CC BY
41Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Low-rise construction
УДК 694.1
DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-12-35-39
А.В. РОГОЖИНА, инженер (79266062852@yandex.ru)
Национальный исследовательский московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
Развитие и анализ основных технологий малоэтажного строительства из материалов на основе древесины
Широкое применение древесины в качестве строительного материала обусловлено большим мировым запасом лесных ресурсов на территории Российской Федерации. В статье рассмотрена древесина как традиционный, экологически безопасный, возобновляемый строительный материал. Освещается развитие деревянного зодчества, а также ранее применяемые технологии строительства. Рассматриваются наиболее популярные на сегодняшний день технологии изготовления, строительства и возведения малоэтажных домов из материалов на основе цельной оцилиндрованной и клееной древесины. Анализируются основные профили оцилиндрованного бревна, клееного бруса, их физические, конструктивные и технологические достоинства и недостатки. Приводится взаимосвязь данных строительных материалов с архитектурой современного малоэтажного индивидуального домостроения. Использование рассмотренных в статье строительных материалов, технологий в изготовлении, производстве и строительстве из цельной и клееной древесины способствует облегчению выбора материала для строительства сравнительно экономичного, экологически безопасного, долговечного малоэтажного жилья с высокими теплофизическими, эстетическими свойствами, показателями качества и долговечности.
Ключевые слова: малоэтажное строительство, оцилиндрованное бревно, клееный брус, современные технологии.
Для цитирования: Рогожина А.В. Развитие и анализ основных технологий малоэтажного строительства из материалов на основе древесины // Жилищное строительство. 2019. № 12. С. 35-39. DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-12-35-39
A.V. ROGOZHINA, Engineer (79266062852@yandex.ru) National Research Moscow State University of Civil Engineering (26, Yaroslavskoe Highway, Moscow, 129337, Russian Federation)
Development and Analysis of the Main Technologies of Low-Rise Construction of Materials on the Basis of Wood
The widespread use of wood as a building material is due to the large global reserve of forest resources in the Russian Federation. The article considers wood as a traditional, environmentally safe, renewable building material. The development of wooden architecture, as well as previously used construction technologies, are highlighted. The most popular, to date, technologies of manufacturing, construc-tion and erection of low-rise houses from materials on the basis of solid rounded and glued wood are considered. The main profiles of rounded logs, glued beams, their physical, structural and technological advantages and disadvantages are analyzed. The relationship of these building materials with the architecture of modern low-rise individual housing construction is presented. The use of the construction materials considered in the article, technologies in the manufacture, production and construction of solid and glued wood, facilitates the choice of material for the construction of relatively economical, environmentally safe, durable low-rise housing with high thermal, physical, aesthetic properties, quality and durability indicators.
Keywords: low-rise construction, rounded log, laminated beam, modern technologies.
For citation: Rogozhina A.V. Development and analysis of the main technologies of low-rise construction of materials on the basis of wood. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2019. No. 12, pp. 35-39. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-12-35-39
Древесина является традиционным, возобновляемым строительным материалом. Наличие больших запасов ценной деловой древесины в нашей стране обусловило популярность ее применения в строительстве (Российский статистический ежегодник. М.: Росстат, 2018. 400 с.) Такой материал легок в обработке, обладает высокой прочностью, морозостойкостью и сейсмостойкостью, небольшой плотностью,
122019 ^^^^^^^^^^^^^
меньшей по сравнению с каменными материалами теплопроводностью. Пористость древесины способствует естественному воздухообмену в помещении. Помимо высоких эксплуатационных качеств, следует отметить прекрасные декоративные свойства деревянной поверхности при условии ее качественной обработки и защиты. Естественный цвет и фактура натуральной древесины очень красивы и эстетичны.
- 35
Малоэтажное строительство
Кроме того, деревянные конструкции, применяемые для возведения основных несущих стен, обладают меньшим весом, а следовательно, уменьшается объем фундаментов, снижаются транспортные и монтажные затраты, что значительно удешевляет процесс строительства. К отрицательным свойствам древесины следует отнести подверженность гниению, появлению червоточин, возгоранию. Древесина имеет пороки, такие как сучки, трещины, пороки формы и строения ствола, грибные и биологические поражения, инородные включения, покоробленно-сти, которые отрицательно сказываются на несущей способности, эксплуатационной пригодности и долговечности материала. Современные технологии обработки и защиты деревянных элементов позволяют свести к минимуму все недостатки древесины как строительного материала и, следовательно, увеличить срок службы конструкции [1-2].
