Современное деревянное строительство всё активнее использует инженерную древесину – материалы, свойства которых позволяют применять их в конструкциях средне- и многоэтажных зданий. Один из таких материалов – LVL (Laminated Veneer Lumber), изготовленный из однонаправленного клеёного шпона. Учёные СПбГАСУ исследовали, как LVL-конструкции ведут себя при длительном воздействии нагрузок, и разработали подход к более точной оценке их несущей способности с учётом особенностей материала.
Научно-исследовательскую работу «Развитие метода оценки несущей способности элементов и узлов строительных LVL-конструкций при длительных воздействиях с учётом анизотропии» выполнили доцент кафедры металлических и деревянных конструкций, кандидат технических наук Павел Коваль и ассистент кафедры железобетонных и каменных конструкций Анна Кушнир.
Почему важно учитывать анизотропию LVL
При расчёте конструкций из LVL используются подходы, применяемые для цельной и клеёной древесины. Однако LVL обладает особенностями, которые необходимо учитывать при оценке его работы. В частности, прочность и деформационные характеристики материала зависят от направления действия нагрузки относительно волокон.
Эта особенность – анизотропия особенно заметна при длительном нагружении. Исследователи установили, что характер работы LVL при сжатии в радиальном и тангенциальном направлениях существенно различается.
При радиальном действии нагрузки возникают значительные высокоэластические и необратимые деформации ползучести. В тангенциальном направлении разрушение происходит сравнительно более хрупко и по своему характеру ближе к разрушению при сжатии вдоль волокон.
При этом граница областей сопротивления на диаграмме зависимости прочности LVL от угла наклона силы ранее не была выявлена. Её определение стало одной из ключевых задач исследования.
От теории к эксперименту
Для решения поставленных задач учёные СПбГАСУ объединили теоретические расчёты с экспериментальными исследованиями. В ходе работы были предложены аналитические зависимости предела вынужденных высокоэластических деформаций LVL от угла наклона действия силы относительно волокон при сжатии.
Процесс подготовки образцов к испытаниям
Кроме того, исследователи получили экспериментальные зависимости пределов вынужденных высокоэластических деформаций при сжатии под различными углами относительно волокон от скорости нагружения.
На основании полученных данных разработан экспериментально-теоретический метод, позволивший определить положение границы областей сопротивления на диаграмме зависимости прочности LVL от угла наклона силы при длительно действующих нагрузках.
Дополнительным результатом работы стали рекомендации по проектированию узлов соединений элементов строительных LVL-конструкций при длительных воздействиях с учётом анизотропии материала.
«Нам удалось подойти к задаче комплексно: теоретически описать поведение LVL через аналитические зависимости и подтвердить их экспериментально. Именно сочетание диаграммного расчёта и данных натурных испытаний позволило определить положение границы областей сопротивления. Полученные результаты – шаг к более достоверной оценке несущей способности LVL-конструкций при длительных нагрузках», – отмечает Анна Кушнир.
Практическая значимость исследования связана с возможностью повысить достоверность оценки несущей способности LVL-конструкций. Предложенный метод может использоваться при проектировании и обследовании зданий и сооружений, при внесении изменений в действующую нормативную документацию, а также в учебном процессе.
Полученные результаты одновременно показывают необходимость дальнейшего изучения анизотропии прочности и деформаций LVL и её влияния на работу элементов и узлов конструкций при длительных нагрузках.
По итогам научно-исследовательской работы подготовлены статьи для публикации в журналах, входящих в перечень ВАК.
Проект реализован в рамках конкурса грантов на проведение НИР научно-педагогическими работниками СПбГАСУ в 2026 году.
