Некоторые примеры применения деревянных клееных

1
к.т.н. Д.Ю. Стрельцов
Некоторые примеры применения деревянных клееных конструкций
Деревянные клееные конструкции (ДКК) являются индустриальным видом
современных
конструкций,
специализированных
производство
предприятиях.
которых
Наибольший
осуществляется
экономический
эффект
на
от
применения клееных конструкций достигается при перекрытии ими больших пролетов,
использовании в зданиях и сооружениях с химически агрессивными средами, и при
комплексном применении совместно с облегченными ограждающими конструкций.
ДКК применяются в зданиях и сооружениях самого различного назначения.
Причем объемы их применения могли бы быть значительно большими, чем достигнуто
сейчас,
если
бы
предприятия
по
изготовлению
ДКК
перешли
на
выпуск
унифицированных конструкций с применением их в массовом строительстве.
В прежние годы большое количество построенных зданий с применением ДКК
было использовано в сельском строительстве. Сейчас же все большее предпочтение
отдается использованию ДКК в зданиях общественного назначения, где наиболее
полно могут быть реализованы специфичные достоинства клееных конструкций.
Применению клееной древесины в качестве конструкционного материала
способствует целый ряд ее свойств:
-
малая собственная масса при достаточно высокой прочности;
-
технологичность
изготовления
конструкций
различных
габаритов
и
возможность создания различных архитектурных очертаний;
-
высокая заводская готовность конструкций;
-
простота сборки и обработки конструкций на строительной площадке;
-
низкие расходы на транспортировку и монтаж конструкций;
-
низкие энергозатраты на обработку сырья и изготовление конструкций (в 810 раз ниже по сравнению с металлическими и в 3-4 раза ниже по сравнению с
железобетонными конструкциями);
-
восполняемость сырьевой базы.
В общественном строительстве деревянные клееные конструкции привлекают
возможностью создания разнообразных конструктивных схем, в том числе –
пространственных.
Важным
отличием
деревянных
клееных
конструкций
от
железобетонных и металлических является простота изготовления индивидуальных
конструкций.
2
В общественных зданиях типа спортивных комплексов, крытых рынков,
павильонов, использование ДКК снижает вес покрытия в 4-5 раз, трудоемкость
монтажа до 20%, расход стали до 50%.
В нашей стране с использованием клееных конструкций построены тысячи
зданий и сооружений различного назначения, в разном конструктивном выполнении.
Достаточно широко ДКК применяются в покрытиях спортивно-зрелищных,
торговых и т.п. зданий и сооружений, при средних (18-24 м) и больших (свыше 30-36 м,
до 100 м) пролетах. Такие пролеты обычно имеют залы крытых рынков, бассейнов,
выставочных залов, легкоатлетических манежей, катков. Большепролетные здания и
сооружения с ДКК уже сейчас украшают многие крупные города страны –
Архангельск, Тверь, Москву и др.
С
увеличением
пролетов
деревянные
конструкции
становятся
дешевле
железобетонных и даже стальных. В связи с этим, при проектировании спортивных
сооружений деревянные конструкции часто выбирают из экономических соображений.
Другим существенным фактором является необходимость обеспечения благоприятного
микроклимата в помещениях для занятия спортом. Кроме того, ДКК очень эстетичны.
Благодаря этим свойствам их доля при строительстве спортивных сооружений
постоянно возрастает. За рубежом она доходит почти до 70%.
Рассмотрим подробно некоторые здания, возведенные с использованием ДКК.
Первый крупный в стране Дворец спорта с ДКК построен по проекту ЦНИИЭП
им. Мезенцева (инженеры М.Ю. Заполь, В.И. Травуш) в г. Архангельске в 1980 г.
Здание дворца включает спортивный зал многоцелевого назначения (рис. 1) размером
63×66 м с трансформируемым ледяным полем и трибунами, рассчитанными на 2-3
тысячи мест. Зал перекрыт трехшарнирными клееными арками пролетом 63 м со
стрелой подъема 11 м и шагом 6 м. Возникающие горизонтальные усилия от арок
воспринимаются
железобетонными
конструкциями
трибун
для
зрителей
и
поперечными стенами - диафрагмами. Здание благополучно эксплуатируется около
25 лет.
Аналогичное по назначению, но отличающееся по конструктивному решению
здание Дворца спорта в Твери (рис. 2), (проект выполнен теми же авторами) имеет
максимальную вместимость трибун – 4 тысячи мест при трансформации ледяной
арены. Спортивный зал размером 58,5×66 м перекрыт деревянными клееными рамами с
шагом 6 м, состоящими из двух прямолинейных и одного криволинейного элементов,
соединенных шарнирно. Консольный элемент опирается на железобетонную опору и
раскрепляется раскосом. Гнутоклееная часть рамы прикреплена к железобетонному
3
каркасу металлической затяжкой. Элементы рамы сечением 40×165 см собираются из
двух клееных элементов шириной сечения 20 см. Перекрываемый ДКК пролет – 51 м.
В период освоения Волоколамским заводом изготовления арок стрельчатого
очертания для прирельсовых складов минеральных удобрений часть арок, имевших
дефекты
склеивания,
не
была
отгружена
потребителю.
По
предложению
С.Б. Турковского, и при его участии, арки были усилены и использованы для
строительства заводского спортивного зала (рис. 3). Более 20 лет зал эксплуатируется
без каких-либо нарушений целостности конструкций.
