Аннотації

Напружено-деформований стан конструкції дерев’яного каркасу енергоефективних будівель стандарту NZEB

Автор(и):
Назаренко І.І., Перегінець І.І.
Автор(и) (англ)
Nazarenko I.I., Pereginets I.I.
Дата публікації:

22.12.2025

Анотація (укр):

У роботі досліджено напружено-деформаційний стан елементів дерев’яного каркасу будівель з близьким до нульового споживанням енергії. Обґрунтовано, що дерев’яні каркасні конструкції широко розглядаються як ефективна альтернатива традиційним (бетону, сталі) з точки зору екології та енергоефективності. Здійснено аналіз архітектурно-планувальних та конструктивних рішень малоповерхового житлового енергоефективного будинку Start TM “Business House” стандарту NZEB для індустріального виробництва з типових конструктивних елементів. Застосуванням моделі просторової розрахункової схеми будівлі та програмного комплексу «ЛІРА» досліджено напружено-деформований стан прийнятих конструктивних рішень будівлі. Створено просторову модель із використанням стержневих КЕ10 та оболонкових КЕ42 елементів. Застосовано жорсткість обшивки як зсувну діафрагму. Навантаження на будівлю, що враховуються в розрахунках задавалися з урахуванням коефіцієнтом надійності по граничному навантаженню Виконаний аналіз рівня використання несучих властивостей елементів каркаса (стійок першого і другого поверху) і ферми перекриття (нижнього поясу, розкосів) при максимальних зусиллях від розрахункових комбінацій навантажень. Проведено перевірочний розрахунок елементів каркаса: стійок першого і другого поверху, елементів ферми перекриття на міцність перерізів по нормальній до осі навантаження, на сколювання, стійкість, а також на виконання вимог щодо граничної гнучкості. Приведені аналітичні залежності для визначення навантаження на будівлю з урахуванням коефіцієнта надійності по граничному навантаженню. Дані розрахунків свідчать про раціональне використання обраного поперечного перерізу стійок першого поверху і елементів ферми перекриття. Доведено, що дерев’яний каркас забезпечує як вимоги до енергоефективності стандарту NZEB, так і високий рівень експлуатаційної надійності. Запропоновано методи розрахунку подібного класу будинків.

Анотація (рус):

Анотація (англ):

The work investigates the stress-strain state of wooden frame elements of buildings with close to zero energy consumption. It is substantiated that wooden frame structures are widely considered as an effective alternative to traditional ones (concrete, steel) from the point of view of ecology and energy efficiency. An analysis of architectural, planning and structural solutions of a low-rise residential energy-efficient building Start TM “Business House” of the NZEB standard for industrial production from typical structural elements was carried out. Using the model of the spatial calculation scheme of the building and the “LIRA” software complex, the stress-strain state of the adopted structural solutions of the building was investigated. An analysis of the level of use of the load-bearing properties of the frame elements (stairs of the first and second floors) and the floor truss (lower belt, braces) at maximum forces from calculated load combinations was carried out. A verification calculation of the frame elements: the first and second floor racks, the floor truss elements for the strength of the sections along the normal to the axis of the load, for chipping, stability, as well as for fulfilling the requirements for ultimate flexibility. The calculation data indicate the rational use of the selected cross-section of the first floor racks and floor truss elements. It is proven that the wooden frame provides both the energy efficiency requirements of the NZEB standard and a high level of operational reliability.

Література:

 

  1. Кісіль М.І. Розрахунок дерев’яних конструкцій: методи і нормативна база. – Київ: ЛіраСофт, 2018. – 220 с.
  2. Глушко В. І. Будівлі класу NZEB в умовах України: проєктні рішення // Наукові праці ОДАБА. – 2023. – №97. – С. 88–94.
  3. Журавльов А.В., Саленко І.С. Розрахунок дерев’яних ферм в умовах реальної експлуатації // Будівельні конструкції. – 2020. – №5. – С. 102–109.
  4. Gustavsson L., Sathre R. Energy and CO₂ analysis of wood substitution in construction // Climatic Change. – 2011. – Vol. 105. – P. 129–153. DOI: 10.1007/s10584-010-9876-8.
  5. Gustavsson L., Pingoud K., Sathre R. Climate change effects of forestry and substitution of carbon-intensive materials and fossil fuels // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2017. – Vol. 67. – P. 612–624. DOI: 10.1016/j.rser.2016.09.056.
  6. ДБН В.2.6-161:2017. Дерев’яні конструкції. – Київ: Мінрегіон України, 2017. – 85 с.
  7. ДСТУ Б В.1.2-2:2006. Навантаження та впливи. Навантаження від вітру (аналог EN 1991-1-4:2005 Eurocode 1: Actions on structures – Part 1-4: General actions – Wind actions).
  8. Leskovar V. Ž., Premrov M. Influence of sheathing stiffness on timber frame walls // Construction and Building Materials. – 2015. – Vol. 98. – P. 853–861. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.108.
  9. Перегінець І.І. Основи організації будівництва будівель з позитивним енергобалансом за критеріями товарних одиниць // Просторовий розвиток. – 2025. – №11. – С. 489. – К.: КНУБА.DOI: 10.32347/2786-7269.2025.11.489-509
  

References:

 

  1. Kisil M. I. Rozrakhunok derevianykh konstruktsii: metody i normatyvna bazaRozrakhunok derevianykh konstruktsii: metody i normatyvna baza (Calculation of wooden structures: methods and regulatory framework). – Kyiv: LiraSoft, 2018. – 220 p.
  2. Glushko V. I. Budivli klasu NZEB v umovakh Ukrainy: proiektni rishennia (NZEB class buildings in the conditions of Ukraine: design solutions) // Scientific works of ODABA. – 2023. – No. 97. – P. 88–94.
  3. Zhuravlev A. V., Salenko I. S. Rozrakhunok derevianykh ferm v umovakh realnoi ekspluatatsii (Calculation of wooden trusses in conditions of real operation) // Building structures. – 2020. – No. 5. – P. 102–109.
  4. Gustavsson L., Sathre R. Energy and CO₂ analysis of wood substitution in construction // Climatic Change. – 2011. – Vol. 105. – P. 129–153. DOI: 10.1007/s10584-010-9876-8.
  5. Gustavsson L., Pingoud K., Sathre R. Climate change effects of forestry and substitution of carbon-intensive materials and fossil fuels // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2017. – Vol. 67. – P. 612–624. DOI: 10.1016/j.rser.2016.09.056.
  6. DBN V.2.6-161:2017. Wooden structures. – Kyiv: Minregion of Ukraine, 2017. – 85 p.
  7. DSTU B V.1.2-2:2006. Loads and impacts. Wind loads (analog of EN 1991-1-4:2005 Eurocode 1: Actions on structures – Part 1-4: General actions – Wind actions).
  8. Leskovar V. Ž., Premrov M. Influence of sheathing stiffness on timber frame walls // Construction and Building Materials. – 2015. – Vol. 98. – P. 853–861. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.108.
  9. Pereginets I.I. Osnovy orhanizatsiï budivnytstva budivel z pozytyvnym enerhobalansom za kryteriiamy tovarnykh odynyts (Fundamentals of the organization of construction of buildings with a positive energy balance based on the criteria of commodity units) // Spatial development. – 2025. – No. 11. – P. 489. – K.: KNUBA. DOI: 10.32347/2786-7269.2025.11.489-509.