ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ МІЦНОСТІ ДЕРЕВ’ЯНИХ КЛЕЄНИХ БАЛОК З ВАДАМИ ДЕРЕВИНИ
DOI:
https://doi.org/10.31649/2311-1429-2025-2-27-36Ключові слова:
конструкційні балки, клеєна деревина, вади деревини, шипове з’єднання, модуль пружності, міцність при згиніАнотація
У статті досліджено вплив природних вад деревини та недосконалостей шипових з’єднань на показники міцності й модуль пружності клеєних дерев’яних конструкційних балок (КДКБ) класу міцності С24 (KVH). Актуальність теми зумовлена широким застосуванням таких балок у сучасному будівництві, як екологічно безпечних, енергоефективних і довговічних несучих конструкцій. Мета роботи полягала у визначенні фактичних міцнісних характеристик балок KVH, виготовлених із ялинової деревини на виробничих потужностях ТОВ «Мілвуд», оцінці ефективності діючого технологічного процесу, а також у розробленні практичних рекомендацій щодо його вдосконалення.
Результати експериментальних випробувань десяти зразків КДКБ на згинання та визначення модуля пружності показали, що, попри загалом високі середні значення міцності, спостерігається значна варіабельність отриманих результатів. Коефіцієнт варіації модуля пружності перевищив 10%, а показник варіації міцності при згині сягнув близько 12%.
Встановлено, що найбільш критичними вадами, які призводять до передчасного руйнування балок, є наявність сучків (особливо у розтягнутій зоні), вихід серцевини на поверхню пиломатеріалу, а також недостатня якість проклеювання у місцях шипових з’єднань. Саме ці фактори часто зумовлюють розшарування або відрив по клейовому шву, що значно знижує несучу здатність конструкції. У більшості випадків початок руйнування КДКБ спостерігався саме в ділянках із концентрацією дефектів або порушенням технологічних параметрів склеювання.
Отримані результати підтверджують необхідність посилення системи контролю якості деревини та технологічних процесів виробництва. Зокрема, рекомендовано вдосконалити процедури візуального сортування пиломатеріалів, оптимізувати поперечний розкрій для зменшення кількості сучків у критичних зонах, а також удосконалити технологію нанесення клею та утворення клейових з’єднань елементів. Реалізація зазначених заходів сприятиме підвищенню однорідності механічних властивостей деревини, надійності та довговічності клеєних дерев’яних конструкцій.
Посилання
A. Ya. Barashykov and V. M. Kolyakova, Budivelni konstruktsii: pidruchnyk. Kyiv: Slovo, 2011, 255 p.
D. Mykhailovskyi, M. Komar, T. Skliarova, and B. Bondarchuk, “Zastosuvannia kleienoi ta poperechno-kleienoi derevyny pry rekonstruktsii ta novomu budivnytstvi,” Budivelni konstruktsii. Teoriia i praktyka, no. 15, pp. 54–65, 2024.
C. O’Ceallaigh, K. Sikora, and A. M. Harte, “An experimental and numerical study of moisture transport and moisture-induced strain development in glued-laminated timber beams,” Maderas. Ciencia y tecnología, vol. 21, no. 4, pp. 555–570, 2019. DOI: https://doi.org/10.4067/S0718-221X2019005000411.
M. Fontana and A. Frangi, “Fire performance of timber structures under natural fire conditions,” Fire Safety Science, vol. 8, pp. 279–290, 2005. DOI: https://doi.org/10.3801/IAFSS.FSS.8-279.
R. Mirski, D. Dukarska, M. Wieruszewski, D. Dziurka, A. Trociński, and J. Kawalerczyk, “The effect of storage conditions on the strength of glulam beams,” Forests, vol. 14, no. 2, article 281, 2023. DOI: https://doi.org/10.3390/f14020281.
A. H. Buchanan, Structural Design for Fire Safety, 2nd ed. Chichester: Wiley, 2017, 437 p. DOI: https://doi.org/10.1002/9781118735844.
M. Tazarv, Z. Carnahan, and N. Wehbe, “Glulam timber bridges for local roads,” Engineering Structures, vol. 188, pp. 11–23, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.03.049.
