The article discusses the features of using CLT panels in civil engineering
panels, wood, multilayer material
Панели CLT (KLH, BSP, X-LAM, CROSS-LAM) – строительный материал из перекрестноклееной древесины. Широко используются в современном строительстве в качестве стен, межэтажных перекрытий, полов, перегородок, перекрытий, а также крупногабаритных элементов. CLT-панель – уникальный строительный материал для строительства частных домов, административных и общественных зданий [1-5].
CLT-панели – многослойный материал, состоящий из деревянных ламелей, сложенных в ряды. Изделия склеиваются между собой и спрессовываются. Ряды располагаются крест-накрест относительно друг друга. Вертикальные ламели обеспечивают высокую несущую способность, а горизонтальные – жесткость в продольной плоскости.
Впервые данную технологию применили в Швейцарии в 90-х годах прошлого столетия. Позднее внеся изменения, некоторые компании начали собственное производство. Первые современные CLT-панели были разработаны в 1996 году в Австралии. Благодаря возросшему интересу общества к эко-строительству технология стала востребованной.
Данные панели позволили возводить не только одноэтажные, но и многоэтажные здания, многоквартирные дома. В Западной Европе предложенная технология занимает все большую долю строительной отрасли. В нашей стране производство CLT-панелей активно развивается.
Особенности производства этого стройматериала:
– фанера изготавливается из шпона (тонких листов древесины), а панели CLT из ламелей с прямоугольным поперечным сечением.
– панели изготавливают из обрезной хвойной древесины, влажность которой составляет около 12% (допускается отклонение на 2%). Заготовки проходят процедуру камерной сушки, а затем торцуются. Сращивание производится на зубчатый шип. Так получается материал заданной длины. Ламели склеиваются, а затем подвергаются прессовке (рис. 1).
Рисунок 1 – CLT-панель.
– далее следует этап строгания и шлифовки для получения идеально гладкой поверхности. Если панели будут использоваться для монтажа стен, их могут отделывать слоем ОСП. Затем в соответствии с планом здания прорезываются оконные, дверные проемы, каналы для прокладывания коммуникаций. Данная процедура выполняется на станках с числовым программным управлением (ЧПУ), что обеспечивает высокую точность обработки.
Процесс производства одной заготовки длится от 15 до 60 минут. В результате получаются панели шириной от 60 до 400 см и длиной до 24 м. Они состоят из 3-12 слоев и могут иметь толщину от 6 до 35 см.
Готовые элементы будущего здания транспортируют на участок, а затем собирают, подобно конструктору. Архитектором разрабатывается план дома, по которому производится установка и монтаж каждой пронумерованной панели. Конструкция собирается на заранее подготовленный фундамент.
В процессе строительства принимает участие небольшая бригада, использующая лишь подъемный кран и простой электроинструмент. На установку одной панели в среднем требуется около 20 минут. Дом для одной семьи строители собирают примерно за 8 часов (рис. 2).
Рисунок 2 – Возведение дома из CLT-панелей.
После этого можно сразу приступать к внутренней и наружной отделке. При этом стены не нужно штукатурить, так как они после механической обработки на производстве приобретают идеально ровную поверхность. Для всех коммуникаций уже подготовлены необходимые трассы, места для установки щитков, ревизионных окон и т. д. Поэтому дом будет готов к сдаче за считанные дни.
В результате исследовательских работ выделен ряд преимуществ:
– панели изготавливаются из натуральной древесины, поэтому внутри помещений устанавливается здоровый микроклимат.
– специальная обработка панелей препятствует усадке готового здания. В подготовленные проемы можно сразу монтировать панорамные окна.
– стены обладают хорошим сопротивлением внешним осадкам, в них нет щелей, которые нужно герметизировать.
– при отделке внутри и снаружи здания можно применять любые декоративные материалы, в том числе навесные фасады с внешней стороны стен.
– возможность строительства многоэтажных зданий. В Европе по этой технологии возводят торговые центры, стадионы, больницы, многоквартирные здания и т.д.
– здание отличается высокой пожаростойкостью. При проведении испытаний стена толщиной 180 мм нагрелась с обратной стороны на 10°С за час под воздействием нагрева 1200°С [6,7].
– при планировании интерьера, экстерьера можно реализовать любой архитектурный стиль.
– строение является экологичным. Кроме натуральной древесины при производстве применяется клей класса Е1. Данный состав используется при производстве мебели [8,11].
– в процессе строительства остается минимальное количество отходов и строительного мусора.
– дом из CLT-панелей отличается высокой сейсмостойкостью. Здание выдерживает землетрясение силой до 9 баллов [12].
– низкая теплопроводность (0,13 Вт/м*К), высокий показатель теплоемкости (2,1 кДж/кг). Поэтому показатель теплоизоляции дома из панелей CLT в 3-5 раз выше, чем у зданий из кирпича и бетона. Такие дома при наличии соответствующего утепления можно строить в северных регионах.
– стены и перекрытия отличаются высоким шумопоглощением.
– конструкция весит в 6 раз меньше, чем аналогичное здание из бетона.
– в межэтажных перекрытиях отсутствуют динамические вибрации. Панели отличаются статической прочностью, стабильностью габаритов во всех направлениях.
– внутреннее пространство помещений увеличивается до 10%, так как стены тоньше на 1/3, по сравнению с клееным брусом и бетоном.
– технологию активно применяют американские военные при строительстве корпусов. Перед этим здания прошли испытания на базе ВВС. Для этого было построено несколько домов. Их взрывали в общей сложности 7 раз, а мощность взрыва равнялась больше 275 кг тротилового эквивалента.
