Открыть сервис
Главная → Блог → Деревянные конструкции

Деревянные конструкции

Деревянные конструкции — это строительные элементы и системы, несущие и ограждающие части зданий и сооружений, выполненные из древесины или на её основе. Относятся к классу органических строительных материалов, обладают относительно высокой прочностью при малом удельном весе, низкой теплопроводностью и способностью к биоразложению. Применяются в жилищном, промышленном, сельскохозяйственном и мостостроении, а также в производстве мебели и тары.

История

Древесина — один из древнейших строительных материалов, используемых человеком. Первые жилища из дерева (землянки, шалаши, срубы) появились в эпоху неолита. В Древней Руси деревянное зодчество достигло высокого уровня: из дерева возводились избы, храмы (например, Преображенская церковь на острове Кижи, 1714 год), крепостные стены и мосты. Основным конструктивным приёмом был рубленый сруб — соединение брёвен «в чашу» или «в лапу».

В XVII–XIX веках с развитием промышленности началось применение клеёных деревянных конструкций (КДК) — сначала в мостостроении (например, деревянные мосты И. К. Кулибина), затем в большепролётных покрытиях (вокзалы, выставочные павильоны). В XX веке, особенно после Второй мировой войны, в СССР и за рубежом получили распространение клеёные балки, арки и рамы из древесины, а также деревянные фермы. В 1960-е годы началось использование клеёной древесины в многоэтажном строительстве (до 4–5 этажей). В XXI веке, в связи с экологическими требованиями и развитием технологий, деревянное строительство переживает ренессанс: появились здания из перекрёстно-клеёной древесины (CLT) высотой до 10–12 этажей (например, жилой дом Mjøstårnet в Норвегии, 85,4 м, 2019 год).

Виды деревянных конструкций

По способу изготовления

  • Массивные (цельные) — из брёвен, бруса, досок, брусков. Примеры: срубы, стропильные системы, перекрытия.
  • Клеёные — из склеенных под давлением досок (ламелей) с различным направлением волокон. Клеёный брус, клеёные балки, арки, рамы.
  • Комбинированные — с использованием металлических или железобетонных элементов (дерево-металлические фермы, дерево-бетонные перекрытия).
  • Плитные — из древесных плит (фанера, OSB, ДСП, ДВП, CLT). Применяются в каркасном строительстве, для стен, перекрытий, кровли.

По назначению

  • Несущие — воспринимают нагрузки от собственного веса, снега, ветра, оборудования. Включают балки, колонны, фермы, арки, рамы, стропила.
  • Ограждающие — разделяют внутреннее пространство, защищают от внешних воздействий. Стены, перегородки, окна, двери, обшивка.
  • Специальные — опалубка, леса, подмости, временные сооружения.

По конструктивной схеме

  • Стержневые — балки, колонны, стойки, фермы.
  • Плоскостные — стены, перекрытия, плиты, арки.
  • Пространственные — купола, своды, оболочки, складки (например, купол из деревянных рёбер).

Характеристики и свойства

Физико-механические

  • Плотность: 400–800 кг/м³ (в зависимости от породы и влажности).
  • Прочность на сжатие вдоль волокон: 30–60 МПа (для сосны, ели, дуба).
  • Прочность на изгиб: 50–100 МПа.
  • Модуль упругости: 8–12 ГПа.
  • Теплопроводность: 0,12–0,20 Вт/(м·К) (низкая, что делает дерево хорошим теплоизолятором).
  • Паропроницаемость: высокая (способствует регулированию влажности в помещении).

Эксплуатационные

  • Долговечность — при правильной защите от влаги, грибка и насекомых деревянные конструкции могут служить 50–100 лет и более (примеры — деревянные храмы Русского Севера, стоящие 300–400 лет).
  • Пожароопасность — древесина горюча, но при горении образует слой угля, замедляющий дальнейшее распространение огня (в массивных элементах). Для повышения огнестойкости применяют пропитки антипиренами.
  • Биостойкость — подвержена гниению, поражению грибком, насекомыми-древоточцами. Требует антисептической обработки.
  • Усадка и деформации — древесина изменяет размеры и форму при изменении влажности (разбухание, усушка, коробление). В конструкциях учитывают зазоры и компенсаторы.

