Клееные деревянные конструкции в современном строительстве (система ЦНИИСК). Часть 10

Производственные здания

Часть 1
Часть 2
Часть 3. Бассейны и аквапарки
Часть 4. Бассейны и аквапарки
Часть 5. Мосты
Часть 6. Спортивные сооружения
Часть 7. Спортивные сооружения
Часть 8. Торговые предприятия и складские помещения
Часть 9. Электроизоляционные опоры (башни и мачты)
Часть 11. Эксклюзив

Диэлектрические свойства древесины позволяют эффективно использовать ее в сооружениях линий электропередачи, для создания антенн, в спецсооружениях в качестве изоляционных опор и т. п. В ЦНИИСК накопился опыт создания таких конструкций, схожий с опытом производства конструкций для агрессивных сред, основой которых являются безметальные соединения.

Рамы сборные комбинированной конструкции лесопильного цеха в пос. Курлово (Владимирская обл.)

С 1994 года в пос. Курлово Владимирской обл. функционирует российско­-итальянское предприятие по производству клееных деревянных конструкций и столярных изделий Intervladles. Конструкции каркаса основного корпуса предприятия, представляющие собой многопролетные трехшарнирные клееные деревянные рамы, были поставлены из Франции. Оборудование для изготовления клееных конструкций на это предприятие поставлялось из разных стран.

Интерес представляет пресс проходного типа, на котором склеивание прямолинейных элементов выполняется в поле токов высокой частоты со скоростью 0,2 м/мин. Параметрами этого пресса определяются технические возможности изготавливаемых конструкций. Высота сечения клееного бруса - не более 600 мм, длина - не более 12,5 м. В цехе имеется и поточная автоматизированная линия с ЧПУ для малоэтажного домостроения.

Расширение производства привело к необходимости строительства нового лесопильного цеха на месте сгоревшего. Здание цеха спроектировано сотрудниками ЦНИИСК. Каркас основного пролета выполнен из трехшарнирных рам с подкосами комбинированной конструкции, пристройки перекрыты балками. Стойки и подкосы рам выполнены из двутавра № 20К, ригели - из клееной древесины. Ригели рам изготавливались на этом же предприятии. В новом цехе установлены четыре ленточно­-пильных и три многопильных станка. Пролет рам определялся возможностями имеющихся площадей и производства и составил 24 м, шаг рам принят 6 м. По ригелям рам с шагом 1,5 м установлены неразрезные прогоны из клееного бруса сечением 140 х 300 мм. По стойкам рам на опорных столиках расположены стеновые прогоны из клееной древесины сечением 70 х 200 мм. По прогонам устроено совмещенное покрытие из панелей итальянского производства размером 900 х 12 000 мм с металлическими обшивками из профнастила и полиуретановым утеплителем внутри. Стеновое ограждение также устроено из трехслойных панелей.

Особый интерес представляют соединения несущих рам лесопильного цеха, выполненные по системе ЦНИИСК с использованием вклеенных стержней.

Впервые рамы были выполнены комбинированными сборными. Ригель рам впервые выполнен составным по высоте сечения в карнизной зоне 2 х (140 х 600) мм с применением наклонно вклеенных связей из арматуры диаметром 20А400 и длиной 1200 мм. Впервые для восприятия значительных усилий сжатия в узле опирания ригеля на подкос использованы вклеенные стержни, направленные под углом к волокнам древесины ригеля. Это позволило без увеличения опорных пластин передать усилия сжатия около 500 кН. Такой же принцип использован для передачи растяжения в стойке (около 250 кН) на ригель. Для этого на верхней грани ригеля по направлению стойки вклеивали поперечную арматуру, к которой при сборке полурамы на монтаже приваривалось ребро, одновременно это ребро сваривалось с полками стойки. В этих рамах также впервые в коньковых узлах применены «чистые» цилиндрические симметричные шарниры, присоединенные к ригелям на наклонно вклеенных стержнях. Конструкция шарниров отличается полной симметрией, простотой и удобством монтажа, высокой эстетичностью, точным соответствием расчетной схеме. Для предупреждения образования торцовых трещин в коньке, в том числе при несимметричной нагрузке, применено поперечное и наклонное армирование.

Проектирование лесопильного цеха, включая фундаменты, цоколь, несущие конструкции каркаса, ограждающие конструкции покрытия и стен, выполнены сотрудниками лаборатории деревянных конструкций ЦНИИСК. Монтаж конструкций выполнен хозспособом сотрудниками фирмы Intervladles с участием авторов проекта.

