CC BY
16
Вестник Евразийской науки / The Eurasian Scientific Journal https://esj.today 2022, №4, Том 14 / 2022, No 4, Vol 14 https://esi.todav/issue-4-2022.html URL статьи: https://esi.todav/PDF/06SAVN422.pdf Ссылка для цитирования этой статьи:
Арутунян, М. С. Исследование конструкций и материалов из дерева при строительстве малоэтажных зданий / М. С. Арутунян, Г. В. Михеев, Э. М. Шихлерова, В. А. Алехин, П. А. Антипин, Д. Э. Морозов // Вестник евразийской науки. — 2022. — Т. 14. — № 4. — URL: https://esi.todav/PDF/06SAVN422.pdf
For citation:
Arutunyan M.S., Mikheev G.V., Shikhlyarova E.M., Alekhin V.A., Antipin P.A., Morozov D.E. Research of structures and materials made of wood in the construction of low-rise buildings. The Eurasian Scientific Journal, 14(4): 06SAVN422. Available at: https://esi.todav/PDF/06SAVN422.pdf. (In Russ., abstract in Eng.).
УДК 694 ГРНТИ 67.29
Арутунян Марианна Славиковна
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет», Краснодар, Россия
Институт строительства и транспортной инфраструктуры Старший преподаватель кафедры «Технологии, организации, экономики строительства и управления недвижимостью»
E-mail: m_a_r_i_a_n_n_a_@mail.ru РИНЦ: https://elibrary.ru/author profile.asp?id=941962
Михеев Георгий Владиславович
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет», Краснодар, Россия
Институт строительства и транспортной инфраструктуры Доцент кафедры «Технологии, организации, экономики строительства и управления недвижимостью»
Кандидат экономических наук E-mail: mgstyle77@yandex.ru РИНЦ: https://elibrary.ru/author profile.asp?id=797984
Шихлерова Эльвира Махачевна
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет», Краснодар, Россия
Институт строительства и транспортной инфраструктуры Преподаватель кафедры «Технологии, организации, экономики строительства и управления недвижимостью»
E-mail: Elico05@mail.ru
Алехин Виталий Алексеевич
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет», Краснодар, Россия
Институт строительства и транспортной инфраструктуры Магистрант кафедры «Технологии, организации, экономики строительства и управления недвижимостью»
E-mail: Vitaliy.alyokhin@gmail.com
Антипин Павел Александрович
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет», Краснодар, Россия
Институт строительства и транспортной инфраструктуры Магистрант кафедры «Технологии, организации, экономики строительства и управления недвижимостью»
E-mail: antipin.pavel@bk.ru
Морозов Дмитрий Эдуардович
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет», Краснодар, Россия
Институт строительства и транспортной инфраструктуры Магистрант кафедры «Технологии, организации, экономики строительства и управления недвижимостью»
E-mail: d-morozov99@mail.ru
Исследование конструкций и материалов из дерева при строительстве малоэтажных зданий
Аннотация. Использование материалов и изделий из различных видов древесины при возведении малоэтажных объектов недвижимости на территории России происходит с древнейших времен, что обусловлено различными факторными явлениями и технологическими особенностями материала. Рассматривая параметры и особенности конструкций и элементов из деревянного материала можно выделить следующее: (а) обладает прочностными характеристиками; (б) чаще всего имеет легкий вес, что безусловно зависит от конкретного материала, так как имеются и более тяжелые виды древесины; (в) обладает высокой экологичностью; (г) при правильной вырубке и эксплуатации может являться возобновляемым источником материала для строительного производства и других промышленных нужд. Важной отличительной особенностью конструкций и изделий из деревянного материала является минимизация экологического ущерба и малоотходность при производстве, что вносит высокий вклад в сохранение окружающей среды. Сами конструкции из бруса, блоки, изделия и элементы, выполненные из деревянных материалов, несут в себе массу положительных характеристик по энерго и ресурсосбережению в условиях современной среды, что позволяет возводить экологичную недвижимость, подпадающую под стандарты «зеленого строительства». Высокое количество преимуществ малоэтажных объектов недвижимости и их конструкций, выполненных из деревянных материалов, порой перекрываются рядом негативных проявлений, вызванных различными дефектами, которые проявляются при проведении обследования тепловизионными приборами, что порой, констатирует серьезные температурные изменения, как в элементах окон и дверей, так и в элементах конкретных стеновых конструкций и элементов бруса малоэтажного объекта недвижимости. Данное обстоятельство указывает на важность исследования и изучения конструкционных особенностей стены, их свойств и параметров конфигурации на различных межвенцовых соединениях деревянных конструкций, в условиях различных явлений, способных приводить к изменению форм элементов, их устойчивости в период эксплуатации. Исследование анизотропии конструкций из деревянного материала, ее параметров и характеристик позволит улучшить технологию производства изделий и элементов из древесины, что в результате, улучшит качество эксплуатации малоэтажного объекта недвижимости.
