Древесина представляет собой универсальный материал, идеально подходящий для строительства и ремонта разнообразных типов сооружений. Возможности применения деревянных конструкций охватывают широкий спектр назначений и разнообразных видов объектов, начиная от многоэтажных жилых зданий и заканчивая ангарными сооружениями и мостами. Помимо использования в конструкциях, дерево также находит широкое применение в изготовлении окон, дверей и разнообразной мебели, а также в интерьерной отделке. Сфера применения древесины в значительной степени зависит от строительных норм и правил, которые различаются от страны к стране.
На их основе разработан ряд технологий и систем деревянного строительства. Выбор во многом зависит от характеристик проекта. Пролет, нагрузка, размер проекта и степень заводской готовности — все это ключевые параметры при принятии решения о том, какой подход выбрать.
С начала нового тысячелетия использование древесины в открытых и наружных конструкциях значительно возросло, а новые ИТ-решения открывают новые возможности. Подобные проекты можно найти как в Швеции, так и в других странах, где наблюдается быстрый рост строительства из дерева. Иногда дерево используют в сочетании с другими материалами, такими как стекло. Некоторые из наиболее широко используемых строительных систем описаны на ниже.
Несущие стены
Самым распространенным видом конструкции в деревянных зданиях является многоэтажное строительство с использованием основных несущих элементов. Эти несущие структуры могут быть реализованы как каркасные конструкции, так и состоять из массивных элементов дерева. При создании перекрытий в деревянных зданиях, пролеты между несущими элементами могут достигать длины до 7 метров. Обычно несущими элементами являются внешние стены здания и, в некоторых случаях, внутренние перегородки, чаще всего разделяющие помещения. Полы и часть стен выполняют также функцию укрепляющих элементов, повышая общую прочность здания.
Каркасный дом из крупных элементов
Наиболее распространенным методом строительства деревянных каркасных домов является сборка их из больших предварительно изготовленных элементов. В высоких зданиях для структуры стен применяется мощная клееная или фанерная древесина, доступная в стандартных размерах для строительства. Каркасные стены могут использоваться как несущие, так и ненесущие, и строятся по одним и тем же принципам.
Выбор конструкции перекрытий остается на усмотрение дизайнера, включая опции, такие как каркасные балочные перекрытия, коробчатые настилы и ребристые перекрытия. Повышение пролетов достижимо путем увеличения их высоты, а также путем комбинирования бетона и древесины в так называемых гибридных конструкциях.
В Финляндии накоплен значительный опыт в строительстве каркасных конструкций на протяжении десятилетий. Каркасные конструкции обеспечивают высокую энергоэффективность и отличную воздушную герметичность, позволяя добиться полной изоляции благодаря гибкой технологии. Деревянные конструкции прекрасно сочетаются с бетоном, и их комбинация расширяет возможности эксплуатации здания.
Использование специальных конструкционных материалов гарантирует минимальные прогибы в строительных конструкциях. Высокая степень готовности материалов в заводских условиях позволяет сократить сроки монтажа. Обычно скорость возведения дома составляет один этаж в неделю.
Массивные многослойные панели CLT
Для создания несущих стен в деревянных зданиях часто используют массивные панели из поперечно-клееной древесины (CLT, от англ. Cross Laminated Timber), состоящие из нескольких слоев досок или планок цельного дерева, склеенных крест-накрест. Панели CLT выполняют двойную роль: они служат несущими элементами в конструкции здания и выполняют функции укрепления в стенах и перекрытиях. Проемы и стыки в панелях CLT изготавливаются на заводе с высокой точностью с использованием фрезерных станков с ЧПУ. Максимальные размеры панелей CLT могут достигать 3 x 16 м, и они доступны в различных толщинах.
Использование панелей CLT упрощает процесс создания проемов в стенах и перекрытиях, а также наружных конструкциях. Прочность панелей CLT позволяет использовать их при строительстве даже 12-этажных зданий. Кроме того, строительные элементы из CLT, такие как изоляционные и отделочные материалы, окна и двери, могут быть поставлены с готовностью к установке. Возможно включение в поставку услуг по установке данных материалов на стройплощадке.
Технология CLT широко применяется в различных странах, включая Германию и Австрию. В странах, где преобладает немецкий язык, технологию CLT также называют KLH (Kross Laminate Holz).
Стоечно-балочный каркас
Современная стоечно-балочная конструкция здания формируется путем объединения несущих столбов и балок, изготовленных из массивной клееной или фанерной древесины. Пространство между столбами и балками заполняется перекрытиями и стеновыми элементами. Прочность конструкции достигается за счет установки диагональных раскосов или колонн, придающих зданию дополнительную жесткость. Система стоек и балок позволяет создавать просторные внутренние помещения и обеспечивать большие отверстия в стенах для окон и дверей. Благодаря отсутствию несущих перегородок внутри здания, внутренний макет помещений можно легко изменять. Фасады могут быть оснащены большими стеклянными поверхностями.
Равномерные размеры и вертикальная конструкция каркаса обеспечивают минимальные прогибы. Сборка каркаса происходит очень быстро, и через несколько дней можно начать укладывать кровлю, обеспечивая защиту здания от дождя или снега. Внутри здания устанавливаются стены из легких крупномерных элементов, которые могут иметь различную толщину слоя изоляции и различные виды отделки.
