Рассматривается применение клееных деревянных конструкций в современном строительстве зданий и сооружений различного назначения, а также вопросы, связанные с эксплуатацией таких зданий.
Ключевые слова: строительство, древесина, клееные изделия, характеристики прочности, клееные деревянные конструкции.
Considers the use of glued wooden structures in modern construction of buildings and structures for various purposes, as well as issues related to the operation of such buildings.
Keywords: construction, wood, glued products, strength characteristics, glued wooden structures.
На первый взгляд, в современном строительстве использование древесины потеряло актуальность, ушло на второй план и используется лишь как вспомогательный материал. Казалось бы, она не должна вписываться в архитектуру современных мегаполисов из стали и бетона. Тем не менее, древесина успешно применяется в строительстве и в наши дни, причем в промышленных масштабах, конечно, не в виде природных бревен, а в виде высокотехнологичного продукта — клееных деревянных конструкций (КДК).
Под КДК в статье прежде всего понимаются несущие конструкции, поперечное монолитное многослойное сечение которых состоит из склеенных между собой слоев досок, сращенных по длине на зубчатый шип и при необходимости склеенных по ширине.
КДК по сравнению с изделием из цельной древесины обладают целым рядом неоспоримых преимуществ. Среди них можно назвать полную неподверженность к воздействию атмосферных осадков, влаги, различных грибков и плесени, высокую степень сопротивления к воспламенению. Не обладая недостатками, присущими изделию из природного дерева, клееная древесина обладает такими же достоинствами. Она сохранила естественную красоту природной фактуры, способность в отличие от бетона и пластика пропускать воздух, и особое, не присущее ни одному другому материалу, чувство теплоты.
Для создания изделий из клееной древесины применяются различные виды природной древесины. Наибольшее распространение получили такие сорта древесины хвойных пород, как лиственница, сосна и ель. Технология склеивания древесины позволяет дополнить природные свойства этого материала индустриальными — идеальными геометрическими размерами, способностью сохранять свою форму вне зависимости от колебаний температуры и влажности, отсутствием присущих природному дереву дефектов — сучков и трещин.
История применение КДК в нашей стране противоречива и характеризуется подъемами и спадами. Единичные примеры применения клееных конструкций из пиломатериалов на казеиновом клее встречались в начале 30-х годов прошлого столетья. В опытном порядке отдельные объекты с применением клееных конструкций возводились в начале 50-х годов. Неоспоримый вклад в развитии КДК внесли известные ученые Н. Д. Поспелов, А. Б. Губенко, А. С. Белозерова. Но, учитывая несовершенство применяемых в те годы технологий, отсутствие качественных водостойких клеев и ряда других факторов, массовое применение КДК в строительстве не получило широкого распространения.
В середине 70-х применение КДК в строительстве расширилось. Было построено несколько специализированных деревообрабатывающих предприятий по их выпуску, оснащенных импортным оборудованием мощностью 5–10 тыс. м3 конструкций в год.
Всего в 70–80-х годах работало более 20 деревообрабатывающих комбинатов, на которых было организовано производство КДК (в Архангельске, Волоколамске, Вологде, Вельске, Соликамске и др.). Выпуск несущих КДК составлял более 60 тыс. м3 в год.
Очередной всплеск роста востребованности КДК пришелся в нашей стране к началу ХХI века, получив соответствующие условия для развития технологии. Строительство зданий с применением КДК, не только экономически оправдано, но и позволяет реализовать самые смелые архитектурные и дизайнерские решения.
Специалисты давно признали, что для Российской Федерации дерево является наилучшей сырьевой базой для строительства, за счет избыточности наличия этого ресурса. Весьма актуальным является поручение В. В. Путина принять меры по расширению применения древесины в строительстве, в том числе и в рамках реализации приоритетного национального проекта «Доступное и комфортное жилье — гражданам России».
Анализируя опыт эксплуатации зданий, возведенных с применением КДК, можно отметить, что все объекты представляют собой сложную конструктивную систему элементов, изготовленных из различных материалов: основные несущие — из клееной древесины, коньковые, опорные и другие узлы — с использованием стальных деталей. Снижение несущей способности конструкций в процессе эксплуатации происходит из-за механических повреждений, уменьшающих площадь поперечного сечения конструкций, коррозии стальных соединительных элементов и снижения прочности клеевых швов.
В период начального освоения в производстве КДК широко использовался фенолформальдегидный клей как наиболее дешевый и достаточно надежный при соблюдении всех требований технологического процесса. Однако опыт показал, что даже малейшие отступления от требуемых техническими условиями режимов его приготовления и использования в процессе эксплуатации конструкций приводят к появлению расслоений по клеевым швам, снижению их надежности и долговечности.
Расслоения по клеевым швам — это наиболее характерные дефекты и повреждения КДК. Обычно они встречаются вблизи опорных узлов в средней части сечения конструкций, а также в арках в местах появления радиальных растягивающих напряжений поперек волокон.
В заключение необходимо добавить, что за прошедшие годы накоплен большой опыт проектирования, производства, монтажа и эксплуатации КДК. Однако более широкое их внедрение в практику строительства сдерживается нерешенностью некоторых проблем. Научные исследования, разработка нормативных документов, рабочих чертежей конструкций и проектов зданий с применением КДК ведутся во многих проектных институтах и вузах: ЦНИИСК им. Кучеренко, ЦНИИ-Промзданий, ЦНИИЭПсельстрой, ЦНИИМОД, ЦНИИЭП им. Б. С. Мезенцева, МГСУ, СПбГАСУ, Иркутском ГТУ, Пермском НИПУ и др.
Но, как и в целом в строительной отрасли, нормативная база по проектированию КДК значительно отстает от современных требований. Основные нормативные документы были разработаны еще в 80-х годах прошлого века (СНиП II-25–80 «Деревянные конструкции», ГОСТ 20850–84 «Конструкции деревянные клееные. Общие технические условия» и др.). В последние годы в ОАО «НИЦ «Строительство» подготовлено несколько стандартов организаций, которыми на сегодняшний день пользуются проектные институты. Наиболее значимые документы — СТО 36554501–002–2006 «Деревянные клееные и цельнодеревянные конструкции. Методы проектирования и расчета» и СТО 36554501–021–2010 «Деревянные конструкции. Многослойный клееный из шпона материал Ультралам. Общие технические требования» и др. Обновление нормативных документов ведется с учетом развивающегося международного сотрудничества, которое требует гармонизации отечественных и европейских норм, но этот процесс оказался очень непростым.
Только в 2011 году в действие был введен свод правил СП 64.13330.2011 (актуализированная редакция СНиП «Деревянные конструкции»). В Европе выпуск клееных изделий для домостроения регламентируется стандартом EN 14080:2005.
Накопленный отечественный и зарубежный опыт применения КДК показал, что по сравнению с традиционными решениями они имеют значительные преимущества: металлоемкость зданий уменьшается в три раза, масса − в 2–3 раза, трудоемкость монтажа − до 2,5 раз. Еще более эффективными являются пространственные структуры из КДК, позволяющие перекрывать большие пролеты без промежуточных опор.
Литература:
- Калугин А. В. «Клееные деревянные конструкции в современном строительстве»// Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 7 (ч.2). С 32–37.
- Турковский С. Б., Преображенская И. П., Погорельчев А. А., Разработка стандартов «Деревянные клееные и цельнодеревянные конструкции. Методы проектирования и расчета»// Промышленное и гражданское строительство. 2006. № 8. С 34–35.
