Надёжность и безопасность большепролётных деревянных конструкций

Среди серых однообразных зданий из бетона и металла так хочется порой увидеть новое архитектурное решение. Тренд на дерево и деревянные конструкции в последние годы не теряет своих позиций. Скорее, наоборот — объекты из дерева стали появляться не только в области ИЖС, но и в инфраструктуре больших городов.

Сфера применения большепролётных деревянных конструкций широка: от строительства аквапарков и спа-центров до мостов, ледовых арен и стадионов. Поражает фантазию и количество разнообразных вариантов дизайна таких зданий. Эксперты в области деревянного строительства рассказывают о причине популярности деревянных конструкций, ставят точку в спорных вопросах и дают конкретный ответ о пожарной безопасности этого материала.

Популярность набирает обороты

За что так любят большепролётные деревянные конструкции потребители, строители и архитекторы? А за что их не любить!? Ответят специалисты разных стран, где уже распознали все преимущества этого материала.

«Ещё недавно конструкции из LVL-бруса не были широко распространены в России, большая часть продукции уходила на экспорт, дилеры буквально бились за каждый квадратный метр сырья. У нас же было крайне мало сделано в области научных исследований, расчётов и создания правовой базы. Всё резко изменилось с введением санкций, и сейчас LVL набирает популярность в нашей стране.

Начали проводиться исследования, идёт подготовка нормативной и правовой базы для строительства многоэтажных деревянных домов, в том числе зданий и сооружений на Крайнем Севере», — комментирует ситуацию генеральный директор компании «Невские конструкции» Дмитрий Сапаров.

Фактором, обуславливающим популярность строительства зданий из дерева, г-н Сапаров называет дефицит металла и подорожание цемента, а из-за отсутствия экспорта большое количество деревообрабатывающих производств работает по минимуму или вовсе простаивает в ожидании лучших времён. На этом фоне происходит значительный рост строительства зданий из дерева во всех его проявлениях.

«В результате сложного технологического процесса, состоящего из распила и высушивания доски, сортировки, удаления пороков, нанесения клея, запрессовки и нарезки, получается уникальный материал с высокими прочностными характеристиками, однородный и без дефектов в структуре. Совокупность свойств КДК (клеёных деревянных конструкций) позволяет сохранить заданные линейные размеры, добиться высокой заводской готовности и точности изготовления конструкций.

А так как погрешности в готовом комплекте практически отсутствуют или равны нескольким миллиметрам, то и проблем при строительстве нет», — говорит директор по научно-техническому развитию Ассоциации деревянного домостроения Владимир Стоянов.

По словам г-на Сапарова, последние изменения строительного рынка заставляют пересматривать производство работ. В условиях дефицита рабочих ресурсов клиентам проще и дешевле заказывать полностью подготовленные к монтажу комплекты кровель, мансард и домокомплекты заводского качества. Это позволяет резко снизить сроки работ на стройплощадке, экономит время и деньги на снабжении, логистике.

Современные большепролётные деревянные балки склеиваются составами на основе аминопластов (ММФ-клеями). Раздельное нанесение клея и отвердителя и широкий диапазон их соотношений позволяют достичь длительного, до нескольких часов, времени сборки. Это даёт возможность производить конструкции большой длины.

Всё перечисленное и объясняет интерес профессиональных строителей к безопорным покрытиям из древесины, ведь с их помощью достигается основная цель стройки: уменьшение массы конструкций и сооружений при сокращении объёма материала и сроков монтажа.

В промышленных кругах клеёное дерево приобрело популярность за счёт устойчивости к химической агрессии, а потребители отдают ему предпочтение благодаря экологичности и эстетичности природного материала. Архитекторам же он полюбился из-за вариативности и возможности строить энергоэффективные дома любой формы и размера.

В Ассоциации деревянного домостроения считают технологию перспективной благодаря преимуществам материала. Большепролётные деревянные конструкции могут использоваться при строительстве торговых центров, стадионов, ледовых арен, конноспортивных манежей, яхт-клубов, выставочных павильонов, теннисных кортов, пешеходных мостов.

С учётом мнений разных специалистов напрашивается вывод, что большепролётные здания и деревянные конструкции вообще не имеют минусов.

Вопрос устойчивости

Владимир Стоянов в качестве преимущества этого материала отмечает, во-первых, высокую устойчивость к химически агрессивным веществам. Древесину активно применяют при строительстве различных складов для минеральных удобрений или дорожных реагентов.

