10870

2.ASTM C876 Standards Test Method for Half-cell Potentials of Reinforcing Steel in Concrete;

3.СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений / Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003;

4.Пузанов А.В., Улыбин А.В. Методы обследования коррозионного состояния арматуры железобетонных конструкций. MagazineofCivilEngineering, №7, 2011;

5.Матвеев И. К., Матвеев В. К., Шевчук К. М., Дрыгин Р. М. Диагностика активной коррозии арматуры в железобетонных конструкциях мостовых сооружений // Мир дорог, № 49, 2010;

Терешанцев С.А., Ярошук Е.Д.

(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)

ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ДЕРЕВЯННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА И ПРОБЛЕМЫ ЕГО РАЗВИТИЯ В РОССИИ

Россия - самая великая лесная держава мира. Здесь сосредоточена четвертая часть мировых запасов леса. И с незапамятных времен именно дерево являлось традиционным и главным строительным материалом для Руси.

Однако, будучи в лидерах мирового запаса лесных ресурсов, в деревянном строительстве наша страна катастрофически отстает от соседей. Так, в Финляндии на долю деревянных домов приходится 40%, в Австрии – 30 %, в Германии – 20 %. Причем европейцы не просто возобновляют строительство зданий из дерева, но еще и постоянно разрабатывают различные технологии, позволяющие им возводить высотные деревянные дома [2].

Прежде чем говорить о проблемах реализации деревянного строительства в России, стоит отметить достоинства данного материала и развеять некоторые заблуждения, касающиеся его свойств.

Итак, к преимуществам дерева, как строительного материала, можно отнести следующие свойства:

•Хорошая воздухо - и паропроницаемость. Обычно говорят, что деревянные стены «дышат».

•Легкость деревянной конструкции. При мягкой почве целесообразнее строить легкие деревянные дома, которые не будут проседать. Это вопрос не только безопасности, но и экономии. Во-первых,

80

на возведение фундамента нужен меньший объем материалов. Во-вторых, снижаются затраты на производство и транспортировку.

•Хорошие теплоизоляционные свойства. Деревянные конструкции хорошо удерживают тепло, а значит позволяют в холодное время года экономить на отоплении. Так, стена деревянного дома в 5 раз лучше по теплоизоляционным свойствам, чем стена кирпичного, в 7 раз – по сравнению с бетонной и в 300 раз по сравнению со сталью такой же толщины. Летом же, наоборот, в деревянных домах царит приятная прохлада. Дом из дерева вентилируется естественным способом: идет постоянный воздухообмен через поры древесины. Благодаря этому, здания

вбольшей степени защищены от вредоносных грибков и плесени.

•Прочность.

•Эстетичность. Красота природной текстуры дерева подчеркивает индивидуальность сооружения, а аромат и приятный для глаза цвет материала очень хорошо влияют на психологическое состояние.

•Инертность дерева: оно не ржавеет, не подвержено коррозии, обладает огромной химической стойкостью и в агрессивных средах является лучшим материалом.

•В дереве обитают полезные для людей и животных микроорганизмы. Дерево выделяет полезные летучие вещества фитонциды

– они сами обеззараживают воздух в помещении, препятствуют развитию болезнетворных бактерий. Поэтому в рубленых домах всегда свежий воздух, отличный микроклимат – а это значит, что жильцам таких домов не нужны дополнительные системы кондиционирования. Кроме того, дерево излучает нулевой электростатический заряд;

•Пожароустойчивость. Деревянный брус сечением 25-40 см в случае пожара горит долго и дает ценное время для принятия различных мер против огня. Массивная доска, как правило, обугливается на внешней стороне, полностью не прогорая. Сохранить стены деревянного дома помогут и современные огнезащитные составы. А вот металл при сильном нагревании буквально начинает таять. Кроме того, в первую очередь нужно обращать внимание на то, сколько газов и токсичных веществ выделяется при горении. И даже если загорятся стены деревянного дома, у жильцов хватит времени, чтобы выйти из него, не задохнувшись.

