Технология деревянных строительных конструкций: Деревянные конструкции в строительстве — Proderevo.net

Деревянные конструкции в строительстве — Proderevo.net

11.10.2017

5950

Источник: Ассоциация деревянного домостроения

Мировой опыт деревянного домостроения

В США, Канаде и Финляндии доля деревянных домов в общем объёме малоэтажного строительства составляет более 80%, в Японии – 45 %, в Германии и Великобритании – около 12–15%. Доля деревянных жилых и нежилых зданий в общем объёме строительства по этим странам доходит до 40%.

В России в структуре малоэтажного домостроения по конструкции стен на дерево приходится около 25% от общего объёма жилья в кв. м.

Доля строительства с применением продукции деревянного домостроения (клееный, оцилиндрованный, профилированный брус, деревянные сэндвич-панели) в 2016 году составила всего 12%.

Преимущества деревянного домостроения

• Экологичность, долговечность, безопасность, эстетичность
• Небольшой вес и высокая огнестойкость основного конструкционного материала – LVL бруса
• Низкая цена технологий строительства
• Высокая утилизация дерева в производстве
• Время сборки дома от 2 до 9 недель
• Осуществление отделки дома и закладки коммуникаций на производстве снижает процент ошибок при строительстве
• 50 лет до капитального ремонта
• Подходит для строительства в сейсмоопасных регионах

О цели Минпромторга России

Цель Минпромторга России – расширить использование древесины в строительстве. Это позволит задействовать значительный лесной ресурс России и обеспечить мультипликативный экономический эффект в смежных отраслях: производство строительных материалов, энергетика, транспорт, жилищно-коммунальное хозяйство, потребительские товары, в том числе мебель.

Проект Стратегии лесного комплекса до 2030 г.

Раздел Стратегии о развитии деревянного домостроения предусматривает:

1. Стимулирование спроса на деревянные дома заводского изготовления и элементы деревянного домостроения
2. Введение ограничений на госзакупки импортной продукции ЛПК
3. Разработку программы продвижения продукции лесопромышленного комплекса
4. Внесение изменений в Правила формирования, предоставления и распределения субсидий из федерального бюджета бюджетам субъектов Российской Федерации

Результатом встречи Министра финансов Российской Федерации Антона Силуанова и Министра промышленности и торговли Российской Федерации Дениса Мантурова 12 мая 2017 явилось установление дополнительного условия использования продукции деревянного домостроения при строительстве 30% от запланированного количества объектов при финансировании из федерального бюджета.

О предложении по определению квот на использование продукции деревянного домостроения в программах

Возможно использование продукции деревянного домостроения при реализации федеральных и государственных программ:

1. «Развитие физической культуры и спорта»;
2. «Обеспечение доступным и комфортным жильём и коммунальными услугами граждан Российской Федерации»;
3. «Развитие образования»; «Развитие культуры и туризма»;
4. «Устойчивое развитие сельских территорий»;
5. «Обеспечение общественного порядка и противодействие преступности».

Строительство социальных объектов с применением продукции деревянного домостроения

Строительство социальных объектов с применением продукции деревянного домостроения позволит удовлетворить значительный спрос населения в таких объектах, снизит применение ресурсоемких (энергоемких) материалов и переориентирует производителей на использование недорогих и экологичных строительных материалов на основе древесины.

В отдельных регионах Российской Федерации доля социальных объектов, построенных из древесины, составляет всего 5%–10%. При этом в Карелии этот показатель достигает 22%, в Архангельской области и

Вологодской области – более 30 %. Существуют предпосылки применения продукции деревянного домостроения при строительстве зданий и сооружений, включая жилые дома, малокомплексные детские учреждения, школы, фельдшерско-акушерские пункты, дома для детей-сирот, многофункциональные центры.Дополнительным стимулом спроса на продукцию деревянного домостроения также может стать возможность получения потребительского кредита на приобретение деревянных домов заводского изготовления у производителей по льготной ставке на срок до 3-х лет аналогично механизму субсидирования кредитным организациям на приобретение автомобилей отечественного производства.

Примеры социальных объектов с применением продукции деревянного домостроения

Детский теннисный центр «Спартак» в Новокузнецке

Возведено с применением современных несущих конструкций из LVL-бруса.

Дворец водных видов спорта в Казани

Сооружен по уникальным технологиям из LVL-бруса к Чемпионату мира по водным видам спорта 2015 года.

