Особенности конструктивных решений зданий лесопильных заводов, возводившихся в 20-30-е гг. XX в. (на примере Мезенского лесопильного завода в посёлке Каменка Архангельской области)

Грандиозный масштаб промышленного строительства в Советском Союзе в годы первых пятилеток потребовал совершенно иных методов возведения и другого подхода к проектированию промышленных зданий. В дореволюционный период большинство промышленных предприятий «умещались» в относительно простых сооружениях, не носивших в себе каких-либо специфических черт. При постройке фабричного здания обычно задавались примитивной программой: создать помещение, окруженное четырьмя стенами, покрытое крышей, имеющее пол, достаточно прочный для соответствующей нагрузки. Ход производства намечался приблизительно, а величина помещений определялась примерным соображением о количестве места для станков, подсобных устройств и т.п. Через короткое время помещение оказывалось бессистемно разгороженным, появлялись какие-то комнатки и пристройки случайного характера.

Появившаяся в 20-е – 30-е гг. прошлого столетия необходимость максимального использования внутренних материальных ресурсов, стремление к необходимой рационализации строительства и созданию наилучших условий работы в цехе выдвинули ряд новых задач, которые в значительной степени были разрешены при строительстве промышленных сооружений первых пятилеток. К этим задачам относились: установление единообразной сетки колонн, применение новых деревянных и железобетонных конструкций, внедрение сборных конструкций, типизация и стандартизация конструктивных и архитектурных деталей, Учет требований строительной теплотехники, светотехники и аэрации.

Как и во всей стране, в Архангельской области и на Русском Севере в целом имел место всплеск массированного промышленного строительства. В те годы были построены крупные лесозаводы, предприятия лесохимического и целлюлозно-бумажного производства, судоремонтно-строительный завод «Красная Кузница» и многое другое. Объектом нашего исследования является Мезенский лесопильный завод в посёлке Каменка, существовавший с 1891 г и подвергшийся принципиальной перестройке в 1927-1929гг.

Промышленному строительству на Севере в те годы способствовали географические, исторические и актуальные экономические факторы. К началу XX века здесь сложилась крупная лесопильная промышленность с огромной сырьевой базой и инфраструктурой.

На фракции РКП (б) VIII съезда Советов 21 декабря 1920 года В.И. Ленин сказал: «Если мы хотим товарообмена с заграницей, …, мы понимаем его необходимость, наш основной интерес – возможно скорее получить от капиталистических стран те средства производства (паровозы, машины, электрические аппараты), без которых восстановить нашу промышленность сколько-нибудь серьёзно мы не сможем …. Чтобы получить лучшие машины и пр., мы должны платить. Чем платить? … И здесь нет объекта более удобного для нас экономически, чем леса на дальнем севере, которые мы имеем в невероятном количестве, …. Между тем лес на международном рынке представляет гигантскую ценность» [4, с.110]. В 1921г. им было подписано положение об органе управления лесной промышленностью Северо-Беломорского района, на основании которого был создан трест «Северолес». Его целью являлось развитие лесозаготовительной и лесоперерабатывающей промышленности и подчинение её экспортным задачам. Тресту были переданы лесосырьевая база, 42 лесозавода, в том числе Мезенский. В ключе этой реорганизации всего лесного хозяйства возводились новые промышленные здания, реконструировались водные бассейны, склады сырья, заменялись старые пилорамы, устанавливались околорамное оборудование, электролебёдки и краны, переводились на электротягу станки и пилорамы, увеличивались причальные линии, проводились дноуглубительные работы, биржи оснащались лесовозами. Одновременно строилось жильё и всё соцкультурное обслуживание, положившее начало возникновению в последствие монопосёлков и городов. Создание посёлка Каменка и его лесозавода как раз и являются примером экономической политики тех лет.

В 1927 году на берегу реки Мезень в устье впадавшей в неё реки Каменка, в 38 км от Белого моря, развернулось большое строительство. Разом строились новый лесопильный завод и посёлок.

Основным объектом завода был лесопильный амбар с восьмью лесопильными рамами, эстакадой элеваторов, пилоточкой и отделением разделки мелочи (рис.1).

Лесопильный амбар двухэтажный, прямоугольный в плане с размерами 23х75м; высота первого этажа – 5,50 м, второго – 5,20 м. Объём амбара – 19034 м³.

Длина лесопильного амбара обеспечивают заблаговременную накатку брёвен на рамные тележки (когда предыдущие бревна ещё допиливаются) и распиловку брёвен длиной до 8,5 м.

Рис.1 Мезенский лесопильный завод. Фото 1930г.

Высоты этажей зависят от габаритов лесопильных рам в первом и втором этажах; кроме того высота первого этажа диктуется трансмиссионным оборудованием, длиной приводов и высотой фундаментов лесопильных рам.

