Современные методы деревянного строительства в России и за рубежом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Современные методы деревянного строительства в России и за рубежом

Аракелова Д.А., Ким A.A.

ТОГУ, г. Хабаровск, Россия

Абстракт

В статье рассмотрены тенденции современного деревянного домостроения в России и за рубежом, а также существующие методы строительства и перспективы дальнейшего развития отрасли. Проанализированы перспективные методы и технологии применения древесины в строительстве. Выявлены причины, по которым Россия в наибольшей степени является страной с огромным потенциалом в развитии современного малоэтажного строительства и причины, по которым страна отстает в отрасли деревянного домостроения от стран со схожим климатом. Один из способов решения проблемы доступного жилья в России -- развитие строительства на основе древесины.

Ключевые слова: деревянное строительство, деревянные конструкции, пожарная безопасность.

Abstract

деревянный строительство жилье

Modern methods of wood construction in Russia and abroad

Arakelova D. A., Kim A. A.

PNU, Khabarovsk, Russia

The article describes the trends of modern wooden housing construction in Russia and abroad, as well as existing methods of construction and the prospects for further development of the industry. The states of the regulatory framework, including fire danger today were analyzed. There were found out reasons why Russia has a great potential in the development of modern low-rise building and why the country is lagging behind in the wooden house-building industry of countries with similar climates. One way to solve the problem of affordable housing in Russia is the development of the construction based on wood.

Keywords: wooden construction, wooden structures, fire safety.

Введение

В большинстве регионов мира, имеющих большие лесные запасы, древесина на протяжении столетий являлась основным строительным материалом. В наши дни использование этого материала в домостроении продолжает оставаться достаточно популярным. Новые типы зданий, создающиеся с помощью технологий современного мира, удовлетворяют всем требованиям безопасности и комфорта, при этом использование дерева подразумевает такой фактор, как экологичность, являющийся одним из основных преимуществ материала. При этом грамотно сконструированное сооружение позволяет существенно снизить плату за отопление.

Деревянное домостроение в России и за рубежом

Россия входит в первую тройку стран мира по наличию древесных ресурсов. Однако уровень использования древесины в стране существенно уступает другим развитым странам. Например, в Скандинавии и Северной Америке на 1 м2 построенных зданий приходится 0,6-0,7 м3, возведенных с использованием древесины и ее производных, а в России всего лишь 0,05 м3. На сегодняшний день в стране популярны два направления: дешевые быстровозводимые каркасные дома и элитное загородное жилье. Предпринимаются попытки создания экспериментальных малоэтажных поселков, оснащенных энергоэффективными технологиями. Так же наблюдается развитие индустриального малоэтажного строительства. В Перми, например, успешно завершена реализация проекта двух- и трехэтажных многоквартирных домов из деревянных стеновых панелей. Соотношение малоэтажного и многоэтажного строительства, на которое Россия планирует выйти -- это 60:40 %.

На данный момент существуют четыре наиболее популярные технологии строительства из дерева. Первая--дома из бревен, которые очень ценятся сторонниками деревянной архитектуры. Вторая -- сооружения из массивной древесины, представленные строганными или оцилиндрованными бревнами, во многом используемыми при возведении загородных особняков, дешевых дачных домов, беседок и бань. Третья -- дома из массивного, обычного клееного или профильного бруса. Такие постройки обладают повышенной прочностью, неизменяемой формой и относительно высокой стоимостью. Сегодня 70 % рынка принадлежит этим трем технологиям. 30 %--домам, которые возводят по каркасной, а также каркасно-панельной технологии, то есть когда все элементы для наружных и внутренних стен, перекрытий и крыш полностью производятся на фабрике, а собираются в целую конструкцию на строительной площадке [1].

