ДЕРЕВЯННО-КАРКАСНОЕ ДОМОСТРОЕНИЕ КАК ВАРИАНТ МАЛОЭТАЖНОЙ ЗАСТРОЙКИ В РЕСПУБЛИКЕ БУРЯТИЯ

Одной из самых важных задач строительства является обеспечение населения доступным и качественным жильем. Развитие малоэтажного жилищного строительства позволит решить эту первостепенную социальную проблему. При этом будут реализованы все основные положения современного строительства: быстрота возведения зданий, невысокая стоимость жилья, высокие энерго - и ресурсосберегающие характеристики, сейсмостойкость и круглогодичный сезон строительства.

В настоящее время на малоэтажное жилье приходится свыше 40-50% от общего  объема жилищного строительства в России. Относительная доля ввода малоэтажного жилья за последние 20 лет увеличилась более чем в 7 раз. По прогнозам Правительства РФ этот показатель должен в 2016 г. достичь не менее 60%, а в 2020 г. около 70%. Поставлена цель, вернуться к нормальной плотности населения на 1 гектар – 8 тыс. человек, как это было в 1970 году. Государство сейчас рассматривает малоэтажное строительство как способ повысить доступность жилья для широких слоев населения и увеличить темпы строительства жилой недвижимости. Кроме того, в рамках комплексного освоения удаленных территорий, наиболее оптимально возводить именно невысотные жилые объекты. По социологическим опросам, большинство граждан отдает предпочтение малоэтажному деревянному строительству.

Исходя из вышеизложенного, целью данной работы являлось изучение возможности строительства  в климатических условиях Бурятии малоэтажного деревянного каркасного жилого дома эконом-класса. В задачу исследований входили изучение состояния вопроса в области малоэтажного жилищного строительства; выбор архитектурно – конструктивных и объемно – планировочных решений; - расчет основных элементов каркаса деревянного дома; теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций.

Из условий доступности сырьевой базы (различные породы древесины) в Республике Бурятии, наличия деревообрабатывающих предприятий  можно считать перспективным направлений  жилого строительства деревянное каркасное домостроение. В настоящее время для успешного развития деревянного домостроения в Республике Бурятия имеется индустриальная база строительства в лице ЗАО «Байкальская лесная компания» [1], в области проектирования и строительства деревянных домов свыше 15 лет работает компания БСК «Оптима» [2] и др.

Условия проектирования жилых домов с деревянным каркасом регламентирует Свод Правил 31-105-2002 [3], согласно которому при проектировании указанных домов должны быть выполнены соответствующие требования, Так, значения расчетных равномерно распределенных нагрузок на перекрытия не превышают 2,4 кПа; высота дома не превышает 3 этажа при высоте этажа (от пола до пола) не более 3,0 м; шаг внутренних несущих стен, перпендикулярных наружным несущим стенам дома, не превышает 12,0 м; площадь оконных, дверных и других проемов в каждой несущей стене не превышает 30 % площади стены. Расчетные снеговые и ветровые нагрузки соответствуют СП 20.13330.2011 [4].

Несущие конструкции (элементы каркаса) домов данной системы изготовляются из пиломатериалов хвойных пород, высушенных и защищенных от увлажнения в процессе хранения. Деревянные элементы конструкций, отметка низа которых в проектном положении ниже планировочной отметки земли или превышает ее менее чем на 250 мм, должны быть изготовлены из пиломатериалов, обработанных антисептиками в соответствии с требованиями СП 28.13330.2012 [5].

Существует два главных способа строительства деревянных каркасных зданий:

-    каркасно-панельный способ (Рисунок 1а), предполагающий наличие типовых проектов, для которых изготавливают унифицированные элементы конструкций. Из них непосредственно на месте строительства возводят каркасный дом «под ключ». Основными достоинствами этого способа являются малые сроки и всесезонность строительства. Недостатком является ограниченный ассортимент архитектурных решений.

-    каркасно-рамочный способ (Рисунок 2 б), который позволяет строить здания с большим количеством криволинейных поверхностей. Отличительной чертой этого способа являются то, что подготовка и сборка всех требуемых для постройки элементов осуществляется на стройплощадке, а также широкий ассортимент архитектурных решений будущей конструкции.