Аквапарк в Санкт-Петербурге

При строительстве применены конструкции из LVL-бруса.

Административно-жилой комплекс для участковых уполномоченных полиции в Воронежской области

Построен по региональной программе по строительству.

Здание амбулатории в Воронежской области

Построено в рамках региональной программы по обеспечению сельских поселений ФАПами и амбулаториями

Перспективы деревянного домостроения в России

Поделиться

Метки

Деревянное домостроение

• Предыдущая статья Ввод жилых домов с применением деревянных конструкций в Российской Федерации
• Следующая статья Деревянные высотки в Москве и Минске – фантазии или реальность?

Строительство деревянных небоскрёбов — Здания высоких технологий — Инженерные системы

В Европейском союзе реализуется программа «Деревянная Европа», согласно которой доля жилья из дерева в общем объёме малоэтажного фонда к 2020 году должна достичь 80 %.

Энергосбережение и экология строительных процессов и материалов выходят на первое место. В связи с этим Европе и Северной Америке начали строить небоскрёбы, из дерева основываясь на идее энергосбережения и очищения атмосферы от углекислого газа. В Финляндии доля деревянных домов составляет 40 %, в Германии здания из древесины занимают 20 % строительного рынка, в Австрии около 30 % домов построено с применением деревянных конструкций.

Строительство небоскрёбов из дерева производится по технологии Cross-laminated timber или X-lam – из крупногабаритных перекрёстно-клееных панелей (CLT panels). Из древесины ели изготавливают колонны, стропила и балки. Высушенные деревянные ламели толщиной от 10 до 45 мм под давлением не менее 0,6 Н/мм

Панели маркируют и вместе с детальной сборочной схемой перевозят на строительную площадку. Это один из самых длительных этапов, так как крупногабаритные деревянные материалы путешествуют из одной страны в другую по суше и по морю. На строительной площадке остаётся только собрать все элементы в правильной последовательности. Инженеры признаются, что большинство ошибок возникает при сборке, но если удается избежать этого, то процесс возведения идёт гораздо быстрее, чем при возведении железобетонных зданий. Четыре строителя и подъёмный кран собирают 8–10-этажное деревянное здание за 9–10 недель. Кроме скорости возведения к плюсам многоэтажных зданий из древесины можно отнести чистоту стройплощадки и относительную тишину монтажного процесса.

Согласно проведённым исследованиям на долю строительной индустрии приходится 39 % от общего количества выбросов углекислоты в атмосферу. Дерево – экологический чистый материал, и поэтому является технологической и экономической альтернативой стали и бетону.

Многие специалисты ставят под сомнение пожарную безопасность многоэтажных деревянных зданий. Все знают, что дерево горит, а сталь нет, но степень горючести не является показателем огнестойкости. Древесина обладает низкой теплопроводностью и может сохранять целостность структуры долгое время. Поджечь бревно, балку или толстую деревянную панель очень сложно, но если она все-таки загорелась, то горит очень медленно и по предсказуемой схеме. При прогреве древесины до температуры 280 °C на её поверхности образуется обуглившийся слой, который тлеет и изолирует собой сердцевину, осложняя поступление кислорода внутрь, что замедляет процесс горения.

При этих же температурах негорючая, но теплопроводная сталь плавится, деформируется в разных направлениях уже при температуре 450–500 °C и теряет свою несущую способность. Необработанная огнезащитным слоем стальная конструкция обрушивается через 15 минут после начала пожара, при этом невозможно рассчитать, где именно произойдёт обрушение. Основное преимущество деревянной конструкции при пожаре – это повышенная огнестойкость и предсказуемость поведения. Для предупреждения возгорания зданий из дерева производится заводская обработка конструкций антипиренами, а для нейтрализации источника – устанавливаются системы оповещения и спринклерные системы.

Главный инженер по пожарной безопасности американской компании Arup Дэвид Барбер (David Barber) считает, что опасность представляют как раз дома, в которых применяются конструкции и элементы из стали. Это так, потому что уже при 600 ^°С сталь меняет структуру, а с ней и несущую способность. А в в очаге пожара температура огня доходит до 1 000 ^°С. Поэтому для стальных конструкций требуется защита, иначе они просто расплавятся. А вот дереву защита, оказывается, вовсе не нужна! Это доказывает обычный лесной пожар, во время которого дерево обгорает снаружи на определенную глубину, но при этом не умирает и не падает. Более того, внутри дерева сохраняется слой, способствующий последующей регенерации. Ниже приведём наиболее значимые проекты самых высоких зданий из дерева.