Относительно устаревшая нормативно-правовая база, в том числе и по противопожарной безопасности, является препятствием на пути внедрения инноваций в деревянном строительстве [2]. В начале 1990-х гг. прошлого столетия, в правительство Финляндии переработали нормы противопожарной безопасности. Это привело к быстрому развитию строительству жилья из дерева. Отличительной особенностью стали новые механизмы, которые позволили возводить пятишестиэтажные дома. Сейчас на территории Финляндии, а именно в 33 регионах, осуществляется проект «Деревянный город», контролируемый местным правительством. В проекте предусматриваются жилые зоны, застроенные зданиями различных конструкций, выполненные из дерева. 9 000 деревянных дачных домов и коттеджей -- годовой показатель строительства в Финляндии на данный момент. В то же время в России рынок строительства домов из дерева только начинает формироваться. Наша страна использует в двадцать раз меньше древесины, чем Швеция или Финляндия, хотя климат у всех трех стран очень схожий. Основными методами решения проблемы являются создание мер государственной поддержки и помощи в массовом возведении малоэтажных зданий с применением современных технологий. Данные меры позволят сделать такое жилье доступным, увеличить объемы и существенно снизить сроки строительства.

Современные примеры деревянного строительства

Во всем мире ежегодно открываются архитектурные выставки, на которых представлено огромное количество способов применения дерева в современном строительстве. Помимо демонстрации различных технологий большое внимание уделяется таким достоинства древесины, как экологичность, красота, доступность, эффективность и безопасность. Далее рассмотрены некоторые из них:

Ацетилированная древесина Ассоуа. Примером ее использования является мост Moses Bridge, разработанный голландским архитектурным бюро Ro&Ad. Он проходит через ров крепости Де Ровере и располагается ниже поверхности воды. Такой вариант был выбран для того, чтобы минимизировать изменения вида укреплений XVII в. При строительстве в качестве строительного материала использовалась ацетилированная древесина Accoya. Основным ее достоинствам является возможность эксплуатации в суровых условиях, например, в зимнее время года, когда ров замерзает, люди устраивают каток прямо над мостом. Еще одна особенность -- эта древесина может быть полностью переработана, что делает ее экологичным материалом. Из Accoya голландские архитекторы построили мост и для другой крепости в городе Берген-оп-Зом. Этот мост располагается змейкой над поверхностью воды, повторяя путь лодок, которые когда-то пришвартовывались рядом с фортом. Важной особенностью данных конструкций является их срок службы-- 50-80 лет [3].

Клееная деревянные конструкции. Fennell Residence, Портленд. Дерево один из немногих материалов, с помощью которого архитекторы могут воплотить в жизнь свои самые необычные фантазии. Роберт Харви Ошатц, уроженец США, представил это в своем доклад, взяв в пример клеенные деревянные конструкции. Его постройки выделяются из основной массы необычной «геометрией». Важной особенностью их использования является то, что получить два равных радиуса или круг -- невозможно. Это нужно принять во внимание на стадии проектирования. У дерева есть уникальные свойства, которые позволяют составить в неизменном виде атмосферу места, а также поместить новый объект в уже существующую обстановку. [4, 5]

І Іоперечно-клееная древесина. В эко-комплексе Сен-Мишель находится футбольный стадион Монреаля. Раньше на этом месте, до конца 1970-х гг. компания Miron производила добычу известняка. В 1988 г. на этом месте была организована городская свалка, которая была одной из самых больших во всей Северной Америке. Однако, после ее закрытия администрацией были произведены работы по рекультивации, заключающиеся в создании эко-парка, площадь которого составляет 200 га.

Архитекторы возвели стадион на сложной местности. Он перекрыт кровлей нестандартной формы, которая напоминает горную породу, вышедшую на поверхность. Она также служит порталом, «обнимая» открытое поле, примыкающее к постройке, который ведет в спорткомплекс. Конструкция кровли -- решетчатая, выполнена из поперечно-клееной древесины. В качестве материала выбрана черная ель, которая составляет 90 % использованного дерева. Деревянная часть здания -- это совместная работа архитекторов Saucier+Perrotte и специалистов Nordic Structures.

Рейки из мягкой древесины. В Школе архитектуры и дизайна (АНО), в Осло, есть «Студия дефицита ресурсов и креативности» (SCS), направление которой является разработка и реализация архитектурных проектов, одним из которых стал амбар «Смобрук», расположенный неподалеку от Осло, в коммуне Нес. Он имеет лаконичное объемно-пространственное решение и ассиметричную двускатную крышу, угол которой продолжает линию склона. Задумка авторов выражалась в том, чтобы объединить здание с природной средой. Для этого архитекторы использовали рейки из мягкой древесины с промежутками между ними, сквозь которые можно увидеть стальные листы кровельного материала, выполненные в черном цвете. Все это позволило сделать здание «приглушенным». Создатели выбрали метод рамочно-каркасного строительства, который характерен для традиционной норвежской архитектуры. В качестве несущих конструкций применены стружечные плиты с ориентированной структурой, что позволило облегчить возведение зданий и сэкономить средства. Также в проекте применены балки из мягкой древесины.