В России строительство из материалов на основе древесины имеет многовековую историю. Из дерева строили жилье, храмы, крепости, мосты, хозяйственные и другие постройки. Это послужило становлением традиционного русского стиля, который сочетает красоту и рациональную функциональность построек. Ярким примером русского деревянного зодчества была Успенская церковь в г. Кондопога (Республика Карелия), которая сгорела в 2018 г. Она была самым высоким деревянным шатровым сооружением (высота 42 м) в Карелии, с характерными особенностями: фронтонный пояс на восьмерике и расширение центрального столпа кверху. Построена в 1774 г.; церковь Преображения Господня на острове Кижи. Основой композиции является восьмигранный сруб с четырьмя двухступенчатыми прирубами. Высота сооружения достигает 37 м. Построена в 1714 г.; дворец царя Алексея Михайловича в подмосковном селе Коломенское. Представлял собой систему отдельных деревянных помещений, соединенных между собой переходами. Высота отдельных построек достигала 30 м.
Мастера плотницких работ в ходе строительства руководствовались проверенными опытом правилами. Бревна рубились и отесывались топорами и рубанками [3-7]. При рубке топором волокна самого изделия заминаются и естественным образом закупориваются, что препятствует накоплению влаги в открытых порах древесины. За счет этого увеличивался срок службы конструкции без дополнительной защитной обработки.
В настоящее время деревянные дома производятся в заводских условиях с использованием оборудования, позволяющего изготавливать детали любой сложности. Там же для исключения производственных ошибок осуществляют контрольную сборку всех деталей будущего дома, после этого готовый комплект отправляют на строительную площадку для
3б| —
Научно-технический и производственный журнал
дальнейшего монтажа конструкции. На стройплощадке по заводским чертежам его собирают, как конструктор, что значительно сокращает сроки монтажа и удешевляет стоимость строительства. В последние десятилетия совершенствовались не только технологии изготовления и возведения здания, но и способы защиты древесины от гниения, возгорания, образования плесени с помощью обработки специальными защитными составами [8-12].
Выбирая дом для проживания, владелец, как правило, выдвигает требования по экологичности, быстроте строительства и экономической доступности. По этим причинам в последние годы увеличивался спрос на строительство домов из оцилиндрованного цельного бревна и клееного бруса.
Оцилиндрованные бревна чаще всего выполняются из хвойных пород дерева, различаются по диаметру (от 180 до 360 мм) и заводскому профилю («лунный» и «финский») (рис. 1). Основное отличие профилей заключается в ширине теплового замка: в «финском» профиле он гораздо шире, чем у бревна с «лунным» профилем (рис. 2), что положительно влияет на теплотехнические свойства всей конструкции при одновременной экономии на строительном материале. Также отличие «финского» и «лунного» профилей состоит в конструкции теплового замка: в «финском» профиле он выполняется в виде шипообразной, или игольчатой поверхности (гребенки), которая впоследствии плотно вдавливает прокладываемый внутренний межвенцовый утеплитель. В верхней части бревна выполняются две продольные канавки, которые закрывают межвенцовый утеплитель и обеспечивают плотное соединение бревен между собой. Благодаря этой конструкции дома, выполненные из оцилиндро-ванного бревна «финского» профиля, не продуваются, что способствует увеличению теплоизоляционных свойств дома, предотвращается проникновение влаги внутрь через межвенцовый утеплитель, также исключается необходимость конопатки межвенцового промежутка, что позволяет снизить затраты на утеплитель и эксплуатационные расходы.
Стены, выполненные из бревна с «лунным» профилем, конопатятся через полтора года после первого отопительного сезона, вторичную конопатку производят через 2-3 года. Материал для конопатки находится снаружи дома под постоянным внешним воздействием окружающей среды, что влечет за собой проникновение влаги через утеплитель внутрь дома. Сравнивая бревна двух профилей, можно уверенно говорить о превосходстве «финского» профиля.
Клееный брус чаще всего производится из хвойных пород дерева. По своему типу клееный брус бывает сращённый в длину, склеенный (сплоченный) в ширину или комбинированный. Конструктивно такой
^^^^^^^^^^^^^ И22019
—------ ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
Low-rise construction
брус состоит из трех и более досок - ламелей. Производство клееного бруса позволяет создавать профили разнообразного сечения и длиной до 12,8 м. Размеры профиля клееного бруса зависят от производителя и варьируются шириной от 160 до 240 мм, высотой от 140 до 280 мм и более. Тепловой замок в клееном брусе практически равен ширине профиля, который может быть «немецким» с частой гребенкой без применения межвенцового утеплителя и «финским» с применением утеплителя (рис. 3).