Treet – 14-этажное деревянное здание в Бергене (Норвегия)

В норвежском городе Берген идёт строительство здания Treet. Вертикальную нагрузку несут клееные (gluelam) вертикальные деревянные фермы (колонны сечением 495 мм × 495 мм и 405 мм × 650 мм, раскосы – 406 мм × 405 мм), а из CLT-панелей возведены лестницы, лестничные и лифтовые шахты, стены и перекрытия. Период огнестойкости основной несущей системы (фермы) составляет 90 мин., а вторичной (CLT-панелей) – 60 мин.

Stadthaus – 9-этажное здание в Лондоне (Великобритания)

Фасад облицован 5 000 панелями размером 1 200 мм × 230 мм, на 70 % состоящими из переработанных отходов деревообрабатывающей промышленности. Их рисунок напоминает игру светотени, создаваемую в течение дня на фасадах окружающей застройкой и деревьями.

Bridport House – 8-этажное здание в Лондоне (Великобритания)

www. crosslam.ru

При выборе типа несущего остова архитекторы руководствовались критериями веса конструкции: под строительным участком проходит труба водостока XIX века, которую было необходимо сохранить. Железобетонное здание было бы тяжёлым, поэтому выбор пал на перекрестно-клееные панели.

Forté – 10-этажное здание в Мельбурне (Канада)

Фасады облицованы алюминиевыми панелями, балконы, являющиеся продолжением панелей перекрытия, покрыты полиуретановой гидроизоляционной мембраной, а затем – плиткой по стяжке. Деревянные CLT-панели оставлены открытыми только на потолках лоджий и на одной стене в интерьере каждой квартиры.

Via Cenni – 9-этажное здание в Милане (Италия)

Высотная конструкция из перекрестно-клееных панелей впервые используется в условиях сейсмоопасного региона: на окраине Милана. Жилой комплекс общей площадью 17 000 м² состоит из четырёх 9-этажных башен, соединенных 2-уровневым стилобатом. В комплексе – 124 квартиры (площадью от 50 до 100 м²). Башни 13,6 × 19,1 м в плане и 27,95 м высотой – однотипные, но не одинаковые: индивидуальный облик формируется рисунком балконов.

Конструктивная толщина стен уменьшается на 20 мм через каждые два-три этажа: на первом она составляет 200 мм, на девятом – 120 мм. Полы – 200 и 230 мм (7 слоев). Пролёты меньше 5,8 м перекрываются 5-слойной панелью (200 мм), а пролёты меньше 6,7 м – 7-слойной 230-миллиметровой. Стыкуются панели с помощью специальных соединительных шурупов от 200 до 550 мм длиной.

Big Wood – 44-этажный небоскрёб в Чикаго (США)

www. crosslam.ru

Многофункциональный комплекс Big Wood высотой 44 этажа построят в деловом центре Чикаго. Конструктивная особенность комплекса заключается в использовании многослойной древесины. Автор проекта американский архитектор Майкл Чартерс считает, что дерево – один из лучших материалов для строительства, благодаря которому сокращаются вредные выбросы в атмосферу и создаётся здоровая среда обитания.

Baobab – 35-этажное здание в Париже (Франция)

Майкл Грин – автор проекта 35-этажного деревянного высотного здания под названием Baobab в Париже. Его построят из перекрестно-склеиваемых панелей (CLT), которые будут производиться на заводе, а к месту поставляться готовыми комплектами. Строительный процесс будет напоминать сборку мебели IKEA и не займёт много времени, а значит, позволит сэкономить на производстве работ.

18-этажный небоскрёб в Ванкувере (Канада)

В Ванкувере началась постройка 18-этажного небоскрёба из деревянных конструкций. Завершение строительства запланировано на сентябрь 2017 года, после чего здание общежития для студентов Университета Британской Колумбии (высотой 53 м) станет самым высоким в мире зданием из дерева. У него простой прямоугольный план ограждающих конструкций. Новое общежитие рассчитано на проживание 404 студентов в 272 студиях и 33 апартаментах.

