Деревянное малоэтажное домостроение. Перспективы и состояние

Размещено на http://www.allbest.ru/

Деревянное малоэтажное домостроение. Перспективы и состояние

Россия остро нуждается в крупномасштабном расширении строительства малоэтажных жилых зданий, как в городской зоне, так и в сельской местности. Это обусловлено, в частности, значительным изменением спроса и предложения на жилищном рынке, сделавшего крен в сторону индивидуального строительства. Так за последние 25 лет доля ввода малоэтажного жилья увеличилась более чем в 10 раз. Сегодня эта цифра в среднем по стране составляет 60 %, а в 1990 году она составляла чуть больше 6 %.

По состоянию на сегодняшний день в малоэтажном строительстве применяются технологии, которые можно разделить на две большие группы: производство дома в заводских условиях и строительство в полевых условиях. Основное различие между этими двумя группами заключается в ответе на вопрос: где и в какой пропорции происходят основные этапы монтажа дома (кроме возведения фундаментов). Наиболее широко в заводских условиях применяют технологию производства домов из поэлементных заготовок (каркасная технология) и панельную технологию строительства. Технологии строительства в полевых условиях представлены более широким спектром, например, технологии кладки (кирпичной, блочной или каменной), технология несъемной опалубки, технология монолитного домостроения и т.д. [1].

Практически во всех технологических схемах предусматривается применение основных строительных материалов в виде бетона, стали и дерева. Все вышеперечисленные технологии проходят свой эволюционный путь и имеют свои преимущества и недостатки, предопределяемые как самой технологией, так и используемым материалом. Таким образом, выбор оптимального варианта технологии возведения малоэтажного дома становится ключевой задачей. дерево строительство жилой

Целесообразность выбора дерева в качестве основного строительного материала состоит в том, что дерево имеет целый ряд известных преимуществ перед другими строительными материалами, к ним в первую очередь относятся положительные стороны древесины, создающие комфортную среду пребывания человека, так и конструктивные особенности изделий из древесины, обеспечивающие низкую теплопроводность стен, экономию ресурсов при возведении фундаментов, удобство транспортировки на объект, в том числе и в собранном виде, а также повышенная устойчивость к осадкам фундамента, сейсмическим нагрузкам [2]. При этом деревянные дома являются традиционными для России. Именно на дома из дерева возлагаются большие надежды в качестве решения проблемы доступного жилья [3, 4]. При этом стимулирующим фактором роста доли деревянного домостроения является программа по субсидированию ипотеки для граждан, покупающих квартиры или строящих свой собственный дом с применением материалов из дерева, которая начнет действовать с 2018 года. В соответствии с предложенной программой, планируется субсидировать 5 % ставки ипотечного кредита для покупателей деревянного жилья. В среднем ипотека с учетом субсидии будет иметь ставку 9-10 % годовых при первоначальном взносе 10 %.

Однако, при детальном рассмотрении территории Российской Федерации в целом, необходимо отметить, несмотря на то, что наша страна обладает огромными запасами лесных ресурсов, а именно на одного жителя России леса приходится в десять раз больше чем на среднего жителя Земли, леса распределены по территории нашей страны крайне неравномерно. Основные площади лесов приходятся на крупные и сравнительно малонаселенные регионы Севера, Сибири и Дальнего Востока, в то время как в самых густонаселенных районах Средней полосы и юга площади лесов невелики. По площади леса, приходящейся на каждого жителя, самый многолесный регион нашей страны (Якутия) более чем в четыре тысячи раз превосходит самый малолесный регион (Ставропольский край). В 27 субъектах Российской Федерации площади лесов, приходящиеся на каждого постоянного жителя, меньше среднемировых.

Таким образом, в большинстве наших регионов площади лесов, приходящиеся на душу населения, не так уж велики, и точно не позволяют пользоваться этими лесами нерационально, без должной заботы об их охране, защите и воспроизводстве. В связи с этим, рациональное использование лесных ресурсов в малолесных районах становится важной народнохозяйственной задачей и выбор эффективного конструктивно-технологического решения при возведении здания с использованием древесины, является одним из путей ее решения.

В настоящее время применяется несколько основных технологий деревянного жилищного домостроения: со стенами из массивной цельной или клееной древесины (оцилиндрованные бревна, цельный брус различного поперечного сечения клееный брус); с каркасными стенами; панельная технология; комбинированные варианты. Во всем множестве технологий деревянного строительства малоэтажные здания из цельных и клееных брусьев занимают ведущее место. Каждая из приведенных технологий не лишена как положительных, так и отрицательных сторон. При этом детальный анализ нормативной и научно-технической отечественной и зарубежной литературы показал, что в настоящее время как монотехнологии они себя исчерпали и их дальнейшее совершенствование приводит к улучшению технико-экономических показателей на величину не более 10 %, хотя есть потребность в гораздо большей экономии [5, 6, 7].

