Второе рождение: древесина в строительстве

Предыдущий период – вторая половина ХХ века – в нашей стране характеризовался отсутствием интереса к древесине как к индустриальному строительному материалу, что повлекло за собой отсутствие в достаточном объеме нормативных документов, определяющих технический уровень деревянных конструкций и зданий. Между тем, учитывая тенденцию глобального обветшания жилья в России, деревянное домостроение могло бы стать альтернативой возведению жилья из бетона и кирпича в городах и сельских поселениях.

Прогресс в деревянном домостроении возможен, но для его достижения необходима поддержка, прежде всего в области инфраструктуры. Так, например, в Архангельской области деревянное домостроение продолжает оставаться важнейшей частью строительного комплекса региона. За прошедший период реализации программы переселения из аварийного жилья (2013–2016 годы) в области построено 147 домов, из них деревянных – 96.

Необходимо, чтобы конкурентный спрос на деревянное домостроение (в том числе двух- и трехэтажное) соответствовал уровню возможностей строителей и имел технологическое сопровождение.

Древесина и древесно-композиционные материалы можно использовать не только для возведения жилых домов, но и для создания объектов промышленного и общественного назначения, служебных зданий и фельдшерско-акушерских пунктов.

Примером повышенного внимания со стороны руководства России к деревянному домостроению является план мероприятий по поддержке и развитию спроса на продукцию деревянного домостроения от 12.08.2016 № 25934-ХМ108, разработанный Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ по итогам заседания Государственного совета РФ от 17.05.2016 № Пр-1138ГС. В своих постановлениях и распоряжениях Правительство РФ постоянно требует повысить качество и эффективность строительства зданий и сооружений.

В последнее время в мировой практике наметилась тенденция высотного строительства жилых зданий из клееных деревянных конструкций.

ДОСАДНЫЕ ПРОБЕЛЫ
Вопрос систематизации параметров качества особенно актуален для деревянного домостроения, критерии технического уровня которого не имеют достаточного отражения в отечественной нормативной документации, что неизбежно, часто отрицательно, влияет на результат строительства.

Прогнозируемый рост домостроительного сектора к 2030 году будет стимулировать развитие лесопильной промышленности и активный спрос на пиломатериалы.

В настоящее время производятся в основном обезличенные пиломатериалы, а к 2030 году более половины выпускаемого объема составят конструкционные, отделочные, биозащитные и спецификационные пиломатериалы. Необходимо улучшить и структуру потребления пиломатериалов, чтобы до 70 % использовать в строительстве деревянных жилых домов.

Развитие производства фанеры клееной до 2030 года будут обеспечивать следующие факторы:

• расширение ассортимента выпускаемой продукции с улучшенными потребительскими свойствами, повышенной огнестойкостью, биостойкостью;

• увеличение доли производства большеформатной фанеры;

• освоение новых технологий производства хвойной фанеры;

• освоение производства фанеры на основе использования экологически чистых связующих материалов;

• увеличение объемов заводской переработки фанеры в конечную продукцию.

Емкость внутреннего рынка по фанере клееной определяется ростом спроса на этот вид продукции в сфере строительства и ремонтно-эксплуатационных работ при изготовлении полов из паркета, паркетной доски, паркет-ламината, линолеума, ковролина. Прирост потребления фанеры клееной связан с опережающим общие темпы ввода жилья ростом строительства деревянных жилых домов, в которых при облицовке жилых помещений фанера будет широко использоваться как наиболее экологически чистый из всех листовых древесных материалов.

Древесно-волокнистые плиты (ДВП) – продукт, ориентированный в первую очередь на внутренний рынок, в меньшей степени – на экспорт в страны Средней Азии. Перспектив в сегменте традиционных ДВП, произведенных мокрым способом, нет. Перспективы возможны в сегменте древесно-волокнистых плит средней плотности (MDF), где в последние годы темп роста потребления составлял 15–20  % в год за счет замещения традиционных ДВП и импортозамещения. В ближайшие 5–7 лет ожидается рост потребления на уровне 3–5 % в год. Существует возможность увеличения производства MDF в Архангельской области.