Стоимость конструкций из CLT-панелей высокая, что связано с отсутствием конкуренции. На рынке существует всего 2–3 крупных производителя таких строительных материалов, и большая доля затрат приходится на их транспортировку материалов из Австрии – основного поставщика, по всему миру. Производители CLT-технологии утверждают, что будущее – за деревянными небоскрёбами. Комбинируя железобетонное ядро с деревянной вторичной несущей системой или, наоборот, деревянные стойки и балки – с монолитными перекрытиями, можно возводить здания в 25–30 и даже 40 этажей.

В настоящее время в мире проектировщики разрабатывают новые архитектурные решения для деревянных небоскрёбов и многочисленные инженерные расчёты. Этапы строительства 8-этажного деревянного бизнес-центра в Дорнбирне LCT ONE (LifeCycle Tower) подробнее можно посмотреть здесь:

www.creebyrhomberg.com

Посмотреть видео по технологии строительства деревянного высотного здания можно здесь:

 * Анизотропия древесины и древесных материалов (от греч. anisos — неравный и tropos — направление), неодинаковость физических свойств древесины и древесных материалов в разных направлениях. Анизотропия древесины растущего дерева обусловлена её волокнистой структурой. Сердцевинные лучи с вытянутыми по радиусам ствола осями клеток несколько уменьшают различие механических и других свойств, древесины вдоль и поперёк волокон. Древесина с малым содержанием сердцевидных лучей (хвойные породы, особенно ель и сосна) имеет больше различий в свойствах вдоль и поперёк волокон по сравнению с древесиной лиственных, пород. Анизотропия древесины должна быть учтена при её использовании в конструкциях. При прессовании и моделировании увеличивается прочность в направлениях, не совпадающих с направлением волокон. Для повышения прочности изделий из древесины её иногда перерабатывают в шпон. Путём соответствующего наложения и склеивания листов шпона получают менее анизотропные материалы: фанеру и древесные слоистые пластики.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ:

Использование природных структур в деревянных постройках | Новости Массачусетского технологического института

Обеспокоенность по поводу изменения климата сосредоточила значительное внимание на строительном секторе, в частности на добыче и переработке строительных материалов. На долю бетонной и сталелитейной промышленности приходится до 15 процентов глобальных выбросов углекислого газа. Напротив, древесина обеспечивает естественную форму связывания углерода, поэтому вместо нее есть тенденция использовать древесину. Действительно, некоторые страны призывают к тому, чтобы общественные здания хотя бы частично строились из дерева, и масштабные деревянные здания появляются по всему миру.

Наблюдая за этими тенденциями, Кейтлин Мюллер ’07, SM ’14, PhD ’14, доцент кафедры архитектуры и гражданского и экологического проектирования в программе строительных технологий в Массачусетском технологическом институте, видит возможность для дальнейшего повышения устойчивости. Поскольку лесная промышленность стремится производить деревянные заменители традиционных бетонных и стальных элементов, основное внимание уделяется заготовке прямых участков деревьев. Части неправильной формы, такие как узлы и вилки, превращают в гранулы и сжигают или измельчают в садовую мульчу, которая разлагается в течение нескольких лет; оба подхода высвобождают углерод, захваченный древесиной, в атмосферу.

В течение последних четырех лет Мюллер и ее исследовательская группа Digital Structures разрабатывали стратегию «переработки» этих отходов путем их использования в строительстве — не в качестве облицовки или отделки, направленной на улучшение внешнего вида, а в качестве структурных компонентов. «Самая большая ценность, которую вы можете придать материалу, — это дать ему несущую роль в конструкции», — говорит она. Но когда строители используют первичные материалы, эти структурные компоненты являются частями зданий с наибольшим объемом выбросов из-за большого объема высокопрочных материалов. Поэтому использование переработанных материалов вместо этих высокоуглеродных систем особенно эффективно для сокращения выбросов.

Мюллер и ее команда сосредотачиваются на разветвлениях деревьев, то есть на местах, где ствол или ветвь дерева делится надвое, образуя Y-образную часть. На архитектурных чертежах много подобных Y-образных узлов, где сходятся прямые элементы. В таких случаях эти блоки должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать критические нагрузки.

«Вилки деревьев представляют собой естественно спроектированные структурные соединения, которые работают как консоли в деревьях, а это означает, что они могут очень эффективно передавать силу благодаря своей внутренней структуре волокон», — говорит Мюллер. «Если вы возьмете вилку дерева и разрежете ее посередине, вы увидите невероятную сеть волокон, которые переплетаются, создавая эти часто трехмерные точки передачи нагрузки в дереве. Мы начинаем делать то же самое с помощью 3D-печати, но мы далеки от того, что делает природа с точки зрения сложной ориентации волокон и геометрии».