Лесопильный амбар был запроектирован холодным, так как ввиду непрерывной подачи брёвен в здание элеватора и выхода готовой продукции с другого торца на пассовый транспортёр помещение не закрывается; его нельзя изолировать от наружного воздуха и предотвратить сквозняк, что создавало тяжёлые условия труда, особенно в зимнее время.

С торцов к амбару примыкают эстакады: одна – для подачи брёвен из бассейна в амбар, другая – для транспортировки из лесопильного амбара на сортировочную площадку. Первый этаж занят производственно-подсобными помещениями, второй этаж – производственными. Вспомогательные помещения (бытовые) располагались на неиспользованных производством площадях первого этажа.

Конструктивная схема здания – полный каркас. Шаг колонн в продольном направлении – 3,20 м; в поперечном направлении – 4,6 м х 5 (рис. 2).

Междуэтажные перекрытия были выполнены в виде деревянных балок, прогонов и настила по деревянным стойкам, установленным в первом этаже. Стены дощатые каркасно-засыпные. Все несущие конструкции выполнены из лиственницы.

Рис. 2 Поперечный разрез лесопильного амбара

Помещение пилоточки было выполнено в виде кирпичной пристройки к лесопильному амбару, отметки пола пилоточки и лесопильного амбара находились на одном уровне. Отделение разделки мелочи – это самостоятельное здание, соединённое с лесопильным амбаром крытой галереей.

Поперечный пролет перекрыт фермой длиной 23 м, высотой около 5 м.

Все фасады лесопильного амбара остеклены. Дополнительно предусмотрен фонарь верхнего света системы Буало (Буало – вытянутое по горизонтали прямоугольное окно-фонарь с вертикальным остеклением, над кровлей промышленного цеха). Фонарь такой системы даёт сравнительно малую освещённость, но весьма удовлетворительную равномерность (рис.3). Створные переплёты фонаря устроены по типу оконных, что обеспечивает хорошую вентиляцию здания. Фонари данного типа менее подвержены запылению, однако, их теплопотери значительные.

Конструкция покрытия – деревянная решётчатая ферма. В 1920-30гг. широко применялись фермы на кольцах Тухшерера – это лёгкие разрезные кольцевые шпонки, выгнутые из тонкой полосовой стали. Они не требуют большого расхода металла, изготавливаются проще и позволяют существенно увеличить несущую способность соединения, так как пружинящий (незамкнутый) стальной кольцевой обруч превращается из односрезной шпонки в двусрезную: в отличие от дисковой и тарельчатой шпонок такая кольцевая шпонка более надёжно вовлекает в работу на смятие и скалывание не только внешнее «окаймление» гнезда, но и внутренний, охватываемый кольцом, сердечник. (рис. 4)

Рис. 4 Развитие соединений на круглых (центровых) шпонках:

а – дисковых деревянных; б – тарельчатых чугунных;

в – гладкокольцевых Тухшерера; г – зубчатокольцевых.

Однако применение гладко-кольцевых шпонок не оправдало ожидание строителей. Несущая способность таких соединений оказалась в растянутых стыках значительно ниже, чем в сжатых образцах, что приводило к скалыванию сердечника. В растянутых элементах – по схеме одностороннего скалывания при большой концентрации скалывающих напряжений, особенно в случаях применения сырой древесины.

При проектировании деревянных конструкций в рассматриваемый период наибольшее затруднение, вызывало, видимо, конструирование узлов сквозных ферм со значительными растягивающими усилиями в элементах решетки и в стыках нижних поясов. Это явилось причиной того, что в дореволюционный период и в 20-е гг. строители проектировали и строили сквозные деревянные конструкции с наибольшим числом сжатых элементов.

Примерно к 1927 г. задача рационального крепления растянутых элементов в узловых сопряжениях и в стыках плоскостных конструкций была в принципе решена. При этом определилось два направления:

– применение усовершенствованных врубок разных систем – лобовых, щековых, ножничных, биссектрисных и трёхбиссектрисных вместо известных во всём мире врубок зубом и гладкой кольцевой шпонки с прямым разрезом;

– применение для соединений элементов стальных нагелей сплошного (например, болтов) и трубчатого сечения и в особенности вопросу их расчёта.

В современной строительной практике кольцевые шпонки (стальные, гладкие, разрезные) не рекомендуются, так как соединение относительно большой грузоподъёмности жёсткое, со значительными начальными деформациями, изготовление сложно и трудоёмко – требует специального оборудования для выборки шпоночных гнёзд, а контроль за качеством соединения затруднён. В случае необходимости могут быть использованы в узлах конструкций из сухих лесных материалов механизированного изготовления при наличии тщательного контроля в процессе изготовления.

