АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ (КДК)

ANALYSIS OF MODERN TECHNOLOGIES OF GLUED WOODEN STRUCTURES (KDC)

Платов Савелий Александрович, Московский Государственный Строительный Университет

Platov Savelii Aleksandrovich

Аннотация. В данной статье дается анализ современных технологий клееных деревянных конструкций (КДК).

С появлением и постоянным совершенствованием производства и технологий КДК перед архитекторами и конструкторами открываются новые горизонты. Конструкции могут быть самых разных форм и одновременно выполнять несущую и ограждающую функцию. Сегодня из дерева можно строить то, что еще 20 лет назад было невозможно представить: объекты любой сложности, всевозможных конфигураций. Химико-термическая обработка позволяет использовать древесину даже для 3D-печати.

Summary. This article provides an analysis of modern technologies of glued wooden structures.

With the appearance and constant improvement of production and technologies of the KDC, new horizons are opening up for architects and designers. Structures can be of various shapes and simultaneously perform a load-bearing and enclosing function. Today, you can build things out of wood that were impossible to imagine 20 years ago: objects of any complexity and various configurations. Chemical and heat treatment allows you to use wood even for 3D printing.

Ключевые слова: клееные деревянные конструкции (КДК), производство, строительство, материалы и конструкции, дерево, клееное дерево.

Keywords: glued wooden structures (KDC), production, construction, materials and structures, wood, glued wood.

Последние 20 лет доля строительства из древесины в мире неуклонно растет. В том числе за счет использования современных индустриальных материалов и конструкций при возведении жилья и зданий общественного и промышленного назначения.

Ренессанс деревянного строительства начался с появлением во второй половине прошлого века клееной древесины, разнообразие материалов из которой сегодня исчисляется сотнями. Совершенствование технологий клееных деревянных конструкций (КДК), регулярный выход на рынок новых материалов в сочетании с производством традиционных позволяет почти безгранично расширить область применения древесины в строительстве[1].

Россия пока не входит в число лидеров по использованию в строительстве дерева. По оценке ведущих экспертов Ассоциации деревянного домостроения, рост рынка клееной древесины в 2018 и 2019 годах наблюдался как на зарубежных рынках, так и в России, однако на отечественном рынке в основном за счет экспорта.

Доля ежегодно вводимого жилья, построенного с применением древесины, в России составляет лишь 10–11%, тогда как, например, в США она достигает 90%, в Финляндии – 80%, в Японии – 45%.

В отличие от стран Северной Америки и Европы, у нас нет национальных стандартов строительства и проектирования из КДК, нет больших научно-исследовательских центров и институтов, так и не сложился комплекс мер государственной поддержки развития деревянного строительства, мы даже не планируем построить самый высокий в мире деревянный небоскреб, как и многотысячный город[6].

Между тем, есть направление, которым Россия может по-настоящему гордиться. В 2019 году в Красноярске и в начале 2020 года в Иркутске были построены стадионы с самыми большими в мире большепролетными арками из КДК. Деревянные конструкции пролетом 99,9 м являются основой крыши купола. Арки ледовых арен «Енисей» и «Байкал» спроектированы лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. Кучеренко, изготовлены на Нижегородском ДОКе 78, в их монтаже участвовал целый ряд ведущих строительных компании страны.

«Как мировой, так и российский опыт говорят о том, что большепролетные клееные конструкции являются очень перспективным материалом, – говорит директор по маркетингу строительной компании «Большепролет» Екатерина Фурман. – С их помощью можно создавать перекрытия большого размера при строительстве мостов, разного рода зданий и сооружений[3].

У клееного дерева очень большой спектр возможностей, которые уже реализованы или успешно реализуются во многих интересных и перспективных проектах. Наша гордость – работа по монтажу 100-метровых арок свода стадиона «Енисей». Это очень интересный опыт и далеко не единственный, мы построили довольно много объектов спортивного и общественного назначения по всей стране»[5].

Объекты с большепролетными конструкциями являются по-настоящему знаковыми для деревянного строительства, так как демонстрируют все преимущества современной инженерной древесины перед традиционными строительными материалами, такими как бетон, железобетон и металл.

«В отличие от металлических, конструкции из дерева не подвержены коррозии, что позволяет широко применять их в сооружениях, эксплуатирующихся при высокой влажности, например, водных спортивных комплексах, а также при воздействии химической среды, например, хранилищах химикатов или удобрений, поскольку древесина устойчива к химическим реагентам, – рассказывает Вячеслав Груничев, руководитель большепролетного направления корпорации “Русь”.

Доказанный срок эксплуатации КДК в агрессивной среде – свыше 50 лет, тогда как конструктив из металла служит не более 25 лет, при этом КДК раз в пять лет нужно только подкрасить, а металлические конструкции требуют капитального ремонта. Для многих регионов России актуальна высокая сейсмоустойчивость КДК. Кроме того, это эстетичный и экологичный материал, а дерево – это возобновимый ресурс»[4].

Дерево превосходит бетон и металл еще по нескольким показателям. Крайне важный – пожаробезопасность. В случае пожара клееные деревянные конструкции долго сохраняют несущую способность: огнестойкость КДК превышает огнестойкость металлических конструкций примерно в пять раз.