Обожжённая кедровая древесина. В Японии, архитектор Тэрунобу Фуд- химори, вместе с учащимися университета Кингстон, соорудил трехъярусный павильон из «обгоревших» кедровых досок, панелей, выполненных из цинка, и древесины каштана. Его поместили на территорию музея Дорич-хаус. Лестница, выполненная из дерева, соединяет все три этажа павильона и заканчивается на небольшой смотровой площадкой.

Фудзимори выступил в Кингстонском университете. В ходе выступления он рассказал о ремесленных традициях в архитектуре, которые остаются актуальными и по сей день, а также научил студентов обрабатывать верхний слой дерева огнем. Эта технология считается традиционной для юго-запада Японии, название которой якисуги (что в переводе означает «томление кедра») [6].

Перекрестно-клееные CLT-панелей. Штаб-квартира телекоммуникационной корпорации Sky занимает первое место, среди самых высоких британских коммерческих зданий, выполненных из клееной древесины. Здание было возведено по проекту Arup Associates, на территории лондонского кампуса копании, и имеет четыре этажа. Несущий каркас конструкции состоит из клееных деревянных колонн (сетка 6x8 м), клееных балок, перекрестно-клееных стен лестничнолифтовых шахт, нсрскрсстно-клссных СГТ-паислсй (Cross-laminated timber) перекрытия и стены-фермы на четвертом этаже, которая перераспределяет нагрузку, а также заменяет отсутствие колонн на срединной оси третьего этажа. Для уменьшения прогиба, вибрации, а также увеличения жесткости структуры, были применены «двухпролетные» горизонтальные конструкции. Такой способ ускоряет процесс строительства за счет уменьшения количества необходимых деталей и дает возможность сэкономить. По мнению авторов, удобство возведения зданий является одним из самых важных элементов экономии средств [7].

Сетчатая деревянная конструкция кровли. В качестве примера можно привести павильон площадью 900 м2, расположенный на железнодорожной станции ветки Исиномаки. Сооружение объединяет в себе множество различных функций. Первый этаж -- это станция, с находящимися в ней удобными зонами ожидания и небольшими магазинами. Второй этаж -- это горячие источники и общественная купальня. На третьем этаже расположились смотровые площадки. Со слов проектировщика -- белая форма крыши обозначает птицу, летящую в счастливое будущее, которая символизирует надежды на скорейшее избавление от последствий стихийного удара. Кровлю павильона поддерживает сетчатая конструкция, выполненная из дерева, которая уже успела стать изюминкой Шигеру Бана.

Ячеистая конструкция. Шесть стилизованных «зонтиков», которые создают невообразимую конструкцию, состоят из восьми тысяч сложных элементов, выполненных из дерева, и являются основным акцентом Метрополь Парасоль. Размеры и форму для каждой панели проектировщики просчитывали в специальной программе, после чего была создана 3D модель здания, для которой были рассчитаны параметры устойчивости. Создатели приняли решение скрепить деревянные детали с помощью стальных прутков. Армирующей основой конструкции стал клей особого состава, который способен выдержать палящее испанское солнце. Количество крепительных узлов, которые сделали архитекторы, составило 3 000 шт. Панели, выполненные из финской березы, покрыты тонким защитным слоем, который сохраняет материал в неизменном состоянии, несмотря на климатические воздействия.

