Comparative analysis of calculation methods of CLT structures

Abstract

CLT (cross-laminated timber) або поперечно-клеєна деревина (ПКД) – новий для України матеріал, що зарекомендував себе у Європі та Америці як ефективний та екологічний з великою кількістю переваг. У роботі подано порівняльний аналіз розрахунку ПКД панелей: за допомогою програмних комплексів RFEM 6, ЛІРА-САПР та аналітичного методу. Дослідження виконано для трьох типів панелей: тришарових, п’ятишарових та семишарових, прольотами 3 м, 6 м, 9 м, під дією навантаження 1,5 кН/м2 та 5,0 кН/м2. Основним досліджуваним параметром є вертикальні переміщення. Результати розрахунків зведено в таблиці. Порівняння аналітичного γ-методу та результатів у ПК ЛІРА-САПР виявило найвищу розбіжність для тришарових панелей, що коливається від 106 % до 159 %. Розрахунок п’ятишарових панелей показав значно меншу розбіжність, яка становить 16–29 %, а для семишарових – 4,3–13,6 %, що є задовільним результатом. Порівняння аналітичного γ-методу та результатів у ПК RFEM відрізняється від порівняння з ЛІРА-САПР. Під навантаженням 1,5 кН/м2 для панелей прольотами 6 м та 9 м розбіжність коливається у межах 29,7–31,4 %, а для прольоту 3 м – 36,6 - 52,5 %. Однак у разі навантаження 5 кН/м2 для панелей прольотом 6 м та 9 м розбіжність з аналітичним методом не перевищила 1,3 %, а для прольоту 3 м – не більше ніж 10,6 %. Порівняно прогини, розраховані в двох програмних комплексах: розбіжність між ними для тришарових панелей перевищує 62 %, для п’ятишарових – досягає 19,4 %, для семишарових – коливається від 2,8 % до 27,8 %. Виконане дослідження засвідчило потребу удосконалення методів розрахунку CLT конструкцій та подальших досліджень цього питання. Для упровадження будівництва за технологією CLT в Україні необхідні наукова та експериментальна база, практичні посібники для проєктувальників.

One of the important tasks of modern construction is the search for new constructive solutions and the introduction of new construction technologies. Cross-Laminated Timber (CLT) technology is a new material for Ukraine that has proven itself in Europe and America as effective and environmentally friendly with many advantages. Since CLT panels are not widely distributed, studied and do not contain references in the normative literature in Ukraine, the study of these structures is extremely relevant. This paper presents a comparative analysis of the CLT calculation methods of panels: using the RFEM 6 and LIRA-FEM software and analytical calculation. The research concerns three types of panels: three-layer, five-layer, and seven-layer under the action of a load of 1.5 and 5.0 kN/m2. The main parameter under consideration is the vertical deflection of the panels. The results of all calculations are collected in one table, where you can analyze the discrepancy between different methods of calculating the CLT structures.