Клееные деревянные несущие конструкции

Конструкции, изготовленные из бревен, брусьев и досок, называются конструкциями из цельной древесины. Длина бревен, брусьев и досок, широко применяемых в строительстве, не превышает 6,5 м, поэтому пролеты, которые можно перекрыть конструкциями из цельной древесины, как правило, не превышают 12 м. Однако пролеты, которые требуется перекрыть деревянными конструкциями, значительно превосходят возможности конструкций из цельной древесины. При строительстве спортивных, зрелищных и других зданий и сооружений перекрываемые пролеты превышают 50–60 м. Для пролетов более 12 м применяют конструкции из клееной древесины.

Рис. 16. Виды изделий из клееной древесины:

а, б – двутавровые балки; в – блок из досок; г – клееная арка из полуарок;

д – клееная ферма

Первые клеегвоздевые слоистые элементы деревянных конструкций появились в нашей стране в 30-е годы прошлого века. Клееные деревянные конструкции (КДК) имеют ряд достоинств: они работают как монолитные; их можно изготовлять любой формы и любого пролета, любых размеров поперечного сечения; их применение позволяет рационально использовать древесину. На рис. 16 показаны различные типы клееных деревянных балок, арок и ферм, а на рис. 17 – общий вид и детали клееной пространственной конструкции-оболочки в форме гиперболического параболоида.

Рис. 17. Большепролетная купольная конструкция из клееных

деревянных полуарок

Применение элементов КДК эффективно в промышленном, сельском и гражданском строительстве при возведении несущих конструкций (прежде всего, покрытий) цехов и других производственных зданий, спортивных и зрелищных сооружений, автодорожных мостов, эстакад и т.п. Они находят широкое применение в несущих и ограждающих конструкциях стандартных жилых домов, мобильных и временных зданиях сборно-разборного типа.

В строительстве и архитектуре используют КДК двух видов: несущие и ограждающие. Несущие конструкции являются многослойными, т.е. склеенными из слоев древесины. Иногда их усиливают путем вклеивания металлической или пластмассовой арматуры. Такие конструкции называются армированными. Ограждающие конструкции чаще всего представляют собой деревянный каркас с приклеенными к нему с одной или с двух сторон обшивками из фанеры или других плитных материалов. Внутреннюю поверхность таких конструкций при необходимости заполняют утеплителем [19].

К несущим конструкциям относятся плоскостные конструкции – балки и арки и пространственные – оболочки, купола.

Балки – наиболее простой тип конструкций. Клееные балки имеют различные очертания и формы поперечного сечения. Балки сплошного сечения состоят из слоев массивной древесины, склеенных по пласти. Балки двутаврового и коробчатого сечений изготовляют с плоскими и волнистыми стенками. Наибольшее применение в строительстве находят многослойные балки, чаще всего сплошного прямоугольного сечения. При больших пролетах зданий иногда балки используют в качестве прогонов. Примером может служить выставочный павильон в Московских Сокольниках, где применены балочные прогоны длиной 6 м в сочетании с металлодеревянными фермами. В строительстве и архитектуре применяют также колонны, стойки и другие клееные конструкции, которые аналогичны балкам по форме.

Арки – один из наиболее распространенных видов клееных несущих конструкций. Арочные деревянные конструкции рассчитаны на применение во всех климатических районах страны. Их используют при строительстве сельскохозяйственных производственных зданий, а также в зрелищных и спортивных зданиях и сооружениях.

Обширную группу пространственных конструкций составляют своды и купола. Геометрическая форма большинства этих конструкций образована поверхностью вращения вокруг горизонтальной оси (цилиндрические своды и оболочки) и вокруг горизонтальной и вертикальных осей (сферические купола). Цилиндрические своды могут быть распорными, опирающимися на продольные стены и безраспорными, опирающимися на торцевые стены, столбы и диафрагмы. Пересечением цилиндрических сводов образуются крестовые своды – безраспорные конструкции, опирающиеся преимущественно на колонны и сомкнутые своды – квадратные или шестиугольные в плане, опирающиеся преимущественно по периметру [20].

По конструктивному исполнению своды и купола подразделяют: на сплошные тонкостенные, образуемые слоями досок или фанеры; ребристые, опирающиеся на арки, и кружально-сетчатые, собираемые из стандартных косяков. Создание таких конструкций стало возможным благодаря усовершенствованным способам склеивания древесины.

В качестве ограждающих конструкций массового применения используются панели и покрытия форматом 3,0х1,5 м с обшивками из фанеры. В качестве продольных ребер в таких панелях применяют клееные многослойные элементы, в том числе с фанерной волнистой стенкой, гнутые фанерные швеллеры и т.п. Распространены также трехслойные панели с обшивками из фанеры, ДСП или ДВП и средним слоем из пенопласта, вспениваемого непосредственно в полости панели. Для увеличения несущей способности панели имеют деревянный каркас. Обшивки соединены со средним слоем при помощи клеев. Такие панели используются в качестве перегородок и стеновых панелей малоэтажных и сборно-разборных домов. Они отличаются небольшой удельной массой (плотностью), малой теплопроводностью, достаточной долговечностью.

Деревянные конструкции хорошо противостоят целому ряду агрессивных воздействий, под действием которых другие материалы разрушаются весьма интенсивно. Их применение обеспечивает экономию стали и бетона, так как отпадает необходимость в частых ремонтах для борьбы с последствиями коррозии. Особенно эффективно применение в таких случаях КДК. Наиболее выгодно их применение в случаях, когда полноценно используются такие качества древесины, как стойкость к агрессивной среде, относительно малая масса, высокая транспортабельность и декоративность. Долговечность и огнестойкость конструкций из клееной древесины, выше, чем из цельной, а в ряде случаев выше, чем железобетонных и металлических конструкций. Однако применение КДК в массовом строительстве сдерживается их высокой себестоимостью, которая связана в основном с высокой стоимостью водостойких клеев.