Выпиливание ламелей для клееного бруса производится по технологии, которая учитывает угол наклона годичных колец, что способствует снижению влажности и напряжения в древесине, следовательно, увеличивается несущая способность и долговечность конструкции [12-15]. Для последующей обработки доски подвергаются сушке в специальных камерах до конструкционной влажности 12%. После сушки соответствующие стандарту материалы отправляются на калибровку (предварительное строгание). Затем производится маркировка и вырезка пороков древесины - гнили, трещин, крупных сучков, механических изъянов. Лишенные пороков заготовки сращиваются по длине с помощью клея на мини-шипы. Затем внутренние и внешние ламели проходят острожку на станке, после чего на поверхность ламе-лей равномерно наносится клей. Далее они направляются в систему загрузки и прессования, где пакет заготовок выравнивается со всех сторон и под определенным давлением спрессовывается. Таким образом заготовки соединяются в клееный брус.
Клееный брус в деревянном домостроении дал возможность проектировщикам и архитекторам создавать помещения с большим объемом и пространственным остеклением, что раньше было возможно только в каркасной технологии строительства. Такой материал лишен недостатков, присущих цельной древесине, - это склонность к деформациям и значительной усадке. Благодаря современному подходу и использованию клеевых смесей материал приобретает дополнительные эксплуатационные свойства -высокую прочность, требуемую по расчету теплопроводность и стабильность размеров.
Основной проблемой любого деревянного дома является усадка. Дом из цельной и клееной древесины неизбежно осаживается. Усадка деревянного дома явление неизбежное, этот процесс не заканчивается даже через несколько лет после постройки дома, а становится лишь менее интенсивным. Поэтому еще на стадии проектирования деревянного дома необходимо выбрать стеновой материал и предусмотреть особые меры по компенсации усадки стен. Повлиять на величину усадки может тип используемого стенового материала (цельные оцилиндрованные бревна
Рис. 1. «Лунный» и «финский» профиль оцилиндрованного бревна
«Лунный» паз
«Финский» профиль
«Лунный» паз
«Финский» профиль
Рис. 2. Ширина теплового замка в оцилиндрованном бревне
Ширине Ширина
Рис. 3. «Финский» (а) и «Немецкий» (б) профиль клееного бруса
естественной влажности имеют усадку 7-10%, клееный брус - до 2%). Также используются деревянные нагели, препятствующие смещению бревен друг относительно друга из плоскости стены, заставляя бревна работать совместно, винтовые домкраты, регулирующие усадку стен по высоте. Для более равномерной усадки в дверных и оконных проемах в торцах бревен вырезается паз для монтажа обсадного бруска, который укрепляет стены, ослабленные проемами. К этому бруску крепят так называемую «обсадную коробку» с верхними усадочными зазорами, дающими возможность усадки конструкции. Над проемами монтируют наличник, что позволяет закрыть усадочный зазор.
При выборе стенового материала нельзя забывать и об архитектурной композиции дома. К архитектурному стилю, который характеризуется постройкой стен из оцилиндрованного бревна, относятся дома в традиционном русском, скандинавском стилях, а также стилях шале и кантри. К более современным решениям относятся стили модерн, хай-тек, минима-
122019
37
Малоэтажное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
лизм. В реализации данных направлений может помочь строительство из клееного бруса как более современного, технологичного материала.
Выводы. В настоящее время Россия находится в лидерах по мировому запасу лесных массивов. Необходима государственная программа поддержки сохранения лесных ресурсов, производства деловой древесины и ее использования, что позволит максимально использовать данный материал для малоэтажного индустриального строительства. Изготов-
Список литературы
1. Чемоданов А.Н., Казанцев С.А., Трутникова А.Ю. Промышленные методы строительства в деревянном домостроении // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2018. С.226-229.
