mgssuvestВестник МГСУVestnik MGSU1997-09352304-6600Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)10.22227/1997-0935.2025.3.394-408mgssuvest-550Research ArticleСтроительное материаловедениеConstruction material engineeringЭкспериментальное исследование прочности и выносливости клееной древесины на скалывание, сжатие и изгибExperimental study of the strength and endurance of glued timber on shearing, compression and bendinghttps://orcid.org/0009-0007-0289-7412ШуваловА. Н.ShuvalovA. N.

Александр Николаевич Шувалов — кандидат технических наук, доцент кафедры испытаний сооружений

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

РИНЦ AuthorID: 737861, Scopus: 7005121558, ResearcherID: MBW-0293-2025

Aleksandr N. Shuvalov — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Testing of Structures

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

RSCI AuthorID: 737861, Scopus: 7005121558, ResearcherID: MBW-0293-2025

ashuvalov@mgsu.ruhttps://orcid.org/0009-0009-5545-5284КорневО. А.KornevO. A.

Олег Александрович Корнев — заместитель директора Научно-исследовательского института экспериментальной механики

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

РИНЦ AuthorID: 878952, Scopus: 57204881147

Oleg A. Kornev — Deputy Director of the Research Institute of Experimental Mechanics

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

RSCI AuthorID: 878952, Scopus: 57204881147

i@okornev.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6524-1313КакушаВ. А.KakushaV. A.

Владимир Анатольевич Какуша — заведующий лабораторией испытаний строительных материалов, изделий и конструкций Научно-исследовательского института экспериментальной механики

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

РИНЦ AuthorID: 877806, Scopus: 57204878011, ResearcherID: AER-2849-2022

Vladimir A. Kakusha — Head of the Laboratory for Testing Construction Materials, Products and Structures of the Research Institute of Experimental Mechanics

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

RSCI AuthorID: 877806, Scopus: 57204878011, ResearcherID: AER-2849-2022

kakushava@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9283-7702ЖидковЮ. А.ZhidkovYu. A.

Юрий Алексеевич Жидков — инженер лаборатории испытаний строительных материалов, изделий и конструкций Научно-исследовательского института экспериментальной механики

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

РИНЦ AuthorID: 1169277, ResearcherID: HHC-1653-2022

Yuri A. Zhidkov — engineer of the laboratory for testing building materials, products and structures of the Research Institute of Experimental Mechanics

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

RSCI AuthorID: 1169277, ResearcherID: HHC-1653-2022

zhidkovyua@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5569-9320КорниловаА. В.KornilovaA. V.

Анна Владимировна Корнилова — доктор технических наук, доцент, старший научный сотрудник Научно-исследовательского института экспериментальной механики

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

Scopus: 7004499009, ResearcherID: U-3353-2017

Anna V. Kornilova — Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Senior Researcher, Research Institute of Experimental Mechanics

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

Scopus: 7004499009, ResearcherID: U-3353-2017

kornilovaav@mgsu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8862-8139ЕрмаковВ. А.ErmakovV. A.

Валентин Алексеевич Ермаков — кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник Научно-исследовательского института экспериментальной механики

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

РИНЦ AuthorID: 671368, Scopus: 57202806137, ResearcherID: AFZ-4645-2022

Valentin A. Ermakov — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Senior Researcher at the Research Institute of Experimental Mechanics

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

RSCI AuthorID: 671368, Scopus: 57202806137, ResearcherID: AFZ-4645-2022

ermakov@mgsu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6493-1301КапустинД. Е.KapustinD. E.

Дмитрий Егорович Капустин — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

Scopus: 57204881560

Dmitrii E. Kapustin — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Reinforced Concrete and Stone Structures

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

Scopus: 57204881560

kde90@bk.ruhttps://orcid.org/0009-0009-9041-2634ФедоровМ. В.FedorovM. V.

Максим Владимирович Федоров — заведующий лабораторией натурных испытаний Научно-исследовательского института экспериментальной механики

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26

Scopus: 58805651700, ResearcherID: KGL-6252-2024

Maxim V. Fedorov — Head of the Laboratory of Field Testing at the Research Institute of Experimental Mechanics

26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337

Scopus: 58805651700, ResearcherID: KGL-6252-2024

FedorovMV@mgsu.ruНасоновскийА. В.NasonovskiyA. V.

