CC BY
10УДК 624.011
ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ КЛЕЕНЫХ
ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В СОВРЕМЕННОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Чарикова В.В., студентка группы 13Стр(б)-Ш С2, Оренбургский государственный
университет, Оренбург
e-mail: viktoria-charikova@yandex.ru
Попов И.А., студент группы 13Стр(б)-ГСХ, Оренбургский государственный университет, Оренбург
e-mail: junower1@yandex.ru
В статье приведены достоинства применения клееной древесины при возведении большепролетных зданий и сооружений. Показана эффективная область возможного применения рассматриваемых конструкций. Отражены основные причины, сдерживающие применение большепролетных клееных деревянных конструкций в массовом строительстве в России, в том числе в предложен ряд направлений научных исследований, позволяющих решит эту проблему.
Ключевые слова: большепролетные конструкции, клееная древесина, клееные деревянные системы, пространственные системы, материалоемкость, энергоэффективность.
Большепролетные конструкции применяют при строительстве концертных залов и кинотеатров, спортивных арен, аквапарков и бассейнов, торгово-развлекательных центров и многих других объектов общественного, религиозного, промышленного и сельскохозяйственного назначения. История архитектуры насчитывает большое количество примеров использования более легких - деревянных конструкций для устройства перекрытий больших пролетов, среди которых, например, построенный в 1817 году по проекту русского инженера А.А. Бетанкура Центральный выставочный зал «Манеж» в г. Москве, перекрытый деревянными треугольными фермами пролетом 47,3 м.
На сегодняшний день в России строительство большепролетных сооружений с применением клееных деревянных конструкций выходит на новый уровень. Об этом свидетельствует успешная реализация большепролетных проектов, которые со всей очевидностью демонстрируют широкие возможности клееной древесины и пространственных систем, выполненных из нее (рисунок 1).
Технологии большепролетного строительства совершенствовались вместе с развитием новых строительных материалов. Во второй половине XX века технология производства клееной древесины открыла новый этап в строительстве большепролетных сооружений. По мнению многих экспертов, будущее большепролетного строительства принадлежит именно клееным деревянным конструкциям (КДК), и на, то есть много причин. Неоспоримым фактом является то, что с увеличением перекрываемого пролета эффективность применения деревянных конструкций увеличивается с сравнения с металлическими строительными системами, не говоря уже о тяжелых железобетонных конструкциях [1].
196 ШАГ В НАУКУ
Рисунок 1. Склад противогололедных реагентов в Москве на ул. Суздальской (пролет 60 м, высота 21 м, длина 60 м. Разработчик - ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко)
В настоящее время для архитекторов и инженеров одной из главных задач в строительстве большепролетных сооружений стало уменьшение массы конструкций, и для ее решения клееная древесина - оптимальный материал. Сегодня существуют строительные системы из клееной древесины, которые позволяют значительно уменьшить общий вес сооружения. Например, некоторые пространственные деревянные конструкции в три-пять раз легче аналогичных металлических и железобетонных конструкций. Такие пространственные системы одновременно выполняют несущую и ограждающую функции и при этом дают возможность создания самых необычных форм. Подобные системы применяют при необходимости максимального использования внутреннего объема здания, например, для возведения перекрытий стадионов со свободным пролетом 250 м без использования опор. Снижение веса конструкции - очень важное достоинство клееных деревянных систем, которое дает ощутимый экономический эффект. Применение легких конструкций существенно уменьшает материалоемкость фундамента.
Еще одним достоинством использования клееной древесины для возведения большепролетных конструкций является высокая степень надежности. Клееный материал изготавливается в заводских условиях по хорошо отработанным технологиям, за счет которых клееная древесина приобретает повышенную механическую прочность, а также высокую устойчивость к агрессивным средам. Этот химически инертный материал успешно используют там, где металл быстро корродирует. Как отмечают исследователи ЦНИИСК, у КДК имеется ряд потребительских свойств, выгодно отличающих их от конструкций из массива древесины, т.к. КДК изготавливаются из сухого пиломатериала и поэтому они в гораздо меньшей степени подвержены усушке и соответственно растрескиванию [2].