В результате этого эксперимента было установлено, что по показателю взрывостойкости здания из CLT не уступают стальному профилю. Данные конструкции выдержали большую нагрузку, о чем заявил производитель.
Кроме того, подобные дома строятся даже в регионах с повышенной влажностью, например, в Тихоокеанском регионе Азии и в странах на побережье Северной Европы [9-11].
Натурные испытания выявили и ряд недостатков [12-14]:
– высокая стоимость – по сравнению с другими строительными материалами.
– необходимость создания дополнительного утеплительного слоя, если дом строится в холодном климате. Однако утеплитель в таких условиях нужен зданиям из любого другого стройматериала.
– наличие в клее, скрепляющем ламели, формальдегида. Но панели CLT являются экологичным материалом, клея в них минимальное количество. Этот состав соответствует классу Е1, что даже в соответствии со строгими европейскими стандартами считается допустимым.
Пока сложно сказать точно сколько будут эксплуатироваться такие дома. Эксперты могут делать только предположения. Поэтому многие застройщики отдают предпочтение традиционным материалам.
Применение CLT-панелей в строительстве общественных зданий является перспективным и экологически чистым решением. Панели обладают высокой прочностью и устойчивостью, а также могут быть использованы для создания не только каркасных конструкций, но и других элементов здания. Несмотря на некоторые недостатки, CLT-панели представляют собой эффективный и инновационный материал для строительства общественных зданий. Применение CLT-панелей в общественных зданиях позволяет создавать современные и функциональные здания с учетом экологических принципов.
1. Goncharova, M.A. Kompozicionnye stroitel'nye materialy na osnove othodov metallurgicheskogo proizvodstva / dissertaciya na soiskanie uchenoy stepeni kandidata tehnicheskih nauk / Lipeck, 2000. Tekst: neposredstvennyy.
2. Abramenkov, E.A., Gruzin, V.V. Sredstva mehanizacii dlya podgotovki osnovaniy i ustroystva fundamentov. Novosibirsk, Izd. NGASU, 2009. Tekst: neposredstvennyy.
3. Mailyan, A.L. Model' vybora racional'nogo varianta tehnologicheskogo processa stroitel'nogo proizvodstva / A.L. Mailyan, R. G. Nehay // Ekonomika i menedzhment sistem upravleniya – 2015. – № 4 (18). – S. 72–77.
4. Chernysh, N.D., Tarasenko, V.N. Sovremennye usloviya sozdaniya komfortnogo arhitekturnogo sredovogo prostranstva / Vestnik BGTU im V. G. Shuhova. 2017. №1. S. 101 – 104.
5. Chernysh, N.D., Koren'kova, G.V., Mityakina, N.A. Problemy, metodicheskie osnovy i tendencii razvitiya professional'noy kul'tury sozdaniya arhitekturnoy sredy / Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V. G. Shuhova, 2015. № 6. S. 93-97.
6. Rossiyskaya Federaciya. Svod Pravil. SP 13-102-2003 «Pravila obsledovaniya nesuschih stroitel'nyh konstrukciy zdaniy i sooruzheniy». Prinyat komitetom RF po voprosam arhitektury i stroitel'stva 21 avgusta 2003. Status – Deystvuyuschiy. Tekst: neposredstvennyy.
7. Rogozhina A.V. Raschet deformativnosti CLT-paneli perekrytiya // Inzhenernyy vestnik Dona,№6 (90), 2022. S 329-339. EDN: https://elibrary.ru/TWGFWN.
8. Esaulenko I.V. Perspektivy razvitiya vysotnogo derevyannogo domostroeniya v Rossii na primere zarubezhnogo opyta // Arhitektura, stroitel'stvo, transport, №4 (98), 2021. S. 17-25. DOI:https://doi.org/10.31660/2782-232H-2021-4-17-25 EDN: https://elibrary.ru/OFUFZP.
9. Wieruszewski M., Mazela B. Cross laminated timber (CLT) as an alternative form of Construction Wood // DRVNA INDUSTRIJA, 2017. №4 (68). P. 359-367. DOIhttps://doi.org/10.5552/drind.2017.1728
10. Hansted J.A., Lin N.R., Walbech M.R. Comparative life cycle assessment of cross laminated timber building and concrete building with special focus on biogenic car-bon // Energy & Buildings, 2021. №254. pp.111604 DOI:10.1016 /j.enbuild.2021.111604.
11. Sathre R., Gustavsson L. Using wood products to mitigate climate change: External costs and structural change // Ap-plied Energy, № 86, 2009. P. 251-257. DOI:10.1016 /j.apenergy.2008.04.007.
12. Rossiyskaya Federaciya. Svod pravil. SP 31-105-2002. Proektirovanie i stroitel'stvo energoeffektivnyh odnokvartirnyh zhilyh domov s derevyannym karkasom" (odobren Postanovleniem Gos-stroya RF ot 14.02.2002 N 6). Tekst: neposredstvennyy.
13. Rossiyskaya Federaciya. Svod pravil. SP 524.1325800.2023. Svod pravil. Visyachie pokrytiya. Pravila proektirovaniya"(utv. Prikazom Minstroya Rossii ot 10.05.2023 N 330/pr). Tekst: neposredstvennyy.
14. Rossiyskaya Federaciya. Svod pravil. SP 64.13330.2017. Svod pravil. Derevyannye konstrukcii. Aktualiziro-vannaya redakciya SNiP II-25-80"(utv. Prikazom Minstroya Rossii ot 27.02.2017 N 129/pr)(red. ot 28.12.2023). Tekst: neposredstvennyy.
