24 Марта 2020

«Когти», которые могут поменять архитектуру

Новое – хорошо забытое старое. В этом уверен старший преподаватель кафедры металлических и деревянных конструкций СПбГАСУ, кандидат технических наук Егор Данилов, защитивший в 2019 г. кандидатскую диссертацию на тему «Развитие методов расчёта соединений деревянных конструкций из однонаправленного клееного бруса с когтевыми шайбами».

Учёный петербургского архитектурно-строительного

Егор Данилов

По мнению молодого учёного, исследования в данной области могут принципиально изменить облик российских городов. Мы попросили его поделиться подробностями.


– Поступив в 2011 году в аспирантуру, я находился в поиске «своего» направления. Научный руководитель, заведующий кафедрой металлических и деревянных конструкций СПбГАСУ, доктор технических наук, профессор Александр Григорьевич Черных порекомендовал заняться разработкой соединений для деревянных конструкций. В наше время это очень актуальная тема. Дело в том, что сейчас появилось много новых материалов на основе древесины. Все они обладают повышенными прочностными характеристиками по сравнению с цельной древесиной. Прочность материалов возросла, но соединители остались на старом уровне. К сожалению, они недостаточно прочны и надёжны.

– Каким образом Вы предлагаете повысить их надёжность?

– Сделав обзор подобных изделий, я обнаружил очень интересный вид соединений – когтевые шайбы. В нашей стране их применяли с 40-х по 60-е гг. ХХ века. Но затем они были незаслуженно забыты.

Когтевая шайба – это штампованный лист металла круглой формы с зубьями, которые позволяют сопротивляться смещению элементов соединений. 

За рубежом такие соединители очень распространены. Они пригодились бы и у нас, ведь новые материалы требуют новых соединителей с повышенными прочностными характеристиками. Но в нашей стране ограничиваются нагельным соединением, хотя путём установки дополнительных когтевых шайб можно значительно увеличить несущую способность узлов конструкций.

В 2014 году я с коллегами разработал и запатентовал пресс для монтажа соединений с когтевыми шайбами.

– Расскажите, пожалуйста, о своём изобретении.

– Устройство представляет собой пресс, который позволяет на производстве или на строительной площадке выполнить запрессовывание (монтаж) когтевых шайб в проектное положение. Когда шайб много, то качественно выполнить соединение затруднительно.


✔ Данный пресс обеспечивает высокую надёжность соединений благодаря одновременной равномерной запрессовке нескольких соединителей. Мои разработки уже успешно использовались при проектировании и строительстве некоторых объектов в Санкт-Петербурге и Ленинградской области.

Разработка для когтевых шайб в деревянном домостроении

Испытание фермы с когтевыми шайбами и LVL

– Этой же теме была посвящена и Ваша диссертация?

– Да, работа над патентом велась в рамках диссертации. Я изучил историю развития соединителей деревянных конструкций, в частности, когтевых шайб, начиная с XIX века. Работал в архивах библиотек СПбГАСУ, МГСУ и ННГАСУ. Одновременно я проанализировал современные методы расчёта соединений деревянных конструкций для разработки актуальной методики расчёта когтевых шайб.

Методика расчёта должна была учитывать основные факторы, определяющие прочность и жёсткость соединений, а также физические свойства новых, слабо изученных материалов, которые предполагалось использовать.

Для получения необходимых сведений о свойствах новых материалов я проводил экспериментальные исследования. В связи со специфичностью испытаний некоторые испытательные установки понадобилось разработать и изготовить самостоятельно. Для апробации предлагаемых расчётов я провёл экспериментальные исследования в механической лаборатории СПбГАСУ.



– Как Ваши исследования могут повлиять на современную строительную практику?

– Связка «современная инженерная древесина LVL + когтевые шайбы» удешевит большепролетные конструкции, принципиально изменив подходы к строительству в России, поскольку повысит конкурентоспособность деревянных конструкций, откроет новые перспективы.


Сейчас деревянные конструкции распространены, в основном, в сооружениях с агрессивной средой, где применение других материалов (железобетона, металлических конструкций) невозможно. Кроме того, их часто используют в большепролетных строениях. В других сооружениях деревянные конструкции проигрывают по технико-экономическим параметрам, их не всегда выгодно использовать.

Представьте, как строятся современные здания: предпочтение отдаётся быстрым и дешёвым способам возведения. По своим технико-экономическим параметрам конструкции из инженерной древесины не обеспечивают ни первого, ни второго, поэтому применяются значительно реже. Но если предложить рынку более выгодные варианты, то, разумеется, можно изменить принципиальные конструктивные и архитектурные решения современных сооружений.

– Когда будут внедрены Ваши предложения?

– Ориентировочно в ближайшие пять лет. Такие работы необходимы. Если мы посмотрим на строительство в XIX и XX веке, то значительную часть составляли деревянные конструкции. Они повсеместны в строительных атласах того времени. На сегодняшний день подходящий строительный атлас деревянных конструкций – большая редкость. А ведь архитекторы, делая выбор в пользу того или иного конструктивного решения, пользуются подобной литературой. Отсутствие атласа усугубляет ситуацию в деревянном домостроении. И я думаю, что наша работа позволит продвинуться при разработке новых атласов деревянных конструкций. Я защитил кандидатскую, стал соавтором монографии и продолжаю научный поиск. Планирую работать над созданием нового строительного атласа деревянных конструкций. Чем больше в это погружаешься, тем больше хочется узнать, открыть.


Текст: Татьяна Петрова

✔ Узнайте больше о кафедре металлических и деревянных конструкций, о её преподавателях и разработках

Факультеты

  • Факультет инженерной экологии и городского хозяйства
    Факультет инженерной экологии и городского хозяйства
  • Автомобильно-дорожный факультет
    Автомобильно-дорожный факультет
  • Факультет экономики и управления
    Факультет экономики и управления
  • Архитектурный факультет
    Архитектурный факультет
  • Строительный факультет
    Строительный факультет
  • Институт безотрывных форм обучения
    Институт безотрывных форм обучения
  • Факультет судебных экспертиз и права в строительстве и на транспорте
    Факультет судебных экспертиз и права в строительстве и на транспорте
Форма обратной связи:
Ваше имя:
Ваш e-mail:
Сообщение:
Введите код с картинки: Обновить картинку

Обновить картинку