Алексей Вячеславович Насоновский — главный инженер проекта, Проектный отдел искусственных сооружений

190013, г. Санкт-Петербург, вн. тер. г. муниципальный округ Семеновский, пер. Подъездной, д. 1, литера А, помещ. 1Н/6Н

Aleksey V. Nasonovskiy – Chief Project Engineer, Design Department of Artificial Structures

room H/6H, litera A, 1, Podjezdnoy per., St. Petersburg, 190013

aleksey.nasonovskiy@siti.spb.ruНациональный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)РоссияMoscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)Russian FederationСооружения инженерно-транспортной инфраструктуры (СИТИ)РоссияEngineering and Transport Infrastructure FacilitiesRussian Federation202527032025203394408Copyright © Шувалов А.Н., Корнев О.А., Какуша В.А., Жидков Ю.А., Корнилова А.В., Ермаков В.А., Капустин Д.Е., Федоров М.В., Насоновский А.В., 20252025Шувалов А.Н., Корнев О.А., Какуша В.А., Жидков Ю.А., Корнилова А.В., Ермаков В.А., Капустин Д.Е., Федоров М.В., Насоновский А.В.Shuvalov A.N., Kornev O.A., Kakusha V.A., Zhidkov Y.A., Kornilova A.V., Ermakov V.A., Kapustin D.E., Fedorov M.V., Nasonovskiy A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnikmgsu.ru/jour/article/view/550Введение

Введение. В настоящее время дерево возвращает свои позиции как материал для мостов. За первые десятилетия XXI в. в России доля деревянного мостостроения выросла с 10 до 40 %. Стоимость пролетного строения мостов из клееной древесины на 30–50 % ниже стоимости пролетного строения моста из сборных предварительно напряженных железобетонных конструкций. Актуальной задачей современного мостостроения является расширение области применения клееной древесины для сложных и протяженных конструкций. Для этого необходима актуализация существующих и разработка новых нормативных документов, которая, в свою очередь, невозможна без экспериментальных исследований действительной работы элементов строительных конструкций из клееной древесины.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследовали предел выносливости образцов из клееной древесины при скалывании вдоль волокон и сжатии поперек волокон, предел выносливости клееных деревянных балок при изгибе, провели контроль остаточной прочности не разрушившихся после циклических испытаний образцов.

Результаты

Результаты. Статистическая обработка экспериментальных результатов позволила выявить особенности деформирования и разрушения клееной древесины: предел выносливости при циклическом изгибе до 10 раз выше, чем предел выносливости при циклическом скалывании и сжатии, что лишний раз подчеркивает высокий уровень анизотропии материала. Это существенно больше, чем для других строительных материалов.

Выводы

Выводы. Статические испытания показали практически равномерную линейную работу клееных образцов при испытаниях на сжатие поперек волокон. Анализ разрушений позволил сделать вывод о надежности клеевых соединений. Выявлено, что при увеличении влажности на 1 % прочность уменьшается на 0,4 %. Следовательно, для мостовых конструкций вопросы влагостойкости клееной древесины остаются актуальными. Результаты исследований использованы при разработке проектов национальных стандартов.

Introduction

Introduction. Nowadays wood is regaining its position as a material for bridges. During the first decades of the 21st century, the share of wooden bridge construction in Russia increased from 10 to 40 %. The cost of a bridge span made of glued laminated timber is 30–50 % lower than the cost of a bridge span made of precast prestressed reinforced concrete structures. Consequently, an urgent task of modern bridge construction is to expand the scope of application of glued lam-inated timber for complex and extended structures. This requires updating existing and de-veloping new regulatory documents, which, in turn, is impossible without experimental stud-ies of the actual operation of elements of building structures made of glued laminated timber.

Materials and methods

Materials and methods. The endurance limit of glued timber specimens during shearing along the fibres and com-pression across the fibres, the endurance limit of glued timber beams during bending, and control of the residual strength of specimens that did not fail after cyclic testing were studied.