Получить качественный скачок в области совершенствования строительных конструкций невозможно без всестороннего анализа и синтеза наилучших известных вариантов, без изучения опыта ученых и инженеров в области проводимых исследований. В связи с этим, не отрицая ни одну из известных технологий, на кафедре строительных конструкций Оренбургского государственного университета совместно со специалистами Иркутского национального исследовательского технического университета предложено усовершенствование панельной технологии строительства из древесины и древесных материалов путем упрощения конструктивной схемы здания, повышения его пространственной жесткости и сокращения трудоемкости монтажа [8]. Такое усовершенствование реализовано за счет органичного сочетания преимуществ каркасной и панельной технологий с устранением, по возможности, их основных конструкционных, монтажных и эксплуатационных недостатков [9, 10].

Поставленная задача решена за счет того, что в здании, состоящем из наружных и внутренних панелей, мауэрлата, стропильных ног, прогонов и кровли (рисунок 1), наружные и внутренние панели имеют одностороннюю обшивку и соединены между собой с использованием вертикальных брусьев, к которым при помощи сквозных стяжных болтов крепятся с открытой стороны ребра панелей. При этом панели связаны между собой мауэрлатом, выполненным из спаренных по высоте досок, стыкуемых в разбежку и уложенных в угловых сопряжениях в перевязку.

Кроме этого вертикальные брусья, расположенные внутри здания, могут быть выведены в пределы чердачного пространства, при этом верхняя грань вертикальных брусьев является опорой для стропильных ног.

Поперечный разрез по разработанному зданию показан на рисунке 2, а схема раскладки досок нижнего и верхнего рядов мауэрлата на рисунке 3.

Отправочные марки здания включают в себя наружные 1 и внутренние 2 панели, вертикальные брусья 3, мауэрлат 4, стропильные ноги 5, сквозные стяжные связи 6, прогоны 7 и кровлю 8. В состав деревянных панелей 1 и 2 входят односторонняя обшивка 9 и продольные ребра 10, которые при помощи сквозных стяжных связей 6 с открытой стороны панелей 1 и 2 крепятся к вертикальным брусьям 3. Вертикальные брусья 3, расположенные внутри

1 - наружные панели; 2 - внутренние панели; 3 - вертикальные брусья

Рисунок 1 - Общий план здания с маркировкой деревянных панелей

Рисунок 2 Характерный поперечный разрез по разработанному зданию

11 - доски нижнего ряда мауэрлата; 12 - то же, верхнего.

Рисунок 3 Схема раскладки досок нижнего и верхнего рядов мауэрлата: здания, могут быть выведены в пределы чердачного пространства, при этом верхняя грань вертикальных брусьев 3 будет являться опорой для стропильных ног 5.

Разработанное здание из деревянных панелей собирается в следующем порядке. На предварительно выполненный фундамент с анкерными стержнями, в местах сопряжения наружных 1 и внутренних 2 панелей, заранее изготовленных в заводских условиях, монтируют вертикальные брусья 3 с таким расчетом, чтобы расстояние между их гранями "в свету" было равно ширине панелей. Это расстояние назначают одинаковым на всей площади здания, что обеспечивает применение одинаковых по габаритным размерам панелей 1 и 2. При одинаковых габаритных размерах в зависимости от конфигурации и назначения помещений здания панели изготавливаются с глухой обшивкой, с оконными и дверными блоками. Поочередно, начиная от углов здания для создания жестких в пространстве секций, между вертикальными брусьями 3 вставляют наружные 1 или внутренние 2 панели, при этом наружные грани обшивок 9 образуют гладкие стены, поскольку их поверхности, обращенные в помещения, заранее обработаны и отделаны на заводе. В местах расположения сквозных стяжных связей 6 высверливают отверстия в продольных ребрах 10 панелей и в вертикальных брусьях 3, после чего в эти отверстия вставляют сквозные стяжные связи 6 (например, болты с гайками и шайбами). При расположении сквозных стяжных связей 6 в одном узле во взаимно перпендикулярных направлениях отверстия выполняют со сдвижкой по высоте. Отверстия в продольных ребрах 10 панелей и в вертикальных брусьях 3 могут быть заранее высверлены по шаблону в заводских условиях, что дополнительно обеспечит сокращение трудоемкости монтажа. Выполняют натяжений сквозных стяжных связей 6 до контрольных величин. Диаметр сквозных стяжных связей 6 определяется соответствующим расчетом на проектные нагрузки, что позволяет без каких-либо сложностей обеспечить восприятие всех возможных динамических нагрузок, например, сейсмических. При действии динамических нагрузок древесина в зоне установки сквозных стяжных связей 6 будет работать на смятие поперек волокон, что обеспечит демпферное восприятие усилий за счет вязкости древесины и, как следствие, существенное повышение общей пространственной жесткости здания.

Характерные узлы сопряжения панелей и брусьев приведены на рисунке 4.

По верхним граням стеновых панелей 1, 2 и вертикальных брусьев 3 выполняют из спаренных по высоте досок мауэрлат 4, при этом доски нижних 11 и верхних 12 рядов стыкуются по длине в разбежку и укладываются в узловых сопряжениях в перевязку (рисунок 3).

