Современные здания и сооружения в мире, построенные с применением деревянных конструкций

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Древесина - ценный конструкционный строительный материал, продукт лесов, запасы которого постоянно возобновляются. Конструкции из дерева относятся к классу легких строительных конструкций, применение которых является одним из важных направлений на пути повышения эффективности и ускорения строительного производства.

Дерево как строительный материал имеет много достоинств, среди которых можно отметить, в первую очередь, небольшую массу элементов, оказывающую влияние на уменьшение транспортных расходов и снижение стоимости монтажа, а также обеспечивающую более экономное проектирование таких элементов, как фундаменты, стены и столбы, элементы каркаса и пр. Другим важным достоинством дерева является удобобрабатываемость.

К недостаткам, ограничивающим применение деревянных конструкций, относятся: опасность загнивания и возгорания, растрескивание и др. Но они не могут считаться неустранимыми, т. к. современные средства защиты и выполнение требований строительной профилактики позволяют полностью избавить древесину от указанных выше недостатков.

1. Древесина в строительстве

Древесина является традиционным строительным материалом, популярность которого в настоящее время растет как в Европе, так и в России.

Так, в странах Западной Европы и Америки создана мощная база по производству высокоэффективных облегченных конструкций из цельной и ламинированной (склеенной параллельно волокнам) древесины.

Наблюдаемое в настоящее время в технически развитых странах мира расширение объёмов применения клееных деревянных конструкций (КДК) объясняется рядом их существенных достоинств: относительно малой массой; экономичностью; сравнительной простотой массового заводского изготовления; возможностью перекрывать большие пролёты с использованием короткомерного и разносортного пиломатериала; возможностью создавать конструкции любой формы; высокой стойкостью к воздействию некоторых химически агрессивных сред. Следует отметить, что даже в странах, бедных лесом, считают рациональным применение КДК с использованием для их изготовления привозного лесоматериала.

Основными видами несущих клееных деревянных конструкций, применяемых как за рубежом, так и в нашей стране, являются балки, фермы, рамы, арки. Широко используется древесина в пространственных конструкциях. Кроме того, клееную древесину применяют в ограждающих конструкциях в виде стеновых панелей, плит покрытия и перекрытия.

Большое разнообразие типов КДК достигается применением конструктивных элементов различного поперечного сечения (сплошного прямоугольного, двутаврового, коробчатого), сочетанием древесины с другими конструкционными материалами.

Наряду с конструкциями массового заводского изготовления, из клееной древесины возводят по индивидуальным проектам уникальные конструкции, отличающиеся от массовых либо большими пролётами, либо необычной формой, чему способствуют свойствами клееной древесины.

В качестве примера можно привести данные о наибольших пролетах уникальных сооружений, перекрытых клееными конструкциями, возведенных за рубежом и в нашей стране.

Табл. 1

2. Применение древесины при строительстве уникальных зданий и сооружений

2.1 Уолкуп Скайдоум (Walkup Skydome)

Многоцелевой стадион Уолкуп Скайдоум (рис. 1, рис. 2) расположенный в кампусе университета Северной Аризоны в городе Флагстафф, штат Аризона, США используется как домашняя арена футбольных и баскетбольных команд университета.

Рис. 1. Внешний вид

Стадион, спроектированный инженером фирмы «Rossman and Partners» Джоном Парсонсом, построен в 1977 году. Скайдоум является второй в мире по величине клеено-балочной конструкцией (купол) пролетом 158 метров и высотой 43 метра. Купол перекрывает пространство, включающее в себя футбольное поле, восемь беговых дорожек, трибуны, бытовые, технические, развлекательные помещения, площадью 19600 квадратных метров Вместимость стадиона составляется 15000 человек, с возможностью увеличения посадочных место до 20000 человек.

Рис. 2. Вид с трибун

Рис. 3. 3D модель стадиона

Строительство объекта диаметром 158 метров было экономичным даже для 1975 года из-за уникальных проектных решений. Место строительства было расположено в естественной низменности. Это решение привело к существенной экономии, так как отпала необходимость в возведении дорогостоящих подпорных стенок. Несущие конструкции опираются на 36 железобетонных фундамента. В результате игровое поле и большинство зрительских трибун находится ниже уровня земли на 9 метров.

После возведения этого стадиона были построены два больших купола - стадион Tacoma Dome (рис.4) пролетом 161 метр в городе Такома, штат Вашингтом; стадион Superior Dome(рис.5) пролетом 163 метра в городе Маркетт, штат Мичиган.

