Ученые 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 (Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» (ПНИПУ)). 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» (v. 7(1), 2022г.), 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.

Предложен 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 м и ширине пролетов в 10 и 12 м, 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.

Подробнее: https://pstu.ru/news/2023/03/16/13837/