Forestry Engineering Journal

Лесотехнический журнал

2222-7962

84294

10.34220/issn.2222-7962/2024.1/10

ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКА. ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

WOOD PROCESSING. CHEMICAL TECHNOLOGY

ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКА. ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Investigation of the strength and deformability of glued wooden beams with lamellas made of thermally damaged (Pinus sylvestris L.) wood based on experimental planning

Исследование прочности и деформативности клееных деревянных балок с ламелями из термически поврежденной древесины сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на основе планирования эксперимента

Мартынов

Владислав Алексеевич

Martynov

Vladislav Alekseevich

Martinov3369@gmail.com

Мясников

Даниил Олегович

Myasnikov

Daniil Olegovich

daniil.miasnikov.96@mail.ru

Рощина

Светлана Ивановна

Roshchina

Svetlana Ivanovna

ris3@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых Vladimir State University named after Alexander and Nikolay Stoletovs

20 06 2024

14 1 170 189 29 12 2023 02 03 2024

http://lestehjournal.ru/en/journal/2024/no-1-53/investigation-strength-and-deformability-glued-wooden-beams-lamellas-made

Частично обугленная в результате лесного пожара древесина сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) сохраняет достаточно высокие физико-механические свойства для использования в качестве конструкционного материала. Существует возможность использования такой древесины в средней части сечения клееных деревянных балок. С целью получения максимальных значений прочности и деформативности балочной конструкции сформирован многофакторный эксперимент, позволяющий определить оптимальные варьируемые факторы: место отбора древесины по высоте ствола дерева; соотношение площади поперечного сечения древесины, поврежденной огневым воздействием, к общей площади поперечного сечения клееной балки; толщина применяемых ламелей. Полученное уравнение регрессии ∆Q=38,7366-0,0277N-0,0389T-0,1283P-0,00009NT адекватно по критерию Фишера F_р=0,033 при уровне значимости 5%. Условие F_р<F_t выполняется. Максимальная несущая способность клееных деревянных балок с ламелями из термически поврежденной древесины P. sylvestris достигается при средней плотности сырьевой древесины 471,6 кг/м3, отбираемой с комлевой части ствола, и соотношением площади поперечного сечения древесины, поврежденной огневым воздействием, к общей площади поперечного сечения клееной балки в 24% и толщине ламелей в 33 мм. Наибольшее влияние на несущую способность балочных конструкций оказывает соотношение площади поперечного сечения древесины, поврежденной огневым воздействием, к общей площади поперечного сечения клееной балки, затем толщина используемых ламелей, и наименьшее – плотность древесины в зависимости от места отбора древесины по высоте ствола.

The wood of Scots pine (Pinus sylvestris L.), which has been partially charred due to a forest fire, exhibits sufficiently high physical and mechanical properties to be used as a structural material. This wood can be incorporated into the middle sections of glued wooden beams. In order to optimize the strength and flexibility of the beam structure, we conducted a multifactor experiment to determine the optimum variable factors: 1) the location of wood selection based on the height of the tree trunk; 2) the ratio of the cross-sectional area of fire-damaged wood to the total cross-section area of the glued beam; 3) the thickness of the laminae used based on the results of this experiment. Developed a regression equation: ∆Q = 38.7366 – 0.0277 N – 0.0389 T – 0.1283 P – 0.00009 NT, where ∆Q is the difference in load-carrying capacity, N is the number of tests, T is the thickness of laminae, and P is the percentage of fire-damaged wood. The resulting equation is deemed adequate based on the Fisher criterion Fp = 0.033 at a 5% significance level. The condition Fp < Ft is met, indicating that the maximum bearing capacity for glued wooden beams incorporating lamellas from thermally damaged wood is P. sylvestris is produced with an average wood density of 471.6 kg/m³ taken from the bottom of the trunk. The ratio of wood damaged by fire in the cross-section area to the overall cross-sectional area of the glueless beam is 24%, and the lamella thickness is 33 mm. The ratio of wood damaged by fire has the most significant impact on the bearing capacity of the beam structure, followed by lamella thickness, and finally wood density, which depends on the location of wood collection along the trunk height.

огневое воздействие древесины деревянные балки лесные пожары планирование эксперимента многофакторный эксперимент клееные деревянные конструкции (КДК) сосна обыкновенная Pinus sylvestris L.

fire impact of wood wooden beams forest fires experimental planning multifactorial experiment glued wood structures (GWS) Scots pine Pinus sylvestris L.

Martinov V., Lisyatnikov M., Roshchina S., Lukina A. (2024). Physical and Mechanical Properties of Coniferous Wood After Exposure to Fire. In: Proceedings of MPCPE 2022. MPCPE 2022. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 335. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-30570-2_18.

