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. По авторскому методу они проверили способность стен из бруса вертикального сечения справляться с продольными и поперечными нагрузками.
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.
Дома из вертикального бруса появились задолго до тренда на эко-архитектуру. Известны исторические здания, где стены были сделаны из квадратного и круглого бруса, установленного вертикально, например, такая постройка есть в подмосковной усадьбе Федора Тютчева. Однако в процессе эксплуатации между брусьями таких домов возникают зазоры. Избежать подобной проблемы позволяет строительство по технологии Naturi. В этом случае элементы из бруса вертикального сечения скрепляются друг с другом как пазл, без каких-либо дополнительных средств. Такой дом быстро возводится и не страдает от усадки, но возможность деформации его конструкции до конца не изучена.
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 метров и ширине пролетов в 10 и 12 метров, 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.
По материалам Naked Science.