Results

Results. Statistical processing of experimental results allowed us to identify the features of defor-mation and destruction of glued timber: the endurance limit for cyclic bending is up to 10 times higher than the endurance limit for cyclic shearing and compression, which once again emphasizes the high level of anisotropy of the material. This is significantly more than for other building materials.

Conclusions

Conclusions. Static tests showed practically uniform linear operation of glued specimens during compres-sion tests across the fibres. Analysis of destruction allowed us to draw a conclusion about the reliability of adhesive joints. It was found that with an increase in humidity by 1 %, the strength decreases by 0.4 %. Consequently, for bridge structures, the issues of moisture re-sistance of glued timber remain relevant. The results of the studies were used in the develop-ment of national standards projects.

клееная древесинаскалывание вдоль волоконсжатие поперек волоконпредел прочностивыносливостьостаточная прочностькоэффициент асимметрии циклаglued laminated timbershear along the fibrescompression across the fibrestensile strengthfatigue strengthresidual strengthcycle asymmetry coefficientНИОКР выполнялись по заказу ООО «Сооружения инженерно-транспортной инфраструктуры» (ООО «СИТИ») в соответствии с договором с Росавтодором во исполнение государственных контрактов № 32/1-2022 и № 33/1-2022. Программа исследований выполнена А.В. Насоновским, главным инженером проекта ООО «СИТИ». Результаты исследований использованы при разработке проектов национальных стандартов ГОСТ Р 71594–2024 «Дороги автомобильные общего пользования. Мостовые сооружения. Проектирование элементов из клееной древесины» и ГОСТ Р 71595–2024 «Дороги автомобильные общего пользования. Мостовые сооружения. Технические требования к несущим элементам из клееной древесины».The R & D work was performed by order of Engineering and Transport Infrastructure Facili-ties LLC in accordance with the agreement with Rosavtodor pursuant to state contracts No. 32/1-2022 and No. 33/1-2022. The research programme was completed by A.V. Nasonovsky, Chief Engineer of the Engineering and Transport Infrastructure Facilities LLC project. The research results were used in the development of national standards projects GOST R 71594–2024 “Public highways. Bridge structures. Design of glued laminated tim-ber elements” and GOST R 71595–2024 “Public highways. Bridge structures. Technical re-quirements for load-bearing elements made of glued laminated timber”.ReferencesСтуков В.П. Развитие деревянных мостов и их применение в условиях Севера // Региональные аспекты развития науки и образования в области архитектуры, строительства, землеустройства и кадастров в начале III тысячелетия : мат. Междунар. науч.-практ. конф. 2019. С. 316–321. EDN DNPGEH.Stukov V.P. Development of timber bridges and their use in north situations. Regional aspects of development of science and education in the field of architecture, construction, land management and cadastres at the beginning of the III millennium : proceedings of the International scientific and practical conference. 2019; 316-321. EDN DNPGEH. (rus.).Соколов А.Ю. Обзор зарубежной и отечественной историографии изучения средневековых деревянных мостов // Актуальная археология 7 : мат. Междунар. науч. конф. молодых ученых. 2024. С. 399–401. EDN XVQPKE.Sokolov A.Yu. Review of foreign and domestic historiography of the study of medieval wooden bridges. Actual archeology 7 : materials of the international scientific conference of young scientists. 2024; 399-401. EDN XVQPKE. (rus.).Подъяпольская М.А., Вербицкий И.О., Вербицкая Е.В. Деревянные мосты. Мостостроение с использованием древесины в прошлом и сейчас // Ползуновский альманах. 