ДКК покоряет мир

Клееные деревянные конструкции (КДК или ДКК) – один из самых, если не самый современный универсальный и прогрессивный строительный материал. Для России это утверждение особенно справедливо, так как лес является нашим национальным достоянием.

ДКК обладают достаточно высокой относительной прочностью (коэффициент качества), то есть высокой прочностью при небольшом весе. Конструкции из ДКК в 5 раз легче железобетонных, что позволяет существенно снизить расход бетона на фундаменты. Для сравнения: вес 1 м³ древесины – ~500 кг, бетона – ~2500 кг. Этот показатель делает ДКК более эффективными по сравнению с железобетонными и стальными конструкциями при увеличении пролета конструкции. Небольшой вес ДКК позволяет производить монтаж небольших конструкций без применения тяжелых грузоподъемных механизмов.

Гвоздимость древесины (способность удерживать гвозди) и хорошая адгезия к клеям позволяют обходиться без сварки в соединениях, что важно также при реконструкции старых зданий, когда сварка недопустима.

Высокая химстойкость ДКК делает их незаменимыми в сооружениях с химически агрессивной средой. Долговечность деревянных конструкций на порядок выше долговечности металлоконструкций, например, в терминалах для хранения калийных солей или минеральных удобрений. Срок службы стальных конструкций в подобных сооружениях не превышает 5−7 лет, деревянных же составляет более 60 лет. Бессезонность в строительстве из ДКК создает дополнительные преимущества при строительстве в зимнее время по сравнению с монолитными железобетонными конструкциями, требующими электропрогрева.

Возобновляемость лесных ресурсов позволяет регулировать сырьевой баланс по сравнению с невозобновляемыми рудными запасами для металлоконструкций, что в конечном счете должно сказаться на эффективности ДКК.

Экологическая чистота, диэлектрические и высокие теплозащитные свойства деревянных конструкций исключают возможность промерзания строительных конструкций, снимают многие проблемы при проектировании опорных и других узлов конструкций. ДКК совмещают в себе несущие и теплозащитные функции. Это часто используется в конструкциях стен, перекрытий и полов, обеспечивает высокую степень комфортности обитаемой среды.

Нередко главным недостатком древесины считается легкая воспламеняемость, однако на самом деле из дерева можно получить более стойкие в огне конструкции, чем металлические или железобетонные. Скорость обугливания древесины составляет примерно 0,7 мм в минуту. Увеличив сечение конструкции на требуемую величину, можно получить необходимую огнестойкость. В металлических конструкциях (несущих) неизбежна специальная дорогостоящая огнезащитная обработка, зачастую превышающая стоимость самой конструкции.

Известный недостаток древесины – загниваемость – можно легко свести к минимуму или вообще исключить путем правильного проектирования ДКК с использованием конструктивных мер в комплексе с химзащитой. Основным правилом при этом является доступность конструкций к визуальному осмотру, конструкции не должны иметь глухих непроветриваемых зон, не должны иметь прямого контакта с бетонными или металлическими поверхностями. ДКК не следует оставлять открытыми для воздействия атмосферных осадков и солнца. Температурные деформации древесины вдоль волокон практически отсутствуют, что снимает проблему деформационных швов в зданиях.

В мансардном строительстве (рис. 1) ДКК оказываются наиболее эффективными благодаря целому ряду особенностей, которые должны быть использованы при проектировании. Одной из них, как упоминалось, является возможность сборки каркаса мансарды вручную или с помощью простейших механизмов: лебедок, талей и т. п. При этом вес элементов не превышает 100−130 кг. Такие элементы позволяют перекрывать пролеты до 12−15 м.

В случае, когда необходимо обеспечить повышенную огнестойкость, например в лестничных пролетах, ДКК могут быть обшиты цементостружечными или гипсокартонными плитами.

В последнее время для соединения ДКК в узлах используются соединения системы ЦНИИСК на наклонно вклеенных стержнях, имеющие наибольшую прочность и жесткость из всех известных видов. Они позволяют получить равнопрочные по сечению стыки и узлы для несущих конструкций пролетом до 100 и более метров без всяких видимых снаружи элементов и увеличения сечения. Тесты клееной и цельной древесины, проведенные в Кост¬ромском государственном технологическом университете, показали, что прочность клееных изделий выше, чем у образцов из цельной древесины. Притом чем больше слоев, тем выше прочность. Это объясняется тем, что в результате склеивания отдельных деталей под давлением произошло, во-первых, уплотнение древесины (плотность образца пятислойной конструкции на 22,1 % больше плотности образца из цельной древесины), во-вторых, прочность увеличивается за счет свойств клея. Кроме прочностных показателей, клееная древесина имеет более высокий предел огнестойкости.

