Вы здесь

Клееная древесина – строительный материал будущего

Версия для печати

Почти третья часть поверхности земной суши покрыта лесами с общим запасом древесины около 300 000 млн м3. Ежегодные объемы ее заготовок составляют 2600 млн м3, или 1300 млн т, что примерно равно мировому производству зерна (1500 млн т), вдвое превосходит производство стали и цемента и в 27 раз – пластиков. А ежегодный прирост достигает 7000–9000 млн м3 [1]. Приведенные данные свидетельствуют о больших резервах по дальнейшему использованию такого ценного природного материала, как древесина.

Кроме того, леса являются одним из основных факторов экологической устойчивости на планете. В нашей стране это важнейшая часть природных богатств. Но отечественная отрасль, имея столь огромный ресурсный потенциал, работает сегодня не в полную мощность. В перспективе лесопромышленный комплекс способен стать в один ряд с основными источниками внутреннего валового продукта Республики Беларусь. Сегодня существует множество проблем, которые необходимо решить, чтобы отрасль могла эффективно работать и развиваться.

Внедрение безопасных, эстетически привлекательных, экологически чистых строительных материалов является одной из важных задач строительного комплекса нашей республики. Таким материалом на протяжении многих столетий строителями и архитекторами во всем мире признана древесина. Она обладает рядом замечательных свойств, которые не могут быть не востребованы в XXI веке.

Применение древесины как конструкционного материала в строительстве известно с древних времен. Еще до начала второго тысячелетия до нашей эры возводились постройки на деревянных сваях. Этому способствовало наличие сырьевой базы, легкость заготовки и обработки древесины, небольшая масса элементов деревянных конструкций, высокая прочность при сравнительно небольшой плотности. Так, удельная прочность древесины – отношение расчетного сопротивления древесины сжатию и изгибу (МПа) к ее плотности (т/м3) составляет в среднем 2600, в то время как для бетона на сжатие – от 400 до 900, а для стали – 3000. Приведенные данные указывают на то обстоятельство, что наиболее выгодно использование древесины в сжатых и изгибаемых элементах конструкций. Таким образом, деревянные конструкции по своей массе могут быть сопоставимы с аналогичными конструкциями, выполненными в металле, и в 5–7 раз легче бетонных и железобетонных.

Древесина является самым современным сырьем и одним из наиболее важных природных материалов. Ее широко используют в производстве пиломатериалов, фанеры, древесностружечных и древесноволокнистых плит, деревянных конструкций, клееного бруса, а также для производства целлюлозы, бумаги, волокон, пленок, вспомогательных веществ и многих других ценных продуктов.

Развитие и совершенствование деревянных конструкций непосредственно связано с развитием самого общества. Большим импульсом для расширения сфер применения деревянных конструкций явилось производство клееной древесины. Отсутствие механического сращивания позволило перекрывать большепролетные здания и широко использовать деревянные конструкции в зданиях и сооружениях с химически агрессивной средой. Применение клееной древесины в качестве конструкционного материала объясняется целым рядом ее положительных свойств:

  • высокий уровень прочности и жесткости и в то же время небольшой вес;
  • технологичность изготовления изделий любой длины, сечений и очертаний;
  • полная заводская готовность конструкций, которая позволяет достигать высокой точности размеров;
  • простота сборки и обработки конструкций на строительной площадке, отсутствие “мокрых” процессов;
  • сравнительно небольшие расходы на транспортировку;
  • низкие трудозатраты при монтаже конструкций;
  • незначительные энергозатраты на обработку сырья и изготовление конструкций (в 8–10 раз ниже по сравнению с металлическими и в 3–4 раза ниже по сравнению с железобетонными конструкциями);
  • высокая коррозионная стойкость, что особенно важно для химически агрессивных сред (складские сооружения для хранения удобрений);
  • экологичность, гигиеничность и низкая теплопроводность;
  • возобновляемость сырьевой базы.

Следует также отметить высокие художественные свойства древесины (богатая цветовая гамма и текстура поверхности), являющейся природным, чистым и полностью утилизируемым строительным материалом. Зная его свойства и имея технико-конструкционный опыт, из древесины можно проектировать и создавать надежные и прочные, красивые и эстетичные конструкции.

