Большепролетное деревянное строительство в России
Эксперты считают, что в России строительство большепролетных сооружений с применением клееных деревянных конструкций выходит на новый уровень. Об этом свидетельствует успешная реализация большепролетных проектов, которые со всей очевидностью демонстрируют широкие возможности клееной древесины и пространственных систем, выполненных из нее.
Большепролетные конструкции применяют при строительстве концертных залов и кинотеатров, спортивных арен, аквапарков и бассейнов, торгово-развлекательных центров и многих других объектов общественного, религиозного, промышленного и сельскохозяйственного назначения. У этого способа строительства давняя и славная история. Первым известным большепролетным строением с купольным элементом считается римский Пантеон с диаметром основания более 40 м. В качестве примера уникального большепролетного сооружения древних времен архитекторы часто приводят купол храма Святой Софии в Константинополе диаметром 32 м. Эти и менее известные каменные купольные конструкции массивные, их возводили в течение многих десятилетий, но в истории архитектуры есть также факты использования более легких - деревянных конструкций для устройства перекрытий больших пролетов, среди которых построенный в 1817 году московский Манеж с 30-метровыми пролетами.
Технологии большепролетного строительства совершенствовались вместе с развитием новых строительных материалов. В XVII-XIX столетиях появились чугунные, стальные и железобетонные большепролетные конструкции, а во второй половине XX века технология производства клееной древесины открыла новый этап в строительстве большепролетных сооружений. По мнению многих экспертов, будущее большепролетного строительства принадлежит именно клееным деревянным конструкциям (КДК), и на то есть много причин.
Экономический эффект и архитектурная значимость большепролетных деревянных конструкций
В настоящее время для архитекторов одной из главных задач в строительстве большепролетных сооружений стало уменьшение массы конструкций, и для ее решения клееная древесина - оптимальный материал. Сегодня существуют строительные системы из клееной древесины, которые позволяют значительно уменьшить общий вес сооружения. Например, некоторые пространственные деревянные конструкции в три-пять раз легче аналогичных металлических и железобетонных конструкций. Такие пространственные системы одновременно выполняют несущую и ограждающую функции и при этом дают возможность создания самых необычных форм. Подобные системы применяют при необходимости максимального использования внутреннего объема здания, например, для возведения перекрытий стадионов со свободным пролетом 250 м без использования опор.
Снижение веса конструкции в несколько раз - это очень важное достоинство клееных деревянных систем, которое дает ощутимый экономический эффект. Применение легких конструкций существенно уменьшает материалоемкость фундамента, к тому же с такими конструкциями намного удобнее и проще работать, что сокращает период строительства. По экспертной оценке, стоимость перекрытия из клееной древесины снижается на 30% по сравнению со стоимостью металлических или железобетонных перекрытий, а эксплуатационная стоимость снижается до 70%. Причем снижение веса конструкции никак не сказывается на качестве: большепролетные сооружения из клееной древесины - это исключительно надежные строения с высокой несущей способностью.
Специалисты отмечают, что логика развития большепролетных конструктивных систем всегда шла не только по пути повышения качества и надежности строительства, но и по пути увеличения архитектурной значимости объекта строительства. Сегодня во всем мире прогрессивные архитекторы отказываются от привычной геометрии в пользу естественных природных форм, у которых, как известно, почти нет углов. И таких необычных объектов в мире уже довольно много. Примером широких возможностей КДК для создания оригинальных архитектурных форм и уникальных объемов может служить офисное здание компании Metsä Group в финском городе Эспоо. Архитекторы финской компании Helin & Co получили за этот проект престижную премию, учрежденную немецким Советом по дизайну, в номинации «Архитектура офисного здания». Финские архитекторы предложили нестандартное решение организации рабочего пространства, помещений вестибюля и главного ресторана для персонала компании с использованием инновационных деревянных конструкций. Окна расположены между потолочными балками, и естественное освещение увеличивает пространство визуально, а оригинальное оформление фасада здания подчеркивает, что офис принадлежит одной из крупнейших лесопромышленных компаний мира. Для создания общего объема всех помещений были использованы колонны сложной формы из LVL-бруса Kerto, гнутоклееные деревянные балки, а также несущие кровельные панели Kerto-Ripa.