Модульные строительные элементы
Технология блочно-модульных элементов предполагает создание зданий из отдельных пространственных блоков, которые предварительно собираются на заводе. Как правило, они состоят из несущего каркаса и готовых внешних поверхностей, таких как стены, пол и потолок. На этапе производства в модули внедряются окна, внутренние коммуникации и встроенная мебель. Несущий каркас блок-модуля может быть создан различными методами, такими как стоечно-балочная технология, рамочная конструкция, конструкция из крупномерных плит.
Благодаря двойным стенам, конструкция, выполненная из блок-модульных элементов, обладает отличной звукоизоляцией. Обычно максимальные размеры таких модулей составляют 12 x 4,2 x 3,2 м, и при проектировании их размеров следует учитывать ограничения транспортировки.
Этап сборки здания на стройплощадке занимает минимальное время. Благодаря скорости сборки, блок-модульные системы являются отличным выбором для дополнительных пристроек к существующим зданиям или надстроек новых этажей. Блок-модульные системы также применяются при строительстве зданий с низким энергопотреблением, и в некоторых странах, таких как Швеция, они широко используются при строительстве многоэтажных деревянных домов.
Бревенчатые дома
Строительство бревенчатого дома требует высококвалифицированных специалистов, которые обрабатывают бревна, создавая необходимые пазы для их соединения. Стены дома создаются из горизонтально уложенных бревен, между которыми прокладываются уплотнители, чтобы предотвратить задувание ветром и холодом.
Бревна для стен должны иметь определенный диаметр, обычно от 24 до 40 см, и первый (окладной) венец кладется из более толстых бревен. Венцы бревен соединяются в паз, который выбирают с нижней стороны каждого бревна, с шириной паза от 13 до 15 см в зависимости от климатических условий. В процессе сушки древесины в бревнах могут появляться усушечные трещины, которые предотвращаются путем пропила по всей длине бревна до его центра.
Срубы могут также изготавливаться с использованием современных технологий, где большая часть трудоемких процессов выполняется на заводе. Бревна сушатся, оцилиндровываются и обрабатываются в специальных условиях, прежде чем поступить на стройплощадку. Запилы делаются по всей длине бревна для уменьшения растрескивания, и бревна обрабатывают антисептиками. Эти современные методы позволяют создавать бревна больших диаметров, не уступающих по качеству тем, которые рубятся вручную.
Дома из бруса
Дома из бруса сегодня являются одними из самых популярных типов деревянных строений. Их конструкция аналогична той, что используется при строительстве домов из рубленого или оцилиндрованного бревна. Главным преимуществом таких домов являются ровные и гладкие стены как снаружи, так и внутри здания.
Главным преимуществом таких домов являются ровные и гладкие стены как снаружи, так и внутри здания. Профиль бруса позволяет точно сочетать все его детали, что ускоряет процесс сборки, придавая дому аккуратный и эстетичный вид. Еще одним важным преимуществом является отсутствие необходимости во внутренней отделке таких домов.
Существует несколько видов бруса, включая пиленый, строганный и клееный.
- Пиленый брус изготавливается на пилорамах и подвергается минимальной обработке. Он создается из круглых бревен естественной влажности (50-70%) и имеет различные сечения и профили (100x100, 100x150, 150x150, 150x200, 200x200 и т.д.). Такой брус устанавливается на стройплощадке, где из него собираются стены дома. Однако у таких стен есть недостатки, такие как появление трещин в процессе сушки и значительная усадка в первые несколько месяцев после постройки.
- Строганный брус имеет такие же размеры, как и пиленый, но его сушат до влажности 20-25% в заводских условиях, а затем строгают с использованием специального оборудования. Это уменьшает усадку стен, и такие стены можно окрашивать и обрабатывать лаками и эмалями. Для предотвращения усадки используется горизонтальный внутренний пропил.
- Клееный брус представляет собой современный материал, который устраняет недостатки традиционных брусов. Он склеивается из двух или более ламелей с применением специальных клеев, что делает его более прочным и устойчивым к изменениям влажности. Такой брус имеет небольшую усадку и высокое качество поверхности, что позволяет сразу после монтажа устанавливать окна и двери. Помимо этого, стены из клееного бруса обладают отличной теплоизоляцией и не требуют уплотнителей. Этот материал также считается более экологически чистым. Использование клееного бруса позволяет существенно сократить сроки строительства и снизить его стоимость.
Современные перспективы
Дома, построенные из брусчатой конструкции, являются наиболее распространенными среди всех видов деревянных домов. Использование пустотелого строительного бруса из тонкомерной низкотоварной древесины при их возведении позволяет снизить стоимость строительства и повысить качество готового здания.
Переработка тонкомерной низкотоварной древесины, которая обычно составляет около 30% или более от общего объема лесосечного фонда, представляет собой важный и до сих пор недостаточно использованный резерв древесного сырья для производства различных видов продукции, включая строительные материалы. При использовании такой древесины для производства пустотелого бруса удается добиться наиболее эффективного использования этого вида древесины.
