CC BY
219Бойтемирова И.Н.1
к.т.н., доцент, с.н.с., Государственный университет по землеустройству
irboyte@mail.ru
Паутова Е.П.2
студент, Государственный университет по землеустройству
pautova.caterina@gmail.com
Артамонова Е.А
студент, Государственный университет по землеустройству artamonova.arch@gmail.com
МНОГОЭТАЖНОЕ ДЕРЕВЯННОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
Ключевые слова: деревянное строительство, домостроение, многоэтажные деревянные дома. Keywords: wooden construction, house construction, multi-storey wooden houses.
В связи с необходимостью решения экологических проблем деревянное строительство особенно активно пропагандируется и развивается за рубежом, проводятся исследования и продвигаются новые технологии изготовления деревянных конструкций. Россия, как известно, одна из самых богатых стран в мире по объему запасов древесины, однако до 2019 года СНиПы позволяли строить деревянные дома высотой не более трех этажей. В 2019 году утверждены новые правила проектирования, максимальная высота деревянных зданий увеличена до 28 м.
Известно, что в Финляндии доля деревянных домов составляет 40%, в Германии - до 20% строительного рынка, в Австрии - около 30%. Согласно исследованию компании Research.Techart в США и Канаде более 80% индивидуальных домов и таунхаусов строятся из дерева, в Японии доля деревянных домов составляет 43% от всех строящихся жилых зданий. Европейский союз в рамках программы «Деревянная Европа» планирует увеличить долю вновь вводимого малоэтажного жилья, построенного из дерева.
В чем заключается преимущество деревянного домостроения? Древесина - экологически чистый и возобновляемый природный ресурс. Почти 39% всех техногенных выбросов в атмосферу приходится на строительную отрасль. При возведении деревянного многоэтажного дома сокращаются как выбросы углекислого газа, так и увеличиваются объемы его поглощения.
Уже столетия назад было известно, что массивная плотная древесина обладает большей огнестойкостью по сравнению со стальными конструкциями. Это вызвано тем, что по время горения на наружной поверхности древесины образуется обугливающийся слой, защищающий древесину от дальнейшего горения и предотвращающий мгновенное разрушение конструкций. Время сопротивления древесины воздействию открытого огня превышает 45 минут, что может быть вполне достаточным, например, для эвакуации людей.
Для производства деревянных конструкций, применяемых при возведении многоэтажных домов, возможно использование отходов лесопильного производства и низкосортного леса.
Деревянное домостроение предполагает высокий процент заводского изготовления, что приводит к уменьшению сроков строительства и затрат. По расчетам австралийских ученых, при строительстве деревянного и железобетонного объектов -аналогов, деревянный объект возводится на 6 недель быстрее, чем железобетонный. Транспортировка и монтаж деревянных конструкций обходятся дешевле в сравнении со стальными и железобетонными аналогами.
Немаловажным является энергосберегающий фактор. Так сооружения из CLT -панелей и LSL-плит потребляют 65 кВт на 1 кв. м в год, панельные - 170-190 кВт, а для кирпичных домов энергопотребление составляет 130-150 кВт.
Древесина является податливым материалом, легко поддается работе, в связи с чем появляется больше возможностей для реализации различных архитектурных идей.
Здания из дерева отвечают требованиям «зеленого» энергоэффективного строительства, могут возводиться на территориях с разными геологическими и климатическими условиями, а также в сейсм ически активных областях.
Высотное деревянное домостроение использует существующие современные технологии. Так для возведения многоэтажных домов используются высокопрочные композитные материалы на основе древесины, в частности -LVL-брус и CLT-панели. Первый из них применяется в качестве вертикальных и горизонтальных элементов несущего каркаса здания. Материал представляет собой многослойный шпон из дерева хвойных пород. Волокна слоев располагаются параллельно, толщина каждого слоя составляет около 3 мм.
1 Профессиональные интересы: строительство, строительные конструкции и материалы. Приоритетные тематические направления организации: управление земельными ресурсами, формирование кадастра недвижимости, архитектура и развитие территорий.
