ПОБУДОВА РЕГРЕСІЙНОЇ МОДЕЛІ ДЛЯ ПРОГНОЗУВАННЯ МІЦНОСТІ ДЕРЕВ’ЯНИХ КОНСТРУКЦІЙ НА ОСНОВІ ВПЛИВУ ЩІЛЬНОСТІ, ВОЛОГОСТІ ТА МОДУЛЯ ПРУЖНОСТІ

Юрій Козак

doi:10.36930/42255107

Authors

Yu.O. Kozak Ukrainian National Forestry University https://orcid.org/0009-0006-4700-6989

DOI:

https://doi.org/10.36930/42255107

Keywords:

wood, strength, moisture content, density, modulus of elasticity, LVL, GLT, CLT, structural materi-als, wooden structures

Abstract

The article examines the regularities of the influence of physical and mechanical properties of main structural wood materials on the strength characteristics of timber structures. It was found that density (r=0.82) and modulus of elasticity (r=0.88) have the highest correlation with compressive and bending strength, while moisture content has a strong negative effect (r=−0.76). Increasing moisture from 10% to 20% reduces compressive strength along the grain by 18-25%, with CLT and solid pine being the most sensitive, and LVL the most resistant. A multiple regression model for predicting bending strength based on density, modulus of elasticity, and moisture content (R²=0.91) demonstrates high accuracy and is suitable for practical design use. Modern engineered wood products (LVL, GLT) exhibit more stable strength parameters and lower variability compared to solid wood, making them effective for use under variable climatic conditions. Recommendations for material selection will enhance the reliability and durability of timber structures. The need for further research on full-scale elements under real operating conditions and the influence of combined loads with changing moisture and temperature is substantiated.

References

Ferents O.B. (2006). To develop science-based norms of wood consumption in the manufacture of joinery-building products / Report on research work. – Lviv: UNFU, 2006. – 144 p. (in Ukrainian).

Gayda S.V. (2000) Матеріали для виготовлення виробів з деревини / Materials for the Productsion of wood Productss. – Lviv: BMC. – 160 p., (in Ukrainian).

Gayda S.V. (2000). Визначення стійкості та міцності вертикальних стінок корпусних ме-блевих виробів [Determination of stability and strength of vertical walls of case furniture products]. Scientific Bulletin of UNFU 10.3:127-129. (in Ukrainian).

Gayda S.V. (2000). Особливості розрахунку корпусних виробів на міцність [Peculiarities of strength calculation of hull products]. Scientific Bulletin of UNFU 10.2:150-154. (in Ukrainian).

Gayda S.V. (2001). Раціональне конструювання виробів з деревини / Rational constructing of wood Productss. Lviv: BMC. – 93 p. (in Ukr.).

Gayda S.V. (2010) A comparative analysis of physical and mechanical parameters of variously designed glued boards made of post-consumer recovered wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 36, 81-91. https://doi.org/10.36930/42103612

Gayda S.V. (2011) Comparative analysis of bending particularities for various post-consumer wood species and age categories. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 37.1, 84-88, (in Ukrainian). https://doi.org/10.36930/421137121

Gayda S.V. (2013) Resource-saving technologies of recycling of post-consumer wood. Scientific Bulletin of NULES of Ukraine: Technology and Energy 185(2), 271-280, (in Ukrainian).

Gayda S.V. (2013). The technological solutions for recycling of post-consumer wood. Proceedings of I International Conference (Ukraine, 14-16 March 2013) UNFU: Lviv, 5-11.

Gayda S.V. (2013). The technologies and recommendations for the use of post-consumer wood in wood processing. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 39(1).48-67, (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42133909

Gayda S.V. (2014) Techniques for recycled of post-consumer wood in the production of quality particleboard. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 40, 41-51.

Gayda S.V. (2014) Teoreticheskoye obosnovaniye podkhoda po prognozirovaniyu prochnosti drevesnostruzhechnykh plit iz vtorichno ispol'zuyemoy drevesiny [The theoretical rationale for the approach on the prediction the strength of particleboard from recycled wood]. Actual problems 38:212-216.

Gayda S.V. (2015) Issledovanie fiziko-mekhanicheskikh svoystv vtorichno ispol'zuemoy drevesiny [Investigation of physical and mechanical properties of post-consumer wood]. Actual problems of forest complex 43, 175-179,.

