В современном малоэтажном строительстве в настоящее время широко применяется панельная технология, обеспечивающая качество и быстроту возведения зданий и сооружений различного назначения. Дальнейшее совершенствование этой технологии строительства из древесины и древесных материалов возможно путем разработки унифицированных по своим технологическим качествам плит покрытия и панелей стен заводского изготовления, которые будут являться основой для разнотипных жилых и производственных малоэтажных объектов. Такие полносборные здания будут отличаться совокупностью следующих показателей:
- клееные плиты и панели при минимальном количестве типоразмеров могут быть использованы для малоэтажного домостроения, промышленных, гражданских и сельскохозяйственных объектов, выполняя при этом функции покрытия, перекрытий и несущих стен;
- однотипность элементов создает преимущества для их изготовления, транспортировки и монтажа;
- при монтаже строительного объекта из совмещенных плит покрытия и панелей стен сразу формируется пространственный блок, не требующий по-становки дополнительных вертикальных и горизонтальных связей;
- полносборные здания, собранные из легких клееных элементов, могут с успехом использоваться в сейсмоопасных районах.
Для достижения поставленных целей авторами разработаны унифицированные элементы в виде ребристой панели с размерами в плане 1,5×3,0м (рис. 1). В состав П-образного поперечного сечения элемента входят два продольных ребра 1 из цельной древесины и клеедощатая обшивка 2, которая приклеена к ребрам с гвоздевым прижимом, что позволяет включить ее в общую работу конструкции. Особенностью клеедощатой обшивки выполненной из склеенных между собой брусков поперечным сечением 45×45мм является то, что она изготавливается с предварительным напряжением, которое создается путем сжатия их стальными стержнями 3, вклеенными с шагом 300-500мм по всей длине пакета в заранее высверленные отверстия, что препятствует образованию усушечных трещин, повышает эксплуатационную надежность и эстетические качества стеновой панели в целом, а также позволяет повысить степень включения обшивки в общую работу конструкции. Неизменяемость поперечного сечения обеспечивается диафрагмами жесткости 4, установленными на расстоянии 500мм от торцов элемента из условия конструирования узла сопряжения панели с фундаментом или панелей между собой. Соединение основных ребер и диафрагм жесткости выполнено при помощи вклеенных стержней или на зубчатый шип.
В качестве утеплителя 6 могут быть использованы заливочные пенопласты, который размещается между ребрами по слою пароизоляции 5, внешние обшивки (сайдинг, вагонка, профнастил и т.д.) крепятся к ребрам и могут быть выполнены как съемные.
Предлагаемый унифицированный элемент с клеедощатой обшивкой обладает определенными достоинствами, а именно:
- стопроцентной заводской готовностью;
- не нуждается во внутренней отделке, поскольку она может и должна быть произведена на заводе;
- транспортабельностью и неповреждаемостью панелей при перевозке их в пакетах;
- возможностью изменять термозащитные качества, не изменяя конструкцию каркаса панелей;
- допускает возведение стен на закругленном плане;
- не имеет осадок, свойственных брусчатым (рубленным) стенам.
Рис. 1. Унифицированый элемент П-образного сечения:
1 – продольные ребра; 2 – клеедощатая обшивка; 3 – поперечные арматурные стержни; 4 – диафрагма жесткости; 5 – утеплитель; 6 – пароизоляция
На основе предложенной панельной конструкции, авторами разработана новая конструктивная схема жилого дома (рис. 2) из совмещенных унифицированных ребристых панелей с соединениями между собой при помощи вертикальных брусьев, к которым крепятся с открытой стороны ребра панелей, при этом нижней гранью панели крепятся своим обрамлением к заанкенному в фундаментах антисептированному поясу из доски, а по верху связаны объединяющим поясом из двух досок. Вертикальные брусья, поставленные в сопряжениях панелей выведены в пределы чердака и используются как опорные стойки, несущую балочную клетку, включающую в себя главные балки, уложенные по стойкам и идущие от конька крыши к ее карнизам, прогоны по главным балкам и кровлю из профилированного настила.
Такая конструктивная схема здания имеет ряд достоинств, например, крыша здания, может быть возведена с опережением работ по утеплению, звукоизоляции, устройству обшивок, отделки и других внутренних работ. При предлагаемой конструкции сопряжения панелей здания с различной планировкой могут быть собраны из одинаковых или всего трех типов панелей. Опорные стойки несущие балочную клетку крыши, защемлены между нижерасположенными панелями, обеспечивают пространственную жесткость всех чердачных конструкций, при этом отпадает надобность постановки подкосов, обязательных и многочисленных для традиционных стропильных систем, следствием чего является простота преобразования чердака под мансардное помещение. При использовании в безчердачных покрытиях утепленных ребристых плит достигается 100% технологическая однотипность и сборность всех ограждающих конструкций здания.
В составе здания панели крепятся к соединительному брусу при помощи винтовых нагелей крестообразного поперечного сечения или стальных шпилек, что также является отличительной особенностью разработанного конструктивного решения.
