АРХІТЕКТУРНО-БУДІВЕЛЬНІ КОНСТРУКЦІЇ ОБОЛОНОК З ДЕРЕВИНИ

В результаті вивчення даного розділу студент повинен:

знати

  • • досягнення сучасної архітектури в області проектування і будівництва великопрольотних просторових структур з деревини;
  • • можливості клеєної деревини в архітектурі;
  • • основні нормативні документи для проектування будівель і споруд з деревини;
  • • основні принципи розробки конструкцій з деревини;

вміти

  • • використовувати в реальному проектуванні знання фізико-механічних властивостей деревини різних порід;
  • • вибирати раціональну форму будівлі з декількох запропонованих варіантів, спираючись на знання картини розподілу внутрішніх силових факторів, технологічні та ергономічні вимоги до спорудження;
  • • орієнтуватися в існуючому потоці інформації по архітектурно-будівельним конструкціям і спорудженням різного призначення з деревини;

володіти

  • • інформацією про останні досягнення будівельної науки стосовно до дерев'яних архітектурно-будівельних конструкцій різного призначення;
  • • знанням про потреби сучасного суспільства в спорудах з деревини;
  • • навичками проектування великопрольотних просторових конструкцій з клеєної деревини.

Об'ємно-планувальні і конструктивні рішення оболонок з природною і клеєної деревини на прикладах споруд 1980-2013 рр. споруди

У параграфі 8.5 наведено приклади оболонок, зведених з деревини в 1920-1980-х рр. Відзначалися основні переваги конструкцій з деревини.

Якщо і будівництві великопрольотних залізобетонних оболонок з 1965 р намітився певний застій, то будівництво дерев'яних великопрольотних споруд оболонкового твань тривало колишніми темпами, не можна сказати, що швидкими, але постійними. Застосування дерев'яних оболонок значно розширилося, коли з'явилися клейові дерев'яні конструкції.

На заводських потокових лініях дошки склеюють зубчастими торцями (рис. 13.1), перетворюючи їх в довгомірні матеріали, які потім можна склеїти в пакети і отримати принципово новий будівельний матеріал - клейову деревину, яка набагато перевершує природну деревину за своїми конструктивними властивостями. У клеєних виробах можна використовувати низькосортну деревину і маломірні дошки, які завдяки застосуванню високоміцних клеїв і механізованої технології склеювання перетворюються в першокласний будівельний матеріал. Для виготовлення несучих клеєних дерев'яних конструкцій необхідно використовувати пиломатеріали переважно 2-го сорту і в невеликих обсягах 3-го сорту для укладання в середню по висоті перетину зону. Використання короткомерних пиломатеріалів довжиною менше 2 м 3-го і 4-го сортів призводить до зростання собівартості і різкого зниження якості несучих конструкцій. Клеєна деревина досить огнестойка навіть без спеціальної просочення. Особливо ефективним є застосування клеєної деревини в великопрольотних арочних (рис. 13.2), купольних (рис. 13.3) і склепінчастих (рис. 13.4) покриттях будівель і споруд.

Зубчасті клейові з'єднання

Мал. 13.1. Зубчасті клейові з'єднання:

а - вертикальне; б - горизонтальне; в - діагональне

Арочна оболонка з деревини

Мал. 13.2. Аркова оболонка з деревини

Дерев'яний купол в процесі будівництва

Мал. 13.3. Дерев'яний купол в процесі будівництва

Дерев'яний звід арочного типу.  Москва, спортзал МГСУ, березень 2013 р

Мал. 13.4. Дерев'яний звід арочного типу. Москва, спортзал МГСУ, березень 2013 р

Тонкостінна суцільна оболонка з бруса (компанія "біоархітектури")

Мал. 13.5. Тонкостінна суцільна оболонка з бруса (компанія "біоархітектури")

Існує велика кількість класифікаційних ознак, на підставі яких можна згрупувати просторові дерев'яні структури. Однак будь-яка класифікація буде умовною. До класифікаційними ознаками можна віднести матеріал конструкцій, геометрію і принципи формоутворення поверхні дерев'яної оболонки, її положистість, форму плану, характер роботи конструкції під навантаженням і багато іншого. Наприклад, за формою дерев'яні покриття, як і покриття з будь-якого будівельного матеріалу, діляться на склепіння (циліндричні поверхні) і купола (поверхні обертання або зонтичні поверхні, див. Рис. 13.3). За конструктивним виконанням оболонки можуть бути тонкостінні суцільні (рис. 13.5), ребристі (рис. 13.6), сітчасті (рис. 13.7).

Сітчасті дерев'яні оболонки можна класифікувати за формою складових сітку фігур. Дерев'яні оболонки можуть бути виконані одно-, дво- і тришаровими.

Склепінні покриття бувають двох типів: безрозпірного і розпірні склепіння.