Знакомясь с фото и архивными материалами, приходим к выводу, что в конструкции покрытия Мезенского лесопильного амбара были уже применены фермы на ножничных врубках, суть работы которых заключается в том, что передача вертикальной и горизонтальной составляющих усилия сжатого подкоса вертикальному и горизонтальному элементам фермы осуществляется ножничной врубкой (рис.5). В зависимости от большей или меньшей расчётной площади смятия, (необходимой для восприятия усилия в бабке и разности усилий в соседних панелях пояса) ножницы могут быть открытыми, закрытыми и полузакрытыми. Концы ножниц по возможности следует притуплять, так как сильно заострённые концы легко отщепляются, и поэтому не могут полностью вводиться в расчёт. Применялась ножничная врубка только в решётках с сжатыми подкосами, т.к. закрепить растянутый подкос в такой врубке довольно трудно. Чем меньше угол между бабкой и поясом, тем выгоднее работает ножничная врубка.

Рис.5 Ножничная врубка.

В современном строительстве ножничные трехплоскостные врубки с площадками, работающими на скалывание, считаются недостаточно надёжными, сложными в изготовлении, а подгонка рабочих плоскостей смятия затруднена. Качество таких соединений недоступно для контроля. Поэтому их применение не допускается. По той же причине не следует применять биссектрисных ножниц: только ортогональное расположение сминаемых площадок по отношению к направлениям усилий в бабке и поясе даёт плотное и крепкое сопряжение; при скошенных поверхностях врубка ползёт и расщепляется.

Лесопильный амбар Мезенского лесопильного завода, построенный в 1927 году, полностью сгорел 1 июня 1989 года. На его месте построен новый лесопильный цех из металлических конструкций.

Литература:

1. Всё о ремонте и строительстве. / Характеристика и области применение соединений деревянных элементов [Электронный ресурс], 2010-2011. – Режим доступа: http://ostroykevse.ru/Obrabotka_dereva/Soedinenie_Dereva_10.html

2. Гофман, В.Л. Фабрично-заводская архитектура. Часть I Планировка и конструирование зданий и сооружений промышленных предприятий. – Ленинград: Издательство КУБУЧ, 1932г. – 579с., ил.

3. Деревянные конструкции. / Под ред. Карлсена Г.Г. – Москва: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1952г. – 759с., ил.

4. Доклад В.И. Ленина о концессиях на фракции РКП(б) VIII съезда Советов 21 декабря 1920г. / Полное собрание сочинений В.И. Ленина: в 55 т. Том 42.: М.: Издательство политической литературы, 1974 – 606с.

5. История строительной техники / гл. ред. Иванов, В.Ф. – Москва-Ленинград: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1962. – 561с., ил.

6. Поморская энциклопедия: в 5т. / гл. редактор Н.П. Лаверов. Т.3. Экономика Архангельского Севера: Архангельск, Изд-во АГТУ, 2006г. – 636с., ил.

7. Серк, Л.А. Промышленная архитектура / Курс проектирования промышленных зданий. В 2 томах. Том I, – Ленинград: 2-я типография ОНТИ имени Е. Соколовой, 1935г. – 552с., ил.

8. Серк, Л.А. Промышленная архитектура / Курс проектирования промышленных зданий. В 2 томах. Том II, – Ленинград: 2-я типография ОНТИ имени Е. Соколовой, 1934г. – 506с., ил.

9. Справочник проектировщика промышленных сооружений. / гл. ред. Фисенко А.С. Том I Архитектура промышленных зданий. Часть 2. Фабрики и заводы. – Ленинград: 2-я типография ОНТИ имени Е. Соколовой, 1935г. – 876с., ил.

10. Техническая энциклопедия в 26 томах / гл. ред. Л.К. Мартенс. Том XXIV. Труболитейное дело – фильтры. – Москва: Государственное словарно-энциклопедическое издательство «Советская энциклопедия», 1934г. – 920с., ил.

11. Штамм, Е. Фонари промышленных зданий. // Техническая энциклопедия в 26 томах. / гл. ред. Л.К. Мартенс. Том XXV. Фитопатология – шарнирные направляющие механизмы.– Москва: Государственное словарно-энциклопедическое издательство «Советская энциклопедия», 1934г. – с.59-60.

12. Фомин, Ю. Лесопильное производство в России [Электронный ресурс] // Технологии строительства. 2005г. – Режим доступа: http://www.booksite.ru/forest/forest/lesopilka/2.htm

13. Цветаев, В.Д. Современная фабрично-заводская архитектура. – Москва-Ленинград: Госстройиздат, 2-я типография ОНТИ имени Е. Соколовой, 1933г. – 530с., ил.

14. Шульгин, Н. Каменка [Текст] / Н. Шульгин // Север. – 2004. – 24 сентября. – С. 6