•Легкость в обработке и соединении деревянных конструкций. Древесина, в отличие от того же кирпича, имеет гибкую структуру. Поэтому при смещении опор деревянный дом может сгибаться, не расходясь по швам. Вместе с тем, даже самый маленький сдвиг в кирпичном доме приведет к трещинам. Например, во время землетрясения

в2003 году в Республике Алтай многие дома из бревен остались целыми – разрушились в них только кирпичные печи.

•Акустические свойства. Звучание музыки в залах, отделанных

деревом, отличается красивой тембральной окраской. Наоборот,

81

совершенно противопоказаны железобетонные конструкции, особенно тонкие, и штукатурка по сетке рабица. Звуки, отраженные от этих поверхностей, обладают неприятным «металлическим» оттенком. В «быту» древесина может сослужить роль хорошего звукоизолятора. Она предотвращает эхо, а громкие звуки улицы не проникают внутрь и не раздражают жильцов.

• Возобновляемость и долговечность. Также дерево является не только лучшим строительным материалом, но и абсолютно возобновляемым ресурсом, поскольку при правильном организованном лесоводстве через 15-25 лет вновь выросшие деревья годны для строительства. Срок дерева, как строительного материала, не ограничен при правильной обработке. Дерево может служить вечно. Пример тому – северное деревянное зодчество, например, знаменитый архитектурный комплекс острова Кижи, построенный в 1714 г [1].

Россия обладает колоссальными возможностями для строительства из дерева. По физико-механическим характеристикам наш лес лучше, чем канадский или американский. Наша древесина из-за большей плотности лучше подходит для производства окон и любых конструкций, испытывающих повышенные нагрузки, а потому российский лес в большей степени пригоден для деревянного домостроения. Однако, сегодня мы почти не строим из дерева – тем более индустриальным, дешевым и качественным образом. Древесина и дерево превратилось в экспортное сырье, нужное где-то там, за границей, но не нам.

В итоге мы почти утратили саму культуру работы с деревом, и как следствие, уважение к дереву и потребность в нем, разрушены традиции в строительстве жилых построек, культура обработки дерева, утрачены смелые конструкторские и инженерные приемы, увеличивающие долговечность зданий. Сегодня качественное дерево покупается в Финляндии, технологии заимствуются у итальянцев, и даже учиться наши плотники ездят в Германию. Таким образом, дефицит профессионального персонала деревянное домостроение ощущает не менее остро, чем и другие отрасли строй-комплекса.

Итак, каковы же проблемы и перспективы развития деревянного строительства в России?

1. Модернизация отрасли.

Это направление должно затронуть не только техническое обеспечение производства, а и учебно-лабораторную и материальную базу, ведь устарело не только оснащение деревообрабатывающих предприятий, оставшихся «в наследство» со времен СССР, а и технологии, которые уже не отвечают требованиям современной жизни.

2. Кадровое обеспечение.

Именно человеческий потенциал должен стать крепким активом деревообрабатывающих предприятий. Ориентироваться необходимо на

82

опыт успешных коллег, зарекомендовавших себя на высоком уровне в деревянном домостроении.

Например, в Финляндии при производственных предприятиях существуют учебные центры, в которых обучают всем этапам технологического процесса – от лесозаготовительных работ до производства деревянных материалов и возведения строений из них.

3. Правильная реклама.

На данный момент деревянный дом, пусть даже речь идет о загородном доме, – удовольствие не из дешёвых. Цена и качество остаются главными «двигателями торговли». На данный момент государство активно пытается активизировать лесозаготовку и ограничить экспорт древесного сырья, что поспособствует росту доступности материала.

4. Стимулирование инноваций.

Устаревшая нормативно-правовая база (особенно в разделе противопожарной безопасности) – один из камней преткновения на пути развития в сфере деревообработки и деревянного домостроения.

Например, в Финляндии пересмотр государственных стандартов послужил толчком к стремительному развитию многоэтажного строительства из дерева. В 33-х регионах страны сейчас действует программа «Деревянный город», предусматривающая создание жилых зон под деревянную застройку домами различных конструкций – от индивидуальных коттеджей до многоквартирных 5-6 этажных домов. По действующим российским нормам деревянная архитектура достигает максимум 3-го этажа [3].