Применение клееной древесины за рубежом

Итак, уникальность клееной древесины как строительного материала очевидна. Мировой опыт её применения лишь подтверждает это. Антонио Гауди ещё в XIX веке применял ДКК в проектах производственных объектов. Клееные деревянные конструкции за последние три десятилетия получили широкое развитие во многих странах, особенно в США, Германии, Франции, Швейцарии, Скандинавских странах.

Клееная древесина благодаря многим достоинствам, позволяющим ей успешно конкурировать со стальными и железобетонными конструкциями, применяется в зданиях и сооружениях различного назначения, возводимых по типовым и индивидуальным проектам. Так, технико-экономические расчеты показывают, что применение клееных деревянных конструкций вместо железобетонных в покрытиях пролетом 12−24 м дает снижение расхода стали на 20−24 кг/м , цемента на 30−35 кг/м и массы конструкции в 4−5 раз. Применение 1 м³ клееной древесины заменяет 0,5−1,0 т стали. При увеличении пролета покрытий эти показатели ещё более улучшаются в пользу клееных деревянных конструкций. Характерно то, что даже в странах, бедных лесом, считают эффективным производство клееных конструкций с использованием привозной древесины.

Такие свойства клееной древесины, как относительно высокая прочность и огнестойкость, возможность придания конструкциям любой формы, позволяют создавать разнообразные архитектурные решения зданий высокой эстетической выразительности. В наибольшей степени это проявляется в большепролетных пространственных покрытиях зданий, по строительству которых накоплен значительный опыт за рубежом.

Основная область применения пространственных клееных деревянных конструкций – покрытия общественных зданий, таких как крытые стадионы, катки, бассейны, рынки, выставочные залы, церкви (рис. 2), клубы и т.д. О широком применении ДКК в общественных зданиях говорит тот факт, что в Германии 66 % спортивных зданий и 25 % зданий павильонного типа возводятся с применением таких конструкций. Такое же соотношение спортивных зданий и павильонов отмечается в Швейцарии.

Использованию древесины при строительстве церквей, клубов, ресторанов и других подобных зданий способствуют богатейшие возможности клееных конструкций в формообразовании (рис. 2 и 3) и в создании прекрасных интерьеров, не требующих дополнительной отделки дорогостоящими материалами.

Особое место при производстве клееных конструкций занимают мосты и пешеходные переходы (рис. 4).

В основном деревянные мосты являются пешеходными, однако значительное число мостов предназначено также для проезда транспортных средств.

Конкурентоспособность деревянных конструкций мостов объясняется рядом их серьезных преимуществ перед стальными и железобетонными конструкциями: сравнительно малая масса конструкций, высокая коррозионная стойкость, долговечность, низкая эксплуатационная стоимость. Результаты технико-экономического анализа, проведенного в США, показывают, что стоимость деревянных мостов с учетом эксплуатационных расходов более чем в 2 раза ниже стоимости железобетонных и стальных мостов.

В последнее время в развитых странах большой популярностью пользуются дома из клееного бруса. В этих домах сочетаются достоинства цельного природного дерева и повышенная заводская готовность конструкций, гарантирующая высокое качество.

Особое место в строительстве этих домов занимают Канада и Финляндия, экспортирующие свою продукцию в большинство стран Европы.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что в настоящее время внедрение деревянных конструкций в мире идет бурными темпами и постоянно совершенствуется.

Развитие сферы ДКК в России

Причины, по которым ДКК довольно редко применяются в строительстве в России, связаны с неразвитым рынком сбыта. При организации производства не возникает никаких вопросов, так как существуют обширные наработки применения ДКК за рубежом. Однако любой бизнес-план предполагает оценку сбыта, а при существующей ситуации оценить его невозможно, поскольку в настоящее время отсутствует нормативно-правовая и научно-техническая база для применения ДКК. Она должна быть регламентирована соответствующими документами, имеющими юридический статус. У архитекторов не должно возникать вопросов ни при определении архитектурной концепции сооружения, ни при его проектировании. Конструктору должны быть понятны узлы опор и сочленений, строителю – монтажные схемы, инвестору – за что он платит деньги, а пожарным – требования к проектируемым сооружениям. Все должны заниматься своими, свойственными профессии делами, а не бегать по инстанциям для согласования спорных с точки зрения нормативов вопросов.

