Технология изготовления клееных деревянных конструкций с применением древесины, поврежденной огневым воздействием лесного пожара

В.А. Мартынов, М.С. Лисятников, А.В. Лукина, С.И. Рощина

Скачать

№ 4 (52) ч. 1

Деревопереработка. Химические технологии

Сведения об авторах: 

Мартынов Владислав Алексеевич – ассистент кафедры строительных конструкций, Институт архитектуры, строительства и энергетики, ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых» (ВлГУ), ул. Горького, 87, г. Владимир, Российская Федерация, 600000, http://orcid.org/0000-0002-6570-0265, e-mail: martinov3369@gmail.com.
Лисятников Михаил Сергеевич – к.т.н., доцент, доцент кафедры строительных конструкций, Институт архитектуры, строительства и энергетики, ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых» (ВлГУ), ул. Горького, 87, г. Владимир, Российская Федерация, 600000, http://orcid.org/0000-0002-5262-6609, e-mail: mlisyatnikov@mail.ru.
Лукина Анастасия Васильевна– к.т.н., доцент кафедры строительных конструкций, Институт архитектуры, строительства и энергетики, ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых» (ВлГУ), ул. Горького, 87, г. Владимир, Российская Федерация, 600000, http://orcid.org/0000-0001-6065-678X, e-mail: pismo.33@yandex.ru.
Рощина Светлана Ивановна, д.т.н., проф., зав. кафедрой строительных конструкций, Институт архитектуры, строительства и энергетики, ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых» (ВлГУ), ул. Горького, 87, г. Владимир, Российская Федерация, 600000, http://orcid.org/ 0000-0003-0356-1383, e-mail: rsi3@mail.ru.

Аннотация: 

Бережное отношение к природным ресурсам – одно из важнейших составляющих устойчивого разви-тия народного хозяйства РФ. Этому способствует использование низкосортной древесины, в том числе и по-врежденной воздействием пожара, в качестве конструкционного материала, что позволит сократить расходы на производство клееных деревянных конструкций (КДК) за счет использования более дешевого сырья. На ос-новании систематического анализа источников и собственных эмпирических исследований приводятся осо-бенности новой технология изготовления деревоклееных балок пролетом 6.0 м с применением древесины, по-врежденной огневым воздействием лесного пожара. Данное исследование направлено на снижение материа-лоемкости клееных деревянных конструкций за счет частичного использования низкосортной древесины без снижения несущей способности балок. Установлено, что при замене 36% средних ламелей в сечении на терми-чески поврежденную древесину снижение несущей способности балочной конструкции относительно балки, изготовленной целиком из древесины I сорта, составило 9.7%, при замене 62% древесины – 16.06%. Примене-ние термически поврежденной древесины при изготовлении клееных деревянных конструкций позволит значи-тельно сократить использование высокосортного пиломатериала при некоторых изменениях технологического процесса, не приводящих к его удорожанию. Используя положительный опыт испытания балочных КДК, предполагается дальнейшее исследование применения термически поврежденной древесины в сжато-изгибаемых конструкциях.

Ключевые слова: 

огневое воздействие древесины, деревянные балки, лесные пожары, композитная балка, технология, рацио-нальное использование, клеевые деревянные конструкции (КДК)

Для цитирования: 

Технология изготовления клееных деревянных конструкций с применением древесины, поврежденной огневым воздействием лесного пожара / В. А. Мартынов, М. С. Лисятников, А. В. Лукина, С. И. Рощина // Лесотехнический журнал. – 2023. – Т. 13. – № 4 (52). – Ч. 1. – С. 158–177. – Библиогр.: с. 170–176 (40 назв.). – DOI: https://doi.org/10.34220/issn.2222-7962/2023.4/10.