Для производства деревянных клееных конструкций (ДКК) в бывшем СССР в 1970-е гг. было построено, в основном в европейской части страны, и введено в эксплуатацию около 20 предприятий общей производительностью около 100 тыс. м3 КДК в год. Один из таких заводов был возведен в Гомеле, и по объемам выпуска ДКК он занимал лидирующие позиции среди действующих производств. Импортное технологическое оборудование, которым они были оснащены, в большинстве своем позволяло изготавливать трехслойные панели длиной от 3 до 6 м, балки пролетом до 18 м, стропильные фермы треугольного и трапециевидного очертания пролетом 12–24 м, арки пролетом от 15 до 60 м и рамы 12–24 м.

В последние три десятилетия клееные деревянные конструкции получили широкое развитие, особенно в США, Германии, Франции, Швейцарии, Японии, скандинавских странах. Мировой выпуск клееной древесины за 2002 г. составил 3400 тыс. м3. Из них 730 тыс. м3 приходилось на США, 500 тыс. м3 – на Японию, которая ежегодно еще и импортирует 500 тыс. м3 клееной древесины, и 2 млн 200 тыс. м3 – на страны Европы. Динамика роста производства и потребления клееной древесины в Европе характеризуется следующими цифрами: в 1995 г. – 895 тыс. м3, в 2000 – 1 млн 590 тыс. м3, в 2002 г. – 2 млн 200 тыс. м3.

Благодаря многим своим достоинствам, позволяющим ей успешно конкурировать со стальными и железобетонными конструкциями, клееная древесина применяется в зданиях и сооружениях различного назначения, возводимых как по типовым, так и индивидуальным проектам. Технико-экономические расчеты показывают, что применение в покрытиях пролетом 12–24 м клееных деревянных конструкций взамен железобетонных дает снижение расхода стали на 20–24 кг/м2, цемента – на 30–35 кг/м2 и массы конструкции – в 4–5 раз [2, 3]. Применение 1 м3 клееной древесины в конструкциях заменяет 0,5–1,0 т стали. При увеличении пролета покрытий эти показатели еще более улучшаются в пользу КДК. Характерно, что даже в бедных лесом странах, таких как Япония, считают эффективным производство клееных конструкций с использованием импортируемой древесины.

Немаловажным на пути расширения области применения ДКК не только в нашей республике, но и выхода на рынки ближнего и дальнего зарубежья является создание ассоциации производителей и потребителей клееной древесины по примеру России, а также участие отечественных предприятий в межнациональных объединениях. Анализируя масштабы применения клееных деревянных конструкций в мировой практике строительства, можно отметить, что с каждым годом они имеют тенденцию к возрастанию.

Специалистами филиала накоплен 30-летний опыт проектирования, строительства и эксплуатации объектов из клееной древесины. Наряду с проектированием решались научные задачи по обеспечению долговечности деревянных конструкций и совершенствованию технологии производства. Сотрудники филиала разрабатывают нормативно-техническое обеспечение по проектированию и технологии производства деревянных клееных конструкций на современном уровне.

Деревянные клееные конструкции дают возможность воплощать оригинальные архитектурные формы большепролетных сооружений. А эстетические достоинства древесины позволяют успешно применять ее в небольших зданиях ресторанов, кафе, парковых павильонах (рис. 1), беседках. При этом отпадает необходимость устройства подвесных потолков, облицовки дорогостоящими материалами.

Одно из главных направлений применения деревянных клееных конструкций связано со спортом (рис. 2–7). В спортивных сооружениях они создают особый, ни с чем не сравнимый микроклимат, способствующий оздоровлению организма, исключают появление и накопление неприятных запахов.

Особое место занимают здания, имеющие большие свободные пролеты. Среди построенных с применением ДКК объектов – крытый каток в Новополоцке, спортивный комплекс “Волна” в Пинске, легкоатлетический манеж в Гомеле, теннисный корт в Барановичах, конноспортивный манеж в Гомеле, гребная база в Бресте, Минский областной конноспортивный комплекс “Урожайный” и другие здания. Они имеют пролеты свыше 36 м. Реализовано строительство и относительно небольших спортивных залов. Во всем этом принимали участие специалисты научно-технического центра.

