Протяженные деревянные панели перекрытий и покрытий зданий

Введение. Развитие строительной отрасли России предполагает как появление новых технологий и материалов, так и использование традиционных методов строительства. Одним из хорошо известных методов в нашей стране является  деревянное  домостроение.  В  настоящее  время  возводятся  многоквартирные  дома  из  деревянных  CLT-панелей, широко используется клееная древесина, балки из однонаправленного шпона и т.п. Современная архитектура направлена на создание значительных открытых пространств для свободной планировки. В деревянных зданиях не всегда удается организовать подобные пространства из-за ограниченности длин выпускаемых пиломатериалов. В связи с этим актуальными становятся исследования, направленные на создание протяженных панелей из древесины.

Целью настоящей работы является разработка новых конструкций деревянных панелей покрытий и перекрытий зданий из стандартных пиломатериалов, фанеры и ориентированно-стружечных плит с пролетами, превышающими стандартную длину досок, определение пределов несущей способности таких панелей, а также их геометрический расчет.

Материалы и методы. Рассмотрены два типа панелей коробчатого строения, выполненных из деревянных досок, фанеры и/или ориентированно-стружечных плит. Оценка несущей способности предлагаемых конструкций произведена как при помощи традиционных методов сопротивления материалов, так и на компьютерных моделях. Результаты исследования. Описана конструкция протяженных панелей, отличающаяся от известных зарубежных аналогов и свободная от присущих последним недостатков. Выполнен геометрический расчет предлагаемых конструкций. Определены рациональные соотношения размеров досок, составляющих панели. Установлены конструктивные ограничения для отдельных элементов изделий. Созданы компьютерные модели панелей, при помощи которых установлены пределы применимости предлагаемых конструкций.

Обсуждение и заключение. В результате проведенных исследований разработаны новые конструкции деревянных панелей перекрытий и покрытий зданий с возможными пролетами, превышающими стандартную длину пиломатериалов и выполненные без использования дорогостоящих материалов. Простота конструкции позволяет организовать выпуск изделий на небольших производствах без сложного и дорогостоящего оборудования. Панели могут применяться для создания протяженных открытых пространств в деревянных зданиях и сооружениях различного назначения.

1. Trummer A, Krestel S Kielsteg: Geklebte Hochleistungsbauteile aus Holz. In: Internationales Holzbau-Forum IHF. 2014. P 1–11. URL: https://events.forum-holzbau.com/pdf/50_IHF_2014_Trummer.pdf (дата обращения: 02.12.2025).

2. Крестель Ш. Сборный строительный элемент в форме балки, а также способ и устройство для изготовления этого строительного элемента. Патент РФ № 2391468. 2010.

3. Merli F, Belloni E, Buratti C Eco-Sustainable Wood Waste Panels for Building Applications: Influence of Different Species and Assembling Techniques on Thermal, Acoustic, and Environmental Performance. Buildings. 2021;11(8):2–18. https://doi.org/10.3390/buildings11080361

4. Zhong Y, Ren Y, Zhang J, Zhang Z Wooden Sandwich Panels with Auxetic Core for Furniture – Experimental and Numerical Analysis. Journal of Sandwich Structures & Materials. 2024;26(1):56–72. https://doi.org/10.1177/10996362231201880

5. Smardzewski J Experimental and Numerical Analysis of Wooden Sandwich Panels with an Auxetic Core and Oval Cells. Materials and Design. 2019;183(5):1–10. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108159

6. Kawish K, Ando T, Samimi SAB A Study of the Distribution of Traditional Houses with Domical Vault Roofs in Iran and Afghanistan. Journal of Architecture and Planning. 2019;84(760):1509–1519. https://doi.org/10.3130/aija.84.1509

7. Kaldar-ool A-KhB, Opbul EK Stress Condition of Orthotropic Vault Structure with Cylindrical Anisotropy. Magazine of Civil Engineering. 2022;116(8):11605. https://doi.org/10.34910/MCE.116.5

8. Xia F, Durandet Y, Tan PJ, Ruan D Three-Point Bending Performance of Sandwich Panels with Various Types of Cores. Thin-Walled Structures. 2022;179:109723 https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.109723

9. Pradhan S, Mohammadabadi M, Entsminger ED, Ragon K, Khademibami L, Street J Development of a High-Performance Building Material Using Wood-based Corrugated Panels Manufactured via Cold-Forming Technique. BioResources. 2023;18(3):4666–4675. URL: https://bioresources.cnr.ncsu.edu/resources/development-of-a-high-performance-buildingmaterial-using-wood-based-corrugated-panels-manufactured-via-cold-forming-technique/ (дата обращения: 02.12.2025).

10. Pyatikrestovsky KP, Sokolov BS The Economic Feasibility of Taking into Account the Joint Work of Load-Bearing and Enclosing Elements in Large-Span Wooden Spatial Structures. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2021. 17(6): 664–678. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2021-17-6-664-678

11. Buck D, Wang X, Hagman O, Gustafsson A Comparison of Different Assembling Techniques Regarding Cost, Durability, and Ecology — a Survey of Multi-Layer Wooden Panel Assembly Load-Bearing Construction Elements. BioResources. 2015;15(10):8378–8396. https://doi.org/10.15376/biores.10.4.8378-8396