Она и ее команда разработали пятиэтапный «рабочий процесс от проектирования до изготовления», который сочетает в себе естественные структуры, такие как разветвления деревьев, с цифровыми и вычислительными инструментами, которые сейчас используются в архитектурном проектировании. Несмотря на то, что уже давно существует «ремесленное» движение по использованию натурального дерева в перилах и декоративных элементах, использование вычислительных инструментов позволяет использовать дерево в конструкционных целях — без чрезмерной резки, что является дорогостоящим и может нарушить естественную геометрию и внутреннюю текстуру. структура древесины.

Учитывая широкое использование цифровых инструментов сегодняшними архитекторами, Мюллер считает, что ее подход «по крайней мере потенциально масштабируем и потенциально достижим в наших промышленных системах обработки материалов». Кроме того, сочетая разветвления деревьев с инструментами цифрового дизайна, новый подход также может поддерживать тенденцию среди архитекторов к изучению новых форм. «Многие культовые здания, построенные за последние два десятилетия, имеют неожиданные формы, — говорит Мюллер. «Ветви деревьев имеют очень специфическую геометрию, которая иногда приводит к неправильной или нестандартной архитектурной форме — движимой не каким-то произвольным алгоритмом, а самим материалом».

Шаг 0: Найдите источник, поставьте цели

Прежде чем приступить к процессу от проектирования до производства, исследователям нужно было найти источник разветвлений деревьев. Мюллер обратился за помощью в отдел городского лесного хозяйства города Сомервилль, штат Массачусетс, который ведет цифровую инвентаризацию более 2000 уличных деревьев, включая более 20 видов, и записывает информацию о местоположении, приблизительном диаметре ствола и состоянии каждого дерева. .

С разрешения отдела лесного хозяйства команда в 2018 году присутствовала при вырубке большой группы деревьев рядом с новой средней школой Сомервилля. Среди тяжелого оборудования на площадке была дробилка, готовая превратить всю древесину в мульчу. Вместо этого рабочие услужливо погрузили древесные отходы в грузовик исследователей, чтобы доставить их в Массачусетский технологический институт.

В своем проекте команда Массачусетского технологического института стремилась не только переработать эти отходы, но и использовать их для создания структуры, которая будет оценена общественностью. «Там, где я живу, городу пришлось срубить много деревьев из-за повреждений, нанесенных инвазивным видом жуков», — объясняет Мюллер. «Люди очень расстраиваются — это понятно. Деревья — важная часть городской ткани, обеспечивающая тень и красоту». Она и ее команда надеялись уменьшить эту враждебность, «переустановив удаленные деревья в виде новой функциональной структуры, которая воссоздала бы атмосферу и пространственный опыт, ранее обеспечиваемые срубленными деревьями».

Определив источник и цели, исследователи были готовы продемонстрировать пять шагов рабочего процесса от проектирования до изготовления пространственных структур с использованием инвентаря разветвлений деревьев.

Шаг 1: Создание цифровой библиотеки материалов

Первой задачей было превратить свою коллекцию веток деревьев в цифровую библиотеку. Они начали с обрезки лишнего материала для производства изолированных вилок деревьев. Затем они создали 3D-сканирование каждой вилки. Мюллер отмечает, что в результате недавнего прогресса в области фотограмметрии (измерения объектов с помощью фотографий) и 3D-сканирования они могут создавать цифровые изображения отдельных веток деревьев с высоким разрешением с помощью относительно недорогого оборудования, даже используя приложения, которые работают на обычном смартфоне.

В электронной библиотеке каждая вилка представлена ​​«скелетоном» с изображением трех прямых стержней, сходящихся в одной точке. Относительная геометрия и ориентация ветвей представляют особый интерес, поскольку они определяют внутреннюю ориентацию волокон, которая придает компоненту прочность.

Шаг 2. Найдите наилучшее соответствие между первоначальным проектом и библиотекой материалов

Подобно дереву, типичный архитектурный проект состоит из Y-образных узлов, где три прямых элемента встречаются, чтобы выдержать критическую нагрузку. Таким образом, цель состояла в том, чтобы сопоставить разветвления дерева в библиотеке материалов с узлами в образце архитектурного проекта.