2022. № 1. С. 168–170. EDN QVUMAT.Pod”yapol’skaya M. A., Verbitskiy I.O., Verbitskaya E.V. Bridge construction using wood in the past and now. Polzunovsky almanac. 2022; 1:168-170. EDN QVUMAT. (rus.).Мищенко Д.С. Обзор деревянного мостостроения в России // Инновационные методы проектирования строительных конструкций зданий и сооружений : сб. науч. тр. 4-й Всеросс. науч.-практ. конф. 2022. С. 363–366. EDN GGUIXY.Mishchenko D.S. Review of wooden bridge construction in Russia. Innovative methods of designing building structures of buildings and structures : collection of scientific papers of the 4th All-Russian scientific and practical conference. 2022; 363-366. EDN GGUIXY. (rus.).Погорельцев А.А., Турковский С.Б. Особенности применения клееных деревянных конструкций в сейсмических районах // Строительная механика и расчет сооружений. 2022. № 2 (301). С. 31–38. DOI: 10.37538/0039-2383.2022.2.31.38. EDN YHQJAE.Pogoreltsev A.A., Turkovsky S.B. Features of application of glulam structures in seismic areas. Structural Mechanics and Calculation of Structures. 2022; 2(301):31-38. DOI: 10.37538/0039-2383.2022.2.31.38. EDN YHQJAE. (rus.).Турковский С.Б., Погорельцев А.А., Стоянов В.О. Опыт эксплуатации большепролетных клееных деревянных конструкций с узлами системы ЦНИИСК // Строительная механика и расчет сооружений. 2022. № 6 (305). С. 61–68. DOI: 10.37538/0039-2383.2022.6.61.68. EDN EEXUNC.Turkovskiy S.B., Pogoreltsev A.A., Stoyanov V.O. Experience in the operation of large-span laminated timber structures with TSNIISK system nodes. Structural Mechanics and Calculation of Structures. 2022; 6(305):61-68. DOI: 10.37538/0039-2383.2022.6.61.68. EDN EEXUNC. (rus.).Погорельцев А.А., Турковский С.Б. Линзообразные фермы из клееной древесины: особенности конструкций, испытания, расчет и применение // Строительная механика и расчет сооружений. 2021. № 2 (295). С. 62–72. DOI: 10.37538/0039-2383.2021.2.62.72. EDN RMZBNQ.Pogoreltsev A.A., Turkovskii S.B. Glued wood lenticular trusses design features, testing, structural analysis and application. Structural Mechanics and Calculation of Structures. 2021; 2(295):62-72. DOI: 10.37538/0039-2383.2021.2.62.72. EDN RMZBNQ. (rus.).Масалов А.В., Кабанов В.А., Масалов Н.А. Сопротивление разрушению изгибаемых элементов из клееной древесины // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 2–3. С. 229–232. EDN RSFKNL.Masalov A.V., Kabanov V.А., Masalov N.А. Fracture toughness оf bended elements of glued laminated timber. Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology. 2012; 2-3:229-232. EDN RSFKNL. (rus.).Уткин В.А. Совершенствование конструкций пролетных строений автодорожных мостов из клееной древесины : дис. … д-ра техн. наук. Омск, 2009. 233 с. EDN QFETPZ.Utkin V.A. Improvement of the structures of superstructures of road bridges made of glued timber : thesis of the degree of doctor of technical sciences. Omsk, 2009; 233. EDN QFETPZ. (rus.).Кобзев П.Н. Совершенствование конструкции и методики расчета многоребристого пролетного строения моста из клееной древесины с учетом совместной работы перекрестной деревоплиты и балок : дис. … канд. техн. наук. Омск, 2006. 165 с.Kobzev P.N. Improving the design and calculation methodology of a multi-ribbed span structure of a bridge made of glued laminated timber, taking into account the joint work of a cross-timber slab and beams : thesis of candidate of technical sciences. Omsk, 2006; 165. (rus.).Mahnert K.C., Hundhausen U. A review on the protection of timber bridges // Wood Material Science & Engineering. 2018. Vol. 13. Issue 3. Pp. 152–158. DOI: 10.1080/17480272.2017.1403955Mahnert K.C., Hundhausen U. A review on the protection of timber bridges. Wood Material Science & Engineering. 