Mechanical and microstructural changes in post-fire raw wood / A. Lukina [et al.] // Architecture and Engineering. – 2022. – Vol. 7, No. 3. – P. 44-52. – DOI 10.23968/2500-0055-2022-7-3-44-52. – EDN OHGQVJ. Режимдоступа: https://elibrary.ru/ohgqvj.

Прочностные свойства сырой древесины после лесного пожара / А. Лукина, М. Лисятников, М. Лукин [и др.] // Гражданский журнал. – 2023. – № 3(119). – С. 11907. – DOI 10.34910/MCE.119.7. Режим доступа: https://elibrary.ru/JIUHQK.

Prochnostnye svoystva syroy drevesiny posle lesnogo pozhara / A. Lukina, M. Lisyatnikov, M. Lukin [i dr.] // Grazhdanskiy zhurnal. – 2023. – № 3(119). – S. 11907. – DOI 10.34910/MCE.119.7. Rezhim dostupa: https://elibrary.ru/JIUHQK.

Прочность и деформативность сырьевой древесины после огневого воздействия / А. В. Лукина [и др.], // Строительство и реконструкция. – 2022. – № 6(104). – С. 40-49. – DOI 10.33979/2073-7416-2022-104-6-40-49. Режим доступа: https://elibrary.ru/FUHDDN.

Prochnost' i deformativnost' syr'evoy drevesiny posle ognevogo vozdeystviya / A. V. Lukina [i dr.], // Stroitel'stvo i rekonstrukciya. – 2022. – № 6(104). – S. 40-49. – DOI 10.33979/2073-7416-2022-104-6-40-49. Rezhim dostupa: https://elibrary.ru/FUHDDN.

Chernykh, A. Ecological peculiarities and problems of glued timber structures reinforcement / A. Chernykh, S. Mironova, S. Mamedov // RocznikOchronaSrodowiska. – 2020. – Vol. 22, No. 1. – P. 203-213. – EDN DCNSJS.

Снегирева, С. Н. Исследование твердости древесины сосны, поврежденной сильным низовым и верховым пожаром / С. Н. Снегирева, А. Д. Платонов, Е. В. Кантиева // Эколого-ресурсосберегающие технологии в науке и технике : материалы Всероссийской научно-технической конференции, Воронеж, 19–20 октября 2021 года. – Воронеж: Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, 2021. – С. 188-191. – DOI 10.34220/ERSTST2021_188-191. – EDN LOJTVY.

Snegireva, S. N. Issledovanie tverdosti drevesiny sosny, povrezhdennoy sil'nym nizovym i verhovym pozharom / S. N. Snegireva, A. D. Platonov, E. V. Kantieva // Ekologo-resursosberegayuschie tehnologii v nauke i tehnike : materialy Vserossiyskoy nauchno-tehnicheskoy konferencii, Voronezh, 19–20 oktyabrya 2021 goda. – Voronezh: Voronezhskiy gosudarstvennyy lesotehnicheskiy universitet im. G.F. Morozova, 2021. – S. 188-191. – DOI 10.34220/ERSTST2021_188-191. – EDN LOJTVY.

Снегирева, С. Н. Твердость комлевой древесины сосны, поврежденной различными видами пожара после длительного хранения / С. Н. Снегирева, А. Д. Платонов, Е. В. Кантиева // ЗЕЛЕНАЯ ЭКОНОМИКА: "IFOREST" : Материалы международной научно-практической конференции, Воронеж, 29 сентября 2021 года. – Воронеж: Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, 2021. – С. 104-108. – DOI 10.34220/ZEIF2022_104-108. – EDN ENAPWH.

Snegireva, S. N. Tverdost' komlevoy drevesiny sosny, povrezhdennoy razlichnymi vidami pozhara posle dlitel'nogo hraneniya / S. N. Snegireva, A. D. Platonov, E. V. Kantieva // ZELENAYa EKONOMIKA: "IFOREST" : Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii, Voronezh, 29 sentyabrya 2021 goda. – Voronezh: Voronezhskiy gosudarstvennyy lesotehnicheskiy universitet im. G.F. Morozova, 2021. – S. 104-108. – DOI 10.34220/ZEIF2022_104-108. – EDN ENAPWH.

Density formation along the trunk radius in various wood species based on latitudinal or altitudinal zoning / A. V. Kiseleva, S. N. Snegireva, A. D. Platonov, O. A. Pinchevska // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Voronezh, 23 октября 2020 года. – Voronezh, 2020. – P. 012055. – DOI 10.1088/1755-1315/595/1/012055. – EDN AJVFIR.

Density formation along the trunk radius in various wood species based on latitudinal or altitudinal zoning / A. V. Kiseleva, S. N. Snegireva, A. D. Platonov, O. A. Pinchevska // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Voronezh, 23 oktyabrya 2020 goda. – Voronezh, 2020. – P. 012055. – DOI 10.1088/1755-1315/595/1/012055. – EDN AJVFIR.