Во-первых, исследователи разработали «метрику несоответствия» для количественной оценки того, насколько хорошо геометрия конкретной ветви дерева соответствует заданному узлу проекта. «Мы пытаемся выровнять прямые элементы в структуре с первоначальными ветвями в дереве», — объясняет Мюллер. «Это дает нам оптимальную ориентацию для передачи нагрузки и максимально использует присущую древесному волокну прочность». Чем хуже выравнивание, тем выше показатель несоответствия.

Цель состояла в том, чтобы получить наилучшее общее распределение всех веток дерева между узлами в целевом проекте. Таким образом, исследователям нужно было попробовать различные распределения от вилки к узлу и для каждого распределения сложить отдельные ошибки несоответствия между вилкой и узлом, чтобы получить общую или глобальную оценку соответствия. Распределение с наилучшей оценкой совпадения обеспечит наиболее структурно эффективное использование всего инвентаря веток дерева.

Поскольку выполнение этого процесса вручную заняло бы слишком много времени, они обратились к «венгерскому алгоритму», методу, разработанному в 1955 году для решения таких задач. «Великолепие алгоритма позволяет очень быстро решить эту проблему [сопоставления], — говорит Мюллер. Она отмечает, что это очень универсальный алгоритм. «Он используется для таких вещей, как сватовство. Его можно использовать в любое время, когда у вас есть две коллекции вещей, между которыми вы пытаетесь найти уникальные совпадения. Таким образом, мы определенно не изобретали алгоритм, но мы были первыми, кто определил, что его можно использовать для решения этой задачи».

Исследователи провели повторные тесты, чтобы показать возможное распределение разветвлений деревьев в их инвентаре, и обнаружили, что показатель совпадения улучшался по мере увеличения количества разветвлений, доступных в библиотеке материалов, — до определенного момента. В целом исследователи пришли к выводу, что показатель несоответствия был самым низким и, следовательно, лучшим, когда в библиотеке материалов было примерно в три раза больше ответвлений, чем узлов в целевом дизайне.

Этап 3. Сбалансируйте замысел проектировщика с конструктивными характеристиками

Следующим шагом в этом процессе было включение намерения или предпочтения дизайнера. Чтобы обеспечить такую ​​гибкость, каждая конструкция включает ограниченное количество критических параметров, таких как длина стержня и деформация при изгибе. Используя эти параметры, дизайнер может вручную изменить общую форму или геометрию дизайна или может использовать алгоритм, который автоматически изменяет или «трансформирует» геометрию. И каждый раз, когда изменяется геометрия проекта, венгерский алгоритм пересчитывает оптимальное соответствие разветвления к узлу.

«Поскольку венгерский алгоритм чрезвычайно быстр, все преобразования и обновления дизайна могут быть очень плавными», — отмечает Мюллер. Кроме того, за любым изменением новой геометрии следует структурный анализ, в ходе которого проверяются прогибы, энергия деформации и другие показатели эффективности конструкции. Иногда автоматически сгенерированный дизайн, дающий наилучшую оценку соответствия, может сильно отклоняться от первоначального замысла дизайнера. В таких случаях можно найти альтернативное решение, которое удовлетворительно уравновешивает замысел проекта с низкой оценкой соответствия.

Шаг 4: Автоматически генерировать машинный код для быстрой резки

Когда геометрия конструкции и распределение разветвлений дерева завершены, пришло время подумать о фактическом построении конструкции. Чтобы упростить сборку и техническое обслуживание, исследователи подготавливают вилки деревьев, повторно обрезая их торцы, чтобы они лучше подходили к соседним прямым бревнам, и срезая любую оставшуюся кору, чтобы уменьшить подверженность гниению и огню.

Чтобы управлять этим процессом, они разработали собственный алгоритм, который автоматически вычисляет разрезы, необходимые для того, чтобы данная вилка дерева подошла к назначенному ей узлу и сняла кору. Цель состоит в том, чтобы удалить как можно меньше материала, а также избежать сложного и трудоемкого процесса обработки. «Если мы сделаем слишком мало надрезов, мы отрежем слишком много важного конструкционного материала. Но мы не хотим делать миллион крошечных надрезов, потому что это займет вечность», — объясняет Мюллер.

Команда использует оборудование в Autodesk Boston Technology Center Build Space, где роботы намного больше, чем в MIT, и вся обработка автоматизирована. Чтобы подготовить каждую вилку, они устанавливают ее на роботизированную руку, которая проталкивает соединение через традиционную ленточнопильный станок в разных направлениях, руководствуясь компьютерными инструкциями. Робот также фрезерует все отверстия для структурных соединений. «Это полезно, потому что гарантирует, что все выровнено так, как вы ожидаете», — говорит Мюллер.