Таким образом, развитие деревянного строительства в России является необходимым не только в социальном и экологическом плане, но

ив экономическом. Развитие деревянного строительства способствует увеличению объема выпуска продукции глубокой переработки, что заставляет государство и частных инвесторов в значительной степени вкладываться в реализацию проектов по установке нового и модернизации существующего оборудования в деревообрабатывающей отрасли. Реализация подобных проектов направлена на максимальное использование собственного производства лесоперерабатывающей отрасли

изамещение импорта ряда продукции деревообработки.

Литература

1.Коваль А.О., Дугнист С. В. «Проблемы деревянного строительства

вРоссии и перспективы его развития», 2009г.

2.В Европе активно строят многоэтажные деревянные дома [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://kalevalaosb.ru/about/pressa/129

3.Деревянное домостроение в России: перспективы и парадоксы

83

http://vproizvodstvo.ru/analitika_rynok/derevyannoe_domostroenie_v_rossii_pe rspektivy/

Терешанцев С.А., Ярошук Е.Д.

(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРЫ

В строительной отрасли все активнее находят свое применение новые технологии, а также высокотехнологичные инновационные материалы, качественные и эксплуатационные параметры которых на порядок превышают аналогичные показатели традиционных материалов. Одним из перспективных направлений развития строительной отрасли является расширение области применения стеклопластиковой арматуры, которая, несмотря на свое недавнее появление, уже успела стать достойной альтернативой стальной арматуре.

Стеклопластик представляет собой композиционный материал, в состав которого входит стекловолокно и связующее вещество. Стекловолокно является армирующим элементом, обеспечивающим необходимые прочностные характеристики, а связующее вещество – это наполнитель, равномерно распределяющий усилия между армирующими волокнами и обеспечивающий их защиту от воздействий окружающей среды [1].

Арматура из стеклопластика имеет множество достоинств: высокая прочность, низкое значение удельного веса, стойкость к агрессивным воздействиям, благодаря чему ее применение в строительстве становиться привлекательным. Тем не менее, данный материал имеет ряд недостатков, основным из которых является низкий модуль упругости [2].

Целью настоящего исследования является расширение области применения стеклопластиковой арматуры в строительстве. На первом этапе данной работы экспериментальным путем выполнено определение модуля упругости растяжению стеклопластиковой арматуры.

Для проведения данного исследования была изготовлена серия из 3-х образцов стеклопластиковой арматуры диаметром 10мм и длиной 330 мм. Перед началом выполнения эксперимента определялась действительная площадь поперечного сечения образца путем взвешивания на гидравлических весах и вычислением по формуле (1):

84

(1)

где m – масса образца, кг;

–плотность стеклопластика, 1900 ;

–длина образца, м.

Испытание образцов стеклопластиковой арматуры на осевое растяжение с целью определения модуля упругости производилось в соответствии с требованиями ГОСТ 31938-2012 [3]. Испытание производилось на разрывной машине Р-5 соответствующей требованиям ГОСТ 28840-90 [4]. В первом опыте для измерения деформаций использовался экстензометр модели EDP-5A-50 (рис.1) тезометрического типа производства TML Tokyo Sokki Kenkyujo Co. Ltd. В качестве регистрирующего устройства использовалась тензостанция Zet 017-T8 производства ЗАО «ЭТМС». Во втором для измерения деформаций использовался рычажный тензометр Гугенбергера (рис.2). По результатам испытаний оба прибора показали приблизительно одинаковый результат относительного удлинения образца, разница в показаниях составила 3,3%.

Модуль упругости Е стеклопластиковой арматуры определялся как отношение напряжений σ к соответствующей относительной деформации ε. Деформация замерялась при трехкратном нагружении-разгружении образца в диапазоне нагрузок в пределах начального линейного участка диаграммы. Удлинение образца l2, l1 измерялись при уровне 30% и 10% соответственно. Обработанные результаты занесены в таблицу 1.