Литература: 

1. Martinov, V., Lisyatnikov, M., Roshchina, S., Lukina, A. (2024). Physical and Mechanical Properties of Co-niferous Wood After Exposure to Fire. In: Vatin, N., Roshchina, S., Serdjuks, D. (eds) Proceedings of MPCPE 2022. MPCPE 2022. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 335. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-30570-2_18.
2. Mechanical and microstructural changes in post-fire raw wood / A. Lukina, M. Lisyatnikov, V. Martinov [et al.] // Architecture and Engineering. – 2022. – Vol. 7, No. 3. – P. 44-52. – DOI 10.23968/2500-0055-2022-7-3-44-52. – EDN OHGQVJ. Режим доступа: https://elibrary.ru/ohgqvj.
3. Прочностные свойства сырой древесины после лесного пожара / А. Лукина, М. Лисятников, М. Лукин [и др.] // Гражданский журнал. – 2023. – № 3(119). – С. 11907. – DOI 10.34910/MCE.119.7. Режим доступа: https://elibrary.ru/JIUHQK.
4. Прочность и деформативность сырьевой древесины после огневого воздействия / А. В. Лукина, М. С. Лисятников, В. А. Мартынов, С. И. Рощина // Строительство и реконструкция. – 2022. – № 6(104). – С. 40-49. – DOI 10.33979/2073-7416-2022-104-6-40-49. Режим доступа: https://elibrary.ru/FUHDDN.
5. Арефьев, С. П. Западносибирская широтно-зональная ксиломикологическая шкала и ее использова-ние для индикации лесорастительных условий / С. П. Арефьев // Сибирский экологический журнал. – 2018. – Т. 25, № 5. – С. 616-633. – DOI 10.15372/SEJ20180509. Режим доступа: https://elibrary.ru/ycnejf.
6. Губенко, Л. А. Возможность применения низкосортной древесины в клееных деревянных конструкци-ях / Л. А. Губенко, М. Г. Хандов // Строительная наука - XXI век : теория, образование, практика, инновации Северо-Арктическому региону : Сборник трудов VII международной научно-технической конференции, по-священной 100-летию со дня рождения ученых СПбГАСУ (ЛИСИ) В. А. Лебедева, В. А. Трулля, Е. И. Светоза-ровой, Архангельск, 28–30 июня 2016 года. – Архангельск: ООО "Агентство рекламы РАД", 2016. – С. 64-68. Режим доступа: https://elibrary.ru/XDQTWV.
7. Курьянова Т. К., Платонов А. Д., Макаров А. В. Прочность древесины сосны после воздействия по-жара (2010 года УОЛ ВГЛТА, Воронеж). Актуальные проблемы и перспективы развития лесопромышленного комплекса. Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию кафедры механической технологии древесины ФГБОУ ВПО КГТУ. Администрация Костромской области, Департамент образования и науки, Международная академия наук о древесине (ИАВС), Региональный координационный совет по современным проблемам древесиноведения, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса», ФГБОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет». 2012. С. 20-22. Режим до-ступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=22281919.
8. Макаров, А. В. Технические качества древесины, поврежденной различными видами пожара / А. В. Макаров // Лесотехнический журнал. – 2011. – № 4(4). – С. 14-18. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=17295210.
9. Макаров А. В. Оценка технического качества древесины сосны, поврежденной пожаром : авторефе-рат дис. ... канд. технических наук : 05.21.05 / Макаров Андрей Васильевич; [Место защиты: Воронеж. гос. ле-сотехн. акад.]. Воронеж, 2013. 16 с. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=17261786.
10. Влияние вида пожара на структуру и качество древесины сосны / Т. К. Курьянова, А. Д. Платонов, Н. Е. Косиченко [и др.] // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2011. – № 74. – С. 291-304. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=17261786.
11. Suzuki, Ji., Mizukami, T., Naruse, T. et al. Fire Resistance of Timber Panel Structures Under Standard Fire Exposure. Fire Technol 52, 1015–1034 (2016). https://doi.org/10.1007/s10694-016-0578-2.
12. Roshchina, S., Lukin, M., Lisyatnikov, M. (2020). Compressed-Bent Reinforced Wooden Elements with Long-Term Load. In: Anatolijs, B., Nikolai, V., Vitalii, S. (eds) Proceedings of EECE 2019. EECE 2019. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 70. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-42351-3_7.
13. Sergeev, Michail & Lukin, M & Strekalkin, A & Roshchina, Svetlana. (2021). Mathematical modeling of stress-strain state of the nodal joint of wooden beams. Journal of Physics: Conference Series. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2131/3/032088.