2. Чемоданов А.Н., Минина Е.А., Ямщиков Е.Ю. Перспективы развития деревянного домостроения // Лесной вестник. 2018. № 2. Т. 22. С. 81-86. DOI: https://doi.org/10.18698/2542-1468-2018-2-81-86
3. Петрова З.К., Ильвицкая С.В., Долгова В.О., Истомин Б.С., Этенко В.П., Дубынин Н.В. Развитие современного малоэтажного деревянного домостроения в России // Строительные материалы. 2018. № 8. С. 74-78. DOI: огд/10.31659/0585-430Х-2018-762-8-74-78
4. Андреева Л.А., Костюкевич П.А. Современная проблематика развития лесных массивов // Градостроительство. 2018. № 1. С. 79-83.
5. Сауд Я., Коренькова Г.В. Древесина как строительный материал современных индивидуальных жилых домов. Материалы 4-й Международной молодежной научной конференции «Будущее науки - 2016». Курск, 2016. Т. 3. С. 214.
6. Титунин А.А., Зайцева К.В. Древесиноведческие и технологические проблемы производства клееных материалов для деревянного домостроения // Жилищное строительство. 2016. № 11. С. 44-47.
7. Грачёв В.А. Проблемы технической экспертизы малоэтажных деревянных срубовых домов из оци-линдрованных бревен // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительство: Сборник статей. Самарский государственный технический университет. Самара, 2017. С. 32-37.
8. Чемоданов А.Н., Паргунькин И.Н., Рыбников А.А., Синев Н.С. Перспективы деревянного домостроения. Современные технологии деревообрабатывающей промышленности: Сборник трудов международной научно-практической конференции. Белгород, 2018. С.252-256.
9. Романченко О.В., Зозуля В.В., Саханов В.В., Фит-чин А.А. Дерево как строительный материал: про-
3в| —
ление, проектирование и строительство из цельного оцилиндрованного бревна и клееного бруса имеют большое количество конструктивных, технологических, эксплуатационных и архитектурных особенностей, учитывая которые при выборе и изготовлении материала, проектировании, монтаже и дальнейшей эксплуатации конструкции позволят получить современное, экологически безопасное, долговечное и функциональное жилье, снизить себестоимость и сократить сроки строительства.
References
1. Chemodanov A.N., Kazantsev S.A., Trutnikova A.Yu. Industrial methods of construction in wooden house building. Aktuatnye napravleniya nauchnykh issledovanii XXI veka: teoriya ipraktika. 2018, pp. 226-229. (In Russian).
2. Chemodanov A.N., Minina E.A., Yamshchikov E.Yu. Prospects for the development of wooden house construction. Lesnoi vestnik. 2018. No. 2. Vol. 22, pp. 81-86. (In Russian). DOI: https://doi. org/10.18698/2542-1468-2018-2-81-86
3. Petrova Z.K., Il'vitskaya S.V., Dolgova V.O., Isto-min B.S., Etenko V.P., Dubynin N.V. Development of modern low-rise wooden house building in Russia. Stroiteinye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 8, pp. 74-78. (In Russian).DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2018-762-8-74-78 .
4. Andreeva L.A., Kostyukevich P.A. Modern forest development. Gradostroitel'stvo. 2018. No. 1, pp. 79-83. (In Russian).
5. Saud Ya., Koren'kova G.V. Wood as a building material of modern individual residential buildings. Proceedings of the 4th International Youth Science Conference. The future of science is 2016. Kursk. 2016. Vol. 3, pp. 214.
6. Titunin A.A., Zaitseva K.V. Wood and technological problems of production of glued materials for wood house building. Zhilishchnoe Stroiteistvo [Housing Construction]. 2016. No. 11, pp. 44-47. (In Russian).
7. Grachev V. A. Problems of technical expertise of low-rise wooden cut houses from cylindrical logs. Traditions and innovations in construction and architecture. Construction: A collection of articles. Samara State Technical University. Samara. 2017, pp. 32-37.
8. Chemodanov A.N., Pargun'kin I.N., Rybnikov A.A., Sinev N.S. Prospects of wooden house building. Modern technologies of woodworking industry: a collection of works of the International Scientific and Practical Conference. Belgorod. 2018, pp. 252-256. (In Russian).
9. Romanchenko O.V., Zozulya V.V., Sakhanov V.V., Fitchin A.A. Wood as building material: problems and prospects of use. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2018. No. 2, pp. 67-71. (In Russian).
^^^^^^^^^^^^^ |l2'2019
Научно-технический и производственный журнал
Low-rise construction
блемы и перспективы использования // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 2. С. 67-71.
10. Овсянников С.Н., Степанова Т.А., Топчубаев У., Овсянников К.С. Тепловая защита ограждающих конструкций быстровозводимых зданий на основе древесины // Строительные материалы. 2017. № 6. С. 52-54.