Весьма широк спектр архитектурно – конструктивных и объемно – планировочных решений деревянных каркасных жилых домов. В нашей работе с целью выяснения вопроса о возможности строительства малоэтажного деревянного каркасного жилого дома эконом-класса в климатических условиях Бурятии были рассмотрены различные архитектурно – конструктивные и объемно – планировочные решения, представленные в открытых источниках информации.

В качестве места строительства рассматривали Иволгинский район Республики Бурятия, как благоприятный район для строительства частных домов по нескольким причинам (активно развивающееся частное домостроительство, оптимальное местоположение в черте города, возможность подключения ко всем инженерным сетям и развитая инфраструктура района).

На Рисунке 2 в качестве образца показан компактный в плане загородный коттедж, рассчитанный на круглогодичное комфортное проживание семьи из 2-3 человек. В доме запроектирована гостиная, объединенная с кухней-столовой, спальня и ванная комната. Главный фасад коттеджа украшает просторная, крытая терраса пятигранной формы [6].

Каркас рекомендуется изготавливать из высушенной древесины во избежание деструкции при эксплуатации. Более надежные и высококачественные каркасы можно изготавливать из клееной древесины, что приведет к удоражанию  строительства  по сравнению с использованием обычной древесины. Древесина, из которой изготавливают каркас, должны быть основательно обработаны антисептиками, предотвращающими образование плесени и грибка, а также антипиренами, повышающими огнестойкость, долговечность и надежность строения. Применяемые при строительстве плитные материалы на основе древесины, в которых содержание свободного формальдегида превышает 5 мг на 100 г плиты, должны быть обработаны специальными детоксицирующими грунтовками.

Для реализации проекта, как правило, требуется привязка под конкретные климатические условия. В связи с этим нами были проведены некоторые расчеты (расчет балки покрытия, теплотехнический расчет ограждающей конструкции стены). Представляло интерес оценить эскплуатационную прочность элементов деревянно – каркасного дома, в данном случае, был произведен расчет поперечной балки покрытия.

Исходные данные:  запроектировать балку покрытия составного сечения деревянно-каркасного здания пролетом 5 метров (Рисунок 3).

Нагрузки:

– расчетная q = 2,04 кН/м;

– нормативная qн = 1,86 кН/м.

Принимаем сечение балки из двух брусьев 2×b×h = = 2×125×150 мм. Материал – сосна (γп = 0,95).

Расчетный изгибающий момент:

M = 0,125ql2 = 0,125 × 2,04 × 25 = 6,37 кНм.

Расчетная поперечная сила: Момент сопротивления:

Q = ql/2 = 2,04 × 5/2 = 5,1 кН.

 W = b(2h)2/6 = 12,5(2 × 15)2/6 = 1875 см3.

Момент инерции: Статический момент:

J = b(2h)3/12 = 12,5(2 × 15)3/12 = 28125 см4.

 S = bh2/8 = 12,5 × 152/8 = 1406,25 см3.

Проверка прочности принятого сечения:

σ = M/W × kw = 637/1875 × 0,875 = 0,34 < Rи/γп = 1,5/0,95 = 1,58 кН/см2.

Жесткость балки:

f/l = 5qнl3/384EJ × kж =5 × 2,04×10–2 × 5003/384×103 × 28125 × 0,7 = 0,0016 < [1/200]/γп = [1/ 200] / 0,95 = 0,0058 .

Расчет показывает, что прочность и жесткость балки обеспечена.

Важной составляющей при проектировании является обеспечение комфорта в помещениях будущего дома. В данной работе был проведен теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций, которые обеспечат благоприятный температурный и влажностный режим в помещении.

Теплотехнический расчет наружной стены

1. Влажностный режим помещения здания в зависимости от tint и φint – нормальный.

2. Зона влажности района – сухая.

3. Условия эксплуатации наружных ограждающих конструкций – А.

4. Значение градусо – суток в течение отопительного периода

Dd = ГСОП = (tb – ttx) * zht = (21 – (- 10,4)) * 237 = 7441 °C*сут. ,

где ttx, zht – средняя температура наружного воздуха, °C , и продолжительность, сут/год, отопительного периода, принимаемые по своду правил для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 °C ;

где tb – расчетная температура внутреннего воздуха здания, °C, принимаемая при расчете ограждающих конструкций групп зданий.