Такой конструктивный прием позволяет создать в уровне чердачного перекрытия жесткий пояс из взаимно перпендикулярных элементов, что существенно повышает общую пространственную жесткость здания, особенно при действии динамических нагрузок.

При необходимости вертикальные брусья 3, расположенные внутри здания, могут быть выведены в пределы чердачного пространства, при этом верхняя грань вертикальных брусьев 3 будет являться опорой для стропильных ног 5. Таким образом, вертикальные брусья 3 в пределах высоты чердачного пространства будут представлять из себя консольные элементы с защемленным в стыках панелей нижним концом, что исключает необходимость постановки как вертикальных крестовых или подкосных связей по линиям стоек, так и горизонтальных связей по прогонам 7 в плоскости стропильных ног 5. Кроме этого, из-за отсутствия вертикальных связей появляется возможность обеспечить свободное чердачное пространство и легко его переоборудовать под мансардные помещения.

По верхним граням вертикальных брусьев 3, расположенные внутри здания, с опиранием на мауэрлат 4 монтируют стропильные ноги 5, по которым в дальнейшем устраивают прогоны 7 и кровлю 8. Выполняют утепляющий слой 13 наружных 1 панелей и звукоизоляционный слой 14 внутренних 2 панелей с последующим устройством отделочных слоев 15. Наружные 1 и внутренние 2 панели могут поставляться на строительную площадку с заранее выполненным в заводских условиях утепляющим 13 или звукоизоляционным 14 слоем. В этом случае в местах постановки сквозных стяжных связей 6 предусматривают специальные полые гнезда, заделку которых выполняют после установки и натяжения сквозных стяжных связей 6. В неотапливаемых помещениях утепление внутренних полостей панелей не производят.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемое здание из деревянных панелей позволяет упростить конструктивную схему здания, повысить его пространственную жесткость и сократить трудоемкость монтажа на 15…20%.

Данным предложением не исчерпываются все возможные варианты модернизации технологий деревянного малоэтажного строительства. Рассмотренный вариант дает толчок дальнейшего совершенствования конструктивных решений жилых домов, производственных зданий и объектов общественного назначения, проектируемых на основе древесины и древесных материалов, обеспечивающих рациональное использование материала в малолесных районах нашей страны. Несомненно, что описанная технология будет способствовать расширению номенклатуры деревянных конструкций и повышению их конкурентной способности.

1. Современные пространственные конструкции (железобетон, металл, дерево, пластмассы): справочник / Ю.А. Дыховичный, Э.З. Жуковский, В.В. Ермолов и др.; под ред. Ю.А. Дыховичного, Э.З. Жуковского. М.: Высш. шк., 1991. 543 с.

2. Абовский Н.П., Енджиевский Л.В., Наделяев В.Д. Новые конструктивные решения для сейсмостойкого строительства в особых грунтовых условиях // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. М., 2004. № 3. С. 30-32.

3. Жаданов, В.И. Деревянные панельные конструкции для малоэтажного строительства / В.И. Жаданов, Д.А. Украинченко. - Оренбург: ООО ИПК "Университет", 2013. - 390с.

4. Рожков А.Ф., Деордиев С.В., Жаданов В.И. Способы повышения эффективности крупноразмерных плит с деревянной обшивкой // Вестник ОГУ. Т. 2. Оренбург: ОГУ, 2005. № 10. С. 136-139.

5. Жаданов. В.И. Методологические основы поиска рациональных решений деревянных панельных конструкций учебное пособие / В.И. Жаданов, И.С. Инжутов, Д.А. Украинченко, А.Ф. Рожков, В.Е. Афанасьев. - Оренбург - Красноярск: ООО ИПК "Университет", 2016. - 295с.

6. Инжутов И.С., Дмитриев П.А., Деордиев С.В., Захарюта В.В. Полносборное здание замкнутого типа с каркасом из отходов фанерного производства // Вестник МГСУ. №7. С. 40-50.

7. Енджиевский Л.В., Дмитриев П.А., Инжутов И.С. Принципы и примеры создания комбинированных блок-ферм на основе древесины для покрытий зданий // Современные строительные конструкции из металла и древесины: сб. докл. Междунар. симпозиума. Одесса, 1995. С. 101-105.

8. Жаданов В.И., Украинченко Д.А., Инжутов И.С., Яричевский И.И. О неиспользуемых резервах в проектировании панельных конструкций на основе деревянного каркаса // Известия вузов. Строительство. 2016. №2 (686). С. 15-24.

9. Патент РФ на изобретение №2420634. МПК Е 24 В 1/26. Здание из деревянных панелей / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, П.П. Дмитриев, Д.А. Украинченко, С.В. Лисов // Опубл. 10.06.11. Бюл. №16. - 8 с.

10. Патент РФ на полезную модель №36404. МПК Е 24 В 1/26. Утепленная стена вертикальной разрезки / П.А. Дмитриев, В.И. Жаданов, П.П. Дмитриев, Д.В. Сагантаев // Опубл. 10.03.04. Бюл. №7. - 6 с.

Размещено на Allbest.ru