11. Кузнецова А.О., Новиков М.Д., Кулиев Р.А. Преимущества домов из оцилиндрованного бревна // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. № 3. С. 175-187.
12. Петрухин А.Б., Острякова Ю.Е., Чистякова Ю.А., Тимофеева Е.Е., Щербакова Н.А. Процессы строительства малоэтажного жилья: современный аспект. Иваново: ЛИСТОС, 2014. 216 с.
13. Николаева Е.Л., Казейкин В.С., Баронин С.А., Черных А.Г., Андросов А.Н. Проблемы и тенденции развития малоэтажного жилищного строительства России. М.: Инфра-М., 2016. 238 с.
14. Никонова Е.В., Вечтомов П.О., Ладных И.А. Технико-экономические показатели ограждающих конструкций для малоэтажного строительства // Жилищное строительство. 2018. № 7. С. 47-50.
15. Лукаш А.А., Лукутцова Н.П. Методика расчета теплопроводности ограждающей конструкции переменного сечения из оцилиндрованных бревен // Жилищное строительство. 2015. № 2. С. 34-37.
10. Ovsyannikov S.N., Stepanova T.A., Topchubaev U., Ovsyannikov K.S. Thermal protection of enclosing structures of fast-moving buildings on the basis of wood. Stroiteinye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 6, pp. 52-54. (In Russian).
11. Kuznetsova A.O., Novikov M.D., Kuliev R.A. Advantages of houses made of cylindrical log. Stroitel'stvo unikal'nykh zdanii i sooruzhenii. 2015. No. 3, pp. 175-187. (In Russian).
12. Petrukhin A.B., Ostryakova Yu.E., Chistyakova Yu.A., Timofeeva E.E., Shcherbakova N.A. Protsessy stroitel'stva maloetazhnogo zhil'ya: sovremennyi aspect [Processes of construction of low-rise housing: modern aspect]. Ivanovo: LISTOS. 2014. 216 p.
13. Nikolaeva E.L., Kazeikin V.S., Baronin S.A., Cher-nykh A.G., Androsov A.N. Problemy i tendentsii razvitiya maloetazhnogo zhilishchnogo stroitel'stva Rossii [Problems and trends in low-rise housing construction in Russia]. Moscow: Infra-M. 2016. 238 p.
14. Nikonova E.V., Vechtomov P.O., Ladnykh I.A. Technical and economic indicators of enclosing structures for low-rise construction. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2018. No. 7, pp. 47-50. (In Russian).
15. Lukash A.A., Lukuttsova N.P. Method of calculation of heat conductivity of an enclosing structure of variable section from the rounded logs. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2015. No. 2, pp. 34-37. (In Russian).
_СПЕЦИАЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
В издательстве «Стройматериалы» вы можете приобрести специальную литературу
Книга «Защита деревянных конструкций»
Автор - А.Д. Ломакин
Рассмотрены вопросы конструкционной и химической защиты деревянных конструкций, используемых в малоэтажном домостроении, при строительстве зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения, в том числе, с химически агрессивной средой, а также открытых сооружений (автодорожных и пешеходных мостов, опор ЛЭП и др.). Освещены вопросы защиты от эксплуатационных воздействий и возгорания несущих конструкций из клееной древесины и ЛВЛ и приведено краткое описание наиболее эффективных средств и способов их защиты. Описаны методы оценки защитных свойств покрытий для древесины, методика и результаты натурных климатических испытаний покрытий на образцах и фрагментах конструкций. Приведены методика и результаты мониторинга влажностного состояния несущих клееных деревянных конструкций в процессе эксплуатации.
Монография «Производство деревянных клееных конструкций»
Автор - заслуженный деятель науки России, д-р техн. наук Ковальчук Л.М.
В книге рассмотрены основные вопросы технологии изготовления ДКК, показаны области их применения, описаны материалы для их изготовления. Особое внимание уделено вопросам оценки качества, методам испытаний, приемке и сертификации клееных конструкций. В книге приведен полный перечень отечественных и зарубежных нормативных документов, регламентирующих производство и применение ДКК.
Ш
яжо
Для приобретения специальной литературы обращайтесь в издательство «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ» Заказать книгу можно по тел.: (499) 976-22-08, 976-20-36; e-mail: mail@rifsm.ru, или на сайте www.rifsm.ru
12'2019
39