Gayda S.V. (2015) Tekhnologії і fіziko-mekhanіchnі vlastivostі stolyarnikh plit іz vzhivanoї derevini [Technology and physical and mechanical properties blockboard made of post-consumer wood]. Technical service of agriculture, forestry and transport systems 3(1), 145-152 (in Ukrainian).

Gayda S.V. (2016). Ecological and technological aspects of recycling post-consumer wood for production compacted materials]. Lesnoy vestnik / Bulletin of MSFU 20(3).15-22.

Gayda S.V. (2016). A investigation of form of stability of variously designed blockboards made of post-consumer wood // ProLigno: Scientific Journal. «TRANSILVANIA» din Brasov. 12(1).22-31.

Gayda S.V. (2016). Research on physical and mechanical characteristics of front blockboards made from post-consumer wood // Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry. 42:33-50. doi: https://doi.org/10.36930/42164206

Gayda S.V. (2017). A technology and properties of furniture board (FB) made of post-consumer wood (PCW). Actual problems of forest complex 48:34-38.

Gayda S.V. (2017). Using fuzzy expert systems for decision support in the process of post-consumer wood sorting. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 43:5-20 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42174301

Gayda S.V. (2018). A investigation and analysis of characteristics of solid furniture boards made of post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 44:15-25 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42184402.

Gayda S.V. (2018). Strength of combined blockboard made of post-consumer wood (PCW). Bulletin of KhNTUA 197:3-9, (in Ukrainian).

Gayda S.V. (2019). Scientific and technical basis of the use of used wood in woodworking: thesis of the Doctor of Technical Sciences in the specialty 05.23. – Lviv: UNFU. – 465 (in Ukrainian).

Gayda S.V. (2023). Determination of the circularity indicator in the forest sector according to the principles of the circular economy . Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 49: 99-114, (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42234908

Gayda S.V. (2023). State and analysis of the dynamics indicators of the production volume of the woodworking and furniture industry. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 49: 4-19 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42234901

Gayda S.V., Kiyko O.A. (2018). Shape stability as a quality criterion for PCW-made blockboards. Scientific Works of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine 17:185-192 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.15421/412135

Gayda S.V., Kiyko O.A. (2020). Determining the regime parameters for the surface cleaning of post-consumer wood by a needle milling tool. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 [1 [107]], 89-97. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.212484.

Gayda S.V., Kiyko O.A. (2020). The investigation of properties of blockboards made of post-consumer wood. Poznan : Drewno, 63 [206], 77-102. doi: https://doi.org/10.12841/wood.1644-3985.352.10.

Gayda S.V., Kiyko O.A. (2021). Properties of used wood as a determining factor in the quality of furniture products. Scientific Works of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine 23:152-162, (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.15421/412135

Gayda S.V., Kiyko O.A. (2023). Study of Physical and Mechanical Properties of Post-Consumer Wood of Different Age. Drewno. Prace naukowe. Doniesienia. Komunikaty 66 (212). 00010. https://doi.org/10.53502/wood-177453.

Gayda S.V., Kiyko O.A., Guz M.M. (2022). Research of the structure of stump and rootwood for effective use in the production of wood products. Folia Forestalia Polonica, Series A – Forestry, 2022, Vol. 64 (3), 131-142, doi: https://doi.org/10.2478/ffp-2022-0011

Gayda S.V., Lesiv L.E. (2023). Mathematical model of forecasting volumes of post-consumer wood production. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 49:33-47, (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42234903

Gayda S.V., Maksymiv V.M. (2007) Analysis, features, problems and experience of the use of additional resources of raw material – wastes and of used wood // Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 33:63-73. (in Ukrainian). https://doi.org/10.36930/42073313

Gayda S.V., Maksymiv V.M. (2010) From recycled post-consumer wood towards prime quality particleboard. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 36, 57-77.

Gayda S.V., Voronovich V.V. (2011) Investigation of the features of bending of post-consumer wood. Proceedings of the Conference, Mari State University, 190-192.

Gayda S.V., Voytovych I.G. (2017). Durability and stability of elements for beam furniture products made from post-consumer wood are investigated. Bulletin of KhNTUA 189:62-70.

Gayda S.V., Voytovych I.G., Orikhovskyy R.Ya. (2020). Research of technological processes of production of legs of tables of various designs. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 46:36-49, (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42204604

Gayda, S. (2011) Recycled of post-consumer wood is for the production of particleboard in Ukraine. Proceedings of the XXI International symposium Adhesives in Woodworking Industry (Slovakia, Zvolen Juve 29 – July 01. 2012). TU Zvolen, 108-121.