Кружальної-сітчастий звід являє собою конструкцію, складену з коротких стандартних косяків (дощок, брусків), розташованих по двох взаємно пересічних гвинтових лініях (рис. 13.8). Вузлові сполучення в сітці зводу утворюються

Ребриста оболонка з деревини в процесі будівництва

Мал. 13.6. Ребриста оболонка з деревини в процесі будівництва

Сітчаста оболонка покриття, купол спортивної споруди.  США, м Такома, 1983 р

Мал. 13.7. Сетчатая оболонка покриття, купол спортивної споруди. США, м Такома, 1983 р

Розбивка в плані сітки для кружальної-сітчастих зводів

Мал. 13.8. Розбивка в плані сітки для кружальної-сітчастих зводів :

а - прямокутна; б - ромбічна; в - схеми вузлів системи С. І. Песельніка; г - розрахункова схема

за допомогою врубок (рис. 13.8, в ) або сталевих кріплень (болтів, рис. 13.9, а іноді і скоб).

У ребристо-кільцевих куполах безперервні кільцеві прогони, які перетинають меридіональні ребра, не тільки працюють на місцевий вигин, але і сприймають розтягують кільцеві зусилля (рис. 13.10). Ребра з кільцевими прогонами з'єднуються, як правило, шарнірно.

Кружальної-сітчасті купола з зімкнутих склепінь, утворені з однакових фрагментів склепінь, в плані мають форму правильного багатокутника.

Фрагмент кружальної-сітчастого зводу з болтовими кріпленнями в вузлах

Мал. 13.9. Фрагмент кружальної-сітчастого зводу з болтовими кріпленнями в вузлах

Фрагмент ребристо-кільцевого купола

Мал. 13.10. Фрагмент ребристо-кільцевого купола

ТРК "Пітсрленд". Санкт-Петербург

Мал. 13.11. ТРК "Пітсрленд". Санкт-Петербург

12 червня 2012 року у Росії офіційно відкрився унікальний багатофункціональний торгово-розважальний комплекс (ТРК) "Пітерленд" (Санкт-Петербург, узбережжі Фінської затоки) з одним з найбільших дерев'яних куполів в світі діаметром 92 м (рис. 13.11).

На рис. 13.12 показані сучасні варіанти конструкцій з дерева при створенні великопрольотних споруд. Це стало можливим завдяки появі клейових виробів, нових засобів для захисту від гниття і займання, а також розробці усовершенст-

Сучасні можливості конструкцій з дерева

Мал. 13.12. Сучасні можливості конструкцій з дерева:

а - крите нулі для футболу з дерев'яним покриттям. Фінляндія, м Гельсінкі, рооку Architect's Office; б - Metropol Parasol - найбільша в світі конструкція з дерева. Іспанія, м Севілья, 2011, арх. бюро Дж. Майера (J. Mayer, Н. Architects), фото Ф. алоду; в - символ планети Земля - ЦЕРН-глобус науки і інновацій. Швейцарія, Женева, 2007 г., арх. Дж. Т. Бючі (G. Т. Biichi) і Г. Дессімоц (Н. Dessimoz); г - купол О. Джукаі. Японія, м Акіта, 1997 г. (дощова вода, що стікає з купола, використовується для внутрішнього водопостачання)

Вова методик розрахунку. Клеєна деревина - матеріал з прекрасними архітектурними і конструктивними можливостями.

Часто архітектори для самовираження проектують невеликі, але запам'ятовуються споруди оболочечного типу, використовуючи дерево як будівельний матеріал. Завдяки їх творів відчуваєш, наскільки пластичним матеріалом може бути деревина. Для ілюстрації наведемо кілька фотографій (рис. В.45).

Деякі компанії поставили будівництво невеликих дерев'яних куполів на потік (рис. 13.13, 13.14). Вони, як виявилося, краще задовольняють вимогам ергономіки і саме їх воліє людина для тимчасового перебування і відпочинку.

Геодезичний купол з дерев'яним каркасом з бруса

Мал. 13.13. Геодезичний купол з дерев'яним каркасом з бруса

Збірка дерев'яного каркаса геодезичного купола

Мал. 13.14. Збірка дерев'яного каркаса геодезичного купола

Ергономіка - его наука про пристосування робочих місць, предметів і об'єктів праці для найбільш безпечного та ефективного праці працівника, виходячи з фізичних і психічних особливостей людського організму.

Пропозиції та фантазії архітекторів не мають меж. А якщо ці фантазії збігаються з реальними потребами або бажаннями людини, то споруда стає унікальним. Наприклад, цікава вежа "Прогулянка по верхівках дерев" ( "Tree Top Walk") знаходиться в Національному парку "Баварський ліс" (рис. Β.46, а). Висота вежі - 44 м, а довжина спіральної дерев'яної доріжки з ухилом 6% становить близько 500 м. Такий ухил доріжки дозволяє безперешкодний рух по ній навіть людям з обмеженими можливостями. Усередині вежі ростуть три гігантські 38-метрові ялини. Відвідувачі можуть рухатися вгору починаючи з рівня землі і закінчувати свій шлях у верхівок дерев, одночасно забезпечуючи собі 360-градусний огляд самих дерев і охороняється лісового ландшафту. Легка вежа виконана з клеєного бруса і стягнута металевими тросами (рис. В.46, б).

