Марк Хельцен Дрейпер, Университет Юты
древесины

Как дерево возвращается в строительство - исследование

Продукт инженерной древесины: отношения человечества с деревом как со строительным материалом берут свое начало в далекой истории: археологические находки свидетельствуют о том, что наши предки использовали его еще до того, как превратились в Homo sapiens. От примитивных деревянных орудий труда доисторических времен до сложных скандинавских церквей из штевней и культового сруба Линкольна - дерево ценилось за его изобилие, простоту в обращении и эстетическую привлекательность.

Однако в эпоху индустриализации дерево вышло из употребления, так как городские ландшафты взлетели ввысь, а бетон и сталь стали каркасом современных городов. Эти материалы способны выдерживать большие нагрузки, что облегчает строительство более крупных зданий, а также обладают большей устойчивостью к огню, сейсмическим воздействиям и разрушению водой. Тем не менее, производство стали и бетона оказывает значительное влияние на окружающую среду и экономику, являясь причиной значительной доли мировых выбросов.

Крис Пантелидес, профессор инженерии из Университета Юты, предвещает новую главу для дерева в строительстве. Его кабинет на кафедре гражданского и экологического строительства украшен различными образцами древесины и металлическими крепежами, символизирующими мост между старым и новым. Пантелидес, держа в руках кусок композитной древесины, представляет то, что, по его мнению, является важнейшим достижением в области строительных материалов.

Блок - образец технологии массовой древесины, революционного продукта из инженерной древесины, совершенствованию которого Пантелидес посвятил семь лет. Его последняя научная статья "Дизайн и циклические эксперименты каркаса из массивной древесины с ограничителем смятия" опубликована в Journal of Structural Engineering и посвящена оптимизации использования массивной древесины для повышения устойчивости к землетрясениям.

Массивная древесина характеризуется своей композитной природой, созданной из нескольких слоев или секций древесины, объединенных в колонны, балки и панели. Два конкретных типа, на которых акцентирует внимание Пантелидес, - это массовые фанерные панели и массовые слоистые балки. Эти материалы экологически безопасны и обеспечивают структурную целостность, сравнимую со сталью или бетоном, но при этом гораздо легче, что снижает потребность в фундаменте.

Композитная природа массивной древесины делает ее практически непроницаемой для огня и влаги, что повышает ее долговечность. Кроме того, ответственное лесопользование делает древесину устойчивым и возобновляемым ресурсом. Древесина также служит поглотителем углерода, компенсируя выбросы углекислого газа, а ее использование в строительстве обещает ускорение сроков строительства и снижение загруженности строительных площадок.

Пантелидес подчеркивает психологические и оздоровительные преимущества, связанные с деревянной архитектурой, обращаясь к врожденной человеческой привязанности к природе. Тем не менее, сталь продолжает доминировать в строительстве высоких зданий благодаря своей гибкой прочности, особенно в зонах, подверженных стихийным бедствиям.

Понимание свойств массивной древесины под нагрузкой является сложной задачей, на которую влияет огромное количество факторов, включая тип древесины, размер частиц, процессы склеивания и ориентацию слоев древесины. Исследования Пантелидеса включают в себя создание различных "рецептов" массивной древесины, в частности, спрессованных щепок темной пихты, скрепленных вместе и ламинированных высокопрочным клеем. Затем этот композит можно количественно соединить с помощью стальных дюбелей и пластин.

Timber Buckling Restrained Brace (T-BRB), главная тема исследований Пантелидеса, представляет собой деревянную версию сейсмопоглощающих опор, традиционно используемых в строительстве. Вместо стальной трубы, заполненной бетоном, T-BRB использует массив древесины в сочетании со стальным сердечником для перенаправления сейсмических сил во время землетрясения.

Пантелидес и его команда, включая аспирантку Эмили Уильямсон, тестируют эти инновации с помощью актуаторов в лабораторных условиях, имитируя интенсивную сейсмическую активность для наблюдения и измерения характеристик массивной древесины. Полученные результаты пополняют растущий объем данных, которые ускорят интеграцию массивной древесины в инженерные системы, позволяя создавать более высокие и прочные деревянные конструкции.

В то время как в Европе уже давно используют массивную древесину, США были более осторожны, поддерживая строительные нормы и правила, благоприятствующие традиционным материалам. Однако благодаря развивающимся стандартам и исследованиям, подобным исследованиям Пантелидеса, массовая древесина набирает обороты, обещая более устойчивое будущее для строительства. Недавние обновления в Международном строительном кодексе теперь разрешают возводить 18-этажные здания из массивной древесины, и уже появились гибридные здания, такие как 25-этажное здание в Висконсине и пятиэтажное здание в Юте.

Пантелидес представляет себе недалекое будущее, в котором массивная древесина станет не просто вариантом, а преобладающим выбором для многоэтажных зданий, и предсказывает, что в ближайшие два десятилетия использование стали и бетона может уйти в прошлое, а деревянные конструкции поднимутся на новую высоту, построив здания высотой более 50 этажей.


× Progressive Web App | Add to Homescreen

Чтобы установить это веб-приложение на свой iPhone/iPad, нажмите значок. Progressive Web App | Share Button А затем добавить на главный экран.

Не в сети