Таблица 1. Результаты измерений и вычислений

Анализ результатов проведенных исследований показал, что стеклопластиковая арматура имеет сравнительно низкий модуль упругости 36,27 ... 37,51 ГПа (в сравнении у стали 200 ГПа). В следствии чего при применении стеклопластиковой арматуры в качестве элемента армирования в изгибаемых элементах из бетона или древесины высокие прочностные показатели стекловолокна остаются нереализованными, разрушение конструкции будет происходить по сжатой зоне сечения (по бетону, древесине). Для увеличения процентного включения стеклопластиковой арматуры в работу необходимо ее применять в конструкциях с предварительным напряжением.

Литература

1.Стеклопластик, его свойства и области применения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://polimerinfo.com/kompozitnye- materialy/stekloplastik-svojstva.html

2.Недостатки стеклопластиковой арматуры [Электронный ресурс]. –

Режим доступа: http://www.tdbazalt.com/

3.ГОСТ 31938-2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия. - Введ. 2014-01-01. - М.: Стандартинформ, 2014. 35 с.

4.ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования. - Введ.1993- 01-01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. 8 с.

5.Крицин А.В., Лихачева С.Ю., Торопов А.С., Лобов Д.М., Тихонов А.В. Исследования на прочность малоразмерных образцов из бамбукового композита // Приволжский научный журнал. №3(31). Н.Новгород,

ННГАСУ, 2014. С. 26-31.

86

А.В. Тихонов, Д.М. Лобов

(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОПРОСОВ УСИЛЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОМПОЗИТНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

В ходе решения поставленной задачи по усилению конструкции с образованием трещины или по созданию новых составных балочных элементов с использованием связей из углеродного волокна, был сформулирован принцип расчета связевого элемента. Суть принципа сводиться к сравнению двух балочных систем: абсолютно цельной (монолитной) балки и абсолютно бессвязной (составной) балки. Исходя из теоретических исследований В.Г. Писчикова, Г.В. Свенцицкого, А.Р. Ржаницына и П.Ф. Плешкова расчетная балочная система с любыми связями имеет промежуточное положение, в зависимости от податливости и количества связей.

Для того, чтобы рассмотреть поведение системы цельной балки на практике, был поставлен эксперимент. В качестве цельного балочного элемента была взята доска сечением 200х50 мм длиной 2 м без видимых дефектов (Рис.1). Расстояние между опорами составило 1800 мм. Испытание балки производилось по двухточечной схеме до полного разрушения. От потери устойчивости на опорах балки, были установлены уголки в поперечном направлении. Нагрузка подавалась ступенчато и выдерживалась в течении пяти минут. При каждом нагружении фиксировались данные по прогибам.

Рис.1. Испытание цельной балки на прессе.

87

Разрушение балки произошло от смятия на опоре после перехода от упругой к пластической работе материала (Рис.2).

Рис.2. Смятие на опоре при испытании балки.

На диаграмме деформаций (Рис.3) можно отследить переходное состояние и предельные нагрузки, приходящиеся на балку.

Рис.3. Диаграмма деформаций балки

88

Учитывая максимальные усилия, приложенные на балку можно вычислить усилие связи по формуле:

где mсв - количество абсолютно жестких связей.

Исследования соединений деревянных элементов, связанных углепластиком ручного формования, определили оптимальный угол армирования и показали наиболее характерный тип разрушения. Как правило происходит скалывание древесины под углом к волокнам, как и предполагалось в первых предпосылках к исследованию соединений. Причем был определен коэффициент включения в работу углеродного волокна.

Формула для выполнения проверки прочности на скалывание клеевого шва, будет иметь вид:

где Тугл. – усилие, возникающие в углеродном волокне;

Fк.ш. – расчетная площадь взаимного перекрытия внешнего армирования и половины сечения балки с одной стороны;

Rк.ш. – сопротивление скалыванию клеевого шва.

При этом отталкиваясь от расчетных величин вывели коэффициент включения углепластика в работу:

где - расчетное сопротивление древесины скалыванию под углом к волокнам;

- коэффициент включения углеродного волокна в работу, который

зависит от вида клеевой основы, температурно-влажностных условий, присутствия праймера и др. факторов работы.

Рис.4. Распределение усилий в связи.

89