Строительство зданий и сооружений с большими пролетами с использованием клееных деревянных конструкций является одним из трендов современного развития отрасли. В проектах используются различные конструктивные схемы: балки, рамы, арки, фермы, купола. Конструкции могут иметь разнообразные геометрические формы, что подчеркивает их универсальность и способствует росту популярности на рынке.
Альтернатива металлу и бетону
Стремительный рост и широкое признание на рынке большепролетные клееные деревянные конструкции получили благодаря ряду преимуществ. Основными из них считаются отсутствие ограничений в формах и размерах БКДК, их прочность и малый удельный вес, высокая огнестойкость по сравнению с металлом и железобетоном, долговечность и простота в эксплуатации, а также натуральная эстетическая самодостаточность. Эти и другие качественные характеристики привлекают архитекторов и инвесторов, которые все чаще выбирают древесину в качестве альтернативы металлу и бетону при строительстве зданий с большими пролетами.
Впрочем, металл и дерево в единой конструкции удачно сочетаются: древесина хорошо работает на сжатие и плохо – на растяжение, а металл хуже работает на сжатие, но прекрасно работает на растяжение. Поэтому если растянутые элементы сделать из металла, а сжатые – из древесины, то в итоге конструкция получается более универсальной и экономически выгодной.
Несущая способность
Массивные цельные сечения, как правило, имеют значительное количество естественных пороков – это сучки, косослой, трещины и т.д. Эти пороки существенно снижают несущую способность конструкций. Ввиду того, что сушка древесины происходит неравномерно (сначала высыхают наружные слои, а затем – внутренние), в ней возникают внутренние напряжения, разрывающие волокна. Чем больше сечение, тем сильнее эти напряжения и, соответственно, больше трещины.
В современном строительстве, в основном, используется клееная древесина, которая уже на начальном этапе производства проходит контроль на наличие наростов и сучков. Дефектные участки доски (ламели) вырезаются, и производится ее сращивание на мини-шип до проектной длины. Ламель изначально более тонкая и легче переносит режим сушки. Напряжения в древесине не превышают предела прочности материала, что практически исключает появление трещин. Таким образом, получается клееная балка с высокой несущей способностью.
В отличие от цельной балки БКДК не имеет ограничений по длине – на сегодняшний день технологии позволяют производить даже 100-метровые элементы. Но в этом случае на первый план выходят вопросы логистики: чем длиннее конструкция, тем дороже стоит ее перевозка. Экономически невыгодно транспортировать конструкции длиннее 30 м, поэтому их обычно делят на части и монтируют непосредственно на строительной площадке при помощи жестких стыков.
Вклеенные стержни
В настоящее время в России разрабатываются уникальные проекты с пролетами более 100 м. Эксклюзивность таких объектов и проблемы, связанные с логистикой, значительно увеличивают ответственность конструктивных решений и требуют тщательной разработки узлов соединений большепролетных конструкций.
Одним из основных методов конструктивного решения жестких узлов в нашей стране является применение вклеенных арматурных стержней. Данная система разработана коллективом лаборатории деревянных конструкций ЦНИИСК им. Кучеренко. Основоположником и автором идеи является С.Б. Турковский.
Вклеенные стержни – универсальное решение для достижения большой несущей способности. Многие здания и сооружения построены на основе узловых решений по системе ЦНИИСК. Введение в нормы методики расчетов делают возможным применение этой системы в широкой практике проектирования.
Конструктивные саморезы
В тоже время очевиден большой интерес строителей к различным элементам крепежа европейского производства. С принятием СП 299.1325800.2017 «Конструкции деревянные с узлами на винтах. Правила проектирования» специалисты получили нормативную базу для расчетов узловых решений с применением винтовых соединений. Чаще всего в практике используются конструктивные саморезы.
Как правило, их конструкция предусматривает на кончике сверло и специальную выборку, отводящую стружку. Это позволяет не делать предварительного сверления конструкции и значительно упрощает процесс монтажа. Длительное время на российском рынке были представлены конструкционные саморезы одного производителя – Spax. Сегодня выбор стал значительно шире – предлагаются качественные конструкционные саморезы известных производителей, что серьезно влияет на их доступность и цену. Для решения различных задач можно найти саморезы со своими конструктивными особенностями (резьба по всей длине или ограниченная на каком-то отрезке длины, разные головки – потайная, тарельчатая и т.д.).
Помимо саморезов в европейской практике применяются системы скрытого крепежа или крепежные элементы из легких сплавов, которые могут просверливаться на месте монтажа сквозь конструкцию, обеспечивая плотное нагельное соединение. Все чаще эти системы начинают применяться и в отечественной строительной индустрии.
Проблемы и решения
Вместе с тем необходимо отметить ряд факторов, замедляющих этот процесс. Во-первых, высокая стоимость как самих конструктивных саморезов, ввинченных стержней, систем крепежа (в том числе скрытого), так и специального оборудования для работы с указанными крепежными элементами. Во-вторых, недоступность крепежных элементов большой длины и больших диаметров в открытой продаже и, как следствие, долгие сроки ожидания их поставок из Европы. И, наконец, разночтения в европейских и отечественных нормах по правилам расстановки нагелей в древесине.
Сравнивая систему ЦНИИСК (вклеенные стержни) и европейские системы крепежа необходимо отметить, что соединения на саморезах и ввинчиваемых стержнях имеют определенную податливость, что не позволяет реализовывать жесткие узловые решения. А малый диаметр и относительно небольшая длина не позволяет применять их в узлах с большими напряжениями.
Скорее всего, в ближайшее время, мы будем наблюдать планомерное увеличение использования саморезов и/или скрытых систем крепежа в решении простых узлов, но при этом ответственные узлы и жесткие соединения по-прежнему будут решаться за счет применения вклеенных стержней.
Экспертное мнение
Вячеслав Груничев, Руководитель направления БКДК корпорации «Русь»
Выбор материала для строительства здания – это вопрос предпочтения. К тому же, основной объем заказов БКДК сосредоточен в секторе инвестиционного и коммерческого строительства, немалую долю которого занимают объекты спортивного назначения. В частности, БКДК активно применялись в строительстве ФОКов в рамках программы «Газпром – детям». Несущие каркасы из клееной древесины часто возводят при строительстве теннисных кортов, бассейнов, ледовых арен, баскетбольных, волейбольных и мини-футбольных залов, конноспортивных манежей. БКДК можно задействовать и при строительстве масштабных спортивных объектов – в частности, данная технология была реализована при строительстве олимпийской санно-бобслейной трассы в Сочи.
Построенный всего несколько лет назад в Красноярске спортивный комплекс «Енисей» с пролетом 99,9 м уже превратился в «типовое» спортивное здание, которое тиражируется по стране (спортивный комплекс «Кузбасс» в Кемерово, спортивный комплекс «Байкал» в Иркутске).
На мой взгляд, образцовым спортивным объектом, выполненным корпорацией «Русь», можно считать «Тинькофф Арену» в Санкт-Петербурге. Я бы с удовольствием привел туда министра спорта, поскольку там у нас действительно получилась самая настоящая «сказка»!