Другим важным направлением является возведение торговых зданий, в которых также требуется большое свободное пространство. Оригинальный внешний вид создает запоминающийся образ и привлекает посетителей. Из наиболее крупных объектов следует отметить рынки в Гомеле, Бресте (рис. 8–12) и др.

Свое место в этом ряду занимает строительство большепролетных промышленных сооружений (рис. 13–14). Наиболее значительными среди них являются хранилище промышленных отходов со свободной площадью 60х205 м, прирельсовый склад незатаренных минеральных удобрений вместимостью 500 т с повышенным железнодорожным путем и напольными средствами механизации в Минской области.

Однако развитие клееных конструкций сдерживалось из-за целого ряда причин:

  • низкой рентабельности производства вследствие недостаточной загруженности производственных мощностей, устаревших энергоемких технологических линий, высокой стоимости сырья и оборудования, низкой степени унификации продукции, высоких накладных расходов;
  • отсутствия информационного поля как по вертикали – от заготовки сырья до ввода в строй зданий и объектов с применением деревянных клееных конструкций, так и по горизонтали – между смежными производителями;
  • отсутствия развитой системы проектных организаций, применяющих ДКК в проектных решениях;
  • отсутствия системы нормативно-технического обеспечения производства и применения ДКК в строительстве с учетом современных требований;
  • отсутствия новых научно-технических разработок для продвижения к применению ДКК.

На сегодняшний день наметилась тенденция к преодолению ряда барьеров, сдерживающих выпуск и применение ДКК. Идет переоснащение производства современным высокопроизводительным оборудованием. Построенные с участием специалистов филиала объекты доказывают многочисленные достоинства деревянных конструкций и их достаточную надежность и эстетичность. Применение новых соединительных узлов позволяет возводить большепролетные здания и сооружения без ограничений по транспортировке. Создаются национальные нормативно-технические документы по применению ДКК.

Многие вопросы, главный из которых – противопожарная безопасность деревянных конструкций, находятся в стадии решения. Существует устоявшееся мнение, что из строительных материалов древесина в наибольшей степени подвержена воздействию огня. Оно ошибочно, так как массивные сечения из клееной древесины имеют огнестойкость, превышающую огнестойкость металлических конструкций. При стремительном развитии технологий огнезащитных покрытий, препятствующих распространению огня, деревянные конструкции можно будет безопасно применять в самых разных зданиях с большим количеством людей.

Очень важно, что постепенно меняется и отношение архитекторов к древесине как к строительному материалу. Если раньше у многих из них древесина ассоциировалась с прошлым и устаревшим, то сегодня она воплощает в себе современный экологически чистый материал с широкими архитектурными и конструктивными возможностями. Привлекая на свою сторону заказчиков, многие архитекторы создают уникальные объекты XXI века. Все это дает основание полагать, что за древесиной не только богатое прошлое, но и новые безграничные возможности будущего.

Литература

1. Steinlin, H., Die Holzproduktion der Welt, ökologische, soziale und ökonomische Aspekte. In: Holz als Rohstoff in der Weltwirtschaft (Plochmann, R. And Loffler, H., Eds). Landwirtschaftsverlag, Münster-Hiltrup. – P.14–44.

2. Эффективное использование древесины и древесных материалов в современном строительстве // Материалы Всесоюзного совещания. – М., 1980. – 432 с.

3. Найчук, А.Я. О некоторых причинах повреждений деревянных конструкций в процессе эксплуатации // Уникальные спец. технологии. Деревянные клееные конструкции: перспективы развития рынка России с учетом мирового опыта / Центр новых строит. техн., материал. и оборуд. – М.: 2005. – № 1 (2). – С. 71–73.

 

 

 

 

 

Читайте также
23.07.2003 / просмотров: 6 115
Геннадий Штейнман XVIII съезд Белорусского союза архитекторов завершил свою работу. Еще долго мы будем обсуждать его решения, осмысляя свои и чужие...
02.09.2003 / просмотров: 8 850
Центр Хабитат является органом, осуществляющим информационно-аналитическое обеспечение работ Минстройархитектуры по устойчивому развитию населенных...
02.09.2003 / просмотров: 17 722
Беларусь всегда была на передовых позициях в вопросах ценообразования в строительстве в бывшем СССР. Однако еще в конце 1980-х годов, когда страна...