Применение

В строительстве зданий

  • Малоэтажные жилые дома — срубы, каркасные дома, дома из клеёного бруса, CLT-панели.
  • Многоэтажные здания — до 10–12 этажей (в основном из CLT или клеёного бруса с металлическими связями).
  • Общественные здания — спортивные залы, выставочные павильоны, вокзалы, школы, детские сады (большепролётные покрытия, клеёные арки и фермы).
  • Промышленные здания — склады, цеха, ангары (деревянные фермы, рамы, колонны).

В мостостроении

  • Пешеходные и автомобильные мосты малых и средних пролётов (до 30–40 м). Примеры: мост в Парке Горького (Москва), деревянные мосты в Норвегии, Швейцарии.

В других отраслях

  • Сельское хозяйство — фермы, теплицы, склады.
  • Транспорт — деревянные шпалы, мосты, вагоны (исторически).
  • Опалубка и леса — временные конструкции при бетонировании.
  • Мебель и интерьер — каркасы, фасады, столярные изделия.

Преимущества и недостатки

Преимущества

  • Экологичность — возобновляемый ресурс, низкий углеродный след (при производстве и утилизации).
  • Низкая теплопроводность — снижает затраты на отопление.
  • Высокое отношение прочности к весу — позволяет возводить лёгкие и сейсмостойкие конструкции.
  • Технологичность — легко обрабатывается, соединяется, ремонтируется.
  • Эстетичность — естественная текстура и цвет.

Недостатки

  • Горючесть — требует противопожарных мероприятий (пропитки, конструктивная огнезащита).
  • Биоразрушаемость — необходимость антисептирования и защиты от влаги.
  • Анизотропия — свойства различны вдоль и поперёк волокон.
  • Усадка и деформации — требуют специальных конструктивных решений (компенсаторы, сухие соединения).
  • Ограниченная длина и сечение — для больших пролётов применяют клеёные или клеёно-металлические конструкции.

Нормативное регулирование в России

В Российской Федерации проектирование и строительство деревянных конструкций регламентируется:

Для деревянных конструкций установлены требования по прочности, устойчивости, огнестойкости, долговечности, а также по пожарной безопасности (например, для многоэтажных зданий — обязательное применение антипиренов, устройство спринклерных систем, ограничение высоты).

Интересные факты

  • Самое высокое деревянное здание в мире — Mjøstårnet (Норвегия, 85,4 м, 2019 год). В России — жилой комплекс «Дом на Набережной» (Москва, 4 этажа, 2019 год) из CLT.
  • Крупнейший деревянный купол в Европе — купол спортивного комплекса «Сибур Арена» в Санкт-Петербурге (диаметр 100 м, 2013 год).
  • В России до сих пор сохранились деревянные храмы XVII–XVIII веков (например, в Кижах, Каргополе, Суздале), многие из которых являются объектами Всемирного наследия ЮНЕСКО.
  • В 2020-х годах в России начато строительство первых многоэтажных деревянных домов (до 5–6 этажей) в рамках пилотных проектов Минстроя.

Источники

  1. СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции». Актуализированная редакция СНиП II-25-80.
  2. ГОСТ 20850-2014 «Конструкции деревянные клеёные несущие».
  3. Федеральный закон № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
  4. СП 2.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты».
  5. «Деревянные конструкции» / Под ред. В. М. Хрусталёва, А. А. Погорелова. — М.: Издательство АСВ, 2018.
  6. «Строительные конструкции» / Под ред. В. И. Теличенко. — М.: Высшая школа, 2005.
  7. «Деревянное зодчество России» / Под ред. А. В. Ополовникова. — М.: Искусство, 1986.
  8. «CLT: Cross-Laminated Timber. Design and Construction» / Ed. by M. H. Ramage. — London: Routledge, 2020.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →

Похожие материалы