7.4 Деревянные конструкции
Строительный материал - древесина используется с глубокой древности. Высокий коэффициент конструктивного качества, прочность при растяжении и сжатии, водонепроницаемость, стойкость в агрессивных средах, декоративность и технологичность, возобновляемость ресурсов обеспечили деревянным конструкциям и изделиям достойное место среди современных строительных материалов. Склеивание древесины из бездефектных частей в специальные заготовки современными полимерными клеями даёт возможность получить композиционные материалы с прочностью, превышающей прочностные показатели рядовой древесины в 1,5-2 раза. Использование отходов деревообработки ещё более повышает экономическую эффективность древесины.
Ещё в ХII-ХIII веках на Руси были построены из древесины храмы, дворцы, мосты, крепости. В ХVII веке распространились брусчатые конструкции. Из такой конструкции в ХVIII веке была сооружена колокольня высотой 118 м в Петропавловской крепости. Кулибиным предложены интересные решения строительства мостов до 300 метров длины из древесных конструкций.
Изобретение клееной фанеры по своему значению сопоставимо с применением листового проката из металла. В конце ХIХ века стали конструировать разнообразные формы пространственных дощато-гвоздевых конструкций типа оболочек.
Для изготовления строительных конструкций используют лесоматериалы, композиционные материалы и модифицированную древесину. По способу механической обработки лесоматериалы разделяют на круглые, пиленые, лущеные, фрезерованные, измельчённые.
К композиционным относятся листовые, плитные, получаемые с помощью связующего – это фанера, столярные плиты, древесно-стружечные плиты, древесно-слоистые пластики, фибролиты, ксилолиты и др.
К модифицированной древесине относятся – прессованная, пластифицированная аммиаком.
Клееные конструкции бывают несущими и ограждающими. Склеивание осуществляется в заводских условиях. Толщина клеевого шва после модифицирования синтетическими клеями и запрессовки обеспечивает максимальную прочность изделию при слое 0,1-0,2 мм.
Наилучшими клеями для древесины являются: резорциновые, фенольные, карбамидные и поливинилацетатные полимеры. Под влиянием температуры и отвердителя клей отверждается, растворитель удаляется, изделие принимает заданную форму. Разработаны технологические линии по производству клееной древесины.
Рис. 20 – Монтаж дома из деревянных конструкций
Несущими конструкциями являются: балки, арки, рамы, фермы, панели, а также пространственные оболочки, купола, своды. Плоские клееные конструкции способны перекрывать значительные по размерам пролёты – до 100 метров.
Ограждающими конструкциями являются: панели для стен и покрытий. Для панелей длиной 3-6 метров устраивают продольные рёбра из клееной древесины, гнутые фанерные швеллеры. Трёхслойные панели для стен можно отнести к клееным, так как обшивка их делается из фанеры, ДСП или ДВП с утеплителем в середине (пенопласт). Для усиления несущей способности панели делают на деревянном каркасе. Бывают обшивки из плоских асбестоцементных листов. Ограждающие и несущие конструкции могут быть из бруса или брёвен. Рис. 20.
Своды и купола по конструктивному исполнению подразделяются на сплошные тонкостенные; ребристые, опирающиеся на арки; кружально-сетчатые, собираемые из стандартных косяков. Цилиндрические своды могут быть распорными, опирающимися на продольные стены или по контуру, или безраспорными, опирающимися на торцевые стены, столбы и диафрагмы. Пересечением цилиндрических сводов образуются крестовые своды безраспорных конструкций, опирающиеся преимущественно на колонны, и сомкнутые своды– квадратные или шестиугольные в плане, опирающиеся по периметру.
На специализированных заводах выпускают брусковые, каркасно-щитовые и каркасно-обшивные сборные дома. Наружные стены облицовывают обрезными досками, асбестоцементными плитками и др. Пространство между каркасом ограждений заполняют утеплителем.
Деревянные конструкции хорошо противостоят агрессивным воздействиям, их применяют в таких сооружениях, где другие материалы быстро выходят из строя (градирни, вентиляционные башни, транспортные галереи, склады для минеральных удобрений, помещения для производства серной кислоты, свинца и др.). В определённых условиях деревянные конструкции экономичнее металлических или железобетонных по стоимости, по капитальным вложениям, по приведённым затратам.