31 июля 2016г.
Древесина является самым древним и в то же время самым современным и перспективным строительным материалом, единственным материалом, который постоянно воссоздается в природе. Важными преимуществами деревянных конструкций являются минимальные затраты энергии при их изготовлении, экологически чистая утилизация отходов переработки древесины и дерева, оставшихся после полной эксплуатации конструкций и сооружений без обременения окружающей среды.
Известно, что самым древним деревянным сооружением, сохранив- шимся до наших дней, является японский храм, построенный более трех тысяч лет тому назад из местного красного дерева. Широкое применение нашли деревянные конструкции при строительстве домов, покрытий храмов и мостов в Древнем Риме. Интересно, что при постройке каменных со- оружений для их усиления зачастую использовались деревянные элементы. Так, при строительстве сторожевых каменных башен на юге Италии для стяжки противоположных стен использовались деревянные брусья.
Деревянные конструкции, применяемые в России, изначально появи- лись в виде бревенчатых конструкций, основной конструктивной формой которых стал сруб из горизонтально расположенных брёвен, соединенных по углам сложными узлами с применением шипов, врубок и других элементов, выполняемых высококвалифицированными мастерами. С применением этих форм русское деревянное зодчество достигло в 1800-х и 1900-х годах верха совершенства при создании домов, хозяйственных построек, церквей, часовен. Более состоятельные домовладельцы строили дома, которые, оставаясь срубами, отличались своими размерами и наличием элементов роскоши в их отделки. Архитектурно-планировочная структура этого дома наглядно показывает патриархальный уклад жизни старой деревни. Под крышей такого дома вместе жили деды, отцы, сыновья и внуки одной общей семьей и общим хозяйством, в котором насчитывалось до трех десятков голов скота. Многие элементы украшения этого дома перешли сюда из каменной архитектуры и являются выражением традиций русского народного зодчества. Наряду с жилыми домами, в виде сруба выполнялись хозяйственные постройки и мосты [1] .
Наиболее широко памятники деревянных построек в России пред- ставлены церковными сооружениями. Среди них следует выделить велико- лепный ансамбль в Кижах на Онежском озере, который считается вершиной развития русского деревянного зодчества. Наиболее сложной в этом ансамбле является конструкция 22-главого Преображенского храма высотой 35 м., построенного в 1714г. За время своего существования деревянные конструкции в Кижах претерпели реставрации, которые, к сожалению, не всегда выполнялись квалифицированно [2].
Развитие деревянного домостроения в Европе в этот период времени получило несколько другой оттенок, характеризуемый наличием деревянного каркаса со сложными узловыми сопряжениями и заполнением каркаса деревянной обшивкой, глиняной обмазкой по жердям и т. д.
В 18-ом веке появляются облегченные решетчатые конструкции с применением брусьев и досок. Одной из старейших в Европе конструкций крыш является, построенный архитектором Иваном Коробовым в 1736-1738 гг. и сохраненный архитектором Андреяном Дмитриевичем Захаровым при перестройке башни в период 1806-1823 гг. шпиль Адмиралтейства высотой 72 м. в Санкт-Петербурге. Следует отметить деревянные фермы покрытия Манежа, построенные в 1817 г. архитектором Бетанкуром, которые имели до пожара в 2004 г. наибольший пролет (около 49 м.) из сохранившихся деревянных конструкций такого рода [3].
Кулибин И. П. в 1776 г. спроектировал деревянный мост через Неву в Санкт-Петербург. Конструкция этого моста представляет собой комбинированную систему, которая состоит из гибкой арки и жесткой решетчатой арочной ферм. Предложенная впервые И. П. Кулибиным комбинированная система является оптимальной для конструкций больших пролетов. Кроме того, такая конструкция дает возможность использовать максимально конструкционные свойства дерева и применить простое решение узлов. При проектировании моста И. П. Кулибин впервые применил свойство веревочного многоугольника для построения арки по кривой давления задолго до разработки этой теории Ламэ и Клапейроном в 1823 г. К сожалению, мост Кулибина не был построен. Однако для экспериментальной проверки его конструкции была построена модель моста в 1/10 его натуральной величины.
Позже, в 1811-1814 гг. Кулибин И. П. предложил конструкцию решетчатой фермы из полосового железа. Этим он намного предвосхитил идею американского инженера Итхида Тауна. Инженер И.Таун в 1820 г. запатентовал решетчатую конструкцию моста. Предложенные им конструкции состоят из параллельных брусьев, которые при помощи нагелей соединяются с двумя слоями взаимоперекрещивающихся раскосов. Эти соединенные под углом 45° друг к другу раскосы создают единую решетчатую конструкцию. Наибольший пролет этих мостов составлял 60 м.
