У дерева, как строительного материала, с учетом комплекса механических, теплотехнических, эстетических и экологических характеристик, нет конкурентов. Привлекательными качествами дерева являются: низкая теплопроводность; высокая прочность; малые трудовые и энергетические затраты при заготовке, изготовлении деревянных конструкций, их сборке и монтаже; способность поддерживать оптимальный уровень влажности; возможность быстрого прогрева и сохранения комфортного климата внутри помещения в любое время года; архитектурная выразительность; целебный аромат; хорошая акустика; краткие сроки возведения сборных деревянных зданий и сооружений; естественное воспроизводство.
Дерево в строительстве использовали с глубокой древности благодаря тому, что оно хорошо поддается обработке и отделке. Его применяли во все периоды развития человеческого общества, во всех архитектурных стилях, в том числе в народном зодчестве, в культовом и городском строительстве. К таким постройкам относятся древнерусские или скандинавские конструкции церквей, старинных мостов.
Экзотические, богато украшенные крыши азиатских храмов, грациозные интерьеры древней японской деревянной архитектуры, замысловатые пространственные конструкции монгольских юрт, строгие, но прекрасные и оригинальные канадские срубы – все это подтверждает наличие деревянных построек повсюду, где дерево было доступно как строительный материал (рис. 1 – 4).
Рис. 1. Историческая деревянная стропильная конструкция костела Элгиз Сент-Пьер в Галлардоне (Франция)
Рис. 2. Наружная отделка Преображенской церкви в Кижах (Россия)
В настоящее время при проектировании зданий и сооружений из деревянных конструкций большое значение уделяется энергопотреблению домов. Малый коэффициент теплопроводности дерева позволяет экономить энергию на обогрев дома, а высокие прочностные показатели дают возможность возводить стены, выполняющие функции как несущие, так и ограждающие одновременно.
При возведении зданий из дерева нашли применение следующие конструкции стен: срубная (рис. 5), стоечная (рис. 6), каркасная (рис. 7), панельная (рис. 8). Каждый из видов стен имеет свои особенности устройства.
Рис. 3. Впечатляющее деревянная конструкция костела Рис. 4. Золотой павильон в Киото (Япония)
1150 года в Боргунде (Норвегия)
Рис. 5. В привлекательном облике срубного дома объединяет традиции и современная
биотенденция архитектурного проектирования
Рис. 6. Стоечная конструкция стены с контактной утепляющей системой
|
б) |
|
а) |
Рис. 7. Каркас: а) с одночастными прогонами и столбами; б) с двухчастотными прогонами
и одночастотными столбами
|
б) |
|
а) |
Рис. 8. Панель покрытая, начерно крупноразмерным материалом: а) деревянная рама панели; б) обшивка
В срубной конструкции стена является несущей и состоит из горизонтально уложенных балок-срубов из не обрезного, полуобрезного или обрезного пиломатериала, а также граненого бруса. Скрепление брусьев выполняют с помощью:
- постельного шва (рис. 9) – встык, с V- образным вырезом, соединением «паз – гребень», вложением «в ус», зубчатым соединением, скрепляющим средством;
- углового соединения – с переплетением сруба с оголовком, превышающим 100-200 мм (рис. 10);
- угловым ровным замком со штырем (рис. 11, а);
- замочным соединением (рис. 11 б, в).
Рис. 9. Система соединений срубов постельным швом
Рис. 10. Вязка оголовков сруба врубками с нахлесткой
|
в) |
|
б) |
|
а) |
Рис. 11. Угловое соединение сруба: а) с угловым ровным замком с штифтом; б) с замком
(«тирольское сечение»); в) с пространственным замком «ласточкин хвост»
Рис. 12. Теплоизоляция сопряженной срубной стены
Рис. 13. Стена из крупноразмерных клееных
материалов «Лигнотренд»
Учитывая современные нормативные требования к теплозащите зданий максимальная толщина неграненых срубов должна составлять 400 мм, что затруднительно из-за малого количества в природе массивных деревьев. Поэтому современная срубная конструкция предусматривает применение эффективного слоя изоляции (рис. 12). В качестве современных аналогов срубных систем можно считать конструкции стен из крупноразмерных клееных материалов (рис. 13).
Стоечные конструкции состоят из стоек сечением 50×100 мм, отдаленных одна от другой на 400–600 мм, закрепленных в основном опорном брусе, как правило, таких же размеров (рис. 14).
Рис. 14. Воздушный каркас
В каркасных конструкциях каркас представляет собой пространственную несущую систему, состоящую из стоек и горизонтальных несущих элементов – прогонов (см. рис.7). Преимуществом каркаса является возможность перекрытия больших пролетов, разнообразие способов размещения перегородок и возможность их замены в период эксплуатации.
Панельная конструкция – одна из самых распространенных на практике. Основой панели служит рама (см. рис. 8). Рамы могут быть предназначены для кровельных плит, стеновых, наружных панелей, а также панелей для несущих и не несущих перегородок. Размеры панелей зависят от условий перевозки и монтажа, а также способов строительства.
К деревянной раме крепятся с двух сторон древесностружечные или гипсоволокнистые плиты. Пространство между ребрами рамы заполняется тепло- и звукоизоляционным материалом.
Принципы допустимой статической нагрузки, теплозащиты и воздухонепроницаемости – те же, что и в стоечных конструкциях.
Кровельные покрытия домов строятся в основном с помощью деревянных стропильных конструкций. Они позволяют перекрыть относительно большие пролеты, поверхности различных форм и наклонов в соответствии с функциональными и архитектурными требованиями (рис. 15 а, б).
Рис. 15а. Элементы прогонной системы:
1 – обвязочный брус, 2 – столб, 3 – стропильная нога, 4 – затяжка, 5 – ветровой подкос
|
в) |
|
д) |
|
г) |
|
б) |
|
а) |
Рис. 15б. Обзор стропильных конструкций вертикальной фермы для различных пролетов и форм крыш:
а) двухскатная крыша с пролетом от 6 до 8 м; б) двухскатная крыша с пролетом от 7 до 12 м; в) двухскатная крыша с пролетом от 11 до 16 м; г) односкатная крыша с пролетом от 6 до 8 м; д) односкатная крыша
с пролетом от 7 до 12 м
Для покрытия больших пролетов и объемов таких, как спортивные и зрелищные залы, широко применяют пластинчатые оболочки, образующие сводчатые и купольные покрытия (рис. 16), относящиеся к пространственным конструкциям. Такие покрытия совмещают функции несущих и ограждающих конструкций.
Рис. 16. Пластинчатая оболочка
С возрождением интереса к деревянным конструкциям возросла популярность деревянных мостов (рис.17).
Рис. 17. Деревянный пешеходный мост в с. Ломово
В Белгородской области построены пешеходные мосты из клееной древесины над автотрассой Белгород – Короча и Белгород – Шебекино.
