визуализировать объемное сопротивление и усовершенствовать данный узел.