При использовании предложенной авторами конструктивной схемы жилого дома по сравнению с известными отечественными и зарубежными аналогами достигается снижение общей стоимости строительства в 1,7…1,9 раза, материалоемкости в 1,5 раза, сокращение сроков монтажа здания в целом в 2,2 раза.
Кроме конструкций жилых домов унифицированные полносборные элементы на основе древесины могут выступать основой для полносборных быстровозводимых зданий, которые могут быть выполнены из пространственных сборно-разборных рам (рис. 3). Каждая рама включает в себя два ригеля, две стойки и четыре подкоса, при этом каждая стойка и ригель выполнены из клееных ребристых плит П-образного поперечного сечения, состоящих из двух продольных ребер и полки, ориентированной внутрь рамы и жестко соединенной с продольными ребрами. Вертикальные подкосы, примыкающие к продольным ребрам плит ригелей и наклонных стоек в пределах длины консолей за счет тупого угла между ригелем и стойкой внутри рамы образуют со стороны консольного участка рамы жесткий треугольник, который обеспечивает геометрическую неизменяемость рамы в поперечном направлении. Вследствие того, что ширина плит, ригелей и стоек составляет не менее 1/10-1/12 от пролета рамы, отпадает необходимость в связях, обеспечивающих пространственную неизменяемость конструкции в продольном направлении. После установки рам вплотную друг к другу образуются гладкие потолки и стены, поскольку поверхности плит ригелей и стоек обращены в помещение, заранее обработаны и отделаны на заводе.
Рис 2. Конструктивное решение одноэтажного жилого дома из унифицированных панелей с клеедощатой обшивкой
Полка плит за счет клеевого соединения с ребрами включается в общую работу, что приводит к увеличению на 20…30% геометрических характеристик поперечного сечения плиты и, таким образом, позволяет снизить расход клееной древесины на конструкцию, в частности, за счет отказа от дополнительных несущих массивных элементов. Кроме этого, за счет совмещения в плитах рам несущих и ограждающих функций сокращается трудоемкость изготовления монтажа конструкции. Плиты стен опираются на фундамент всей площадью ребер и полки, за счет чего распор рам воспринимается ленточными фундаментами по всей их длине, а не дискретно, как в аналоге, поэтому конструкция фундаментов может быть облегчена и совмещена с их цокольной частью.
Отметим целесообразность применения таких конструкций в качестве сборных элементов мансард жилых домов.
Рис. 3. Пример использования унифицированного элемента в конструкции пространственной сборно-разборной рамы: а – общий вид; б – ригель и стойка, сложенные в пакет для перевозки: 1 – ригель; 2 – стойка; 3 – подкос; 4 – продольные ребра элемента; 5 – клеедощатая обшивка
Таким образом унифицированные совмещенные конструкции на основе древесины обеспечат наиболее эффективные способы возведения современных зданий и оптимизацию финансовых и трудовых затрат за счет применения сборных элементов с максимальной степенью заводской готовности, простоты и технологичности их изготовления, небольшого веса отдельных плит и панелей, а также здания в целом, возможности всесезонного строительства, предельно коротких сроков возведения объекта. Особо следует отметить высокие теплоизоляционные свойства деревянных панелей, что позволяет получить высокие характеристики здания по теплосбережению. При использовании необходимых конструктивных мероприятий и применении соответствующих материалов возможно проектирование экологически чистых зданий с требуемым классом пожарной опасности при сроке эксплуатации не менее 50 лет.
Литература:
- Украинченко, Д.А. Унифицированный совмещенный деревянный элемент для быстровозводимых зданий и сооружений / Д.А. Украинченко // Вестник Оренбургского государственного университета, №4. – Оренбург, ОГУ, 2010г., С. 24.
- Жаданов, В.И. Об эффективности концептуального подхода в проектировании деревянных зданий и сооружений / В.И. Жаданов, Д.А. Украинченко, С.В. Лисов // Сборник научных трудов «Современные строительные конструкции из металла и древесины». 2010. №14. Часть 1. С. 93-97
- Украинченко, Д.А. Деревянные унифицированные панели для малоэтажного строительства / Д.А. Украинченко // Вестник Оренбургского государственного университета, №4. – Оренбург, ОГУ, 2011г., С. 163-165.
- Жаданов, В.И. Численные исследования плит покрытия и панелей стен с клеедощатой обшивкой / В.И. Жаданов, Д.А. Украинченко, С.В. Калинин // Вестник ТГАСУ. 2014г., – 1. – С. 68-79.
- Украинченко, Д.А. Влияние конструктивных особенностей совмещенных ребристых деревянных плит на их напряженно-деформированное состояние / Д.А. Украинченко, В.И. Жаданов, Е.В. Тисевич // Вестник МГСУ. – 2013г., -8/4. – С. 35-41.
- Здание из деревянных панелей. Патент №24206434 РФ. Е04В 1/26 Заявлено 18.02.10: Опубл. 10.06.11. Зарегистрировано в Гос. реестре изобретений РФ 10.06.11. Бюл.16. Жаданов В.И., Украинченко Д.А., Дмитриев П.А., Дмитриев П.П., Лисов С.В.