14. Lisyatnikov, M., Lukina, A., Chibrikin, D., Labudin, B. (2022). The Strength of Wood-Reinforced Polymer Composites in Tension at an Angle to the Fibers. In: Vatin, N., Roshchina, S., Serdjuks, D. (eds) Proceedings of MPCPE 2021. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 182. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85236-8_46.
15. Gribanov, A. S. Experimental investigations of composite wooden beams with local wood modification / A. S. Gribanov, V. I. Rimshin, S. I. Roshchina // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering : International Conference on Construction, Architecture and Technosphere Safety, Chelyabinsk, 25–27 сентября 2019 года. Vol. 687, 3. – Chelyabinsk: Institute of Physics Publishing, 2019. – P. 033039. – DOI 10.1088/1757-899X/687/3/033039. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=43233459.
16. Федотов, И. О. Параметры обугливания древесины с огнезащитой для расчетной методики оценки пределов огнестойкости деревянных конструкций / И. О. Федотов, П. В. Халепа, А. Б. Сивенков // Актуальные проблемы и инновации в обеспечении безопасности : Сборник материалов Дней науки c международным уча-стием, Екатеринбург, 06–10 декабря 2021 года / Уральский институт ГПС МЧС России. Том Часть 1. – Екате-ринбург: Уральский институт Государственной противопожарной службы МЧС России, 2022. – С. 262-266. Режим доступа: https://elibrary.ru/IQGDAG.
17. Прочность древесины, модифицированной полимерной композицией с наноструктурным наполните-лем / М. С. Лисятников, М. В. Лукин, Д. А. Чибрикин, С. И. Рощина // Строительство и реконструкция. – 2022. – № 4(102). – С. 41-51. – DOI 10.33979/2073-7416-2022-102-4-41-51. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=49435789.
18. Найчук, А. Я. Теория и практика дальнейшего развития деревянных конструкций. Часть 1. Нагрузки, расчетные сопротивления и длительная прочность древесины / А. Я. Найчук, А. А. Погорельцев, Е. Н. Серов // Промышленное и гражданское строительство. 2018; 6: 38-44. Режим доступа: https://elibrary.ru/XRHQGD.
19. Разработка конструкций из цельной древесины для объектов инфраструктуры / К. П. Пятикрестов-ский, В. И. Травуш, А. А. Погорельцев, А. А. Клюкин // Международный журнал по расчету гражданских и строительных конструкций. 2018; 14 (1): 145-154. DOI: https://doi.org/10.22337/2587-9618-2018-14-1-145-154. Режим доступа: https://elibrary.ru/EDN YUOFTN.
20. Roshchina, S., Lukin, M., Lisyatnikov, M., & Koscheev, A. (2018). The phenomenon for the wood creep in the reinforced glued wooden structures. In MATEC Web of Conferences (Vol. 245). EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/matecconf/201824503020.
21. Veselkin, D.; Kuyantseva, N.; Pustovalova, L.; Mumber, A. Trends in Forest Fire Occurrence in the Ilmensky Nature Reserve, Southern Urals, Russia, between 1948 and 2014. Forests 2022, 13, 528. https://doi.org/10.3390/f13040528.
22. Nemirovsky, Y.V. & Boltaev, Artem. (2017). Calculation and design of hybrid wooden beams. PNRPU Mechanics Bulletin. 129-152. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2017.3.08.
23. Сопротивление клееной древесины растяжению под различными углами к направлению волокон / Б. В. Лабудин, В. С. Морозов, О. Н. Попов [и др.] // Строительная механика и расчет сооружений. – 2019. – № 3(284). – С. 12-17. Режим доступа: https://elibrary.ru/MSBNLB.
24. Berwart, Sebastián & Estrella, Xavier & Montaño, Jairo & Santa Maria, Hernan & Almazán, José & Guin-dos, Pablo. (2022). A simplified approach to assess the technical prefeasibility of multistory wood-frame buildings in high seismic zones. Engineering Structures. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114035.
25. Патент № 2587215 C1 Российская Федерация, МПК E04B 1/10, E04B 2/70. Деревянный клееный строительный элемент, способ возведения стеновых конструкций из деревянных клееных строительных эле-ментов : № 2015103127/03 : заявл. 30.01.2015 : опубл. 20.06.2016 / К. В. Иванов. Режим доступа: https://elibrary.ru/WAWQZZ.
26. Никитина, А. В. Древесина и клеи, применяемые при изготовлении клееных деревянных конструкций / А. В. Никитина, В. В. Исакова, А. А. Ашихмина // Интеграция наук. – 2018. – № 8(23). – С. 431-433. Режим до-ступа: https://elibrary.ru/YWVWOT.
