ОСОБЕННОСТИ НЕСУЩИХ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ
Клееная деревянная конструкция (КДК) — это единое, цельное соединение деревянных элементов, которые соединены между собой клеевой прослойкой. Сегодня клееные конструкции всё больше используются для создания несущих, ограждающих и декоративных изделий.ИСТОРИЯ КДК В НАШЕЙ СТРАНЕ
В СССР массовое производство клееных конструкций из дерева началось ещё в 1973 г. В советские времена выпуском КДК занималось 25 заводов, оснащенных импортным оборудованием, с общей производительностью до 1000 м3 в год. Выпускаемые конструкции использовались при строительстве сельскохозяйственных объектов, общественных и других зданий. Из наиболее известных сооружений, построенных с использованием клееных конструкций, можно отметить деревянный мост в районе Лосиного острова и московский бассейн «Чайка».
Налаженное производство КДК было практически утрачено в годы Перестройки, и к 1997 году их выпуск был практически полностью прекращен. Тем не менее, оставшийся научно-технический потенциал и целый ряд преимуществ клееных конструкций позволили возродить отрасль, привлечь внимание многих инвесторов и стать причиной создания новых производственных компаний, как например, компании «Большепролет».
Какова же причина повышенного внимания бизнеса? Рассмотрим основные факторы.
ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА
Сегодня этот фактор является далеко не последним при выборе тех или иных решений. Экология, как известно, - это наука о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой. Одним из разделов данной науки является социальная экология, которая концентрирует внимание на взаимоотношениях Человек-Природа.Сам по себе термин «экологичность» стал предметом многих спекуляций. Когда говорят экологичный, то обычно не уточняют, о чем идет речь, то ли об активности воздействия материала на сообщества живых организмов, то ли о степени влияния на них. Не говорится, на какой из стадий (производство, строительство, эксплуатация, утилизация) материал является экологичным.
Если говорить о КДК, то каких-либо серьёзных исследований на эту тему не проводилось. Но можно сказать однозначно – клееная древесина прошла весь необходимый комплекс исследований и получила международные и российские гигиенические сертификаты, что делает её абсолютно безопасной для человека.
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КДК
Любой, кто, так или иначе, имеет дело со строительно-ремонтной сферой, может подтвердить – цены на стройматериалы стабильно растут. Нормальным показателем считается отметка в 40-60% стоимости стройматериалов в общей сумме себестоимости строительства любого здания. На общую сумму затрат влияет и рост заработных плат, увеличение стоимости земли и подключения участка к коммуникациям и пр. составляющие. При этом рост цен на недвижимость, как правило, значительно опережает общий инфляционный рост, а стоимость материала растет в два раза быстрее, чем стоимость недвижимости.Строительство представляет собой сложный производственный процесс из множества переделов. При этом максимальный рост цен наблюдается на первых этапах цепочки, где происходит передел сырья в простые материалы. Сюда входит и деревообработка, которая является достаточно капиталоёмкой и требует серьёзных временных и финансовых затрат на организацию, расширение или переоборудование. Поэтому вполне понятно и экономически оправдано вложение в предприятия второго передела, в данном случае – это создание клееной древесины из первичного пиломатериала. Финансовые расчеты говорят, что при длине пролета более 24 метров становится весьма ощутимой выгода от использования КДК в сравнении с ЖБИ и металлоконструкциями.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ КЛЕЕНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Современная технология склеивания позволяет получить несущие конструктивные элементы высотой до 2 метров и толщиной до 50 см. Благодаря методике армирования стыков можно соединять отдельные, пригодные для транспортирования элементы в большие деревянные конструкции длиной до 60 – 70 метров, создавая из них перекрытия и прочие конструктивные элементы быстровозводимых зданий и сооружений. Это могут быть спортивные и торгово-развлекательные центры, ангары, бассейны, склады и т. д.Важным преимуществом КДК является малый вес при значительных показателях прочности, что позволяет значительно снизить нагрузку на стены и фундамент. Дерево является более надежным для помещений с большим содержанием влаги или агрессивной средой.
Но технически эффективными клееные конструкции стали не сразу. В 70-е годы прошлого столетия проектировщики, производители и монтажники деревянных конструкций не обладали необходимым опытом в создании требуемых условий. Итогом были частые нарушения технологического процесса, ошибки на этапах разработки, хранения и эксплуатации, частые аварии и отказы.
Появление трещин и полное разрушение в изгибаемых и сжато-изгибаемых изделиях происходило, как правило, в течение первых месяцев эксплуатации из-за малых показателей сдвиговой прочности клееного дерева, появления не проклеенных зон, трещин в клеевых швах, а также в параллельных им плоскостях. Как правило, проблемы в процессе эксплуатации происходили в две стадии – появление сдвига в плоскостях, которые были ослаблены расслоениями, что делало монолитный элемент составным и уменьшало момент его сопротивления. На следующем этапе происходило разрушение от изгиба одной или нескольких составляющих составного сечения.
Для борьбы с этим использовались различные решения. Одними из первых были соединения на вклеенных стержнях, которые существенно усилили изгибаемые и сжато-изгибаемые элементы. Удалось получить равнопрочные сборные узлы и стыки большепролетных деревянных конструкций. Наклонно вклеенные стержни стали надежным анкером в КДК, выполняющим надежные узловые сопряжения. Для соединения закладных деталей использовалось болтовое соединение или сварка (при использовании термостойких клеев).
Дальнейшим этапом развития стали V-образные анкеры, являющиеся разновидностью наклонно вклеенных стержней. При данном варианте для закрепления закладного стального элемента используется несколько пар специальных наклонных металлических анкеров. В каждой из пар крепёжный элемент расходится наклонно в различные стороны от точки своего крепления к закладному элементу. Конструктивные узлы на основе V-образных закладных элементов характеризуются высокими показателями жесткости и надежности в сравнении с однонаправленными вклеенными анкерами, особенно когда речь идёт про изменение вектора усилий.
Одним из наиболее важных компонентов технической целесообразности является пожарная безопасность той или иной конструкции. Хотя основой клееного дерева является, что очевидно, горючее дерево, при пожаре оно показывает лучшие показатели стойкости, чем металл. Это происходит благодаря тому, что обугливание клееной конструкции при пожаре происходит со скоростью 0,6 – 0,7 миллиметра в секунду, что составляет примерно 36 мм в час. При этом низкая теплопроводность дерева защищает внутреннюю часть от интенсивного прогрева, и препятствуют снижению несущей способности. Стальные опорные и стыковочные узлы теряют свою прочность намного быстрее.
Как мировой, так и российский опыт говорят о том, что клееные большепролетные конструкции являются очень перспективным материалом. С их помощью можно создавать перекрытия большого размера при строительстве мостов, разного рода зданий и сооружений. У клееного дерева очень большой спектр возможностей, которые уже реализованы или успешно реализуются во многих интересных и перспективных проектах.