Ключевые слова: строительство; эксплуатация здания; управление строительством; энергосбережение; энергосберегающие материалы; деревянные конструкции
Рассмотрение малоэтажных объектов недвижимости, построенных из деревянного материала необходимо исследовать более подробно, так как формирование надежности конструкций и отдельных элементов при эксплуатации имеют предпосылки к снижению энергоэффективных показателей и характеристик здания. Уровень эксплуатации здания, построенного из деревянных материалов, зависит, как от использования современных технологий строительного производства, правильности возведения конструкций и иных элементов, так и от производства и изготовления самих деревянных материалов и изделий, которые будут использоваться в период строительства. Достижение нужного уровня качественных составляющих при изготовлении и производстве элементов и конструкций, выполненных из деревянного материала возможно, если сам материал после обработки не имеет дефектов и других проявлений, способных снижать характеристики будущей эксплуатации здания. Важно отметить, что характеристика качества деревянных материалов зависит от различных факторных явлений, которые способны снижать их прочностные и другие характеристики. Зачастую, при строительстве малоэтажных объектов недвижимости элементы
конструкций и отдельные материалы из древесины хранятся на территории или конкретном участке, где происходит строительное производство, что в итоге, отрицательно влияет на деревянные материалы, их характеристики и свойства при возведении здания и его эксплуатации, что в результате повлияет на общую энергоэффективность малоэтажного объекта недвижимости [1-10].
Проведение натурного обследования малоэтажного объекта недвижимости, его элементов и конструкций, выполненных из деревянных материалов, позволит оценить параметры и характеристики качества используемого материала и его поведения при эксплуатации здания. Нами были проведены исследования малоэтажных объектов недвижимости, выполненных из деревянных материалов в течении двух лет. Отдельное внимание при проведении натурных исследований уделялось: (а) характеристикам состояния малоэтажного объекта недвижимости в периоды строительного производства; (б) параметрам хранения, использования при строительстве и эксплуатации элементов, изделий и конструкций, выполненных из дерева. По итогам обследования малоэтажных объектов недвижимости, выполненных из деревянного материала, нами выявлены негативные и дефектные проявления, которые обнаружились в результате различных факторных обстоятельств. Описание натурных исследований, анализ факторных обстоятельств и полученные результаты представлены ниже в статье.
Негативные и дефектные проявления, которые обнаружились в результате различных факторных обстоятельств можно поделить на отдельные этапы, одним из которых является этап монтажных работ изделий и элементов конструкций, выполненных из дерева. На данном этапе, при выявлении дефектности конструкций и изделий из деревянного материала, крайне сложно устранить недостатки, что обусловлено техническими и производственными ограничениями, так как, для устранения дефектов и повышения качества материалов необходимо ремонтное воздействие на производственном предприятии изготовителе, а это приведет к дополнительным временным и экономическим затратам. На рисунке 1 представлен этап строительного производства малоэтажного объекта недвижимости № 1, возводимого из деревянных конструкций.
Рисунок 1. Строительное производство малоэтажного объекта недвижимости № 1 (фото авторов)
На рисунке 2 представлены результаты натурного исследования дефектности деревянных изделий с фрагментами повреждения склеивающего материала между соединениями элементов бруса, что свидетельствует, о дополнительном прохождении воздуха и его проницаемости во внутренние помещения, в зависимости от дополнительных изменений климата и других явлений, что является показателем, снижающим качественные параметры и характеристики эксплуатации малоэтажного объекта недвижимости и его энергоэффективности в целом. Важно отметить, что в различных строительных документах не представлены отдельные параметры и характеристики, которые бы, конкретизировали расстояние и размеры межвенцовых соединений конструкций и изделий, выполненных из деревянного материала. На рисунке 3 представлено определение уровня зазоров деревянных элементов.
Рисунок 2. Результаты натурного исследования «Выявление дефектности деревянных изделий с фрагментами повреждения склеивающего материала между соединениями элементов бруса» (фото авторов)
Рисунок 3. Результаты натурного исследования «Определение уровня зазоров деревянных элементов» (фото авторов)
В период натурного исследования нами проводились измерения показателей влажности строительных материалов и элементов конструкций, что позволило определить уровень влажности, который составил 17-21 %, что свидетельствует о превышении показателя, в
условиях строительного производства. Важно отметить, что определение обстоятельств, которые провоцируют переувлажнение изделий, элементов и конструкций из деревянного материала, в условиях строительного производства является невозможным, как и выявление параметрических характеристик нарушения процессов технологии строительства деревянных зданий.