З великих споруд, виконаних з дерева, які найбільш часто потрапляють в різні довідники та путівники, можна вказати на дерев'яний купол стадіону Північно-Мічіган-

Дерев'яний купол стадіону Superior Dome.  США, м Маркетт

Мал. 13.15. Дерев'яний купол стадіону Superior Dome. США, м Маркетт

ського університету, США, який був прийнятий в експлуатацію в 1991 р і на той час був найбільшим дерев'яним куполом в світі з діаметром 163,4 м (рис. 13.15). По конструкції це геодезичний купол з 781 дерев'яної балкою. Купол запроектований на снігове навантаження в 2,87 кПа і швидкість вітру в 130 км / ч.

Компанія Western Wood Structures, Inc., що працює в області проектування ребристо-кільцевих дерев'яних куполів, вперше побудувала в Японії купол серії "VARAX dome", розрахований на сприйняття дуже великих снігових навантажень і сейсмічних впливів (рис. 13.16). Огороджувальні конструкції купола діаметром 36,6 м спочивають па трьох системах ребер.

Один з найбільших дерев'яних куполів світу розташований в м Одате (Японія). Його розміри в плані - 178 х 157 м в головних осях, висота - 52 м (див. Рис. 13.12, г). Він більше, ніж купол в Такомі (див. Рис. 13.7) довжиною 160 м уздовж однієї з осей і більше купола, зображеного на рис. 13.15. Купол в Одате запроектований архітекторами фірми Тоуо Ito & Associates, а побудований Takenaka Corporation (1995-1997). Тефлонова плівка покриває купол зверху. Купол використовується як спортивна споруда і як місце проведення багатолюдних заходів.

Вище побіжно була згадана оболонка з клеєної фанери (див. Рис. В.45, г). Тонкостінні клеефанерние склепіння з клеефанерних полотнищ в основному мають стрілчасті або кругле обрис із затягуванням або з передачею розпору безпосередньо опор (рис. 13.17).

Вид зсередини на купол споруди Gymnasium Dome Ashiro.  Японія, компанія Western Wood Structures, Inc.

Мал. 13.16. Вид зсередини на купол споруди Gymnasium Dome Ashiro. Японія, компанія Western Wood Structures, Inc.

Схема клеефанерной кругового зводу

Мал. 13.17. Схема клеефанерной кругового зводу

Криволінійні плити покриття з фанерними обшивками можуть бути виготовлені в заводських умовах. Їх використовують в будівлях з зовнішнім відведенням води з покрівлі, в опалювальних будинках при відносній вологості повітря в приміщеннях до 75% і в неопалюваних при розрахунковій температурі зовнішнього повітря не нижче -5 ° С. Доцільність застосування клеефанерних плит визначається малою вагою при високій несучій здатності, так як вони виконують одночасно функції прогонів і пастила, а також забезпечують теплозахист споруди. Для їх виготовлення використовують фанеру підвищеної водостійкості марки ФСФ товщиною не менше 8 мм, що складається з непарного числа шарів шпону хвойних порід сосни та модрини, а також комбіновану з березового шпону. Як утеплювач застосовують вогнетривкі і биостойкие теплоізоляційні матеріали: полімерні плити з пінопласту, пінополіуретану, скломати або минерало- ватяні жорсткі і нолужесткіе плити на синтетичному сполучному. Під утеплювачем влаштовують плівкову або обмазувальну па- роізоляцію.

Іноді фанерні листи після спеціальної обробки безпосередньо використовуються як несучий і огороджує матеріал. Правда, це можливо для певних погодних умов. Спорудження, представлене на рис. 13.18, зібрано з фанерних листів 1,2 х 1,2 м за вісім днів силами трьох робочих.

І нарешті, розглянемо дерев'яний будинок з обтесаних вручну колод, який спирається на монолітний стрічковий фундамент, облицьований валунами (рис. 13.19). Дах його виконана в формі гіперболічного параболоїда. Дощате покриття укладено па прямі крокви, які збігаються з прямими утворюють гіпару. Контур даху також збігається з прямими утворюють гіпару. Зверху дах покритий дерном, росте трава, а сама споруда схожа на природний пагорб, до чого і прагнув архітектор І. Фірсов, який вписав цей будинок в навколишнє середовище, не зрубів зайвого дерева. Ділянка з будинком відокремлюють від берегової лінії

Приміщення для роботи з фанерною дахом

Мал. 13.18. Приміщення для роботи з фанерною дахом

Будинок архітектора І. Фірсова.  Берег Фінської затоки, м Приморськ

Мал. 13.19. Будинок архітектора І. Фірсова. Берег Фінської затоки, м Приморськ

трохи більше 100 м. Цей стиль в архітектурі можна назвати стилем природної екології. Його цілі збігаються з цілями ноосферної архітектури, яка була розглянута в параграфі 11.2.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >