официальный сайт

Научно-технического совета  и секции «Деревянные конструкции»

Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН) и

Российского научно-технического общества строителей (РосНТО Строителей)

 

Главная Конструкции Производство Контроль качества Защита конструкций Исследования Экспл. надежность Документы Экономика и право Работа НТС и секции Люди и их дела Контакты

 

 

Раздел 6. Эксплуатационная надежность.

 

Обеспечение эксплуатационной надежности

деревянных конструкций

 Засл. деятель науки РФ, д.т.н., проф. Ковальчук Л.М.

 

Деревянные конструкции находят довольно широкое применение в строительстве. Традиционно основным потребителем древесины является жилищное строительство. Находят применение дома из массивной древесины, основными конструктивными элементами которых являются окантованные или оцилиндрованные брусья и бревна, клееные брусья и др. Расширяется применение домов панельно-каркасной конструкции.

В домах, стены которых изготовлены из кирпича, бетона и других материалов, стропильные конструкции покрытия преимущественно изготавливаются из древесины. Широко используются деревянные балки в перекрытиях домов со стенами из различных материалов.

Перспективным направлением применения деревянных конструкций можно считать строительство спортивно-зрелищных и торговых зданий и сооружений. Это как объекты с относительно небольшими пролетами: теннисные корты, бассейны, рынки и т.п., так и объекты с уникальными большепролетными клееными конструкциями: аквапарки, ледовые дворцы, концертные залы.

Бесспорным является применение деревянных конструкций в складских сооружениях с химически агрессивной средой. Сейчас в этом направлении несколько замедлилось развитие, но, конечно, это временная ситуация.

Возрождается использование деревянных конструкций в сельском производственном строительстве. Причем взят курс на применение большепролетных конструкций в животноводческих зданиях.

Многолетний опыт применения строительных конструкций из древесины – материала, обладающего рядом специфических особенностей, свидетельствует, что успешное их развитие возможно только лишь при выполнении двух главных условий – их конкурентоспособности и эксплуатационной надежности. В этой статье мы рассматриваем только второе условие – обеспечение эксплуатационной надежности.

Вопросы долговечности, вернее - эксплуатационной надежности деревянных конструкций, раньше всегда решались одновременно с их созданием и применением. В последние годы, примерно лет 15-20, проблема обеспечения заданной долговечности конструкций как  бы отошла на второй план, хотя сами конструкции очень широко применяются, описываются и рекламируются в десятках журналов, в сотнях статей, на многочисленных выставках, форумах, конференциях. И очень редко, буквально в единичных публикациях, затрагивается проблема долговечности таких конструкций.

Достоинства деревянных конструкций известны, их не нужно перечислять. Но нельзя замалчивать их потенциальные недостатки, связанные со специфическими особенностями материала. Ведь древесина – это материал с ярко выраженной анизотропией строения, особенно клееная древесина. Это легко деформируемый материал при изменении в нем влагосодержания. Особенно следует подчеркнуть, наличие такого недостатка, как биопоражение древесины при постоянном увлажнении. Если все недостатки древесины учитываются при создании и применении конструкций, последние несомненно обладают необходимой эксплуатационной надежностью.

Чтобы предупреждать разрушения деревянных конструкций, необходимо иметь достоверные данные о причинах разрушения, размерах и расположении дефектов в различных условиях эксплуатации. Эти вопросы уже длительное время изучаются в ЦНИИ строительных конструкций им. В.А. Кучеренко (ЦНИИСК) совместно с научно-производственной фирмой «Элст Строй» (www.elststroy.ru). Накоплен большой статистический материал, что стало возможным в результате обследования и оценки технического состояния деревянных конструкций во многих зданиях и сооружениях различного назначения (более 200 объектов), со сроком эксплуатации от 200-250 лет. Оценено состояние более 15 тысяч деревянных конструктивных элементов.

Обследовались жилые здания из цельной древесины на севере страны, на Урале, в Центральной части страны, дома каркасно-панельной конструкции, массовое строительство которых велось в стране в 70-80-е гг. прошлого столетия. Для получения сравнительных данных изучалось состояние домов примерно аналогичной конструкции в США, Швеции.

В последние годы уделялось внимание изучению поведения клееных конструкций в домах индивидуального строительства. Изучалось поведение большепролетных клееных конструкций как в процессе строительства (аквапарк, ледовый дворец, плавательный бассейн в г. Москве), так и после относительно длительного периода эксплуатации (напр. дворцы спорта в Архангельске, Твери, рынки в Ржеве, Волоколамске, Архангельске).

Наиболее достоверная информация о возникающих в конструкциях дефектах получена при обследовании объектов с большим сроком эксплуатации – от 50 до 200 и более лет. К нам относятся деревянные конструкции Кремля, Большого и Малого театров, МХТ им. Чехова, Рижского и Казанского вокзалов, 1-й Градской больницы, Генпрокуратуры и др. Обширный статистический материал получен при оценке состояния деревянных конструкций перекрытий и покрытий многоэтажных жилых и административных зданий старой постройки.

Указанная работа позволила получить убедительные данные о возможности весьма длительной эксплуатации деревянных конструкций в самых различных условиях, сохраняя при этом необходимую несущую способность. Однако это положение верно, если соблюдаются условия, учитывающие специфичные свойства древесины. Главным из этих условий являются:

а) Исключение постоянного, обычно местного, увлажнения, вызывающего биоповреждения древесины (рис. 1). Необходимы во всех случаях конструктивные меры защиты, обеспечивающие «проветривание» материала.