Gayda, S. (2011). The investigation of physical and mechanical properties of wood particleboards made from post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 37.2, 95-110. https://doi.org/10.36930/421137221

Gayda, S.V. (2007). Проблема деревної сировини у Європі та Україні / Problema derevnoyi syrovyny u Yevropi ta Ukrayini [А problem of arboreal raw material is in Europe and Ukraine]. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 33:55-63 (in Ukrainian). https://doi.org/10.36930/42073312

Gayda S.V. (2016). Технологічні підходи до поверхневого очищення вживаної деревини голкофрезерним інструментом [Technological approaches to cleaning of surface of post-consumer wood of needle-milling tools]. Bulletin of KhNTUA 178:3-11(in Ukrainian).

Grytsak S.A., Gayda S.V. (2020). Comparative analysis of physical and mechanical characteristics of bent elements from different tree species. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 46:16-27 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42204602

Grytsak S.A., Gayda S.V., Kushpit A.S., Salapak L.V. (2023). Analysis of the efficiency of structural and technological solutions in the production of component units of lattice furniture products. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 49: 61-72, (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42234905

Koryachko V.A., Kushpit A.S., Kushpit O.M., Andrashek Yo.V. (2016). The study of the blockboard shape stability depending on the design. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 42: 28-33.

Kryvyk O.O., Mayevskyy V.O. (2011) Dynamics of shape stability change for glued panels with a combination of different wood species. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 37(1), 30-33.

Lesiv L.E. (2022). Study of the characteristics of combined of blockboards made of post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry. 48:69-86, (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42214806

Medvid L.M. (2021). Post-consumer wood – an additional reserve of raw materials for construction materials. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 47:34-46, (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42214706

Medvid L.V. (2018). Systematization of wood waste – the basis of their effective use // Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 44: 91-104, (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42184412

Medvid L.V., Gayda S.V. (2023). Determination of the strength indicators of normal blockboard made of post-consumer wood . Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry 49: 85-98, (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.36930/42234907

Podibka, T.I., & Kiyko, O.A. (2019). A study of the influence of the transverse dimensions of beech of strips on the form of stability of furniture board. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 45, 155-171. https://doi.org/10.36930/42194521 (in Ukrainian).

Гайда С.В. Аналіз динаміки показників основних конструкційних матеріалів в контекс-ті циркулярної економіки. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2024, вип. 50. – С. 29-40. doi: https://doi.org/10.36930/42245003

Гайда С.В. Аналіз тенденції основних показників деревинозаготовчої галузі в контексті циркулярної економіки. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2024, вип. 50. – С. 4-15. doi: https://doi.org/10.36930/42245001

Гайда С.В. Аналіз тенденцій обсягів виробництва конструкційних матеріалів в Україні та Європі. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2025, вип. 51. – С. 33-48. doi: https://doi.org/10.36930/42255103

Гайда С.В. Визначення стійкості та міцності вертикальних стінок корпусних меблевих виробів. Науковий вісник: зб. наук.-техн. праць. – Львів: УкрДЛТУ – 2000, 10.3 – С. 127-129.

Гайда С.В. Визначення характеристик столярних плит із вживаної деревини: матеріали тез доповідей МНПК (05-06.06.2025 р.). – Харків : ДБТУ, 2025. – С. 118-120. https://doi.org/10.5281/zenodo.17079555

Гайда С.В. Встановлення показника циркулярності в лісовому секторі: матеріали тез доповідей XІV Міжнародної НПК (23-24.05.2024). – Чернігів : НУ «ЧП», 2024. – Т.2. – С. 192-194.

Гайда С.В. Динаміка показників деревинозаготовчої галузі в контексті циркулярної економіки. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2025, вип. 51. – С. 4-16. doi: https://doi.org/10.36930/42255101

Гайда С.В. Ергономічні основи конструювання виробів з деревини (функціональні ро-зміри на елементи виробів) // Конспект лекцій. – Львів: НЛТУ України, 2025. – 59 с.

Гайда С.В. З’єднання елементів у виробах з деревини // Конспект лекцій з практичними рекомендаціями. – Львів: НЛТУ України, 2025. – 71 с.

Гайда С.В. Практичні задачі з курсу «Конструювання виробів з деревини» (для практи-чних занять студентів спеціальності 187 «Деревообробні та меблеві технології») / Методичні вказівки. – Львів: НЛТУ України, 2025. – 25 с.

Гайда С.В. Реалізація принципів циркулярної економіки в лісовому секторі: матеріали тез доповідей НПК (м. Харків, 24-25.04.2025 р.). – Харків : ДБТУ, 2025. – С. 110-112. https://doi.org/10.5281/zenodo.15849808

Гайда С.В. Розрахунок жорсткості горизонтальних стінок корпусних меблевих виробів. Науковий вісник: зб. наук.-техн. праць. – Львів: УкрДЛТУ. – 2001, вип. 11.2 – С. 35-37

Гайда С.В. Розрахунок міцності та деформативності щитових елементів виробів з дере-вини / Методичні вказівки для лабораторних робіт з курсу технології виробів з деревини. – Львів: УкрДЛТУ, 2002. – 34 с.

Гайда С.В. Технології вживаної деревини як дієві механізми для реалізації принципів циркулярної економіки: матеріали НПК (05-06.06. 2025). – Харків : ДБТУ, 2025. – С. 137-139. https://doi.org/10.5281/zenodo.17079555

Гайда С.В. Шорсткість поверхні деревини. Конспект лекцій. - Львів, 2025. – 52 с.

Гайда С.В., Кушпіт А.С. Система «Допуски та посадки» у деревообробленні (курс «Конструюванні виробів з деревини») // Методичні вказ. – Львів: НЛТУ України, 2025. – 38 с.

Гайда С.В., Кшивецький Б.Я., Войтович І.Г. Прокопович Б.В. Тлумачний словник з деревооброблення. – 2002. – 280 p.

Гайда С.В., Лесів Л.Е. Міцність комбінованих столярних плит із вживаної деревини ялиці: матеріали тез доповідей НПК (24-25.04.2025 р.). – Харків : ДБТУ, 2025. – С. 128-130. https://doi.org/10.5281/zenodo.15849808

Гайда С.В., Лесів Л.Е. Побудова моделі міцності зрощених заготовок із вживаної дере-вини ялиці: матеріали тез НПК (м. Харків, 7-8 жовтня 2024 р.). – Харків : ДБТУ, 2024. – С. 187-189. https://biotechuniv.edu.ua/wp-content/uploads/2024/12/conf-07-08-10-24-mater.pdf

Гайда С.В., Лесів Л.Е. Порівняльний аналіз комбінованих столярних плит із вживаної деревини: матеріали тез доповідей XІV Міжнародної НПК (м. Чернігів, 23-24 травня 2024 р.). – Чернігів : НУ «ЧП», 2024. – Т.1. – С. 215-217.

Гайда С.В., Медвідь Л.В. Дослідження міцності при статичному згині столярних плит із вживаної деревини: матеріали тез доповідей НПК (7-8.10 .024 р.). – Харків : ДБТУ, 2024. – С. 193-195. https://biotechuniv.edu.ua/wp-content/uploads/2024/12/conf-07-08-10-24-mater.pdf

Гайда С.В., Медвідь Л.В. Міцність звичайних столярних плит із вживаної деревини: матеріали тез доповідей XІV Міжнародної НПК (м. Чернігів, 23-24 травня 2024 р.). – Чернігів : НУ «ЧП», 2024. – Т.1. – С. 213-214.

Гайда С.В., Медвідь Л.В. Побудова математичної моделі міцності столярних плит різ-них конструкцій із вживаної деревини. Наукові праці Лісівничої академії наук України : зб. наук. праць. – 2024, вип. 27. – С. 180-189. https://doi.org/10.15421/412426

Гайда С.В., Подібка Т.І. Вплив товщини рейок на формостійкість меблевих щитів: Ма-теріали тез XV МНПК (22-23.05.2025 р.). – Чернігів : НУ «ЧП», 2025. – Т.1. – С. 184-186. https://conference-chernihiv-polytechnik.com/kzyatps-2025/

Гайда С.В., Подібка Т.І. Забезпечення площинності меблевих щитів із бука європейсь-кого: матеріали тез всеукраїнської НПК (24-25.04.2025 р.). – Харків : ДБТУ, 2025. – С. 137-139. https://doi.org/10.5281/zenodo.15849808

Гайда С.В., Подібка Т.І. Формостійкість меблевих щитів із сосни звичайної: матеріали тез доповідей XІV МНПК (23-24.05.24). – Чернігів : НУ «ЧП», 2024. – Т.1. – С. 211-212.