2018; 13(3):152-158. DOI: 10.1080/17480272.2017.1403955Fiore А., Liuzzi M.A., Greco R. Some shape, durability and structural strategies at the conceptual design stage to improve the service life of a timber bridge for pedestrians // Applied Sciences. 2023. Vol. 10. Issue 6. P. 2023. DOI: 10.3390/app10062023Fiore А., Liuzzi M.A., Greco R. Some shape, durability and structural strategies at the conceptual design stage to improve the service life of a timber bridge for pedestrians. Applied Sciences. 2023; 10(6):2023. DOI: 10.3390/app10062023Hawryszkow P., Biliszczuk J. Vibration serviceability of footbridges made of the sustainable and eco structural material: Glued-laminated wood // Materials. 2022. Vol. 15. Issue 4. P. 1529. DOI: 10.3390/ma15041529Hawryszkow P., Biliszczuk J. Vibration serviceability of footbridges made of the sustainable and eco structural material: Glued-laminated wood. Materials. 2022; 15(4):1529. DOI: 10.3390/ma15041529Bergenudd J., Battini J.M., Crocetti R. Dynamic analysis of a pedestrian timber truss bridge at three construction stages // Structures. 2024. Vol. 59. P. 105763. DOI: 10.1016/j.istruc.2023.105763Bergenudd J., Battini J.M., Crocetti R. Dynamic analysis of a pedestrian timber truss bridge at three construction stages. Structures. 2024; 59:105763. DOI: 10.1016/j.istruc.2023.105763Toyoda A., Honda H., Kato S. Static and dynamic structural performance of modern timber bridges // Journal of JSCE. 2020. Vol. 8. Issue 1. Pp. 26–34. DOI: 10.2208/journalofjsce.8.1_26Toyoda A., Honda H., Kato S. Static and dynamic structural performance of modern timber bridges. Journal of JSCE. 2020; 8(1):26-34. DOI: 10.2208/journal-ofjsce.8.1_26Garcia-Dieguez M., Racic V., Zapico-Valle J.L. Complete statistical approach to modelling variable pedestrian forces induced on rigid surfaces // Mechanical Systems and Signal Processing. 2021. Vol. 159. P. 107800. DOI: 10.1016/j.ymssp.2021.107800Garcia-Dieguez M., Racic V., Zapico-Valle J.L. Complete statistical approach to modelling variable pedestrian forces induced on rigid surfaces. Mechanical Systems and Signal Processing. 2021; 159:107800. DOI: 10.1016/j.ymssp.2021.107800Song Z. Discussion on Human-induced Vibration of Glulam Pedestrian Arch Bridge // Academic Journal of Science and Technology. 2024. Vol. 13. Issue 1. Pp. 181–184. DOI: 10.54097/f7kw8d13Song Z. Discussion on Human-induced Vibration of Glulam Pedestrian Arch Bridge. Academic Journal of Science and Technology. 2024; 13(1):181-184. DOI: 10.54097/f7kw8d13Tazarv M., Carnahan Z., Wehbe N. Glulam timber bridges for local roads // Engineering Structures. 2019. Vol. 188. Pp. 11–23. DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.03.012Tazarv M., Carnahan Z., Wehbe N. Glulam timber bridges for local roads. Engineering Structures. 2019; 188:11-23. DOI: 10.1016/j.engstruct.2019.03.012Cerda F.C., Goulas C., Sabirov I., Papaefthymiou S., Monsalve A., Petrov R.H. Microstructure, Texture and Mechanical Properties in a Low Carbon Steel after Ultrafast Heating // Materials Science and Engineering: A. 2016. Vol. 672. Pp. 108–120. DOI: 10.1016/j.msea.2016.06.056Cerda F.C., Goulas C., Sabirov I., Papaefthymiou S., Monsalve A., Petrov R.H. Microstructure, Texture and Mechanical Properties in a Low Carbon Steel after Ultrafast Heating. Materials Science and Engineering: A. 2016; 672:108-120. DOI: 10.1016/j.msea.2016.06.056Ermakov V., Stepanova E. Moisture content and its influence on glued timber structures // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 869. Issue 5. P. 052015. DOI: 10.1088/1757-899X/869/5/052015Ermakov V., Stepanova E. Moisture content and its influence on glued timber structures. IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2020; 869(5):052015. DOI: 10.1088/1757-899X/869/5/052015

The authors declare that there are no conflicts of interest present.