Финское здание Metsätapiola получило также Золотой сертификат системы сертификации LEED, которая учитывает снижение экологического воздействия при строительстве, эксплуатации и утилизации зданий и сооружений, а также улучшение производственных условий внутри помещений. И хотя рассуждения об экологических свойствах древесины уже стали общим местом, сути это не меняет.
С точки зрения экологии древесина была и остается лучшим материалом для создания жилых и общественных зданий, а если говорить о клееной древесине, то этот материал прошел весь необходимый комплекс исследований по части безопасности для человека и получил международные и российские гигиенические сертификаты.
Парад высоких технологий
Большепролетные клееные деревянные конструкции - это продукт современных высоких технологий, изготавливаемый на основе традиционного строительного материала. Уникальность этого продукта заключается в том, что он сочетает в себе давно уже признанные достоинства обычной древесины и исключительные технологические возможности древесины клееной. Стоит сказать, что у специалистов нет единого мнения о том, какую конструкцию можно считать большепролетной. Одни говорят, что это может быть любая конструкция с длиной пролета больше 36 м, другие полагают, что это конструкция с безопорным покрытием длиной 60 м и больше. Скорее всего, этот спор не принципиальный, потому что в каждом из названных случаев речь идет о сложных архитектурных объектах, которые требуют особой ответственности архитекторов и строителей.
Степень надежности КДК очень высокая. Клееный материал изготавливается в заводских условиях по хорошо отработанным технологиям, за счет которых клееная древесина приобретает повышенную механическую прочность, а также высокую устойчивость к агрессивным средам. Этот химически инертный материал успешно используют там, где металл быстро корродирует. Еще одно чрезвычайно важное свойство клееной древесины - высокая огнестойкость. КДК при пожаре сохраняют несущую способность намного дольше, чем железобетон и металл, что дает возможность успешной эвакуации людей. Экспертизой установлено, что при температуре 600-900°C клееные деревянные конструкции способны сопротивляться огню в течение 45 минут, тогда как железобетонная балка при воздействии открытого огня деформируется уже через 15 минут.
Древесина, и в частности клееная, обладает специфическими свойствами, которые очень важны для строительства сооружений в районах высокой сейсмической активности - коэффициент конструктивного качества древесины, который определяется как соотношение прочности и веса, весьма высок, нормативное сопротивление древесины почти на 50% выше расчетного. В отличие от других строительных материалов древесина характеризуется значительно меньшим коэффициентом динамичности, а низкий модуль упругости обеспечивает деревянным конструкциям из нее функцию гасителей при динамических воздействиях.
Высокая сейсмическая устойчивость КДК учитывалась в тех проектах, которые были предложены специалистами ЦНИИСК им. Кучеренко для трех из шести уникальных большепролетных сооружений для зимней Олимпиады в г. Сочи, где уровень сейсмической опасности оценивается в 9 баллов. Одним из объектов была ледовая арена для керлинга на 3000 зрителей, прямоугольное здание размером 63х90 м, для которого была предложена альтернатива перекрытиям из металлоконструкций. Расчеты показали, что за счет применения КДК вес конструкции снизится примерно в два с половиной раза; стоимость конструкции - более чем в три раза, а стоимость огнезащиты - в полтора раза. При этом уменьшается нагрузка от покрытия на нижележащие покрытия, а акустические и эстетические свойства здания повышаются.
В олимпийском Сочи был успешно реализован масштабный проект деревянной санно-бобслейной трассы, конструкция которой проектировалась специалистами ЦНИИСК им. Кучеренко. Сотрудники лаборатории несущих деревянных конструкций использовали уникальную технологию вклеивания металлических стержней в КДК, что позволило обеспечить исключительную надежность и безопасность всей конструкции. Длина клееных балок достигала 24 м, а всего для создания трассы было использовано более 2700 м3 клееных деревянных конструкций, изготовленных крупными российскими компаниями. Проектировщикам, производителям КДК и монтажникам удалось создать трассу, которая теперь стоит в ряду лучших мировых спортивных объектов. На трассе протяженностью 1814 м с тремя контруклонами спортивные снаряды могут развить скорость до 134 км/ч. Эксперты рынка КДК считают, что технология, примененная при строительстве сочинской санно-бобслейной трассы, позволяет строить любые спортивные объекты национального масштаба и отмечают, что запросы на строительство таких объектов уже появляются не только в России, но и за рубежом.
Галина МАЛИКОВА