«КДК только обгорают снаружи и способны при температуре 600–900°С сохранять несущие свойства не менее 45 минут, что позволяет спасти людям жизнь за счет сохранения путей эвакуации, в то время как незащищенная металлическая балка начинает «течь» уже после четырехминутного воздействия открытого огня, а железобетонная “крошится” через 15 минут[5].

Такое свойство древесины особенно важно для зданий общественного назначения, где одновременно собирается очень много людей», – объясняет Павел Каргалев, директор по развитию архитектурно-строительной компании Alpbau.

Использование дерева вместо металла и бетона заметно удешевляет строительство. Деревянные конструкции довольно легкие и устойчивы при монтаже и строительстве. При меньшем удельном весе несущая способность клееного бруса выше, чем у металлических конструкций.

«Если пролетные опоры составляют 20 м и больше, бюджет стройки можно сократить даже на 30%. В том числе за счет легкости деревянных конструкций, которые весят в 3–5 раз меньше стальных и железобетонных аналогов, поскольку снижается материалоемкость фундаментов и увеличивается скорость строительства.

На стройку поставляется необходимый комплект деталей высокой заводской готовности, что сокращает сроки монтажа. Современные большепролеты из КДК, согласно опытным расчетам, могут быть до 150 м», – приводит данные руководитель московского представительства корпорации «Русь» Дарья Стрельченко[2].

По стоимости 1 м² перекрываемой площади большепролетные КДК значительно дешевле железобетонных конструкций (ЖБК) и эффективнее металлоконструкций (МК).

Современные клееные деревянные конструкции могут использоваться практически в любых отраслях строительства, при этом в силу ряда преимуществ дерево больше подходит для объектов определенного типа. Например, особые акустические свойства древесины широко используются при строительстве концертных и экспозиционных залов, студий, спортивных сооружений, рассчитанных на большое количество зрителей.

Помимо строительства жилья, КДК успешно используют при возведении разных зданий промышленного, сельскохозяйственного и общественного назначения.

Это выставочные павильоны, рестораны, кинотеатры и концертные залы, кровельные и фасадные решения для торгово-развлекательных и бизнес-центров, крытые рынки и отдельно стоящие магазины, аэропорты и ангары для авиатехники и катеров, школы, детские сады и другие социальные объекты.

Входят в этот ряд и спортивные сооружения: многофункциональные спортивные залы и арены, теннисные корты, решения по укрытию трибун для плоскостных стадионов, ледовые арены и катки, бассейны, велотреки, конные манежи.

Научные расчеты и испытания показывают большие преимущества применения древесины в строительстве, в том числе в плане эффективности жизненного цикла зданий, включая их утилизацию.

Финансовые и экологические преимущества применения КДК в строительстве пока не стали очевидны ни в мире, ни в России, предпочтительнее знакомое и опробованное.

Данные научно-практических исследований и «живого» опыта применения КДК в строительстве в разных странах открыты для общего доступа, нужно сделать их достоянием не только специалистов, но и всех, кто заинтересован в прогрессе строительной отрасли.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Атлас строительных конструкций из клееной древесины и водостойкой фанеры. Шмидт А.Б. Дмитриев П.А. 2019
2. Иванов В. А., В. З. Клименко, Конструкции из дерева и пластмасс: учеб. для вузов. — М.: 2015
3. Калугин А.В. Деревянные конструкции: учеб. для вузов. — Ассоциации строительных Вузов, М.: 2016
4. Ковальчук Л.М. Современное состояние и рациональные пути развития подотрасли клееных деревянных конструкций / Л.М. Ковальчук // Деревообраб. пром-сть. — 2019. — № 2. — С.8 — 10.
5. Мещерякова А.А. Клееные деревянные конструкции и перспективы их использования // Поколение будущего: взгляд молодых ученых, 2016. Т. 3. — C. 45–48.
6. Reynolds T. Comparison of multi-storey cross-laminated timber and timber frame buildings by in situ modal analysis / T. Reynolds, D. Casagrande, R. Tomasi // Construction and Building Materials, 2016. (102). — P. 1009–1017.

REFERENCES

1. Atlas of building structures made of glued wood and water-resistant plywood. Schmidt A. B. Dmitriev, P. A. 2019
2. Ivanov V. A., V. Z. Klimenko, Constructions from wood and plastics: textbook. for universities. — M.: 2015
3. Kalugin A.V. Wooden structures: textbook. for universities. — Association of construction Universities, Moscow: 2016
4. Kovalchuk L. M. Modern state and rational ways of development of the sub-sector of glued wooden structures / L. M. Kovalchuk / / Woodworking. prom-St. — 2019. — № 2. — P. 8-10.
5. Meshcheryakova A. A. Glued wooden structures and prospects for their use // Generation of the future: the view of young scientists, 2016, Vol. 3, Pp. 45-48.
6. Reynolds T. comparison of multi-storey cross-layered wooden and frame buildings by modal analysis in situ / t. Reynolds, D. Casagrande, R. Tomasi / / Construction and construction materials, 2016. (102). — Pp. 1009-1017.