Различное
конструктивное
решение
имеют
бассейны,
построенные
с
использованием ДКК в Литве, Москве и Московской области. Так, в плавательном
бассейне подмосковного санатория «Пушкино» (рис. 4) размером в плане 19,9×38,5 м в
покрытии использованы клееные арки параболического очертания пролетом 15 м
высотой 7 м сечением 360×175 мм. Следует подчеркнуть, что такое конструктивное
решение принято при реконструкции покрытия бассейна. В предыдущем варианте в
покрытии
использовались
металлические
арки
со
стеклопластиковыми
светопрозрачными панелями, которые вышли из строя во время пожара.
Довольно широкое применение ДКК находят при строительстве закрытых
теннисных кортов и физкультурно-оздоровительных комплексов (ФОК). Как правило, в
них используются конструкции арочного или рамного типа. О надежности таких
сооружений можно судить по безупречному состоянию клееных конструкций в
эксплуатируемом более 20 лет ФОКе в г. Москве, в Сокольниках (рис. 5). Автором его
разработки, как и многих других, является ЦНИИЭП им. Мезенцева (М.Ю. Заполь).
Многоугольный конно-спортивный манеж - погонялка комплекса «Новый век»
построен в 1999 г. Основные несущие конструкции – клееные деревянные рамы
конструкции ЦНИИСК (С.Б. Турковский, А.А. Погорельцев) пролетом 18 м (рис. 6),
стойки которых установлены на многоугольном железобетонном основании, а ригели
соединены в центре многоугольного купола металлическим кольцом, имеющим
вентиляционную вытяжку. Рамы имеют подкосы, выпущенные наружу здания от
каждой стойки и поддерживающие карнизный свес шириной более метра, который
позволяет защищать стены от косого дождя и прямого солнечного света. Помещение
удовлетворяет требованиям техники разминки лошадей: внутри помещения нет
выступающих конструкций, габариты достаточны при минимальном экономичном
объеме воздуха.
Возможности ДКК реализованы при восстановлении торговых рядов «Кружало» в
Якутске, выполненных с участием ЦНИИСК (рис. 7). Несущие конструкции
4
купольного сооружения выполнены в виде рам с подкосами. Несмотря на небольшой
диаметр, сооружение привлекает оригинальностью конструктивного решения.
Облицовка наружных стен торговых рядов выполнена также из клееных
конструкций, что создает ощущение брусчатого дома и тем самым напоминает былое
великолепие старинного «Кружала», построенного 200 лет назад из отборных круглых
бревен. Инициатором использования ДКК и руководителем работы был П.Г. Романов,
клееные конструкции запроектированы А.А. Погорельцевым.
Бесспорной областью применения ДКК являются складские производственные
здания с химически агрессивной средой. По данным натурных обследований складов
минеральных удобрений срок службы строительных конструкций составляет: 3-18 лет
для железобетонных, 3-15 лет для кирпичных, 2-12 лет для металлических, а для
деревянных - 30-50 лет. Важно, что деревянные конструкции при действии химически
агрессивной среды практически не требуют капитального ремонта в течение всего
срока эксплуатации; в то время как для железобетонных и других конструкций
требуются периодический ремонт и возобновление защитных покрытий.
Значительным достижением, подтверждающим большие возможности ДКК,
является склад хлористого калия с каркасом из клееной древесины (рис. 8),
построенный в 2001-2002 гг. в морском порту Санкт-Петербурга и по своим габаритам
и конструктивном особенностям не имеющий аналогов в Европе.
Длина склада 300 м. Основу каркаса составляют трехшарнирные гнуто-клееные
рамы пролетом 63 м и высотой 45 м, состоящие из двух полурам длиной 54 м сечением
440×1570 мм. Конструкции изготовлялись на заводе в г. Королеве. Естественно,
перевезти элементы такой длины в Санкт-Петербург не позволял транспортный
габарит. Кроме того, возможности завода позволяли изготовлять элементы длиной не
более 18 м. Поэтому ЦНИИСК был предложен жесткий монтажный стык элементов
полурам по длине, выполняемый непосредственно на стройплощадке в морском порту.
Подобная схема была успешно использована ранее в полурамах складов химических
реагентов в Москве.
По ширине сечения полурамы состоят из трех клееных элементов шириной
140 мм с промежутками между ними по 10 мм для обеспечения удаления конденсата и
предотвращения гниения древесины. Между собой элементы соединены вклеенными
арматурными стержнями через прокладки из бакелизированной фанеры. От
воздействия солей хлористого калия в клееные стержни защищены деревянными
пробками.
5
Блоки длиной 18 м были доставлены по железной дороге к месту строительства,
где на специальном стенде была осуществлена сборка полурам. Каждая полурама по
технологическим и транспортным соображениям разделена на 3 клееных блока длиной
по 18 м. По концам каждый из блоков снабжен закладными деталями, позволяющими
осуществить сборку конструкций по длине на стройплощадке. Пространственная
жесткость рам обеспечивалась связевыми блоками шириной 12 м по торцам и в
пролете через 24 м. Двухпролетные прогоны длиной 12 м установлены с шагом 2 м и
закреплены при монтаже стеклопластиковыми стержнями. Для обеспечения жесткости
и надежности работы консольной системы по всей длине галереи поставлены
вертикальные и горизонтальные связи.
Строительство первой очереди склада было завершено в декабре 2001 г. Пуск в
эксплуатацию второй очереди склада осуществлен в середине 2002 г. Общий объем
клееной древесины каркаса склада – более 6000 м3.
Область применения клееных деревянных конструкций постоянно расширяется.
Эксплуатируемые в настоящее время уникальные здания и сооружения, в которых
применены ДКК, подтверждает их высокую надежность и долговечность. Большое
количество зданий и сооружений с интересными конструктивными решениями
уникальных деревянных конструкций, находятся на стадиях проектирования и
строительства, и будут возведены в ближайшее время.