Ключевые слова: древесина, конструкция, начальные напряжения, формоустойчивость, образование трещин, оцилиндрованное бревно, бревно, ствол дерева
Древесина является наиболее распространенным, доступным, технологичным и экологически безопасным строительным материалом. Главным, за что ценится древесина, является возобновляемость ресурса, она обладает высокими эстетическими и акустическими свойствами, в зданиях из дерева наилучший микроклимат. Наряду с этими достоинствами древесина обладает и рядом недостатков: анизотропия строения древесины, усушка, разбухание, коробление и растрескивание под действием атмосферных воздействий, подверженность загниванию и изменению физико-механических характеристик под воздействием внешних факторов (влага, температура).
Следствием использования древесины является невозможность сразу приступить к наружным и внутренним отделочным работам (утепление межвенцовых швов, окраска). Значительный период, порядка 3–5 лет с момента возведения, конструкция будет переживать все виды деформаций, образуя неплотности и разрушая тем самым утепленные межвенцовые швы. Вследствие, происходят потери тепла через щели между бревнами и дверными, или оконными коробками, что приводит не только к потере комфорта, но и позволяет воде и конденсату свободно затекать между бревнами, что дает почву к образованию плесени, гнили и грибка (рис. 1).
Рис. 1. Обследование межвенцовых швов тепловизором
Таким образом, одной из наиболее актуальных проблем деревянного домостроения является образование зазоров в межвенцовых соединениях, трещин на лицевых поверхностях и прочих недостатков, значительно снижающих качество конструкции, возникающих в процессе осадки строения. Их появление обусловлено наличием начальных напряжений в стволе дерева, сформировавшихся в процессе роста от воздействия собственного веса, ветровой нагрузки, веса осадков на кроне, собственной кривизны ствола и пр.
Появляющиеся механические напряжения стимулируют развитие клеток древесины таким образом, чтобы обеспечить жизнестойкость ствола дерева. В ответ на образование напряженно-деформированного состояния от внешних воздействий и соответствующего развития клеток древесины древесный ствол формируется в противовес первому, как зеркальное отображение напряженно-деформированного состояния ствола дерева. В связи с этим ствол дерева приобретает искривленную форму.
В современном деревянном домостроении одним из популярных направлений является возведение стеновых конструкций из круглых оцилиндрованных бревен (рис. 2). При оцилиндровке из ствола дерева, обладающего кривизной, путем обработки на деревообрабатывающих станках, получают стержень правильной цилиндрической формы (рис. 3). По прошествии некоторого времени, вследствие влияния начальных напряжений, оцилиндрованное бревно искривляется. Это и ведет к образованию трещин и межвенцовых щелей.
Рис. 2. Загородный дом из оцилиндрованного бревна
Рис. 3. Схема оцилиндровки бревна обладающего кривизной: 1 — получаемый стержень цилиндрической формы; 2 — срезаемый слой
Для исключения влияния начальных напряжений на формоустойчивость оцилиндрованных бревен существует метод их закрепления в стене с помощью пружинного устройства «СИЛА» (рис. 4). Устройство разработано компанией «СИЛА-ЦЕНТР» в 2007 году, в 2009 году изделие и технология его применения были зарегистрированы в Роспатенте с получением соответствующего документа, а в 2010 году на пружинный узел «СИЛА» был получен Сертификат соответствия ГОСТ Р.
Рис. 4. Монтаж пружинного узла «СИЛА»: 1 — пружинный узел; 2 — верхний венец конструкции; 3 — нижний венец конструкции; 4 — межвенцовый шов
Устройство представляет собой изделие, комплектуемое пружиной, шурупом и тарельчатой шайбой (рис. 5). Узел предназначен для монтажа деревянных конструкций и является альтернативой использованию шпилек и нагелей.
Рис. 5. Комплектующие пружинного узла «СИЛА»: 1 — шуруп с шестигранной головкой; 2 — пружина сжатия; 3 — шайба тарельчатая
Главным достоинством пружинного устройства является возможность более раннего ввода в нормальную эксплуатацию строения обусловленное действием пружины, обеспечивающей постоянно-принудительную, качественную усадку строения, исключая линейные деформации бревен, уменьшая тем самым образование трещин, щелей и зазоров между ними в течение всей эксплуатации здания.
На основании всего вышеизложенного можно сделать вывод о существовании необходимости использования пружинного узла «СИЛА» для сохранения формоустойчивости оцилиндрованных бревен. В дальнейшем будет разрабатываться метод расчета количества пружинных стяжек, необходимого для монтажа деревянных стеновых конструкций.
Литература:
- Природные особенности древесины/ Глухих В. Н., Акопян А. Л., Охлопкова А. Ю. — СПб.: Изд. Политехнического университета, 2018
- Начальные напряжения в древесине. Монография/ Глухих В. Н., Акопян А. Л. — СПб.: СПбГАСУ 2016
- Анизотпропия древесины. Технологический аспект/ Глухих В. Н., Черных А. Г. — СПб.: СПбГАСУ, 2013
- Продольное коробление пиломатериалов, полученных при рас-пиловке тонкомерного сырья/ Акопян А. Л. — Пенза, Издательский Дом «Академия Естествознания», 2016
- Влияние начальных напряжений в древесине на прочность и формоустойчивость деревянных конструкций/ Глухих В. Н., Кирютина С. Е., Богданова А. С. — СПб., Известия ПГУПС, 2017