M. A. Ritter, Timber Bridges: Design, Construction, Inspection, and Maintenance. Washington, D.C.: USDA Forest Service, 1990, 944 p.
H. Gu, Z. Luo, R. Bergman, M. Puettmann, and I. Ganguly, “Carbon impacts of engineered wood products in construction,” Forest Products Laboratory Research Paper FPL-RP-706, Madison, WI: USDA Forest Service, 2021, 24 p. DOI: https://doi.org/10.2737/FPL-RP-706.
P. Alaei and E. Frühwald, “A digital image correlation method for deformation and fracture analysis of structural timber,” Construction and Building Materials, vol. 291, article 123268, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123268.
H. Yang, X. Zhang, and J. Liu, “Performance of glued joints in engineered timber under cyclic loading,” Engineering Structures, vol. 250, article 113486, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.113486.
L. Rossi, U. Müller, and M. Heeb, “Long-term durability of adhesive bonds in glulam structures,” Wood Science and Technology, vol. 57, no. 2, pp. 421–438, 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s00226-022-01413-9.
M. Udovytska, V. Mayevskyy, O. Udovytskyi, Z. Kopynets, and A. Manzyuk, “Development of mathematical model for predicting the cupping of lumber”, Bulletin of the Transilvania University of Brasov Series II: Forestry, Wood Industry, Agricultural Food Engineering, vol. 17(66), no. 2, pp. 111–126, 2024. DOI: https://doi.org/10.31926/but.fwiafe.2024.17.66.2.7.
S. V. Gayda, “A investigation of form of stability of variously designed blockboards made of post-consumer wood,” ProLigno, vol. 12, no. 1, pp. 22–31, 2016.
S. V. Gayda, “Research on physical and mechanical characteristics of front blockboards made from post-consumer wood [Дослідження фізико-механічних характеристик фасадних столярних плит із вживаної деревини],” Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, vol. 42, pp. 33–50, 2016. DOI: https://doi.org/10.36930/42164206.
S. V. Gayda, “Strength of combined blockboard made of post-consumer wood (PCW),” Bulletin of KhNTUA, no. 197, pp. 3–9, 2018 (in Ukrainian).
EN 14080:2013. Timber Structures – Glued Laminated Timber and Glued Solid Timber – Requirements. Brussels: CEN, 2013, 88 p.
EN 14081-1+A1:2011. Timber Structures – Strength Graded Structural Timber with Rectangular Cross Section – Part 1: General Requirements. Brussels: CEN, 2011.
EN 15497:2014. Structural Finger Jointed Solid Timber – Performance Requirements and Minimum Production Requirements. Brussels: CEN, 2014.
EN 16351:2021. Timber Structures – Cross Laminated Timber – Requirements. Brussels: CEN, 2021, 68 p.
DBN V.2.6-161:2017. Derev’iani konstruktsii. Osnovni polozhennia. Kyiv: Ukrarkhbudinform, 2017, 111 p.
DBN V.2.6-161:2010. Konstruktsii budynkiv i sporud. Derev’iani konstruktsii. Osnovni polozhennia. Kyiv: Ukrarkhbudinform, 2011, 102 p.
DSTU EN 338:2016. Konstruktsiina derevyna – klasy mitsnosti. Vyznachennia kharakterystychnykh znachen mekhanichnykh vlastyvostei. Kyiv: DP “UkrNDNTs,” 2016, 15 p.
EN 1995-2: Eurocode 5: Design of timber structures – Part 2: Bridges. EN 1995-2:2004, Nov. 2004.
EN 301:2022. Phenolic and Aminoplastic Adhesives for Load-bearing Timber Structures. Classification and Performance Requirements. Brussels: CEN, 2022.
EN 302-3:2023. Adhesives for Load-bearing Timber Structures – Test Methods – Part 3: Determination of the Effect of Acid Damage to Wood Fibres by Temperature and Humidity Cycling on the Transverse Tensile Strength. Brussels: CEN, 2023.
EN 16254:2023. Adhesives – Emulsion Polymer Isocyanate (EPI) for Load-bearing Timber Structures – Classification and Performance Requirements. Brussels: CEN, 2023.
##submission.downloads##
-
pdf
Завантажень: 2
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