Представленные негативные и дефектные проявления, возникшие при возведении малоэтажных объектов недвижимости, строящихся из деревянных материалов, демонстрируют нам основные типичные проблемы и сложности, которые возникают при ведении строительного производства, с использованием древесины. На рисунке 4 представлен этап строительного производства малоэтажного объекта недвижимости № 2, возводимого из деревянных конструкций на территории Республики Адыгея.
Рисунок 4. Строительное производство малоэтажного объекта недвижимости № 2 (фото авторов)
На территории возведения малоэтажного объекта недвижимости в условиях строительного производства обнаруживаются негативные и дефектные проявления в конструкциях и элементах профилированного бруса, что в итоге влияет на изменение расстояния между зазорами, а в результате приводит к изменениям характеристик показателей воздухопроницаемости стеновых элементов здания. Данное обстоятельство свидетельствует о повышенном уровне показателя воздухопроницаемости, что демонстрирует снижение потенциала энергоэффективности здания при будущей эксплуатации. Показатели качественных составляющих ограждающих элементов конструкций, изделий, соединяющих несущие конструкции и фрагменты перекрытия стен, выполненных из деревянного материала, не соответствуют требуемому уровню качества, что продемонстрировано на рисунке 5.
Рисунок 5. Элементы конструкций с дефектами (фото авторов)
На рисунках выше, представлен этап строительного производства малоэтажных объектов недвижимости, возводимых из деревянного материала, важно отметить, что элементы стен выполнены не из профилированного бруса, а из элементов клееного бруса. Представленные материалы обладают различными характеристиками качественных составляющих, что необходимо для поддержания общего уровня качества будущего малоэтажного объекта недвижимости. Сами элементы стеновых конструкций выполнены их переработанного материала, что уступает профилированному брусу, который используется при стандартном строительстве деревянных зданий и обладает рядом дополнительных преимуществ, среди которых: (а) высокий показатель прочности и эксплуатации; (б) более конкурентная цена на рынке строительных материалов. На рисунке 6 продемонстрированы негативные и дефектные проявления стеновых конструкций, выполненных из бруса.
Рисунок 6. Дефектные проявления на элементах стеновых конструкций из бруса (фото авторов)
Материал, представленный на рисунке 6, демонстрирует нам образование множественных трещин, что вызвано процессами усушки материала. Если рассматривать проявление трещин на деревянных материалах, то можно констатировать то, что в тангенциальном направлении их наличие значительно превышено, чем в радиальном направлении материала. Данные процессы формируются в условиях усушки из-за изменчивости параметрических характеристик деревянного материала. Контролировать и предупреждать формирование трещин возможно, но для этого необходимо проводить компенсационные пропилы в представленных деревянных материалах. В рамках результата, мы видим, что метод компенсационных пропилов при строительстве представленного на рисунке малоэтажного объекта недвижимости не осуществлялся.
Негативные и дефектные проявления функционирующего малоэтажного объекта недвижимости, в условиях эксплуатации также нуждаются в отдельном изучении. Проведение обследования деревянного здания, предшествующих процессов строительного производства и показателей качества от проделанной работы проводилось в рамках официального стандарта с использованием тепловизионного оборудования. В период обследования малоэтажных объектов недвижимости отдельное внимание уделялось исследованию ограждающих конструкций, выполненных из деревянного материала. Важной задачей исследования являлось определение и нахождение негативных и дефектных проявлений, спровоцированных процессами строительного производства. На рисунках 7 и 8 представлены выявленные дефекты. Параметры и контроль исследования определялись специализированным
тепловизионным оборудованием типа BOSCH GTC, были определены параметры 0,1 градуса по Цельсию в диапазоне 5-15 мкм.
