1.4.4. 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 дву х 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.