Рис. 4. Строительство стадиона Tacoma Dome

Рис. 5. Superior Dome

2.2 Плаза-де-ла-Энкарнасьон (Plaza de la Encarnaciуn)

Огромный «городской солнечный зонтик» накрыл целую площадь Плаза-де-ла-Энкарнасьон (Plaza de la Encarnaciуn) в городе Севилья. Сотовая конструкция защищает от палящего солнца пешеходную зону и культурно-общественный центр.

Сооружение под названием Metropol Parasol-- творение немецкой компании J. Mayer H. Architects. Эта система из множества деревянных панелей -- самое крупное на планете строение из древесины. Длина структуры составляет около 150 метров, ширина -- 75, а высота -- 28 м.

Рис. 6. Площадь Плаза-де-ла-Энкарнасьон

Комплекс начали строить в 2006, был открыт в апреле 2011 года и стоил колоссальные 130 миллионов долларов США. Было использовано 8000 деревянных частей (обычных досок различных размеров и конфигураций), которые связывались между собой клеем и стальными крепежами.

Во избежание воздействия высоких температур и выделения вредных испарений, клееные деревянные элементы волнообразной зонтичной крыши, плавно «вырастающей» из бетонных оснований, «обернуты» защитным слоем высококачественного полиуретанового покрытия.

Рис. 7. Возведение конструкции

Шедевр современного градостроительства, современный общественно-развлекательный центр в Севилье Метрополь Парасоль уже называют культовым местом в Испании, привлекающим посетителей не только широким спектром услуг и развлечений, но и уникальными археологическими находками и удивительной абстрактной архитектурой творческого бюро Йоргена Майера.

2.3 Бамбуковый спортзал Международной школы Паньяден

Chiangmai Life Architects специализируются на бамбуковых и глинобитных постройках, и они же занимаются реализацией своих проектов в рамках фирмы Chiangmai Life Construction. Международной школе Паньяден в городе Чиангмай были нужны именно такие профессионалы, т.к. она претендует на титул «зеленой», и при возведении ее уже существовавших корпусов использованы именно эти два материала

Спортзал на 300 учеников (площадь 782 м2, бюджет - 300 000 долларов) напоминает форму лотоса - это отсылка к флоре Таиланда и символ того, что в школе Паньяден придерживаются буддийских ценностей. Здание подходит для матчей по мини-футболу, баскетболу, волейболу и бадминтону. Также есть сцена, которую можно автоматически убирать; ее задник - стена хранилища для реквизита и спортивного инвентаря. По длинным сторонам зала помещены балконы для зрителей.

Рис. 8. Внешний вид спортазала

В постройке - естественная вентиляция и использованы светодиодные лампы. Но главное, что обеспечивает ей нулевой «углеродный след» - использование бамбука как строительного материала. Он обработан лишь натриевой солью борной кислоты, без использования токсичных химикатов.

Рис. 9. Конструкция стадиона

Открытая в интерьер конструкция учитывает сильные ветра, землетрясения и т.д., характерные для региона. В ее основе - бамбуковые фермы с пролетом более 17 метров, причем они не содержат никаких стальных креплений. Срок службы спортзала - не менее 50 лет.

2.4 Здание "Центра деревянного инновационного проектирования"

Здание центра "Центра деревянного инновационного проектирования" достигает практически 30 метров в высоту и имеет восемь этажей. Архитектором стал Майкл Грин, который надеется вскоре побить свой же рекорд и возвести 20-этажное здание из дерева, но уже на территории США.

Сейчас самым высоким зданием в мире (если исключить китайские пагоды, смотровые башни и деревянные церкви в Норвегии и в Кижах, которые все же, скорее, являются культурными объектами, чем зданиями с полной современной функциональностью) считается 32-метровый жилой дом в австралийском Мельбурне. Но, вероятно, в скором времени лидер поменяется, и эстафета в этом первенстве перейдет Норвегии, где уже началось строительство деревянного 14-этажного офисного здания высотой в 49 метров (подробную информацию по проекту можно узнать в Мега-проектах). Похожие новости поступают из других скандинавских стран, а также из Японии. Кроме этого, в 2009 году деревянная жилая "высотка" в 9 этажей появилась и в Лондоне (29 квартир в которой, кстати говоря, "разлетелись" всего лишь спустя один час после начала продажи).

Рис. 10

2.5 Деревянный мост в Анаклиа

Один из самых длинных деревянных мостов в мире был построен в городе Анаклиа, климатическом курорте на восточном берегу Черного моря. Его строительство было завершено в начале 2012 г.