б) предупреждение образования трещин и прогибов из-за использования сырой древесины, увеличения допустимых нагрузок, неправильного выполнения узловых соединений и др. (рис. 2).

К сожалению,  эти довольно ясные требования часто не соблюдаются.

Сейчас ситуация особенно обострилась, т.к. практически отсутствуют четкие, квалифицированно составленные инструктивные материалы по обеспечению эксплуатационной надежности деревянных конструкций, как при их создании (т.е. на стадии проектирования, изготовления и строительства), так и при их эксплуатации.

Первым, весьма важным этапом является проектирование. От квалификации проектантов, от «правильности» принятых ими технических решений во многом зависит дальнейшая судьба конструкций. Особенно неблагоприятное положение с проектированием в деревянном домостроении. Четкие нормативно-технические документы по этому вопросу отсутствуют, проектированием занимаются работники, не имеющие ни должной квалификации, ни опыта работ в этом направлении. Сейчас создаются индивидуальные проекты, в которых не только не предусматриваются меры по обеспечению долговечности (в первую очередь – конструктивной защиты от атмосферных и других воздействий), но иногда закладываются в проект явно неприемлемые решения. Например, в качестве несущих клееных балок перекрытий домов в проекте указаны стеновые ненесущие брусья. В результате уже на стадии строительства балки прогибаются, что требует установки промежуточных опор (рис. 3). Другой пример, хорошо известный из учебников. Деревянные конструкции, особенно в нижней части здания, должны быть надежно изолированы от постоянного увлажнения. Известны случаи, когда проектанты нижний венец дома вообще не изолировали и поместили его прямо на бетонную плиту (рис. 4). Здесь постоянное увлажнение и гниение древесины конструкций уже заложено в проекте.

Вторая стадия – изготовление. На многих предприятиях, которые заботятся о дальнейшей судьбе своих конструкций, имеются нормативные документы, обычно это технические условия, в которых содержатся конкретные требования к качеству изготавливаемых конструкций. И там делается все, чтобы эти требования выполнялись, т.е. обеспечивалась эксплуатационная надежность конструкций. Это обычно подтверждается процессом сертификации.

Наш институт уже длительное время осуществляет сертификацию деревянных конструкций. Осуществляя этот процесс, мы часто сталкиваемся не только с отсутствием технических условий на изготавливаемые конструкции, но просто с незнанием и невыполнением элементарных требований нормального техпроцесса. Это использование сырых пиломатериалов, сушка такими режимами, при которых доски превращаются буквально в «пропеллер». Механическая обработка пиломатериалов такова, что заготовки имеют недопустимые дефекты формы – коробление, разнотолщинность (рис.5). Иногда применяются клеи, не предназначенные для несущих конструкций или не соответствующие предполагаемым условиям эксплуатации. Даже результаты контрольных испытаний клеевых соединений, которые должны влиять на приемку конструкций и корректировку техпроцесса, годами не учитываются.

Коротко о стадии строительства. Иногда потенциальное разрушение конструкций уже закладывается при хранении конструкций, которое часто продолжается достаточно длительный срок без надежной защиты от атмосферных и механических воздействий (рис. 6).

И последняя, но не менее важная стадия – эксплуатация. Сейчас потребитель часто просто не знает, как нужно эксплуатировать конструкции, чтобы они не разрушались. Обстоятельных рекомендаций о правилах эксплуатации деревянных конструкций, даже весьма ответственных – большепролетных, потребители не имеют.

Поэтому самое первое необходимое условие – наличие подробных, доступных для понимания инструктивных и рекомендательных документов. Имеющиеся сейчас нормативные документы: ГОСТы, СНиПы содержат лишь общие сведения. К тому же, большая часть из них давно не пересматривалась.

Необходимо, в первую очередь, разработать Руководство по проектированию, изготовлению и применению деревянных конструкций для жилищного строительства.

Делать это нужно срочно, пока есть еще старые специалисты, пока отрасль находится в самом начале современного развития. Сейчас имеются самые различные профессиональные Ассоциации. Вот они и должны решить: кто, когда и за какие деньги разработает и издаст такой документ.

Аналогичные Руководства нужны применительно к другим деревянным конструкциям, применяемым, например, в сельском производственном и промышленном строительстве, при создании объектов спортивно-зрелищного и торгового назначения.

Второе – нужна широкая обоснованная пропаганда и разъяснение необходимости обеспечения эксплуатационной надежности деревянных конструкций. Сейчас наши усилия – публикации, заседания тех. совета и секции «Деревянные конструкции» и др. воспринимаются как посягательство и подрыв авторитета производителей конструкций и поставщиков материалов. Ведь все хотят продать, а что будет с конструкциями через буквально пару лет, к большому сожалению, мало кого заботит.

И третье – имея хорошие Руководства и пропаганду, нужно учить, как не следует делать и применять «плохие» конструкции. Хорошо бы иметь комплексную программу обучения специалистов различного уровня. Для этого все есть. Нет только людей, которые были бы заинтересованы в реализации такой программы. Здесь также слово за профессиональными Ассоциациями.

 

.

 

 По материалам журнала "Деревообрабатывающая промышленность" № 1 за 2008 г.

 

 

Цитировать изложенный на сайте материал допускается только с разрешения авторов и при наличии ссылки на первоисточник.
Отправить сообщение для: lmk3@rambler.ru c вопросами и замечаниями об этом веб-узле.
Дата изменения: 13.01.2009.