Ученые Пермского Политеха рассчитали устойчивость домов из вертикального бруса
В последние годы широкое распространение получили дома из вертикального бруса. Благодаря свойствам цельного дерева, такие постройки обеспечивают звукоизоляцию и тепло своим жителям, а направление брусьев защищает дом от усадки. Но и тут есть подводные камни: вертикальные брусья подвергаются сжатию с изгибом, что может привести к потере прочности строительных конструкций. К изучению напряженно-деформированного состояния стен из вертикального деревянного бруса первыми приступили ученые Пермского Политеха. По авторскому методу они проверили способность стен из бруса вертикального сечения справляться с продольными и поперечными нагрузками.
Исследование выполнено в рамках реализации программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030». Результаты исследования, опубликованного в журнале Architecture and Engineering вносят вклад в обеспечение технологического суверенитета России.
Современные тренды в строительстве и архитектуре делают упор на экологически чистые материалы, оказывающие минимальное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Одним из них является цельная древесина. Предыдущие исследования показали, что деревянные дома энергоэффективны, обладают низкой теплопроводностью и благоприятными акустическими свойствами. Дома из вертикального бруса не подвержены деформациям из-за влажности и перепадов температуры. Однако способность такой конструкции выдерживать весь комплекс действующих нагрузок, в том числе воздействие ветра, прежде не изучалась.
«Дома из вертикального бруса появились задолго до тренда на эко-архитектуру. Нам известны исторические здания, где стены были сделаны из квадратного и круглого бруса, установленного вертикально, например, такая постройка есть в подмосковной усадьбе Федора Тютчева. Однако в процессе эксплуатации между брусьями таких домов возникают зазоры. Избежать подобной проблемы позволяет строительство по технологии Naturi. В этом случае элементы из бруса вертикального сечения скрепляются друг с другом как пазл, без каких-либо дополнительных средств. Такой дом быстро возводится и не страдает от усадки, но возможность деформации его конструкции до конца не изучена», — рассказывает автор исследования, доцент кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение», кандидат технических наук, Ольга Третьякова.
Исследовательница предложила метод, позволяющий рассчитать предельную нагрузку, которую может вынести дом, возведенный по технологии Naturi. Для этого стена рассматривается как набор вертикальных стоек с контактными соединениями. Метод учитывает их напряженно-деформированное состояние под действием вертикальных и горизонтальных нагрузок, направленных вдоль и поперек здания.
Проведенные расчеты подтвердили, что при высоте стены до 3,5 метров и ширине пролетов в 10 и 12 метров, конструкция обладает требуемой устойчивостью к воздействию ветра. При этом особое внимание нужно уделить угловым стойкам. Так как они подвергаются действию ветровой нагрузки как вдоль, так и поперек здания, им присуще комбинированное напряженное состояние. Чтобы сгладить влияние двойной нагрузки, автор рекомендует для угловых стоек использовать прессованную древесину или цельную древесину прямоугольного сечения. Предложенный метод и рекомендации могут быть использованы при проектировании малоэтажных жилых и общественных зданий, мансардных надстроек многоэтажных зданий.
Telegram 
Дзен 
VK 