Длина моста - более 500 м, он соединяет зону отелей и район порта с прибрежной зоной, которая в настоящее время почти не используется, но в ближайшее время там будет развиваться туризм.

Рис. 11. Внешний вид моста

Строительство стального моста привело бы к значительному перерасходу бюджета, поэтому было найдено более экономичное решение с древесиной. Проектная фирма Leonhardt, Andrд and Partner (LAP) из Штутгарта (Германия) совместно с баварским производителем клеёной древесины HESS TIMBER запроектировала многопролетный мост, выполненный из решетчатых ферм, состоящих из деревянных треугольных сечений. LAP также выполнил расчет конструкций.

Недалеко от середины моста, его конструктивная система разделяется на две части, чтобы уменьшить эффекты от заделок, возникающие в продольном направлении. Первая часть моста состоит из системы неразрезных балок, вторая часть закреплена стальным пилоном, из-за длин основного пролета.

Рис. 12. Элемент каркаса

Система пространственного каркаса образует секцию моста, выполненную из клеёно-ламинированной древесины, с двумя решетчатыми фермами в поперечном направлении, наклоненными на 45°, а также поперечинами, обшитыми деревянными плитами. В дополнение к своей функции пешеходной дорожки, плиты Kerto?Q служат в качестве горизонтальных элементов жесткости.

Компоненты клеёной древесины в пределах фермы были соединены с помощью дюбелей и щелевых листов, также рассчитанных Fast + Epp. Кроме того, метод фиксирования клеем, запатентованный HESS TIMBER, был применен на месте, что дало возможность уменьшить части дощатоклеёной древесины до максимальной длины 13,5 м и избежать дорогой перевозки специализированным транспортом.

3. Многоэтажное деревянное строительство

Способ сокращение выбросов углекислого газа при производстве портландцемента - деревянное домостроение. Около года назад строительство высотных домов из дерева казалось лишь временной причудой архитекторов, однако теперь, когда все новые и новые подобные проекты появляются в разных странах, можно с определенной уверенностью предположить, что эта тенденция будет далее только крепнуть, и бум деревянного небоскребостроительства нам еще только предстоит.

Хоть и быстрое, но до сих пор единичное появление зданий из дерева вызвано прежде всего строгими строительными нормативами по части пожаробезопасности зданий, в большинстве стран не разрешающих строительства столь высоких конструкций из такого легковоспламеняющегося материала, как древесина. Однако, современные деревянные "высотки" строятся совсем не из бревен или бруса. Используемый наиболее часто в таких проектах материал - клееная многослойная древесина с перекрестным расположением слоев (CLT) - благодаря своей структуре имеет вполне приличные характеристики, и по факту дома, построенные из CLT, получаются в разы более огнеустойчивыми, чем здания из стандартных стройматериалов.

Дом "Пуккуокка", построенный в Финляндии летом 2015 года, в 50 раз более пожароустойчив, чем аналоги. Кроме того, это восьмиэтажное здание возглавило рейтинг лучших зданий, построенных за 2015 год в Финляндии (2015 Finlandia Prize). Интересно, что премия была присуждена дому не специалистами (архитекторами или градостроителями), а композитором Кайей Саариахо как зданию, сочетающему амбициозность подхода, стремление испробовать новое и стремление к повышению качества жизни.

Рис. 13. Пуккуокка, Ювяскюля, Финляндия, 8 этажей

Держателем рекорда в деле строительства многоэтажного деревянного жилья, однако, явился десятиэтажный дом в Мельбурне под названием Forte. Он введен в строй в 2013 году. Высота дома составляет 32 метра, а в внутри его расположено 32 квартиры.

Рис. 14. Десятиэтажное жилое многоквартирное здание в Мельбурне, Австралия

4. Основные достоинства несущих клееных деревянных конструкций

· малая собственная масса при высокой несущей способности,

· стойкость к сейсмическим нагрузкам,

· высокая стабильность размеров и точность монтажных соединений,

· простота сборки и обработки на строительной площадке,

· низкие расходы на транспортировку,

· низкие энергозатраты на изготовление (в 8- 10 раз ниже, чем у металла, и в 3-4 раза ниже, чем у железобетона), обработку и утилизацию,

· сравнительно низкая стоимость,

· высокая огнестойкость, длительное сохранение несущей способности при пожаре,

· прекрасные акустические характеристики,

· большой эстетический потенциал,

· разнообразие форм конструкций.

