Строительство и архитектура/3.Современные технологии строительства,

реконструкции и реставрации

Маг. Наумова Т.С., к.ф.н., доц. Меркулова Н.В.

Воронежский государственный технический университет, Россия

Перспективы реализации многоэтажного деревянного строительства в России

В современном мире основными строительными материалами являются бетон и сталь. Но почему же дерево не столь популярно? Основной причиной выступает анизотропность материала. Решением данной проблемы может быть применение в строительстве CLT-панелей. Они представляют собой деревянную конструкцию, состоящую из перекрестно расположенных пиломатериалов хвойных и лиственных пород. В большинстве случаев панель имеет нечетное число слоев, соединенных между собой при помощи клея. Благодаря тому, что каждый слой имеет свое направление древесных волокон, возникающие в них напряжения уравновешиваются [1].

В настоящее время конструкторы разработали более рациональный способ уменьшения анизотропных свойств древесины. Предложен вариант CLT-панелей с расположением слоев под углом 45˚ относительно друг друга. Экспериментально доказано, что новая технология позволяет увеличить предел прочности на 35%, жесткость при изгибе и соответствующий ей модуль упругости - на 15,5% [1]. Улучшение механических свойств CLT-панелей позволяет использовать меньшее количество сырья, что приводит к удешевлению продукции.

На экологическую ситуацию в целом влияют не только вредные выбросы автомобилей, заводов и т.д., но и здания. Они выделяют примерно 47% парниковых газов; 10% выбросов CO₂ приходится на строительные материалы [2]. Кроме того, 20% материалов, используемых на строительной площадке, попадает в мусор [2].

Известно, что деревья поглощают углекислый газ, но в процессе старения и гниения древесины он попадает обратно в атмосферу. Чтобы избежать данного негативного фактора, предлагается заготавливать древесину в период интенсивного роста. Один кубический метр древесины может поглотить и удерживать в своей структуре одну тонну CO₂ [3]. Например, 20-этажное деревянное здание забирает около 3100 тонн углерода, аналогичное строение из бетона, наоборот, будет выделять примерно 1200 тонн. Разница составляет 4300 тонн, что эквивалентно удалению 900 автомобилей из города на год [2]. После прекращения эксплуатации здание может быть переработано и превращено в другие продукты.

До сих пор многие сомневаются в пожарной безопасности деревянных зданий. Конечно, дерево горит, а сталь – нет. Но это не является показателем огнестойкости. Стальная конструкция, необработанная огнезащитными составами, обрушится уже через 15 минут после начала пожара, при этом рассчитать место разрушения невозможно [3]. Древесина может сохранять целостность структуры достаточно долгое время: так, при прогреве до 280˚С на ее поверхности образуется обугливающий слой, который препятствует проникновению кислорода внутрь, тем самым замедляя процесс горения [3].

Деревянные клееные конструкции обладают уникальной сейсмической стойкостью и могут выдержать землетрясения силой до 9 баллов. В структуре здания Merritt, спроектированного в Крайстчерч, Новая Зеландия, была опробована технология «пост-натяжения», авторами которой выступают Бьюкенен и его коллеги: деревянные конструкции связаны вместе стальными «сухожилиями», которые действуют как резиновые ленты, что позволяет зданию возвращаться в исходное положение после любого сейсмического воздействия [2].

Легкость CLT-панелей (в 6 раз легче бетона) позволяет снизить себестоимость строительства за счет экономии на подъемной технике и фундаментах. Благодаря облегчению конструкции могут применяться фундаменты мелкого заложения там, где это было невозможно при использовании бетонных или каменных конструкций. Наряду с этим, CLT-панели обладают хорошей тепло- и звукоизоляцией.

Время строительства здания из CLT-панелей сокращается примерно на 30% по сравнению с аналогичным из железобетонных [4]. Почти все работы выполняются на заводе (вырезаются оконные и дверные проемы, а также выполняются каналы для коммуникаций). Четыре строителя и подъемный кран собирают 8-10-этажное деревянное здание за 9–10 недель, трудясь несколько дней в неделю [3]. Перерывы в работе связаны с поэтапным подвозом панелей: если бы привозили весь комплект сразу, потребовался бы отдельный ангар для складирования стройматериалов.

Таким образом, мнение о недолговечности деревянных зданий является спорным. Самой старой деревянной постройкой, сохранившейся до наших дней, является храм Большого Будды в Наре, Япония, и ему 300 лет, также это одно из крупнейших деревянных зданий в мире [4].

По всему миру реализовано множество проектов многоэтажных деревянных домов, самым высоким считается 14-этажный жилой комплекс Treet Bergen в Норвегии [2]. Известный архитектор Майкл Грин разработал проект 30-этажных домов в Ванкувере [3].

В нашей стране строительство подобных объектов пока затруднительно из-за устаревших нормативов, которые ограничивают этажность и площадь деревянных построек. Но в России есть реализованные проекты, относящиеся к уникальным, в которых монолитный каркас обшивается CLT-панелями, например, проект 5-этажной застройки в Пушкинском районе Санкт-Петербурга [5].

При отсутствии соответствующей нормативной базы многоэтажное деревянное строительство в России трудно реализуемо. Наша страна обладает уникальными ресурсами, которые составляют пятую часть мирового запаса леса. При грамотном использовании древесины ее запасы для России практически неисчерпаемы. Введение новых технологий деревообработки позволит снизить стоимость конечного продукта, что видится наиболее перспективным на фоне повышающихся цен на бетон и сталь.

Литература:

1. Dietrich Buck, Xiaodong (Alice) Wang, Olle Hagman, and Anders Gustafsson Buck et al. Bending Properties of Cross Laminated Timber (CLT) with a 45° Alternating Layer Configuration. «Cross Laminated timber», BioResources 11(2), 2016, p.p. 4633-4644.

2. Athlyn Cathcart-Keays. Wooden skyscrapers could be the future of flat-pack cities around the world. theguardian, 2014. Available at: https://www.theguardian.com/cities/2014/oct/03/-sp-wooden-skyscrapers-future-world-plyscrapers (accessed 3 October 2016).

3. Екатерина Ровнова. Жить в дереве. www.archi.ru, 26.08.2014. http://archi.ru/world/56992/zhit-v-dereve

4. Geraldine Chua. Timber buildings: why and how Australia’s poised to build them bigger and better. ARCHITECTURE&DESIGN powered by infolink.16/05/2014.

5. Артем Разумов. Многоэтажное деревянное строительство. Маистро, 01.06.2016. https://maistro.ru/articles/building/mnogoetazhnoe-derevyannoe-stroitelstvo