Кроме того, стоит отметить, что при производстве КДК в древесине пиломатериалов снимаются внутренние напряжения, что позволяет избежать изменения геометрии готового изделия при эксплуатации. Есть и другие достоинства: высокая скорость строительных работ; небольшое количество отходов на строительной площадке; возможность изготовления длинномерных линейных и гнутых конструкций, и, следовательно, широкие возможности для реализации сложных архитектурных решений. Нельзя не отметить хорошее сопротивление готовых клееных деревянных изделий открытому горению. Экспертизой установлено, что при
температуре 600-900°C клееные деревянные конструкции способны сопротивляться огню в течение 45 минут.
Благодаря высокой кратковременной прочности (вдвое превышающей длительную прочность) и небольшому весу деревянные конструкции, в том числе большепролетные, особенно эффективны в районах с высокой сейсмичностью. Они, в отличии от железобетонных и стальных конструкций, практически нечувствительны к сейсмическим воздействиям.
Несмотря на перечисленные достоинства и наличие в нашей стране наибольшей в мире сырьевой базы, объемы применения клееных деревянных конструкций в России значительно уступают объемам применения этих конструкций в развитых странах, даже в тех, где нет собственного леса. Некоторые отрасли строительства, например, автодорожное деревянное мостостроение, практически не развиваются, хотя потребность в мостах, где перекрываемые пролеты находятся в интервале от 12,0 до 60,0 метров очевидна.
Анализ научно-технической и патентной литературы позволяет констатировать, что в настоящее время отрасль клееных деревянных конструкций, включая новые научные исследования, не находит должного развития и должной реализации в реальных проектах большепролетных зданий и сооружений.
К основным проблемам расширения объемов деревянных объектов следует отнести также вопросы снижения материалоемкости и повышения их экономической эффективности. В этом направлении целесообразными представляются научные исследования, направленные на оптимизацию поперечных сечений несущих элементов большепролетных систем, применение в покрытиях и стеновых ограждениях многофункциональных конструкций, совмещающих в себе несущие и ограждающие функции, разработку новых типов соединений клееных элементов, проектирование комбинированных конструкций на основе разномодульных материалов. Эффективность работы в вышеперечисленных направлениях можно подтвердить одним характерным примером, когда предложенное в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко техническое решение узловых соединений деревянных элементов на наклонно вклеенных стержнях произвело фактически революцию в деревянном большепролетном строительстве. И аналогичных примеров множество, как и наличие множества нерешенных проблем, реализация которых будет способствовать повышению конкурентоспособности клееных деревянных конструкций и, как следствие, расширению объемов их применения в отечественном строительстве.
Литература
1. Гиясов, Б.И. Конструкции уникальных зданий и сооружений из древесины: учебн. пособие / Б.И. Гиясов, Н.Г. Серёгин. - Москва: Изд-во АСВ, 2014. - 87 с.
2. Дмитриев, П.А. Индустриальные пространственные деревянные конструкции / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, А.Г. Кондаков, Ю.Д. Стрижаков // Drewo v stavebnyeh Konstrukciach: Bratislava - Kocovce, 1984. - С. 352 - 368.
3. Ковальчук, Л.М., Деревянные конструкции в строительстве / Л. М. Ковальчук [и др.]. - Москва: Стройиздат, 1995. - 246 с.
4. Миронов, В. Г. Индустриальные клееные деревянные конструкции : учеб. пособие / В. Г. Миронов, Е. А. Кравцов. - Горький: Горьков. ун-т, 1984. - 84 с.
5. Турковский, С.Б., Клееные деревянные конструкции с узлами на вклеенных стержнях в современном строительстве (система ЦНИИСК) / С.Б. Турковский, А.А. Погорельцев, И.П. Преображенская. - Москва: РИФ «Стройматериалы». - 2013. - 308 с.