Спрос на древесно-стружечные плиты (ДСП) находится в тесной корреляционной зависимости от роста производства мебели, где используется в настоящее время 90–95 % всех производимых ДСП. В перспективе до 2030 года соотношение использования древесных плит различных типов при производстве мебели изменится. Доля ДСП, идущих на производство мебели, сократится до 75–80 %, при увеличении, соответственно, доли MDF.

В общих объемах производства ДСП к 2030 году доля ориентированно-стружечных плит (OSB), широко применяемых за рубежом при заводском производстве деревянных каркасно-панельных домов, может составить 20–25 %.

В последние годы темп роста потребления ДСП составлял 8–10  % в год. В ближайшие 5–7 лет увеличение потребления ДСП будет умеренным, на уровне 3–5 % в год.

Спрос на продукцию для деревянного домостроения (круглые лесоматериалы, пиломатериалы, листовые древесные материалы, конструкционные изделия на основе древесины и т. п.) отложен ввиду низкой покупательной способности населения. При наличии государственной поддержки, оказываемой в различных формах, развитие деревянного домостроения способно обеспечить высокие темпы производства всех видов листовых материалов.

ИННОВАЦИОННАЯ ДРЕВЕСИНА
Технология объемно-модульного домостроения – принцип строительства, позволяющий заинтересовать широкий круг потребителей и инвесторов на российском рынке.

Технология модульного домостроения опирается на инновационные технологии и позволяет достичь целого ряда преимуществ в сравнении с традиционным кирпичным и кирпично-монолитным домостроением. Особенно перспективным это направление является для территорий арктической и субарктической зон.

Сборка модулей в заводских условиях позволяет сократить продолжительность строительства, минимизировать зависимость возведения зданий от погодных условий и, что немаловажно, контролировать качество изделий, подготовленных в виде оснащенных санитарно-бытовой техникой модулей.

Быстровозводимые объемно-модульные конструкции жилых зданий из деревокомпозиционных материалов имеют ряд неотъемлемых преимуществ:

• доступность материальной базы;

• продолжительный срок службы (50–60 лет);

• теплотехнические показатели соответствуют стандартам энергоэффективности;

• легкость конструкций позволяет выполнять облегченный фундамент, что является существенным плюсом для возведения зданий на слабых грунтах и в районах с вечной мерзлотой;

• за счет доступности материалов и снижения трудозатрат при производстве работ стоимость модульного дома также снижается;

• экологичность такой технологии обусловлена не только применяемыми в ней экологически чистыми материалами, но и уже на стадии сборки модулей – примерно 96 % строительных отходов остается на заводе-производителе и впоследствии утилизируется; также экологически чистым остается процесс возможной утилизации построек.

Объемно-модульные технологии можно использовать при строительстве медицинских центров, детских садов, школ, аэропортов, военных учреждений, ресторанов, отделений связи, других социально значимых, а также удаленных объектов. Данная технология позволяет в короткие сроки реализовать программы по расселению ветхого жилья. Особое преимущество технология строительства объемно-модульных зданий приобретает в местностях, где строительство по традиционной технологии сильно затруднено из-за неблагоприятных погодных и климатических условий – в зоне вечной мерзлоты, за полярным кругом в условиях Севера, Арктики и Субарктики, в местах с разреженным населением, в сейсмоопасных зонах, в районах стихийных бедствий.

Важным на сегодня вопросом остается модернизация существующей нормативной базы методик проектирования и расчета деревянных объемно-модульных конструкций, а также сертификации готовых домов, материалов и комплектующих.

При разработке проектов зданий по технологии быстровозводимого объемно-модульного домостроения из древесных композиционных материалов следует серьезно подойти к вопросу исследования и проектирования конструкций модулей и отдельно взятых элементов, а именно:

• повышению качества и эффективности узловых соединений;

• подбору эффективного современного утеплителя, который не только подойдет по теплотехническим характеристикам, но и будет служить долгие годы, не теряя объема и не давая усадки в вертикальных конструкциях;

• созданию технических условий для возможности возведения зданий повышенной этажности;

• подбору оптимального соотношения сечения и шага элементов каркаса, учитывающего нагрузки и возникающие усилия для обеспечения необходимой жесткости и прочности каркаса, что позволит понизить неоправданные материальные затраты;

• рассмотрению всех необходимых решений по соблюдению требований эксплуатационной надежности и пожарной безопасности.