Рисунок 7. Помещение малоэтажного объекта недвижимости, рассматривается: а) верхняя; б) нижняя части левого угла (фото авторов)
I
Рисунок 8. Помещение малоэтажного объекта недвижимости (фото авторов)
На рисунке 7 продемонстрирована дефектность сопряжения наружных элементов, а на рисунке 8 выявлена область со сниженным показателем температуры в верхней части. В обеих ситуациях необходимо внедрение дополнительного уплотнения утеплителя в швы материалов. В рамках исследования были рассмотрены отдельные элементы стен, наружные элементы конструкций и ограждающие элементы, выполненные из деревянного материала в малоэтажном объекте недвижимости № 1. Среди выявленных дефектов и негативных проявлений, в рамках натурного исследования, нами были обнаружены заниженные показатели качественных составляющих элементов угловых соединений, выполненных из бруса, а именно их температурные значения, которые на 2-9 градусов по Цельсию ниже, чем общие показатели температуры стеновых элементов и конструкций на поверхности. В случае если, уличные температурные значения достигнут показателя минус 18 градусов по Цельсию и ниже, то выявленные недостатки, спровоцируют промерзание угловых элементов и соединений из-за проявления и скопления конденсата, в условиях эксплуатации. Стоит отметить, что представленные дефекты могут привести к повышению прохождения инфильтрационного воздуха, что в свою очередь, приведет к теплопотерям малоэтажного объекта недвижимости и снизит его общую энергоэффективность.
Рисунок 9. Оконные блоки малоэтажного объекта недвижимости № 2 (фото авторов)
Рисунок 10. Область пониженной температуры в нижнем правом углу (фото авторов)
На рисунках 9-12 представлены результаты натурного исследования малоэтажного объекта недвижимости № 2, которое проводилось с использованием тепловизионного оборудования. В период проведения обследования наружных элементов стен, ограждающих конструкций здания, оконных изделий и блоков, элементов балкона и кровли, были выявлены следующие негативные проявления и недостатки: (а) показатель утепления между деревянными элементами не соответствовал стандарту качества; (б) стыки между деревянными
элементами некачественно заделаны утепляющим материалом; (в) обнаружены недостатки в швах между деревянными материалами угловых соединений, установленных оконных изделий и балконных блоков, которым необходимо внедрение дополнительного уплотнения утеплителя в швы материалов.
Рисунок 11. Область пониженной температуры левого угла (фото авторов)
Рисунок 12. Область пониженной температуры оконного блока (фото авторов)
Проведенные натурные исследования качественных составляющих строительного производства малоэтажных объектов недвижимости из деревянного материала, позволяют нам сформулировать следующие выводы:
1. Достижение качественного и эффективного результата при строительстве малоэтажных объектов недвижимости из деревянных материалов возможно, при условии выполнения контроллинговых мероприятий, соблюдения технологических норм и требований при строительном производстве, а также, сохранения технического потенциала и параметров элементов, изделий и конструкций, произведенных из древесины.
2. Необходимо проводить контроль параметрических характеристик элементов и конструкций, выполненных из дерева: (а) учитывать показатели влажности, начиная с периода поставки строительных материалов из древесины на территорию будущего строительства, до периода сдачи в эксплуатацию включительно; (б) важно выявлять нарушения линейных размеров блоков и элементов, выполненных из дерева до начала строительно-монтажных работ; (в) проводить анализ критериев качества поступающего строительного материала из дерева соответствию в заявленных документах поставки; (г) учитывать прочностные и иные характеристики склеивающего материала, используемого для бруса в период строительства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Савенко, А.А. Анализ методов и материалов повышения энергоэффективности здания / А.А. Савенко, М.Г. Ковтуненко, В.С. Кальченко // Девелопмент и инновации в строительстве: сборник статей Международного научно-практического конгресса, Краснодар, 18-19 апреля 2018 года. — Краснодар: Общество с ограниченной ответственностью "ОМЕГА САЙНС", 2018. — С. 208212. — EDN RQELOH
2. Resource-saving factor in the development of Russian cities / R.A. Popov, A. N. Sekisov, E.V. Soloveva, N.A. Shipilova // Amazonia Investiga. — 2021. — Vol. 10. — No 45. — P. 293-301. — DOI 10.34069/AI/2021.45.09.29. — EDN LJKHHK.
3. Фролов, Г.С. Механизация строительных процессов / Г.С. Фролов, Г.В. Михеев // Девелопмент и инновации в строительстве: сборник статей Международного научно-практического конгресса, Краснодар, 18-19 апреля 2018 года. — Краснодар: Общество с ограниченной ответственностью "ОМЕГА САЙНС", 2018. — С. 294-297. — EDN RQEPSH.
4. Савенко, А.А. Энергоэффективные здания как современная энергосберегающая технология / А.А. Савенко, В.С. Кальченко // Электронный сетевой политематический журнал "Научные труды КубГТУ". — 2018. — № 9. — С. 271280. — EDN VLQDVJ.
5. Genesis of organizational and technological planning in Russian building practice / R. Popov, A.N. Sekisov, D.A. Gura [et al.] // Revista Turismo Estudos & Praticas. — 2020. — No S4. — P. 60. — EDN OLKCKY.