Большепролетные клееные деревянные конструкции. Дейл Винс, основатель компании Ecotricity, поставил задачу построить стадион из дерева в Нейлсворте, в графстве Глостершир. Выбором материала стало то, что в процессе строительства с его применением выделяется минимум углекислого газа, в то время как у других стадионов 75 % выбросов СО2 за все время эксплуатации приходится на строительные материалы. К тому же, дерево является возобновляемым ресурсом. Каркас, крыша с участием большепролетных клееных деревянных конструкций, ламели фасадов выполнены из клееной древесины. Благодаря плотному расположению несущих частей каркаса террасы для зрительских рядов и межэтажные перекрытия также выполнены из дерева. В качестве кровли служит прозрачная мембрана, которая обеспечивает оптимальный рост травяного покрытия на поле, а так же визуально уменьшит объем стадиона при виде издалека, а также позволяет смягчити тени, которые мешают играть спортсменам.

Деревянные многоэтажные здания. Постройка ТЗ является первым деревянным офисным зданием на территории США. Оно было построено канадским архитектурным бюро Michael Green Architecture. Площадь здания составила 20 810 м2, которое было возведено в кратчайшие сроки (2 780 м2 в неделю). Structure Craft, отвечавшие за проектирование, производство и монтаж деревянных конструкций, собрали несущий каркас здания за 9,5 недель (площадь 16 720 м2). Стоечно-балочный каркас с сеткой клеёных еловых колонн 6x7 опирается на железобетонные конструкции первого этажа, а вышележащие перекрытия собраны из NLT-панелей. NLT-панели -- это панели из клееных брусьев, которые соединены друг с другом металлическими нагелями. Общий вес конструкции получился впечатляющим. Он был на 30 % меньше системы, выполненной из стали, и на 60 % меньше железобетонной. Такая разница в весе облегчила процесс сборки, а так же увеличила ее скорость. Также был уменьшен объем фундаментной части, что позволило значительно сэкономить средства. По стоимости такой каркас из дерева почти равен стальному, но не требует дополнительной противопожарной защиты, потому что огнестойкость здания насчитывает более трех часов. Это происходит за счет свойства деревянных изделий большего сечения не утрачивать несущую способность долгое время после возникновения пожара [1].

Методы огнезащиты деревянных зданий и сооружений

Одной из основных причин, по которой Россия существенно отстает в деревянном домостроении, является стереотип о высокой пожарной опасности деревянных построек [8]. Ведущие научно-исследовательские центры Евросоюза проделали большую работу, результатом которой стала разработка нормативной базы применения древесины в строительстве.

Наиболее эффективным методом повышения огнезащиты каркасных зданий является монтаж в вентиляционном зазоре фасадов противопожарных разрывов изготовленных из перфорированного листа. Эта технология значительно превосходит другие приемы пожарной защиты здания от разрушения конструкции при пожаре. При разработки генеральных планов поселений с преобладанием деревянной жилой застройки, следует создать условия, предотвращающие распространение огня на соседние постройки. Для этого между отдельно стоящими домами соблюдают расстояние в 8 м. Иногда повышенная плотность застройки делает это условие невыполнимым, в таком случае необходимо предпринять следующие меры:

— оборудование зданий пожарной сигнализацией и средствами автоматического пожаротушения;

--установка вдоль улиц пожарных гидрантов;

--устройство брандмауэров между зданиями;

--монтаж противопожарных заполнений в оконных и дверных проемах наружных стен;

--устройство противопожарных разрывов на фасадах и карнизах зданий;

— посадка в разрывах между зданиями лиственных деревьев.

Разрыв между деревянными домами может быть менее 8 м в том случае, если пожарная нагрузка сооружений не значительна и к зданиям обеспечен свободный доступ пожарной команды. Функцию противопожарной преграды может выполнять наружная стена дома. При ее разработке следует учитывать несимметричную конструкцию, тепловое излучение и влияние оконных проемов. Конструкция кровли здания должна быть выполнена с учетом затруднения распространения пожара на соседние постройки. Предотвращение распространения огня с карнизов в чердачные помещения в многоэтажных деревянных зданиях каркасной конструкции реализуется путем устройства раздельной вентиляции наружной стены и чердака. При этом требуется обеспечить необходимое вентилирование чердачного пространства и огнестойкость конструкции нижней части карниза. Этого можно достичь вентилированием наружной стены из-под глухой части карниза, а вентилирование чердака--из-под стрехи карниза. Также при защите здания немаловажную роль играет соблюдение норм организации домашнего энергоснабжения. Качественно рассчитанная и выполненная электропроводка во многом обуславливает безопасную эксплуатацию здания, при которой риск возгорания сводится к минимуму.