Обследование конструкций здания после десяти лет эксплуатации подтвердило хорошее состояние и жизнеспособность соединений на стержнях системы ЦНИИСК, вклеенных под углом к волокнам древесины. Многие из проверенных в этой разработке узлов и соединений нашли широкое распространение в последующих разработках сборных рам. Например, в уникальных подкосных рамах пролетом 36 м с железобетонными стойками ледового дворца спорта «Строгино» (Москва), в трехшарнирных рамах пролетом 36 м дворца спорта «Новоясеневский» (Москва) и многих других.

Рамы сборные из прямолинейных элементов с жесткими карнизными узлами в Вологде

У рам из прямолинейных элементов перед гнутоклееными рамами есть ряд очевидных преимуществ. Прямолинейные элементы проще в изготовлении, удобнее в складировании и транспортировке. Для их изготовления используется пиломатериал максимально допустимой толщины и расходуется меньше клея.

Все это подтолкнуло конструкторов к разработке рам из прямых элементов. Основная трудность состояла в разработке конструкции жесткого карнизного узла.

Известно несколько попыток решения такой конструкции. В частности, в 1973 году на первом в стране специализированном заводе клееных конструкций в г. Волоколамске был налажен выпуск трехшарнирных рам пролетами 9 и 12 м с карнизными узлами на фанерных накладках с применением эпоксидного клея с горячим отверждением. В 1974 году на этом же заводе установлено специальное оборудование, изготовленное на опытном заводе ЦНИИСК по чертежам ЭКБ ЦНИИСК. На этом оборудовании можно было изготавливать жесткий карнизный узел рам пролетами 12, 15 и 18 м на зубчатый шип с подстраховкой накладками из бакелизированной фанеры и без них. Проект рам был разработан ЦНИИЭПсельстроем. В строительстве нашли применение рамы пролетом 12 м в опытных объектах. Широкого применения они не получили, поскольку не был решен основной вопрос сборки и удобства транспортировки, что ограничивало их пролет и в целом эффективность.

Более прогрессивным решением было предложение специалистов МИСИ использовать в карнизном узле вклеенные вдоль волокон арматурные стержни. Исследования рамы в ЦНИИСК подтвердили целесообразность работ в этом направлении, однако было высказано сомнение в надежности узла.

Параллельно в ЦНИИСК проводились исследования конструкции сборного узла таких рам на наклонно вклеенных стержнях, т. е. по системе ЦНИИСК. Предложено несколько вариантов жестких узлов рам, защищенных авторскими свидетельствами.

Натурные исследования карнизных узлов в ЦНИИСК показали, что с помощью наклонно вклеенных арматурных стержней проблема жестких сборно­-разборных узлов может быть решена. Первый удачный опыт применения таких рам зарегистрирован в Вологодской области. По чертежам ЦНИИСК на Вологодском ДОКе изготавливались трехшарнирные сборные рамы пролетом 18 м для физкультурно­-оздоровительных комплексов. Причем эти конструкции изготавливались как альтернатива типовым гнутоклееным рамам. Замена типовых рам экспериментальными позволила предприятию почти в десять раз повысить производительность по выпуску рам.

Сборные полурамы успешно прошли заводские испытания на разрушение, подтвердились их высокая прочность и надежность. Такие рамы применялись по всей Вологодской области. Конструкция рамы включала ригели и стойки, полученные диагональным распилом прямолинейных клееных заготовок. Ригели и стойки снабжались в карнизах стальными закладными деталями, закрепленными в древесине с помощью наклонно вклеенных арматурных стержней. Такие соединения вовлекают в работу почти все слои древесины в деревянных деталях и обеспечивают максимальную надежность узлового сопряжения. Закладные детали сваривают на монтаже в полураму. Испытания полурам всегда сопровождались разрушением за пределами узловой зоны.

В ЦНИИСК для зданий пролетом до 12 м разработана, испытана и реализована на ВЭЗСК сборная рама на вклеенных нагелях. Такие рамы использовались при восстановлении зданий, разрушенных землетрясением в г. Спитаке (Армения). Предложенный узел рамы отличается исключительной простотой и может использоваться для быстровозводимых сооружений.

В последнее время рамы с жесткими карнизными узлами системы ЦНИИСК применяются при строительстве сельскохозяйственных зданий (коровников) в Московской, Тверской и других областях РФ. Рамы пролетом 30 м изготавливаются на заводах в Волоколамске, Сафоново и Королеве. Трехшарнирные сборные рамы с жесткими карнизными стыками имеют неоспоримые преимущества перед гнутоклееными рамами при строительстве быстровозводимых производственных и общественных зданий. Благодаря этим преимуществам они на 30% дешевле гнутоклееных аналогов. Однако их эффективность обеспечивается при пролетах до 24 м.

Станислав ТУРКОВСКИЙ,
Александр ПОГОРЕЛЬЦЕВ,
Ирина ПРЕОБРАЖЕНСКАЯ,
ЦНИИСК

Окончание следует.