Основные достоинства клееной древесины:

· Экологическая чистота. Природный характер сырья и высочайшие требования к экологичности клеев делают клееную древесину исключительно безопасным материалом. Более того, она не является источником электромагнитного излучения, в отличие от металла и железобетона, и служит препятствием для излучения других источников.

· Гигроскопичность. Дерево как строительный материал обладает способностью вбирать и отдавать влагу в зависимости от уровня влажности окружающей атмосферы, делая тем самым микроклимат в помещении более комфортным для человека.

· Низкое выделение углекислого газа и окислов серы. Низкая теплопроводность. Дерево - прекрасный теплоизолятор. Клееная деревянная панель толщиной 24-26 см эквивалентна по теплосбережению кирпичной стене толщиной 1,2 м.

· Высокая коррозионная стойкость в химически агрессивных средах. В отличие от металла и бетона, дерево практически инертно при контакте с минеральными солями.

· Технологичность. Из дерева легко изготовить изделия различных габаритов и конфигураций. Типовые и уникальные элементы любой формы и размера можно выполнить в заводских условиях - качество контролируется в процессе производства. Ограничение по габаритам обусловлено только возможностями оборудования.

· Легкость механической обработки. Клееный массив можно пилить, сверлить, резать так же, как натуральную древесину.

· Образование трещин практически исключено. Использование равномерно просушенного сырья исключает внутренние напряжения внутри массива и тем самым сводит на нет риск трещинообразования.

· При низком уровне влажности дереву не требуется химическая консервация. Риск загнивания или заражения грибком минимален при условии корректной установки и эксплуатации.

· Высокое качество поверхности. Клееная древесина не требует дополнительной декоративной отделки: достаточно нанесения защитных лаков. Красота текстуры дерева и специфика его восприятия делают материал идеальным для любых интерьерных и экстерьерных решений.

· Радиопрозрачность.

· Возможность многократного использования. Клееные конструкции можно разбирать и собирать повторно.

· Восполняемость сырьевой базы. Древесина - сырье, которое не может закончиться. Прочность, легкость и технологичность обусловили широкое применение клееной древесины в производстве самых разных строительных конструкций - от простых балок и стоек до массивных панелей и сложных прямои криволинейных рам, арок, ферм и структур.

Заключение

деревянный строительство портландцемент

За рубежом строились и строятся крупные здания с использованием БКДК, вызывая огромный интерес своей архитектурой и инновационными конструкциями, оставаясь конкурентоспособными в сравнении с другими строительными материалами и технологиями.

В Европе более 70% спортивных залов и крытых стадионов строится с применением таких конструкций.

Клееные деревянные конструкции за последние три десятилетия получили широкое распространение во многих странах, особенно в США, Германии, Франции, Швейцарии, Скандинавских странах.

Основная область применения пространственных КДК - покрытия общественных зданий, таких как крытые стадионы, катки, бассейны, рынки, выставочные залы, церкви, клубы и т. д.

О широком применении клееных деревянных конструкций в общественных зданиях говорит тот факт, что в Германии 66% спортивных зданий и 25% зданий павильонного типа возводится с использованием таких конструкций. Такое же соотношение спортивных зданий и павильонов отмечается в Швейцарии.

Использованию древесины при строительстве церквей, клубов, ресторанов и др. способствуют богатейшие возможности клееных конструкций в стилеобразовании и в создании прекрасных интерьеров, не требующих дополнительной отделки дорогостоящими материалами.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что в настоящее время внедрение деревянных конструкций в мире идет бурными темпами и постоянно совершенствуется.

Список литературы

1. Конструкции из дерева и пластмасс / Э.В. Филимонов, Л.К. Ермоленко и др. - М. : Изд-во АСВ, 2004.

2. Конструкции из дерева и пластмасс / Ю.В. Слицкоухов, В.Д. Буданов, М.М. Гаппоев и др.; под ред. Г.Г. Карлсена, И.В. Слицкоухова. - М. Стройиздат.

4. Конструкции из дерева и пластмасс / Ю.Н. Хромец.

5. Бойтемиров, Ф.А. Расчет конструкций из дерева и пластмасс / Ф.А. Бойтемиров, В.М. Головин, Э.М. Улицкая. - М. Издательский центр «Академия», 2006.

6. Индустриальные деревянные конструкции. / Ю.В. Слицкоухов, И.М. Гуськов, Л.К. Ермоленко и др. - М. : Стройиздат, 1991

7. Ли В.Д. Проектирование несущих и ограждающих конструкций деревянных каркасных зданий / В.Д. Ли. - Томск, 2006.

Размещено на Allbest.ru