Многоэтажное деревянное строительство

01.06.2016

Артем Разумов

Технология и организация строительства

Строительство высотных жилых домов и бизнес-центров из дерева – тенденция, набирающая все большую популярность в странах Европы и Америки. Технологии деревянного строительства постоянно совершенствуются, и уже становится очевидным тот факт, что строить из дерева – это выгодно, быстро, надежно и безопасно. С каждым годом появляются все новые рекорды возведения многоэтажных зданий с применением деревянных панелей CLT и клееного бруса LVL.

Преимущества деревянного строительства

Дерево – это возобновляемый природный ресурс, из которого изготавливают современные композитные материалы, отличающиеся высокой прочностью и долговечностью. При этом для производства высокотехнологичных стройматериалов, в частности панелей и бруса, может использоваться низкосортная древесина, щепа и отходы. Производство и обработка строительных конструкций из древесины, равно как их транспортировка и монтаж обходятся дешевле в сравнении со стальными и железобетонными аналогами.

Работа с деревом менее энерго- и трудоемка за счет применения простых инструментов и оборудования, кранов меньшей грузоподъемности. При этом монтаж деревянных конструкций отличается высокой технологичностью и скоростью, так как используются блоки и модули заводской сборки.

Здания из дерева отвечают современным нормам «зеленого» энергоэффективного строительства. Они могут возводиться на территориях со сложными инженерно-геологическими условиями, в том числе – с сейсмической активностью, наличием горных подработок и свойств просадочности.

Испытание здания из CLT-панелей на сейсмоустойчивость

Проведенные огневые испытания подтверждают, что дерево показывает лучшие результаты по пожаробезопасности в сравнении со сталью. Прочностные характеристики и устойчивость строительных конструкций из древесины сохраняются в течение 45 минут после начала пожара, тогда как предел огнестойкости металла в незащищенном состоянии составляет 15 минут. Внешние слои древесины в условиях высоких температур обугливаются, а внутренние продолжают сохранять свои технические характеристики еще продолжительный период времени. При этом современные стройматериалы из дерева дополнительно обрабатываются антипиренами в условиях завода, что позволяет свести показатели их горючести к минимуму.

Современные технологии высотного деревянного домостроения

Для возведения многоэтажных домов используются высокопрочные композитные материалы на основе древесины, в частности – LVL брус и CLT панели. Первый из них применяется в качестве вертикальных и горизонтальных элементов несущего каркаса здания. Материал представляет собой многослойный шпон из дерева хвойных пород. Волокна слоев располагаются параллельно, толщина каждого слоя составляет около 3 мм.

Безопорный пролет балок из LVL бруса может достигать 36 м, а ферм – 42 м и более. Брус не дает усадки и остается геометрически стабильным на протяжении всего срока службы. В отличие от обычного дерева LVL не подвержен воздействию микроорганизмов, не деформируется от сырости, устойчив к химической агрессии. Современные технологии изготовления позволяют добиться высокой степени готовности строительных конструкций, а сборка деревянного каркаса на площадке выполняется по аналогии с монтажом быстровозводимых зданий из стали.

CLT плиты и панели – композитный материал, изготавливаемый методом перекрестного склеивания слоев древесины. Применяется в качестве ограждающих конструкций, плит перекрытия и покрытия зданий. Конструкции CLT отличаются легкостью, пожаробезопасностью, высокими показателями прочности, тепло- и звукоизоляции. В настоящее время выпускаются CLT плиты толщиной от 60 до 400 мм.

Материалы CLT и LVL могут комбинироваться друг с другом. Например, каркас здания может состоять из LVL бруса, а стены и перекрытия – из панелей CLT. Существуют также гибридные варианты строительства, когда основные элементы каркаса монтируются из железобетона, а ограждающие конструкции и второстепенные балки – из композиционной древесины. Причинами такого подхода могут являться, в том числе слишком жесткие (и не всегда обоснованные) требования пожарной безопасности.

Скорость монтажа деревянных конструкций выше, чем в любом другом виде строительства и обусловлена технической возможностью транспортировки готовых блоков и модулей к месту проведения работ. Современное оборудование способно производить CLT панели длиной до 24 м и шириной до 3,5 м, что позволяет монтировать ограждающие конструкции целого этажа здания за один прием.

Деревянное многоэтажное строительство за рубежом

В развитых странах многоэтажные дома из дерева уже давно не относятся к разряду экспериментальных. В Евросоюзе активно продвигается государственная программа «Деревянная Европа», в соответствии с положениями которой уже к 2020 году объем строительства зданий из дерева должен достигнуть 80% от общего количества новостроек, и уже сегодня этот показатель приближается к планируемому. Внушительный перечень реализованных и находящихся в стадии реализации проектов, воплощающих смелые архитектурные идеи, является лучшим тому подтверждением.