В настоящее время в отношении малоэтажного домостроения сложилось устойчивое мнение, что это хорошая альтернатива современной многоквартирной застройке, поскольку обладает рядом преимуществ: относительно небольшая себестоимость, высокая скорость и всесезонность строительства, отсутствие необходимости тяжелой строительной техники при возведении, возможность быстрого демонтажа, легкий доступ к коммуникациям, низкая теплопроводность ограждающих конструкций, хорошая звукоизоляция ограждений, возможность прокладки коммуникаций внутри стен, облегченный фундамент, отсутствие усадки, экологически безопасно и т.д.

Вместе с тем, обеспечение качества и безопасности строительства малоэтажных домов, в особенности для регионов с повышенной сейсмической активностью и суровыми климатическими условиями, к которым относится Республика Бурятия, остается актуальной проблемой. Согласно статье 49.2 Градостроительного Кодекса РФ, в отношении проектной документации ряда объектов малоэтажного строительства (объекты индивидуального жилищного строительства, жилые дома блокированной застройки, отдельно стоящие объекты капитального строительства с количеством этажей не более чем два, общая площадь которых составляет не более чем 1500 квадратных метров и которые не предназначены для проживания граждан и осуществления производственной деятельности…) государственная экспертиза не проводится. Стройнадзор также исключен из процесса осуществления надзора за малоэтажным строительством, поскольку по закону контроль со стороны Стройнадзора осуществляется в том случае, если предусмотрена госэкпертиза.

Ввиду отсутствия контроля качества возведения малоэтажных зданий из вышеперечисленного перечня и не подпадающих под экспертизу и контроль со стороны Стройнадзора в целях обеспечения безопасности их строительства и эксплуатации, целесообразно разработать механизм контроля качества проектирования и строительства малоэтажных зданий в Республике Бурятия. Данный механизм должен, на наш взгляд, включать следующие этапы:

-   при составлении конкурсной документации для участия в тендерах, разрабатываемой соответствующими органами, тщательно прописывать требования Заказчика к качеству проектной документации, строительства и строительных материалов, и изделий;

-      при составлении конкурсной документации, разрабатываемой для участия в тендерах тщательно прописывать требования к уровню подготовки строительных кадров, в том числе кадров рабочей специальности;

-   заказчикам при приемке в эксплуатацию объектов малоэтажного строительства привлекать независимых экспертов.

В России за последние десятилетия интенсивно внедряются различные технологии строительства малоэтажных деревянных зданий и сооружений (каркасные и каркасно-щитовые дома, дома из клееного бруса, круглого оцилиндрованного бревна, дома с использованием СИП-панелей, технологии Совби и т.д.). В этой связи представляется целесообразным проведение исследований состояния конструкций деревянных домов с использованием современных технологий с учетом сурового климата и повышенной сейсмики (исследование напряженно-деформированного состояния элементов деревянных конструкций, в том числе большепролетных, исследование сейсмостойкости и пожаробезопасности конструкций, разработка архитектурно-планировочных решений, эффективных ограждающих конструкций и т.д.). Имеющая нормативная база в виде Территориальных строительных норм Республики Бурятия [10] в области деревянного строительства требует обновления и переиздания в связи с развитием новых технологий деревянного строительства.

Кроме того, целесообразным представляется создание строительного кластера по деревянному домостроению в Республике Бурятия, объединяющего усилия всех участников строительного процесса, включая проектно-конструкторские, производственные и строительно-монтажные компании, а также поставщиков строительных материалов и услуг, образовательных учреждений (профильные ССУЗы, ВУЗы РБ), инвесторов, которые взаимодействуют в рамках государственно-частного партнерства при руководящей роли Министерства строительства и модернизации жилищно-коммунального комплекса Республики Бурятия.

Список литературы

1.     [Электронный ресурс]/ режим доступа: www.blk.ru

2.     [Электронный ресурс]/ режим доступа: www.bsk-optima.ru

3.     СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом».

4.     СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

5.     СП 28.13330.2012 «Защита строительных конструкций от коррозии»

6.     [Электронный ресурс]/ режим доступа http://www.allhomes.ru/katalog-proektov-domov/f-054-1s/

7.     СП 50.13330.2010 «Тепловая защита зданий».

8.     СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений».

9.     СП 55.13330.2011 «Дома жилые одноквартирные».

10. Территориальные строительные нормы Республики Бурятия: указания по антисейсмическим мероприятиям в деревянных конструкциях и зданиях, возводимых в Республике Бурятия/ Демин Э.В., Панов А.Б.; Госстрой РБ: Баранников В.Г., Задевалов А.Н.- Улан-Удэ: Минстройжилкомхоз, 2002. - 46с.