Шухов В. Г. был одним из замечательных конструкторов конца 19-го – начала 20-го столетий и входит в плеяду выдающихся инженеров не только России, но и всего прогрессивного человечества. В. Г. Шухов был мастером, овладевшим искусством конструирования с минимальными затратами на материалы, изготовление и монтаж. Его висячие покрытия, арочные кон- струкции, сетчатые оболочки и башни в форме гиперболоида были решени- ями нового типа, которые благодаря своей непостижимой и сегодня легкости, удивительной простоте и элегантности конструкции, а также необычным и смелым формам произвели в то время сенсацию.
Практически все строительные конструкции В. Г. Шухова, осуществ- ленные в металле, и идеи, заложенные в них, могут быть реализованы в де- реве. Это можно продемонстрировать на примере строительства деревянных башен –градирен системы Шухова, которые нашли широкое применение при строительстве тепловых электростанций. В своей основе эти башни имели конструкцию сетчатой гиперболической башни, которая многократно реализовывалась В. Г. Шуховым в металле для различных сооружений – от водонапорных башен до Шаболовской радиобашни в Москве [4].
Среди деревянных конструкций В. Г. Шухова следует выделить тон- костенные дощатые своды. Они представляли собой многослойную конст- рукцию из тонких, уложенных плашмя и изогнутых по дуге досок. Доски каждого слоя располагались под углом к доскам предыдущего слоя. Распор свода воспринимался металлическими затяжками. Особенностью этих сводов было также наличие наклонных гибких тяг. С аналогичными тягами предложил В. Г. Шухов и плоские арочные конструкции. В своей основе арочные конструкции или арочные фермы имели жесткий верхний пояс – арку из древесины или металла, которая раскреплялась системой гибких металлических затяжек. Для увеличения изгибной жесткости верхний пояс часто выполняли в виде сквозной арки. Предложенные В. Г. Шуховым арочные и сводчатые конструкции с системой гибких затяжек являются первыми арочными конструкциями с односторонними выключающимися связями. Они предшествовали появлению целого ряда сводчатых и арочных легких покрытий.
В начале 19-го столетия с активным развитием промышленности с но- вой технологией, требующей свободной планировки оборудования, возникла необходимость в большепролетных деревянных конструкциях построечного изготовления. В этот период в нашей стране широко внедрены так на- зываемые дощато-гвоздевые конструкции. Эти конструкции в период отно- сительной нехватки механизмов и квалифицированных рабочих позволяли решать задачи по строительству зданий и сооружений, отвечающих требо- ваниям технологии,
С появлением новых методов обработки дерева и древесных матери- алов, а также средств соединения деревянных элементов менялись и виды деревянных конструкций. В 1932-1936 гг. инженером Деревягиным В. С. предложены брусчатые конструкции на пластинчатых нагелях в виде балок пролетом 6 м. и ферм пролетом до 24 м.
Период индустриализации строительства сопровождался процессом перехода к индустриальным деревянным конструкциям. Технико-экономи- ческой предпосылкой индустриализации являлись типизация и стандарти- зация деревянных конструкций. Наиболее эффективно применение индуст- риальных ограждающих конструкций из дерева и пластмасс. К этим конст- рукциям относятся клеефанерные панели и трехслойные панели с примене- нием пенопластов. Кроме того, учитывая конструкционные свойства древесины, широкое применение нашли несущие конструкции покрытия в виде клееных (в том числе и клеефанерных) балок и арок покрытия и рам.
Дальнейшее развитие деревянных конструкций привело к больше- пролетным пространственным конструкциям. При этом прототипами многих их них были пространственные конструкции в виде сводов, куполов и оболочек построечного изготовления 30-х, 40-х годов 19-го столетия.
Список литературы
1. Архитектурно-градостроительный процесс: регламентации и свобода / Рос. акад. архитектуры и строит. наук, НИИ теории и истории архитектуры и градостроительства ; отв. ред. И. А. Бондаренко. - М.:ЛЕНАНД, 2013. - 400 с.
2. Архитектура русского православного храма / НИИ теории и истории архитектуры и градостроительства ; под общ. ред. А. С. Щенкова. -М. : Памятники исторической мысли, 2013. - 524 с.
3. Раппопорт П. А. Архитектура средневековой Руси. Избранные статьи : избранные статьи / П. А. Раппопорт. - СПб. : Лики России, 2013. - 327 с.
4. Филимонов Э. В. Конструкции из дерева и пластмасс, учебник /Э. В. Филимонов, М. М. Гаппоев, И. М. Гуськов, Л. К. Ермоленко, В. И. Линьков, Н. В. Линьков, Е. Т. Серова, Б. А. Степанов, 6-е издание перераб. и доп. - М. : Издательство АСВ, 2016, - 436 с.