В настоящее время квалифицированное проектирование ДКК осуществляется ограниченным составом специалистов, в основном в ЦНИИСКе им. В. А. Кучеренко, одновременно выполняющих и самые необходимые исследования по этим вопросам. Ведущие проектные организации не в состоянии решить все особенности надежного проектирования без участия этих специалистов.

Таким образом, можно сформулировать общую специфику проблем от проектирования до реализации:

Очевидно, что технология производства клееной древесины требует высокого уровня контроля качества процесса, применения эффективных клеев и защитных средств. В настоящее время нет отлаженных систем контроля качества, не говоря уже о сертификации системы контроля качества, которая принята в зарубежной практике. Для решения этого вопроса требуется пересмотр существующих нормативных документов, касающихся технических требований к клееной древесине, методов контроля прочности и долговечности клеевых соединений.

Среди причин, мешающих применению ДКК, отдельно стоит вопрос обеспечения пожарной безопасности. Научно доказано и неоднократно подтверждено опытом применения, что клееная древесина не более пожароопасна, чем кирпич, бетон или глина. Решение этого вопроса лежит в психологической плоскости и заключается в демонтаже стереотипа о том, что если дерево, значит, горит.

Проблемное поле применения ДКК в России

Динамика развития производства и областей применения клееной стройпродукции из массивной древесины активно влияет на её проб¬лематику, обнажая новые и обостряя известные проблемы. Это образует сложное проблемное поле большой актуальности и научно-практической значимости.

Структурно проблемное поле ДКК может быть представлено тремя основными, взаимосвязанными и взаимовлияющими блоками проблем: научно-методическим, производственным, информационно-справочным.

К первому, приоритетно значимому для перспективного развития данных конструкций, блоку необходимо отнести:

Второй блок образуют производственные проблемы, во многом являющиеся следствием проблем первого блока:

Последняя проблема второго блока составляет сущность третьего блока проблем, решение которых призвано обеспечить эффективное взаимодействие науки и производства:

Иллюстрировать несовершенство организационно-правовой и нормативно-технической структуры производства и применения ДКК можно бесконечно. Что ни вопрос, решение упирается в бессистемное согласование правовой основы применения, проектно-конструкторской документации, неоправданные траты времени, сил и денег. В конечном итоге все это отбивает желание использовать ДКК уже на стадии принятия решения.

Таким образом, все достигнутое в применении ДКК было сделано не благодаря, а вопреки. Честь и хвала тем предприятиям, которые в сущест¬вующих условиях умудрились производить ДКК. Но ведь речь идет о широкомасштабном применении ДКК в строительстве, что влечет развитие соответствующей производственной базы.

Это не значит, что не было сделано никаких усилий в структурировании применения ДКК. Всеми что-то говорилось. Как показывают примеры, конкретно и по делу. Но не было консолидирующей силы, способной сосредоточить все усилия в одном направлении.

Деятельность РАДеКК

Важнейшую роль в осуществлении оптимистических прогнозов и перспектив развития отрасли ДКК в настоящее время играют самоопределяющиеся профессиональные сообщества. Речь в частности идет о некоммерческой организации «Российская ассоциация производителей и потребителей деревянных клееных конструкций» (РАДеКК), внесшей огромный вклад в развитие ДКК в России.

Важнейшими результатами деятельности организации стали принятие Правительством РФ в 2004 году постановления об отмене вывозной таможенной пошлины (с 10 % до 0 %) на ДКК, что обеспечило повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции на внешнем рынке; принятие и начало реализации программы развития национальных и корпоративных нормативно-технических документов в области сырья, производства и использования ДКК, обеспечения противопожарной защиты конструкций и зданий.

Важными задачами, решаемыми РАДеКК в настоящее время, являются создание и расширение информационного поля участников, создание Сертификационного и конструкторско-технологического центра ассоциации, организация сертификационных испытаний, введение сертификата качества ассоциации, создание в рамках центра конструкторско-технологического бюро; недопущение дискредитации идеи широкого использования ДКК в архитектуре и строительстве путем создания системы обеспечения качества производства, проектирования, строительства и эксплуатации.

Валерий ГАНДЕЛЬ, исполнительный директор ассоциации «РАДеКК»