2 Профессиональные интересы: архитектура, средовая психология, экономика труда.
Безопорный пролет балок из LVL-бруса может достигать 36 м, а ферм - 42 м и более. Брус не дает усадки и остается геометрически стабильным на протяжении всего срока службы. В отличие от обычного дерева LVL не подвержен воздействию микроорганизмов, не деформируется от сырости, устойчив к химической агрессии. Современные технологии изготовления позволяют добиться высокой степени готовности строительных конструкций, а сборка деревянного каркаса на площадке выполняется по аналогии с монтажом быстровозводимых зданий из стали.
Рисунок 2.
Сравнение бруса, клееного бруса и LVL бруса
СЬТ-плиты и панели - композитный материал, изготавливаемый методом перекрестного склеивания слоев древесины. Применяется в качестве ограждающих конструкций, плит перекрытия и покрытия зданий. Конструкции ^Т отличаются легкостью, пожаробезопасностью, высокими показателями прочности, тепло - и звукоизоляции. В настоящее время выпускаются СЦГ плиты толщиной от 60 до 400 мм.
Рисунок 3. CLT-плита
Материалы CLT и LVL могут комбинироваться друг с другом. Например, каркас здания может состоять из LVL-бруса, а стены и перекрытия - из панелей CLT. Существуют также гибридные варианты строительства, когда основные элементы каркаса монтируются из железобетона, а ограждающие конструкции и второстепенные балки - из композиционной древесины. Причинами такого подхода могут являться в том числе слишком жесткие (и не всегда обоснованные) требования пожарной безопасности.
Скорость монтажа деревянных конструкций выше, чем в любом другом виде строительства и обусловлена те х-нической возможностью транспортировки готовых блоков и модулей к месту проведения работ. Современное оборудование способно производить CLT-панели длиной до 24 м и шириной до 3,5 м, что позволяет монтировать ограждающие конструкции целого этажа здания за один прием.
Рассмотрим примеры многоэтажных деревянных домов. На основе результатов научно -практического анализа передового опыта по проектированию, строительству деревянных конструкций выявлено, что в развитых странах многоэтажные дома из дерева уже давно не относятся к разряду уникальных В настоящее время в странах Евросоюза деревянное домостроительство поддерживается на государственном и общеевропейском уровне, что объясняется, прежде всего, экономической и экологической целесообразностью. При проектировании деревянных конструкций, в том числе многоэтажных жилых домов, архитектору предоставляется уникальная возможность для осуществления интересных и самых смелых архитектурных идей. Это подтверждают уже реализованные и рассматриваемые далее архитектурно-проектные решения многоэтажных деревянных жилых конструкций.
Одним из таких проектов является 14-этажный жилой комплекс Treet Bergen (рис. 3), который введен в эксплуатацию в конце 2015 года в Норвегии, город Берген. В настоящее время этот комплекс можно назвать флагманом мирового деревянного строительства. Конструкция здания комплекса Treet Bergen состоит из 48 модулей высокой заводской готовности, в которых была выполнена отделка и встроены инженерные коммуникации. Высокое качество сборки и точность подгонки элементов каркаса и стеновых ограждений обеспечили практически нулевое отклонение конструкций по вертикали (не более 3 мм).
Расчет каркаса здания высотой 51 м выявил специфичный недостаток модифицированной древесины, заключающийся в ее легкости. Для увеличения сопротивляемости ветровым нагрузкам и устойчивости в конструкцию зда-
ния были дополнительно включены железобетонные плиты, разделяющие группы модулей на несколько секторов. Всего в доме 62 жилые квартиры, в том числе однокомнатные, двухкомнатные и трехкомнатные.