6. Developing Optimization Modelling Methodology for Production Costs Generation / E.V. Solovyova, A.N. Sekisov, D.A. Gura [et al.] // Helix. — 2020. — Vol. 10. — No 2. — P. 63-71. — DOI 10.29042/2020-10-2-63-71. — EDN UMZUOB.
7. Савенко, А.А. Технология и организация в строительстве / А.А. Савенко, Г.В. Михеев. — Краснодар: Индивидуальный предприниматель Кабанов Виктор Болеславович (Издательство "Новация"), 2022. — 159 с. — ISBN 978-5-00179159-1. — EDN TATFMW.
8. Соловьёва Е.В., Попов Р.А., Савенко А.А., Секисов А.Н. Ковтуненко М.Г., Михеев Г.В., Шипилова Н.А., Шиховцов А.А., Арутунян М.С. Развитие систем управления капитальным строительством и недвижимостью на региональном, муниципальном уровне и в корпорациях, совершенствование технологии, организации и экономики строительства зданий и сооружений. Рег. номер в ЕГИСУ НИОКТР 221110100094-3 от 01.11.2021 г. — EDN KPXJUI.
9. Савенко, А.А. Ресурсосбережение в современном строительстве / А.А. Савенко, Ю.В. Столярова, О.М. Шадрина // Электронный сетевой политематический журнал "Научные труды КубГТУ". — 2017. — № 11. — С. 112-121. — EDN XMRKVF.
10. Карасев, Д.О. Малоэтажное строительство. Виды строительных материалов для возведения зданий / Д.О. Карасев, Н.А. Шипилова, М.С. Арутунян // Интернет-журнал Науковедение. — 2016. — Т. 8. — № 3(34). — С. 121. — EDN WIRKDJ.
Arutunyan Marianna Slavikovna
Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia Institute of Construction and Transport Infrastructure E-mail: m_a_r_i_a_n_n_a_@mail.ru RSCI: https://elibrary.ru/author profile.asp?id=941962
Mikheev Georgy Vladislavovich
Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia Institute of Construction and Transport Infrastructure E-mail: mgstyle77@yandex.ru RSCI: https://elibrary.ru/author profile.asp?id=797984
Shikhlyarova Elvira Makhachevna
Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia Institute of Construction and Transport Infrastructure
E-mail: Elico05@mail.ru
Alekhin Vitaly Alekseevich
Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia Institute of Construction and Transport Infrastructure E-mail: Vitaliy.alyokhin@gmail.com
Antipin Pavel Alexandrovich
Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia Institute of Construction and Transport Infrastructure E-mail: antipin.pavel@bk.ru
Morozov Dmitriy Eduardovich
Kuban State Technological University, Krasnodar, Russia Institute of Construction and Transport Infrastructure E-mail: d-morozov99@mail.ru
Research of structures and materials made of wood in the construction of low-rise buildings
Abstract. The use of materials and products from various types of wood in the construction of low-rise real estate in Russia has been going on since ancient times, which is due to various factor phenomena and technological features of the material. Considering the parameters and features of structures and elements made of wooden material, the following can be distinguished: (a) it has strength characteristics; (b) most often has a light weight, which certainly depends on the specific material, since there are also heavier types of wood; (c) has a high environmental friendliness; (d) if properly cut and exploited, it can be a renewable source of material for building production and other industrial needs. An important distinguishing feature of structures and products made of wooden material is the minimization of environmental damage and low waste during production, which makes a high contribution to the preservation of the environment. The structures themselves made of timber, blocks, products and elements made of wooden materials carry a lot of positive characteristics for energy and resource saving in a modern environment, which makes it possible to build environmentally friendly real estate that falls under the standards of "green building". A high number of advantages of low-rise real estate objects and their structures made of wooden materials are sometimes overlapped by a number of negative manifestations caused by various defects that appear during the inspection with thermal imaging devices, which sometimes states serious temperature changes, both in the elements of windows and doors, and in elements of concrete wall structures and beam elements of a low-rise real estate object. This circumstance indicates the importance of research and study of the
structural features of the wall, their properties and configuration parameters on various interventional joints of wooden structures, under the conditions of various phenomena that can lead to a change in the shape of the elements, their stability during operation. The study of the anisotropy of structures made of wooden material, its parameters and characteristics will improve the technology for the production of wood products and elements, which as a result will improve the quality of operation of a low-rise property.
Keywords: construction; building operation; construction management; energy saving; energy-saving materials; wooden structures