14-этажный жилой дом в Норвегии

Совсем недавно, в конце 2015 года в Норвегии в городе Берген введен в эксплуатацию 14-этажный жилой комплекс Treet Bergen. Сегодня этот комплекс является флагманом мирового деревянного строительства. Здание возведено из 48 модулей высокой заводской готовности (в них уже были смонтированы инженерные коммуникации и выполнена отделка). Высокое качество сборки и точность подгонки элементов каркаса и стеновых ограждений обеспечили практически нулевое отклонение конструкций по вертикали (не более 3 мм).

Расчет каркаса здания высотой 51 м выявил своеобразный недостаток модифицированной древесины, заключающийся в ее легкости. Для увеличения устойчивости и сопротивляемости ветровым нагрузкам в конструкцию здания дополнительно были включены железобетонные плиты, разделяющие группы модулей на несколько секторов. Всего в доме 62 жилых квартиры, в том числе одно-, двух- и трехкомнатные.

17-этажное студенческое общежитие в Канаде

В настоящее время ведется строительство общежития в Ванкувере, рассчитанное на проживание 400 студентов. Прямоугольное в плане здание решено в LVL каркасе с перекрытиями и ограждающими конструкциями из панелей CLT. Жесткость соединений деревянных колонн и балок обеспечивается наличием  стальных коннекторов. Здание высотой 53 м разделено на несколько ядер железобетонными плитами, увеличивающими вес всей конструкции и придающими ей дополнительную жесткость. Предполагаемый срок сдачи объекта в эксплуатацию – 2017 год.

10-этажный жилой дом в Австралии

Несколько лет назад в Мельбурне из композитных CLT-блоков было возведено 10-этажное здание «Forté». Жилой дом запроектирован и построен с учетом требований самых современных «зеленых» норм. В том числе – смонтирована система сбора и очистки дождевой воды, установлены тепловые насосы, энергосберегающее светодиодное освещение. Здание прошло сертификацию по международной программе Green Star и удостоилось высшей оценки 5 звезд.

Другие высотные здания из дерева, возводимые за рубежом

Масштабы высотного строительства из дерева за рубежом действительно велики. Во многих крупных городах наряду с традиционными зданиями из стали и бетона появляются деревянные башни в 8-9 этажей. Пятиэтажки из LVL и CLT древесины уже давно стали нормой в Скандинавии и Канаде. Направление деревянного строительства уверенно осваивают всемирно известные архитекторы и строители. В частности, компания SOM, по проекту которой построена самая высокая в мире башня Бурдж Халиф, в настоящее время занята разработкой концепции настоящего деревянного небоскреба высотой в 42 этажа.

Известный архитектор Майкл Грин разработал и представил публике предпроект 35-этажного CLT-небоскреба  «Баобаб». Проектировщик предусмотрел возможность монтажа здания из готовых модулей, которые по истечении срока эксплуатации могут быть демонтированы и заново собраны в конструкции меньшей этажности.

Ситуация в области деревянного высотного строительства отражается на постоянно обновляемой интерактивной карте. Ресурс содержит информацию обо всех проектируемых и строящихся объектах. По каждому из них имеется краткая сводка технических характеристик и ссылка на сайт проектировщика.

Ситуация с высотным деревянным строительством в России

Почти пятая часть всей мировой ресурсной базы леса находится на территории Российской Федерации. При грамотной организации выращивания и промышленного использования древесины, ее запасы для России – неисчерпаемы. С учетом внедрения новых технологий деревообработки стоимость такого стройматериала может постепенно снижаться, тогда как цены на производство бетона и стали постоянно растут.

Однако сегодня строительство из дерева в нашей стране регламентируется нормативами более чем полувековой давности. В первую очередь это касается регламентов пожарной безопасности, которые не учитывают характеристик современных композиционных материалов CLT и LVL. Поэтому, в установленном порядке можно проектировать и строить деревянные здания высотой не более 5 метров и площадью – до 500 м2.

Любые примеры многоэтажного строительства в России относятся к разряду «уникальных» и «экспериментальных». Тем не менее, они существуют. Для того чтобы вписаться в действующие нормы, для возведения зданий используется комбинированная технология железобетонного и деревянного строительства, когда монолитный каркас обшивается CLT-панелями. По такой схеме реализованы проекты 5-этажной застройки в Пушкинском районе Санкт-Петербурга. Имеются примеры подобного строительства в Нижнем Новгороде.

К сожалению, при отсутствии соответствующей нормативной базы, многоэтажное строительство из дерева в России не выгодно. Для каждого проекта приходится получать множество согласований и заключений, заново проводить испытания материалов, составлять обоснования, решать вопросы с местными властями, различными ведомствами и органами надзора. Не существует стандартного пути получения разрешительной документации на строительство деревянных многоэтажных зданий.

При этом в развитии технологии строительства из дерева заинтересованы все: производители стройматериалов, строительной химии (клеевых составов, пропиток и добавок, красок), проектные и подрядные организации. С этой целью организовываются круглые столы (например, конгресс в Москве, проведенный концерном Акзо Нобель в декабре 2015 года).  На встречах представляются презентации и доклады, посвященные мировым тенденциям деревянного домостроения, осуществляется отбор документов, которые могут лечь в основу будущих регламентов и норм.