Lukin M, Prusov E, Roshchina S, Karelina M, Vatin N. Multi-Span Composite Timber Beams with Rational Steel Reinforcements. Buildings. 2021; 11(2):46. https://doi.org/10.3390/buildings11020046.

10.

Kasymov, Denis &Agafontsev, Mikhail &Tarakanova, Veronika&Loboda, E &Martynov, P &Orlov, Konstantin &Reyno, Vladimir. (2021). Effect of wood structure geometry during firebrand generation in laboratory scale and semi-field experiments. Journal of Physics: Conference Series. 1867. 012020. 10.1088/1742-6596/1867/1/012020.

11.

Snegireva, Svetlana &Platonov, Aleksey &Kiseleva, Aleksandra &Kantieva, Ekaterina. (2022). Variability of the hardness of pine wood damaged by strong grassroots and rampant riding fire. Forestry Engineering Journal. 11. 79-87. 10.34220/issn.2222-7962/2021.4/7.

12.

Влияние пожара на толщину клеточных стенок древесины сосны / С. Н. Снегирева, А. Д. Платонов, О. М. Мазекина, Н. Г. Кеян // Перспективные ресурсосберегающие технологии развития лесопромышленного комплекса : Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов, Воронеж, 29 сентября 2023 года. – Воронеж: Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, 2023. – С. 240-242. – DOI 10.58168/R-STDTIC2023_240-242. – EDN WZCXVO.

Vliyanie pozhara na tolschinu kletochnyh stenok drevesiny sosny / S. N. Snegireva, A. D. Platonov, O. M. Mazekina, N. G. Keyan // Perspektivnye resursosberegayuschie tehnologii razvitiya lesopromyshlennogo kompleksa : Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii molodyh uchenyh i studentov, Voronezh, 29 sentyabrya 2023 goda. – Voronezh: Voronezhskiy gosudarstvennyy lesotehnicheskiy universitet im. G.F. Morozova, 2023. – S. 240-242. – DOI 10.58168/R-STDTIC2023_240-242. – EDN WZCXVO.

13.

Strength properties of raw wood after a wildfire / A. Lukina, M. Lisyatnikov, M. Lukin [et al.] // Magazine of Civil Engineering. – 2023. – No. 3(119). – P. 11907. – DOI 10.34910/MCE.119.7. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=53806550.

Strength properties of raw wood after a wildfire / A. Lukina, M. Lisyatnikov, M. Lukin [et al.] // Magazine of Civil Engineering. – 2023. – No. 3(119). – P. 11907. – DOI 10.34910/MCE.119.7. Rezhim dostupa: https://elibrary.ru/item.asp?id=53806550.

14.

Gribanov, A. S. Experimental investigations of composite wooden beams with local wood modification / A. S. Gribanov, V. I. Rimshin, S. I. Roshchina // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering : International Conference on Construction, Architecture and Technosphere Safety, Chelyabinsk, 25–27 сентября 2019 года. Vol. 687, 3. – Chelyabinsk: Institute of Physics Publishing, 2019. – P. 033039. – DOI 10.1088/1757-899X/687/3/033039. Режимдоступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=43233459.

Gribanov, A. S. Experimental investigations of composite wooden beams with local wood modification / A. S. Gribanov, V. I. Rimshin, S. I. Roshchina // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering : International Conference on Construction, Architecture and Technosphere Safety, Chelyabinsk, 25–27 sentyabrya 2019 goda. Vol. 687, 3. – Chelyabinsk: Institute of Physics Publishing, 2019. – P. 033039. – DOI 10.1088/1757-899X/687/3/033039. Rezhimdostupa: https://elibrary.ru/item.asp?id=43233459.

15.

Влагопроводность древесины сосны, поврежденной пожаром, при атмосферной сушке / А. Д. Платонов, С. Н. Снегирева, Е. В. Кантиева [и др.] // Перспективные ресурсосберегающие технологии развития лесопромышленного комплекса : Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов, Воронеж, 29 сентября 2023 года. – Воронеж: Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, 2023. – С. 126-129. – DOI 10.58168/R-STDTIC2023_126-129. – EDN DEFNQF.

Vlagoprovodnost' drevesiny sosny, povrezhdennoy pozharom, pri atmosfernoy sushke / A. D. Platonov, S. N. Snegireva, E. V. Kantieva [i dr.] // Perspektivnye resursosberegayuschie tehnologii razvitiya lesopromyshlennogo kompleksa : Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii molodyh uchenyh i studentov, Voronezh, 29 sentyabrya 2023 goda. – Voronezh: Voronezhskiy gosudarstvennyy lesotehnicheskiy universitet im. G.F. Morozova, 2023. – S. 126-129. – DOI 10.58168/R-STDTIC2023_126-129. – EDN DEFNQF.