Шаг 5: Соберите имеющиеся вилки и линейные элементы для сборки конструкции

Последний шаг – сборка конструкции. Соединения на основе вилок дерева все неровные, и их сочетание с предварительно вырезанными прямыми деревянными элементами может быть затруднено. Однако все они маркированы. «Вся информация о геометрии встроена в соединение, поэтому процесс сборки очень прост», — говорит Мюллер. «Это как детский игрушечный набор. Вы просто следуете инструкциям на соединениях, чтобы собрать все части вместе».

Они временно установили свою последнюю структуру в кампусе Массачусетского технологического института, но Мюллер отмечает, что это была лишь часть структуры, которую они планируют в конечном итоге построить. «У него было 12 узлов, которые мы спроектировали и изготовили с использованием нашего процесса», — говорит она, добавляя, что работа команды «немного прервалась из-за пандемии». По мере возобновления деятельности в кампусе исследователи планируют завершить проектирование и строительство полной конструкции, которая будет включать в себя около 40 узлов и будет установлена ​​как открытый павильон на месте срубленных деревьев в Сомервилле.

Кроме того, они продолжат свои исследования. Планы включают работу с более крупными библиотеками материалов, некоторые с многоветвевыми разветвлениями, и замену их метода 3D-сканирования технологиями компьютерного томографического сканирования, которые могут автоматически генерировать подробное геометрическое представление разветвления дерева, включая его точную ориентацию волокон и плотность. И в параллельном проекте они изучали использование своего процесса с другими источниками материалов, причем в одном тематическом исследовании основное внимание уделялось использованию материала из снесенного деревянного каркасного дома для строительства более дюжины геодезических куполов.

По мнению Мюллера, работа, выполненная на сегодняшний день, уже дает новое руководство для процесса архитектурного проектирования. Благодаря цифровым инструментам архитекторам стало легко анализировать воплощенный углерод или будущее использование энергии в том или ином варианте проекта. «Теперь у нас есть новый показатель производительности: насколько хорошо я использую доступные ресурсы?» она говорит. «С помощью венгерского алгоритма мы можем вычислить этот показатель практически в режиме реального времени, поэтому мы можем быстро и творчески работать с ним в качестве еще одного вклада в процесс проектирования».

Это исследование было поддержано Школой архитектуры и планирования Массачусетского технологического института посредством премии HASS.

Эта статья опубликована в осеннем выпуске 2021 года Energy Futures , журнала MIT Energy Initiative.

Новые технологии обработки древесины, материалы и наука повышают безопасность

24 октября 2017 г. 09:00 по восточноевропейскому времени | Источник: переосмыслить дерево переосмыслить дерево

Вашингтон, округ Колумбия, 24 октября 2017 г. (GLOBE NEWSWIRE) — В то время, когда инженеры, проектировщики и строители должны найти решения для среды с ограниченными ресурсами, новые технологии обработки древесины, материалы и наука активизируют усилия по повышению безопасности и структурное исполнение.

Международные строительные нормы и правила требуют, чтобы все строительные системы, независимо от используемых материалов, соответствовали одинаковым стандартам охраны здоровья и безопасности. Эти коды уже давно признали эксплуатационные характеристики древесины и позволяют использовать ее в широком спектре жилых и нежилых зданий малой и средней этажности. Более того, древесина часто превосходит сталь и бетон по прочности, долговечности, пожаробезопасности, сейсмостойкости и устойчивости — среди прочих качеств.

Прочность и долговечность

Древесина — один из древнейших строительных материалов, известных человечеству. Обширные исследования и документально подтвержденный опыт позволили разработать несколько проверенных стратегий, позволяющих полностью реализовать потенциал долговечности деревянных зданий. Изделия из дерева следующего поколения, также известные как массивная древесина, обладают исключительной стабильностью и прочностью, что сделало древесину выгодным выбором вместо стали или бетона во многих строительных областях. Такие продукты, как клееный брус (NLT), клееный брус (CLT) и клееный брус (клееный брус), также обеспечивают повышенную размерную стабильность, прочность и универсальность дизайна для улучшения детализации проекта.