На сегодняшний день в России существует «опытный» регион – Ленинградская область, в которой панельно-каркасная технология прошла апробацию, зарекомендовала себя и успешно продается. Рынок начал формироваться в 2003 году и сейчас находится в достаточно зрелом состоянии. В 2009 году, когда наблюдался обвал строительного рынка, производители Северо-Западного федерального округа сохранили объемы производства. Это явилось следствием того, что каркасно-панельные дома успешно «отвоевывают» долю у домов других типов.

Срок окупаемости инвестиций в производство не превышает двух лет. Рентабельность такого производства значительна и в среднем может составить, с учетом транспортных расходов, возможности использования местного сырья и затрат на продвижение продукта на рынок, от 2,5 до 3,5 руб. на 1 руб. инвестиций. Такое производство за счет высоких показателей в оценке инвестиционной привлекательности может способствовать общему улучшению финансового состояния деревообрабатывающего предприятия.

МНОГОЭТАЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
Сегодня во многих странах мира становится актуальным многоэтажное деревянное домостроение. Большая часть таких зданий строится на основе стеновых и каркасных систем, так как они являются наиболее простыми и эффективными. Поэтому на территории нашей страны при создании материальной и технической базы для воплощения высотного деревянного домостроения рекомендуется ориентироваться именно на эти системы как наиболее распространенные и зарекомендовавшие себя.

Основным толчком для развития много-этажного деревянного строительства стали разработка и выведение на рынок разных высокопрочных конструкций на основе древесины, таких как перекрестно-клееная древесина (CLT-панели), клееный брус, семейство SCL  – конструкционная композитная древесина (LVL  – брус из клееного шпона, PSL – деревокомпозит из клееных параллельных лент древесины, LSL – плиты на основе длинной плоской стружки, OSL).

Технические разработки и растущая доступность данных материалов позволили использовать их в качестве несущих элементов каркаса – колонн, балок, стеновых панелей, перекрытий, а также перегородок, балконов и даже несущих элементов лестничных клеток.

При анализе зарубежного опыта можно выделить три конструктивные системы, по которым на данный момент осуществляется строительство многоэтажных деревянных зданий (США, Канада, Скандинавские страны и т. д.):

• каркасная (балочно-стоечная);

• перекрестно-стеновая (панельная);

• комбинированная.

Основными конструкционными материалами стеновой (бескаркасной) системы являются СLT-панели.

Нормативной классификации по этажности деревянных зданий в зарубежных странах как таковой нет, но общепринято следующее разделение по этому критерию:

• малоэтажные (1–4 этажа);

• средней этажности (5–10 этажей);

• высотные (11 и более этажей).

Примеры высотных деревянных зданий: жилое здание Treet, офисное здание Mjøstårnet в Норвегии; здания Brock Commons, PortLiving в Канаде.

При анализе несущих элементов таких объектов можно отметить, что они выполнены не полностью из древесины. Практически во всех зданиях преобладают железобетонные фундаменты, в некоторых плиты перекрытия выполнены из бетонно-древесного композита, а в большинстве случаев вертикальные связи и узлы стыков несущих элементов для придания жесткости всему зданию выполнены с применением стали.

Резюмируя, можно сказать, что для повышения эффективности продукции деревопереработки целесообразно ориентировать производителей на выпуск не только пиломатериалов, но и элементов несущих и ограждающих конструкций домостроения. Это современные материалы и изделия (OSB, MDF, ламинат и др.), элементы заполнения оконных и дверных проемов (деревянные окна, двери), лестницы и прочее.

Необходимо рассмотреть вопросы создания производств с использованием современных высокотехнологичных процессов для выпуска перекрестно-клееных панелей типа CLT, клееных деревянных конструкций (КДК), быстровозводимых объемно-модульных зданий.

Борис Лабудин, д. т. н., профессор каф. инженерных конструкций, архитектуры и графики Высшей инженерной школы САФУ, действительный член FIABCI