16.

Löf, Magnus & Madsen, Palle & Metslaid, Marek & Witzell, Johanna & Jacobs, Douglass. (2019). Restoring forests: regeneration and ecosystem function for the future. New Forests. 50. 139-151. 10.1007/s11056-019-09713-0.

17.

Ковтун, И. Ю. Механизм изменения физико-механических свойств древесины при различных температурах и времени термообработки / И. Ю. Ковтун, А. З. Мальцева // Матрица научного познания. – 2021. – № 11-2. – С. 45-50. Режимдоступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=47276526.

Kovtun, I. Yu. Mehanizm izmeneniya fiziko-mehanicheskih svoystv drevesiny pri razlichnyh temperaturah i vremeni termoobrabotki / I. Yu. Kovtun, A. Z. Mal'ceva // Matrica nauchnogo poznaniya. – 2021. – № 11-2. – S. 45-50. Rezhimdostupa: https://elibrary.ru/item.asp?id=47276526.

18.

Федотов, И. О. Параметры обугливания древесины с огнезащитой для расчетной методики оценки пределов огнестойкости деревянных конструкций / И. О. Федотов, П. В. Халепа, А. Б. Сивенков // Актуальные проблемы и инновации в обеспечении безопасности : Сборник материалов Дней науки c международным участием, Екатеринбург, 06–10 декабря 2021 года / Уральский институт ГПС МЧС России. Том Часть 1. – Екатеринбург: Уральский институт Государственной противопожарной службы МЧС России, 2022. – С. 262-266. Режимдоступа: https://elibrary.ru/IQGDAG.

Fedotov, I. O. Parametry obuglivaniya drevesiny s ognezaschitoy dlya raschetnoy metodiki ocenki predelov ognestoykosti derevyannyh konstrukciy / I. O. Fedotov, P. V. Halepa, A. B. Sivenkov // Aktual'nye problemy i innovacii v obespechenii bezopasnosti : Sbornik materialov Dney nauki c mezhdunarodnym uchastiem, Ekaterinburg, 06–10 dekabrya 2021 goda / Ural'skiy institut GPS MChS Rossii. Tom Chast' 1. – Ekaterinburg: Ural'skiy institut Gosudarstvennoy protivopozharnoy sluzhby MChS Rossii, 2022. – S. 262-266. Rezhimdostupa: https://elibrary.ru/IQGDAG.

19.

Sergeev, Michail& Lukin, M &Strekalkin, A & Roshchina, Svetlana. (2021). Mathematical modeling of stress-strain state of the nodal joint of wooden beams. Journal of Physics: Conference Series. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2131/3/032088.

20.

Zaytsev, D. A. Wood density of pine and spruce stands according to trees diameter distribution after thinning / D. A. Zaytsev, D. A. Danilov, S. V. Navalihin // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science : International Jubilee Scientific and Practical Conference "Innovative Directions of Development of the Forestry Complex (FORESTRY-2018)", Voronezh, 04–05 октября 2018 года. Vol. 226, conference 1. – Institute of Physics Publishing: Institute of Physics Publishing, 2019. – P. 012065. – DOI 10.1088/1755-1315/226/1/012065. – EDN WUMJQN.

Zaytsev, D. A. Wood density of pine and spruce stands according to trees diameter distribution after thinning / D. A. Zaytsev, D. A. Danilov, S. V. Navalihin // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science : International Jubilee Scientific and Practical Conference "Innovative Directions of Development of the Forestry Complex (FORESTRY-2018)", Voronezh, 04–05 oktyabrya 2018 goda. Vol. 226, conference 1. – Institute of Physics Publishing: Institute of Physics Publishing, 2019. – P. 012065. – DOI 10.1088/1755-1315/226/1/012065. – EDN WUMJQN.

21.

Технология изготовления клееных деревянных конструкций с применением древесины, поврежденной огневым воздействием лесного пожара / В. А. Мартынов, М. С. Лисятников, А. В. Лукина, С. И. Рощина // Лесотехнический журнал. – 2023. – Т. 13, № 4(52). – С. 158-177. – DOI 10.34220/issn.2222-7962/2023.4/10. – EDN ZIBLMX.

Tehnologiya izgotovleniya kleenyh derevyannyh konstrukciy s primeneniem drevesiny, povrezhdennoy ognevym vozdeystviem lesnogo pozhara / V. A. Martynov, M. S. Lisyatnikov, A. V. Lukina, S. I. Roschina // Lesotehnicheskiy zhurnal. – 2023. – T. 13, № 4(52). – S. 158-177. – DOI 10.34220/issn.2222-7962/2023.4/10. – EDN ZIBLMX.