Рисунок 3. 14-этажный жилой дом в Норвегии
На данный момент закончено строительство общежития в Ванкувере (рис. 4), спланированное для проживания 400 студентов. Прямоугольное в плане здание выполнено в LVL-каркасе с перекрытиями и ограждающими конструкциями из панелей ^Т. Жесткость соединений деревянных колонн и балок достигается за счет наличия стальных коннекторов. Здание высотой 53 м разделено на несколько ядер железобетонными плитами, увеличивающими вес всей конструкции и дающими ей дополнительную жесткость. Объект был сдан в эксплуатацию в 2017 году.
Рисунок 4.
17-этажное студенческое общежитие в Канаде
В Мельбурне несколько лет назад было возведено 10-этажное здание «Forte» (рис. 5) из композитных CLT -блоков. Жилой дом спроектирован и построен с учетом требований самых современных «зеленых» норм. В жилом доме установлены система сбора и очистки дождевой воды, энергосберегающее светодиодное освещение, тепловые насосы. Данный жилой дом прошел сертификацию по международной программе Green Star и удостоился высшей оценки 5 звезд, что еще раз подтверждает экологичность и успешность развития деревянного строительства.
Рисунок 5. 10-этажный жилой дом в Австралии
Масштабы высотного деревянного строительства за рубежом действительно велики. Во многих крупных городах появляются деревянные башни в 8-9 этажей наряду с традиционными зданиями из стали и бетона. Пятиэтажки из LVL и CLT древесины далеко не новшество для таких стран, как Скандинавия и Канада. Всемирно известные архитекторы и строители уже давно уверенно осваивают деревянное строительство. К примеру, компания SOM, по проекту которой была возведена самая высокая в мире башня Бурдж Халиф, в настоящее время занята разработкой концепции настоящего деревянного небоскреба высотой в 42 этажа.
В России, богатой лесом, еще нет ни одного подобного жилого здания. Среди административных самое высокое на территории нашей страны - Good Wood Plaza (20 м). CLT-панели у нас в основном востребованы лишь на рынке ИЖС, но даже в этом сегменте мы серьезно отстаем от ряда стран. В России доля деревянных домов составляет 1214% в то время, как в Швеции почти 80% от общего числа строящихся домов.
Еще совсем недавно в России не разрешалось возводить здания из дерева выше трех этажей - это вызвано нормами пожарной безопасности. Однако ситуация меняется: пусть мы пока и в роли догоняющих, но курс на развитие многоэтажного деревянного строительства взят.
Все примеры деревянного многоэтажного строительства в России относятся к разряду «уникальных» и «экспериментальных» . Но тем не менее, они существуют. Поскольку, в России действуют высокие нормы на возведение деревянных зданий, то для строительства используется комбинированная технология железобетонных и деревянных конструкций, когда монолитный каркас обшивается CLT -панелями. По такой схеме реализованы проекты 5-этажной застройки в Пушкинском районе Санкт-Петербурга. Подобные примеры строительства имеются и в Нижнем Новгороде.
Заключение
Многоэтажные деревянные здания отвечают современным нормам «зеленого» энергоэффективного строительства. Такие здания из дерева могут возводиться на территориях со сложными инженерно -геологическими условиями такими, как сейсмическая активность, наличие горных подработок и свойства просадочности.
Прочностные характеристики и устойчивость строительных конструкций из древесины сохраняются гораздо дольше, по сравнению с другими материалами. Современные стройматериалы из дерева дополнительно обрабатываются антипиренами в условиях завода, что позволяет свести показатели их горючести к минимуму.
К тому же, монтаж деревянных конструкций отличается высокой технологичностью и скоростью, поскольку используются блоки и модули заводской сборки. Поэтому работа с деревом менее энерго - и трудоемка, по сравнению с железобетоном, за счет применения простых инструментов и оборудования, а также кранов меньшей грузоподъемности.
В развитии технологий деревянного многоэтажного строительства заинтересованы производители стройматериалов, строительной химии (клеевых составов, пропиток и добавок, красок), проектные и подрядные организации, а главное - потенциальные потребители. Поэтому, многоэтажное деревянное строительство представляется перспективным как для страны в целом, так и для отдельных территорий.