Гайда С.В., Удовицький О.М., Салабай Р.Г. Міцність столярно-будівельного погона-жу із зрощених MDF-заготовок: Матеріали тез XV МН-ПК (22-23.05.2025 р.). – Чернігів : НУ «ЧП», 2025. – Т.2. – С. 150-151. https://conference-chernihiv-polytechnik.com/kzyatps-2025/

Гайда С.В., Ференц О.Б. Порівняльний аналіз альтернативних технологій дерев’яного будинкобудування. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2025, вип. 51. – С. 49-63. doi: https://doi.org/10.36930/422255104

Гайда, С.В. Вимоги до меблевих виробів та правила їх конструювання. Обладнання та інструмент для професіоналів. – Харків: Graf-X. – 2005. – Вип. 1. – С. 46-56.

Гайда, С.В. Класифікація та застосування «Нового дерева» – плит МДФ. Woodbusiness. – Київ: КНФ. – 2003. – Вип. 4. – С. 24-32.

Гайда, С.В. Первинне механічне оброблення деревинних заготовок. Обладнання та ін-струмент для професіоналів. – Харків: Graf-X. – 2004. – Вип. 6 – С. 51-60.

Гайда, С.В. Перспективні технології повздовжнього зрощування. Woodbusiness. – Київ: КНФ. – 2004. – Вип. 2. – С. 34-45.

Гайда, С.В. Поперечне зрощування деревини. Обладнання та інструмент для професіо-налів. – Харків: Graf-X. – 2005. – Вип. 3. – С. 46-51.

Гайда, С.В. Прогресивні плитні матеріали MDF та OSB. Обладнання та інструмент для професіоналів. – Харків: Graf-X. – 2004. – Вип. 1 – С. 30-32.

Гайда, С.В. Прогресивні технології поздовжнього зрощування деревини. Обладнання та інструмент для професіоналів. – Харків: Graf-X. – 2004. – Вип. 5 – С. 10-19.

Гайда, С.В. Сучасні технології та обладнання для зрощування. Woodbusiness. – Київ: КНФ. – 2005. – Вип. 2. – С. 32-41.

Гайда, С.В. Сучасні технології дерев’яного будинкобудування. Woodbusiness. – Київ: КНФ. – 2003. – Вип. 4. – С. 33-44.

Гайда, С.В. Що нам важко стілець зробити? Обладнання та інструмент для професіона-лів. – Харків: Graf-X. – 2004. – Вип. 3 – С. 44-52.

Гайда С.В. Матеріали для виготовлення виробів з деревини: Навч. пос. – Л.: ВМС, 2000. - 160 с.

Гайда, С.В., Бринзей Л.М. Особливість визначення деформатичності полиць для ку-хонних тумб. Матеріали 54-ої Н-ПК НЛТУ України (11-13 квітня 2002 р.). – Львів : НЛТУ Ук-раїни, 2002. – С. 44-48.

Гайда, С.В., Гучко Р.І.. Визначення міцності столярних стільців. Матеріали 54-ої Н-ПК НЛТУ України (11-13 квітня 2002 р.). – Львів : НЛТУ України, 2002. – С. 36-39.

Киянка В.В., Гайда С.В. Визначення динаміки утворення деревинних залишків та від-ходів виробничої діяльності на ТзОВ «Фортуна-меблі». Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2024, вип. 50. – С. 103-116. doi: https://doi.org/10.36930/42245009

Лесів Л.Е., Гайда С.В. Залежність міцності зрощених заготовок від характеристик зуб-частого з’єднання: Матеріали тез XV МН-ПК (22-23.05.2025 р.). – Чернігів : НУ «ЧП», 2025. – Т.1. – С. 192-194. https://conference-chernihiv-polytechnik.com/kzyatps-2025/

Лесів Л.Е., Гайда С.В., Салапак Л.В. Розроблення математичної моделі міцності зро-щених заготовок із вживаної деревини ялиці. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2024, вип. 50. – С. 16-28. doi: https://doi.org/10.36930/42245002

Максимів В.М., Гайда С.В. Аналіз, особливості, проблеми та досвід використання додаткових ресурсів сировини – відходів та вживаної деревини. Ліс. госп-во, ліс., папер. та деревооб. пром-сть. – 2007, вип. 33. – С. 63-73. https://doi.org/10.36930/42073313

Медвідь Л.В., Гайда С.В. Математична модель формостійкості звичайних столярних плит із вживаної деревини: Матеріали тез XV МН-ПК (22-23.05.2025 р.). – Чернігів : НУ «ЧП», 2025. – Т.1. – С. 188-190. https://conference-chernihiv-polytechnik.com/kzyatps-2025/