Конструкции из бруса ЛВЛ - это выгодно!

Деревянные конструкции из бруса ЛВЛ (laminated veneer lumber) выгодно отличаются от других строительных материалов: они более экологичны, долговечны, име¬ют малую массу, быстромонтируемы, при сборке используется меньше подъёмной техники и не требуются сварочные работы (рис. 1). ЛВЛ экономичен во всех отношениях. Кроме того, деревянные конструкции эстетичны и хорошо сочетаются с большими витринами, окнами, витражами. ЛВЛ отлично сохраняет форму, не деформируется от сырости, устойчив к агрессивным средам, обладает большим запасом прочности и высокой несущей способностью при меньших размерах сечения. Имеющиеся технологии позволяют создавать безопорные деревянные конструкции с длиной пролёта до 120 м. Такие конструкции с успехом используются при строительстве зимних садов, бассейнов, арочных конструкций, логистических центров, сельскохозяйственных комплексов, складов, при возведении купольных сооружений. ЛВЛ также широко применяется в каркасном домостроении, он практически незаменим при реконструкции старых зданий в условиях плотной застройки городского центра, когда затруднено использование тяжёлой строительной техники.

РЕКОНСТРУКЦИЯ СТАРЫХ ЗДАНИЙ

Использование ЛВЛ при реконструкции старых зданий позволяет сохранять истинный облик и традиции строительства предыдущих столетий.

Покажем целесообразность использования ЛВЛ на двух примерах реконструкции строительных объектов в Санкт-Петербурге (рис. 2, 3).

Почему использование ЛВЛ позволило провести реконструкцию объекта без нарушения его архитектуры?

Конструкции из ЛВЛ при достаточном запасе прочности не требуют усиленного устройства фундамента и несущих конструкций, т. е. старый фундамент и несущие стены здания полностью сохраняются.

Простота и малая масса конструкций из ЛВЛ позволяют провести монтаж без применения тяжёлых машин и механизмов.

Материал великолепно поддаётся обработке любыми режущими инструментами.

В конструкциях из ЛВЛ отсутствуют «мостики холода» по пустотам и крепёжным элементам, а также исключены явления, связанные с появлением конденсата и гниением.

Эксплуатационные затраты при использовании ЛВЛ отсутствуют (при использовании же металла необходимо раз в 3-4 года обновлять покраску конструкций для предотвращения коррозии, что не всегда возможно из-за конструкции кровли).

Основная сложность задачи реконструкции данного объекта заключалась в том, что необходимо было устанавливать конструкции на 7-м этаже в центре города в условиях плотной застройки, которые не позволяют использовать тяжёлую строительную технику (краны). Провести реконструкцию мансарды в короткие сроки стало возможным только благодаря преимуществам ЛВЛ бруса.

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Наряду с получившими широкое распространение плоскостными несущими конструкциями, например: стропильными фермами, рамными и арочными несущими конструкциями - интерес представляют и объёмные пространственные системы: сетчатые своды, купола, тонкостенные и ребристые своды-оболочки и др. Важными достоинствами этих конструкций являются стандартность и транспортабельность их элементов, а также возможность их предварительного изготовления на заводах.

Пространственные конструкции (ПрК) в отличие от плоскостных (арок) способны воспринимать нагрузки, действующие в разных направлениях. Они не требуют раскрепления специальными связями жёсткости и в покрытиях одновременно выполняют функции несущих и ограждающих конструкций. Элементы ПрК могут работать в двух или трёх плоскостях, т.е. находиться в плоском или объёмном напряжённом состоянии. Вследствие этого в пространственных конструкциях усилия перераспределяются между смежными элементами, что приводит к снижению максимальной величины расчётных усилий в них. Это позволяет существенно снизить материалоёмкость ПрК и повысить надёжность всей конструкции в целом. Применение ПрК позволяет либо значительно разгрузить фундаменты здания путём равномерного распределения нагрузки от покрытия по контуру здания, либо, сосредоточив нагрузку на отдельные стойки, разгрузить фундаменты под другими частями здания.

Характерный пример ПрК - проект крытого манежа с искусственным футбольным полем, выполненный для г. Томска (рис. 4).