«В мире существует бесчисленное множество примеров деревянных конструкций, которым несколько сотен лет», — сказал Эрик Макдоннелл, сотрудник KPFF Consulting Engineers. «Здесь, в США, есть старые тяжелые деревянные здания, которым более 100 лет, которые реконструируются для творческого использования. При надлежащей защите и обслуживании нет никаких причин, по которым массивные деревянные здания не могут демонстрировать такой же уровень долговечности и долговечности».

Пожарная безопасность

При наличии надлежащих систем противопожарной защиты можно эффективно контролировать огонь в деревянных зданиях. Дизайнерский и инженерный анализ вместе с поддерживающими отраслевыми исследованиями показывают, что древесина не только соответствует строгим требованиям пожарной безопасности, но часто и превосходит их. В частности, массивная древесина обеспечивает присущую ей огнестойкость благодаря естественному процессу обугливания. Сталь проводит тепло и теряет прочность даже при возгорании при более низких температурах. Кроме того, новые деревянные здания скрывают стальные болты, скрепляющие их балки, внутри дерева, образуя защитный слой поверх стали.

«Стратегии противопожарной защиты должны обеспечивать требуемый кодом уровень безопасности на каждом этапе процесса проектирования, от строительства здания до его заселения», — сказал Роберт Джерард, старший пожарный инженер Katerra. «Благодаря тщательному проектированию и внедрению, а также взаимному обучению профессионалов отрасли мы работаем над тем, чтобы продемонстрировать исключительные показатели пожарной безопасности массивной древесины».

Сейсмические характеристики

Землетрясения нельзя предотвратить, но правильное проектирование и строительство, основанные на исследованиях, испытаниях и соблюдении требований строительных норм и правил, могут свести к минимуму их последствия. В Северной Америке, где широко распространено деревянное каркасное строительство, сейсмические преимущества древесины часто объясняются ее легким весом, избыточными путями нагрузки, пластичными соединениями и деталями.

«Сейсмические силы пропорциональны весу конструкции, а дерево значительно легче стали или бетона», — сказал Бентон Джонсон, сотрудник Skidmore, Owings & Merrill. «Эти более легкие деревянные здания означают меньшую нагрузку на фундамент и лучшую устойчивость конструкции к сейсмическим явлениям».

Устойчивое развитие

По мере того, как население планеты продолжает расти, растет спрос на строительные материалы и потребность в экологичном и доступном жилье в разросшихся городских районах. В связи с растущим давлением, направленным на сокращение углеродного следа застроенной среды, проектировщики и разработчики зданий все чаще стремятся сбалансировать функциональность и затраты с уменьшением воздействия на окружающую среду. Древесина более экономична и экологична и может помочь достичь этого баланса. Кроме того, древесина является единственным строительным материалом, для которого действуют сторонние программы сертификации, подтверждающие, что продукция произведена из устойчиво управляемого и возобновляемого ресурса.

«Важно добиться прогресса в деревянных зданиях, потому что нам нужны более экологичные строительные материалы и больше строительных систем, которые могут устойчиво увеличивать плотность в наших городах», — сказал Джо Мэйо, архитектор Mahlum.

При правильном подходе к проектированию и ресурсам возможности дерева практически безграничны, создавая здания, которые будут служить владельцам, жильцам и окружающей среде на века.

Дополнительные ресурсы и исследования можно найти в исследовательской библиотеке reThink Wood и на сайте www. reThinkWood.com.

О reThink Wood

reThink Wood представляет пиломатериалы хвойных пород Северной Америки. Мы разделяем страсть к дереву и лесам, из которых оно происходит. Наша цель — повысить осведомленность и понимание преимуществ древесины в строительной среде. Присоединяйтесь к сообществу reThink Wood, чтобы изменить ситуацию в будущем. Примите участие в обсуждении, чтобы «переосмыслить» использование древесины, устранить неправильные представления и повысить осведомленность о преимуществах и возможностях использования древесины. Узнайте больше на reThinkWood.com.

###

Attachments:

A photo accompanying this announcement is available at http://www.globenewswire.com/NewsRoom/AttachmentNg/be42e7e8-9013-4826-bfd0-6f39fa2b2b51

Attachments:

Фотография, сопровождающая это объявление, доступна по адресу http://www.globenewswire.com/NewsRoom/AttachmentNg/c87da268-7aeb-42e7-9e62-8d30ae224469

Приложения:

Фотография, сопровождающая это объявление, доступна по адресу http://www.