27. Stress–Strain State of a Wood-Glued Three-Span Beam with Layer-By-Layer Modification / M. Sergeev, A. Lukina, D. Reva, N. Zdralovic // Lecture Notes in Civil Engineering. – 2022. – Vol. 182. – P. 485-491. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85236-8_43.
28. Zhang, Ying & Sun, Jinhua & Huang, Xinjie & Chen, X.F.. (2013). Heat transfer mechanisms in horizontal flame spread over wood and extruded polystyrene surfaces. International Journal of Heat and Mass Transfer. 61. 28-34. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.01.069.
29. Bu, Rongwei & Zhou, Yang & Shi, Long & Fan, Chuangang. (2021). Experimental study on combustion and flame spread characteristics in horizontal arrays of discrete fuels. Combustion and Flame. 225. 136-146. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2020.10.049.
30. Погорельцев, А. А. Дальнейшее развитие и совершенствование норм проектирования конструкций из древесины / А. А. Погорельцев, К. П. Пятикрестовский // Промышленное и гражданское строительство. – 2019. – № 3. – С. 35-41. – DOI 10.33622/0869-7019.2019.03.35-41. Режим доступа: https://elibrary.ru/ZAHMEX.
31. Волынский, В. Н. Взаимосвязь и изменчивость физико-механических свойств древесины / В. Н. Во-лынский. – 2-е, Исправленное. – Санкт-Петербург : Издательство Лань, 2012. – 224 с. – ISBN 978-5-8114-1308-9. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=25483768.
32. Изменение плотности древесины сосны, поврежденной пожаром при длительном хранении в различ-ных условиях / А. Д. Платонов, Т. К. Курьянова, С. Н. Снегирева, А. В. Макаров // Лесотехнический журнал. – 2014. – Т. 4, № 1(13). – С. 133-135. – DOI 10.12737/3356. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=21427585.
33. Куликов, В. В. Показатели основных физико-механических свойств древесины наиболее твёрдых древесных пород мира / В. В. Куликов // Наукосфера. – 2023. – № 3-1. – С. 135-142. – DOI 10.5281/zenodo.7714721. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=50455065.
34. Ковтун, И. Ю. Механизм изменения физико-механических свойств древесины при различных темпе-ратурах и времени термообработки / И. Ю. Ковтун, А. З. Мальцева // Матрица научного познания. – 2021. – № 11-2. – С. 45-50. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=47276526.
35. Корчагов, С. А. Сравнительная характеристика физико-механических свойств древесины сосны в по-садках по типам леса / С. А. Корчагов, С. Е. Грибов, Н. А. Клюквина // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. – 2007. – № 5. – С. 54-56. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=10133785.
36. Распределение влаги по стволу сосны, поврежденной пожаром / Т. К. Курьянова, А. Д. Платонов, С. Н. Снегирева [и др.] // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – 2014. – Т. 2, № 2-1(7-1). – С. 275-279. – DOI 10.12737/3017. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=21307755.
37. Polishchuk, E. Yu. Heating and charring of timber constructions with thin-layer fire protection / E. Yu. Polishchuk, A. B. Sivenkov, S. K. Kenzhehan // Magazine of Civil Engineering. – 2018. – No. 5(81). – P. 3-14. – DOI 10.18720/MCE.81.1. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=36314110.
38. Roshchina, S. Compressed-Bent Reinforced Wooden Elements with Long-Term Load / S. Roshchina, M. Lukin, M. Lisyatnikov // Proceedings of EECE 2019 : Energy, Environmental and Construction Engineering, St. Peters-burg, Russia, 19–20 ноября 2019 года. – Cham: Springer, 2020. – P. 81-91. – DOI 10.1007/978-3-030-42351-3_7. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=43282722.
39. Strength properties of raw wood after a wildfire / A. Lukina, M. Lisyatnikov, M. Lukin [et al.] // Magazine of Civil Engineering. – 2023. – No. 3(119). – P. 11907. – DOI 10.34910/MCE.119.7. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=53806550.
40. Никитин, А. Н. Влияние высокотемпературной обработки на физико-механические свойства древеси-ны сосны / А. Н. Никитин, М. М. Баяндина, М. А. Баяндин // Молодые ученые в решении актуальных проблем науки : Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и мо-лодых ученых (с международным участием), Красноярск, 20–21 апреля 2023 года. – Красноярск: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева", 2023. – С. 379-381. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=54756207.