Огнезащиту зданий необходимо выполнять как внутри, так и снаружи. Таким образом, огнезащитные составы разделяют на атмосферостойкие и неатмосферостойкие. Атмосферостойкие составы для конструкции, находящихся в условиях влияния внешней среды. А неатмосферостойкие составы действительны лишь внутри помещения, при влажности не более 70 % и при наличии отопления здания. К мероприятиям по огнезащите используется комплексный подход, позволяющий избежать тяжелых последствий от пожаров. Древесина, предназначенная для огнезащитной обработки, должна быть качественной, то есть без пороков строения, следков грибка и без механических обработок. По степени пропитываемости дерево делится на три группы: умеренно пропитываемая древесина, легко- пропитываемая, трудно пропитываемая. Средства защиты дерева могут быть антипиренами и антисептиками-антипиренами. По растворимости они бывают растворимыми в воде и в определенных органических растворителях. Защита от огня проводится различными способами. Оптимальным считается поверхностная обработка огнезащитными лаками, эмалями, обмазками, пастами, красками и пропитывающими составами. Наиболее эффективным методом огнезащиты деревянных конструкций принято считать последние: краски и пропитывающие составы. Их принцип действия таков: при воздействии открытого пламени формируются теплоизоляционные вспучившиеся слои, препятствующие нагреванию дерева и не предотвращающие распространение огня. Огнезащитные пропитки-- это смесь воды и специальных солей. Этим раствором обрабатывают древесину и под давлением или с применением метода прогрев-холод достигают глубокой пропитки. При возгорании обработанного пропитками дерева наблюдается лишь обугливание, с быстрой его локализацией. Лаки при обработке дерева образуют на поверхности прозрачную пленку, препятствующую возникновению и распространению пожара и воздействию влаги. Так же огнезащитные лаки имеют декоративная функцию и позволяет сохранить текстуру дерева [9].

Выводы

Проанализировав материалы о применении древесины в российском и зарубежном строительстве, можно сделать вывод, что в России дереву как современному строительному материалу уделяется недостаточное внимание. При должном развитии культуры обработки и усовершенствовании нормативно- правовой базы, в т. ч. по противопожарной безопасности, древесина во многих областях применения становится гораздо эффективнее других материалов. Дерево оптимально для создания комфортной среды как в интерьере, так и в экстерьере здания. Относительно небольшой вес деревянных конструкций увеличивает скорость возведения зданий и сооружений. Разнообразие архитектурных форм, создаваемых на основе современных деревянных изделий, поистине безгранично.

Список использованных источников литературы

1. Самойлов В. С. Строительство деревянного дома. -- М. : Аделант, 2006. -- 380

2. Коростин С. А. Особенности и тенденции развития регионального рынка малоэтажного домостроения И Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 3: Экономика. Экология. -- 2013. -- № 1 (22). -- С. 93--99.

3. Архитектура России [Электронный ресурс] // ООО «Архи.ру». -- URL: http://archi.ru/ (дата обращения 10.12.2016)

4. The Architects' Journal [Электронный ресурс] // EMAP Publishing Limited. -- URL: https://www.architectsjournal.co.uk/_(flaTa обращения 10.12.2016)

5. Серов E. H., Лабудин Б. В. Клееные деревянные конструкции: состояние и проблемы развития // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. -- 2013. -- № 2 (332). -- С. 13^--146.

6. Официальный сайт журнала SPEECH [Электронный ресурс] // ООО «СПиЧ». -- URL: http://archspeech.eom/_ (дата обращения 10.12.2016)

7. Лукичев А. Будут ли в России деревянные небоскребы? // ЛесПромИн- форм. -- 2015. -- № 4 (110). -- С. 102--106.

8. Михалева С. А. Деревянные высотки в России -- инновационный взгляд на современное строительство // Международный научно-исследовательский журнал. -- 2016. -- № 4 (46). -- Ч. 7. -- С. 19--21.

9. Миллер М. Р., Миллер Р. Руководство по строительству каркасного дома и кровельным работам. -- СПб. : БХВ-ІІстсрбург, 2010. -- 720 с.

Размещено на Allbest.ru