Данный строительный объект, предназначенный для размещения в нём учебно-спортивного комплекса многоцелевого назначения, состоит из двух функционально самостоятельных, но конструктивно связанных между собой объёмов, подчинённых единому архитектурному замыслу. Представляет интерес конструктивное решение крытого тренировочного манежа, прямоугольного в плане, с искусственным футбольным полем размерами 55х90 м (рис. 5).

Архитектурную форму свода определяет направляющая кривая, в данном случае свод - круговой (циркульный) с расчётным пролётом 66 м и высотой подъёма 22 м. Выбор кругового профиля свода (такой профиль характеризуется постоянной кривизной) был обусловлен необходимостью обеспечить однотипность элементов и единообразие узлов. Сетчатый свод сформирован в виде ромбической решётки. Будучи геометрически изменяемой, она нуждается в дополнительных связях, роль которых выполняет наружная оболочка из двух слоёв шпунтованных тонких досок основание для ограждающей конструкции кровли крытого футбольного манежа.

В данной конструкции применён двойной кружально-сетчатый свод, в котором оба свода связаны между собой. Так как связи имеют регулярный (как у структурных покрытий) характер, то такая конструкция может относиться к «структурным» покрытиям цилиндрической формы.

«Структурным» свод назван по аналогии со структурными плитами, но он отличается тем, что стержни кольцевого направления в нижней сетке короче, чем в верхней. Тем самым плоской структурной системе придаётся цилиндрическая форма.

Достоинства структурных покрытий таковы:

- пространственная работа при многократной статической неопределимости (многосвязности системы), обеспечивающая перераспределение усилий в стержнях при внезапном разрушении некоторых из них;

- однотипность узлов и элементов;

- облегчение конструкций кровельного покрытия и подвесных потолков благодаря частому расположению необходимых опорных точек.

Таким образом, двойной кружально-сетчатый свод представляет собой пространственную структурную систему, состоящую из двух концентрически расположенных кружально-сетчатых сводов, соединённых между собой при помощи раскосной решётки, - своды собираются из отдельных однотипных элементов (выполненных из ЛВЛ), так называемых косяков, поставленных на ребро и расположенных по двум взаимно пересекающимся направлениям, причём сетка каждого свода косоугольная (ромбическая).

Небольшие размеры ячеек сетки наруж¬ного свода позволяют укладывать наружную деревянную оболочку непосредственно на несущие конструкции свода, обходясь без прогонов. Данная пространственная структурная система является распорной конструкцией. Распор воспринимается непосредственно плитным фундаментом, представляющим собой предварительно напряжённую плиту, армированную канатной арматурой без сцепления арматуры с бетоном (рис. 6).

Данный проект осуществляет ООО «ПКФ «Деревянные конструкции». По проекту на создание конструкции манежа предполагается израсходовать 800 м3 LVL и 380 м3 пилёной древесины. Для обеспечения требований, предъявляемых противопожарными нормами, и сохранения естественной текстуры древесины проектом предусмотрено подвергнуть все конструкции из ЛВЛ поверхностной обработке огнезащитными и биостойкими составами, разработанными лабораторией долговечности деревянных конструкций ЦНИИСКа имени В.А.Кучеренко и Центром сертификации и испытаний «Огнестойкость - ЦНИИСК». Препараты совместимы с резорциновыми и фенольно-резорциновыми клеями. Все остальные пиломатериалы предусмотрено подвергнуть пропитке раствором феноло-спирта в соответствии с технологией, предложенной Белорусским технологическим институтом имени С.М.Кирова.

Всё вышесказанное даёт основание утверждать, что конструирование несущих большепролётных пространственных систем, аналогичных двойному кружально-сетчатому своду, представляет интерес для субъектов проведения соответствующих исследований и проектирования, а также в архитектурно-эстетическом и в экономическом отношении. Объекты, выполненные из клеёной древесины, отличаются повышенной эстетичностью своего внешнего вида, гармоничностью форм и теплом интерьера.

Отметим также устойчивость ЛВЛ к агрессивным средам, что особенно важно при строительстве бассейнов, складов для хранения минеральных удобрений, сельскохозяйственных объектов.

Функциональные возможности конструкций из ЛВЛ, используемых в архитектуре, настолько велики, что его можно считать материалом, который имеет большое будущее.