«В моей практике был опыт работы с компанией, которая занимается добычей и поставкой минеральных удобрений по всему миру. Собственный научно-исследовательский институт компании перед началом строительства терминалов провёл комплекс работ по изучению эффективности решения для несущих конструкций.

Результаты показали, что металл может быть дешевле на этапе строительства, но в процессе эксплуатации будет дороже по сравнению с деревянной конструкцией. Металлические склады подвержены коррозии в агрессивных условиях, а дерево может служить 50 лет и более без дополнительных обработок и вложений. Эксплуатировать металл можно в среднем 5-15 лет, при этом нужно постоянно обновлять его защитное покрытие», — говорит г-н Стоянов.

Благодаря низкой плотности при высокой прочности, хорошей работе при кратковременных нагрузках и устойчивости к химическим реагентам, деревянные конструкции превосходно себя показали при строительстве надземных пешеходных переходов над автомобильными магистралями и мостов через реки.

«Достойной альтернативы LVL-брусу я не вижу. Он позволяет перекрывать безопорные пролеты длинной до 48 метров. Несложен в обработке, в несколько раз легче металла, имеет несущую способность, в 2-3 превышающую раза клеёную древесину (при равных размерах), и не имеет скрытых дефектов.

Материал не подвержен гниению и устойчив к агрессивным средам, что позволяет его использовать при строительстве сооружений спортивного, культурно-массового, сельскохозяйственного и промышленного назначения.

Долговечность конструкций проверена годами. Ещё во времена Великой Отечественной войны из LVL-бруса изготавливали фюзеляжи наших самолетов. При должном обслуживании и профилактике срок службы смонтированных конструкций превышает 70-90 лет», — заключает г-н Сапаров.

Слова коллеги подтверждает Владимир Стоянов, приводя в пример общественный центр (сейчас здание комплекса «Ателика Липки») в д. Липки Московской области. Деревянные конструкции были изготовлены около 40 лет назад, но до сих пор находятся в идеальном состоянии. Удивительно и то, что дерево находится в абсолютно разных условиях эксплуатации: в бассейне, спа-комплексе, спортивном зале, кинотеатре, — но результаты регулярных обследований подтверждают превосходное сохранение всех конструкций.

«Если мы говорим о надёжности, то можем при проектировании закладывать сроки эксплуатации не меньше железобетонных и металлических аналогов. При правильном использовании дерево прослужит долгие годы, без побочных эффектов и дополнительных вложений. А с учётом ассортимента производимых защитных покрытий, в том числе успешно импортозамещённых, вопросов к увеличению сроков службы древесины возникать не должно», — уверяет г-н Стоянов.

Надёжность и безопасность

Хорошую работу древесина показывает в условиях сейсмической активности. Будучи природным полимером, она имеет несколько прочностных характеристик. При коротких воздействиях она демонстрирует прочность выше, чем при длительных. Помимо этого, древесина обладает низкой теплопроводностью, и её можно успешно применять в местах, где существует риск промерзания конструкции. Металл, бетон, камень необходимо дополнительно утеплять, и по этому показателю дерево показывает себя лучше, не требуя повышенного внимания.

«Конечно, сравнивать дерево и металл по всем параметрам неправильно. У каждого материала есть свои плюсы и минусы, и в некоторых аспектах металл и бетон заменить деревом невозможно. А в некоторых случаях невыгодно: дерево может обойтись дороже, чем металл. Но возможностей у дерева всё-таки больше.

Например, из металла не изготавливают радиусные конструкции. При монтаже объектов из дерева не требуется проведение огневых (сварочных) работ. Это очень актуально при ремонте перекрытий в старом фонде и реконструкциях», — отмечает г-н Сапаров.

Директор ООО «КЛМ Арт» Евгений Новицкий отмечает ещё одно несомненное преимущество: деревянные конструкции весят в три раза легче, чем металлические, поэтому они удобны при монтаже и оказывают минимальное воздействие на фундамент. А это, в свою очередь, может ускорить и удешевить строительство.

Конструкции из LVL при достаточном запасе прочности не требуют усиленного устройства фундамента и несущих конструкций, то есть старый фундамент и несущие стены здания полностью сохраняются, и это становится большим преимуществом при реконструкции старых зданий, позволяя сохранить их исторический облик и не нарушать архитектуру. Простота и малая масса конструкций из LVL позволяют провести монтаж без применения тяжёлых машин и механизмов.

Не обойдём стороной и экологическую составляющую: при изготовлении и монтаже КДК используются клеевые компоненты, которые не выделяют вредных веществ. Г-н Стоянов утверждает, что это доказано не только российскими, но и зарубежными исследованиями. Безопасные клеи можно применять как при индивидуальном строительстве, так и для социальных объектов: детских садов, школ, больниц.

Эстетическая составляющая и возможности архитектурной выразительности не нуждаются в дополнительных комментариях. Любовь архитекторов к деревянным конструкциям связана с возможностью создавать индивидуальные проекты, привлекающие внимание и вызывающие интерес. Сама конструкция уже может являться украшением здания, и его не нужно обшивать дополнительными материалами.

Технологии производства открывают массу возможностей для разработки и воплощения в жизнь уникальных проектов любой длины и формы. Например, сегодня популярны криволинейные деревянные конструкции, которые за счёт массивности и пластики могут выполнять одновременно две функции: формировать несущий каркас и украшать интерьер помещения в качестве архитектурного элемента.

Главный вопрос потребителя

О пожарной безопасности деревянных конструкций споры ведут постоянно, это очень популярная тема, которая широко обсуждается в последнее время. Однозначный ответ всех экспертов: пожаров нет только там, где ответственно подходят к соблюдению всех требований техники безопасности и проводят регулярные проверки зданий.

Повышенная горючесть древесины — распространённое предубеждение. Владимир Стоянов не отрицает тот факт, что дерево может гореть, но подчёркивает, что в то же время его отличает высокая способность противостоять воздействию огня.

Путём контролируемых испытаний была установлена скорость обугливания балок, которая составила 0,65-0,7 мм в минуту. Это значит, что через 30 мин. балка крупного сечения обугливается лишь на 20 мм без потери конструкционной несущей способности. Так как сама конструкция достаточно массивна, она будет гореть медленно, в её теле сохранится низкая температура, и несущая способность не будет теряться в течение длительного времени.

«Приведу один показательный случай из практики. При строительстве аквапарка во время отделочных работ возник пожар. Первая несущая конструкция упала только спустя 2,5 часа после начала возгорания, за это время успели эвакуировать не только всех рабочих, но и большую часть оборудования, при этом до обрушения крыши дело не дошло. Металл же при нагреве начинает быстро терять свои характеристики, обрушение может произойти через 15-30 минут. В плане огнестойкости этот спор очевидно выигрывает дерево», — говорит г-н Стоянов.

На сегодняшний день существуют составы, которые позволяют добиться для деревянной конструкции класса пожарной опасности К0 (45). Этот показатель означает, что в течение 45 минут воздействия огня материал не горит. Состав работает таким образом, что при воздействии высокой температуры верхний слой начинает вспучиваться, образуя вокруг конструкции оболочку из СО2, которая не даёт доступа кислорода и не поддерживает горение.

«Как показывает печальный опыт, металлоконструкции при пожаре ведут себя крайне опасно. Достаточно 45 минут открытого огня для того, чтобы стальные конструкции стали пластичными и перестали воспринимать любые нагрузки. Трагические события в «Крокус Сити» — наглядное тому доказательство.

LVL, благодаря большой многослойности и меньшей пористости, обладают более высокой огнестойкостью по сравнению с обычным брусом. Один из достоверных примеров — пожар в мансарде в Санкт-Петербурге. К дугообразным конструкциям мансарды из LVL-бруса были подвешены на тяжах бетонные междуэтажные перекрытия.

После 1,5 часов открытого горения подвешенные перекрытия не обрушились. А после тушения, обследования и косметического ремонта мансарда функционирует уже более 20 лет», — приводит свои доводы в пользу огнестойкости деревянных конструкций г-н Сапаров и отмечает, что сейчас к финальной стадии подходит сертификация добавок антипирена в клеящий состав бруса.

Таким образом, совсем скоро компания сможет похвастаться пожарным сертификатом на негорючий строительный материал.

Приводя примеры проектов по созданию новых объектов и реконструкции старинных зданий, уже реализованных в мире и нашей стране, г-н Новицкий с уверенностью отмечает, что большепролётные деревянные конструкции, по сути, являются заменой металлоконструкций.

На сегодняшний день LVL по праву считается одним из лучших по технологичности, надёжности и механическим характеристикам древесным материалом. Функциональные возможности конструкций из LVL, используемых в архитектуре, настолько велики, что его можно считать материалом, который имеет большое будущее.

Текст: Марина Каталакиди