Гётц К.-Г. и др. Атлас деревянных конструкций. — Москва, 1985

    

 

 

 

 

 

 

 

В книге коллектива авторов (ФРГ) рассмотрены разнообразные сооружения, выполненные с применением деревянных конструкций. Описаны физико-механические свойства древесины, приведены основы статического расчета деревянных конструкций, подробно рассмотрены узлы соединений. Приведено 166 примеров сооружений из дерева, построенных в 12 странах мира. Рассмотрен опыт строительства каркасных и панельных деревянных зданий.

 

Книга предназначена для архитекторов и конструкторов.

 

 

Рекомендовано к изданию д-ром техн. наук, проф. В. В. Ермоловым.

 

---

 

 

 

Предлагаемый вниманию читателей «Атлас деревянных конструкций» представляет собой капитальный многоплановый труд, выполненный коллективом авторов — признанных специалистов в области строительства из дерева. Эта книга — своего рода энциклопедия, в которой авторы попытались все изложить о древесине, а также о том, как ее наилучшим образом использовать в современном индустриализированном строительстве. Она адресована широкому кругу строителей, но, в первую очередь, проектировщикам-архитекторам и конструкторам, перед которыми стоит задача реализации своих проектных решений в дереве.

 

По своему содержанию, назначению и оформлению книгу можно разделить на три самостоятельные части.

 

Первая часть напоминает не столько атлас, сколько монографию о древесине как строительном материале и о ее конструктивных особенностях и возможностях. Сравнивая содержание книги с соответствующими разделами отечественной технической литературы, можно отметить более подробное изложение вопросов защиты деревянных конструкций от сырости, загнивания, огня. Обращает на себя внимание тенденция почти полной замены врубок узловыми соединениями с использованием пробиваемых гвоздями стальных планок, пластинок «Ганг-нейл» и металлических шпонок особого типа, в основном зубчатых. Интересны и стандартизированные решетчатые клеевые балки, пока еще не освоенные нашей строительной практикой.

 

Вторая — основная — часть книги в наибольшей степени отвечает названию «Атлас деревянных конструкций». В ней тщательно подобраны 166 примеров наиболее интересных сооружений из дерева, построенных за последние годы в 12 странах мира. Необходимо подчеркнуть, что это не простой набор примеров, но систематизированный перечень, подчиненный определенной классификационной схеме, включающей 41 конструктивный тип: плоские балочные конструкции (балки, шпренгели, фермы), перекрестные покрытия, стержневые пространственные системы, тонкостенные оболочки, висячие покрытия. Значительно расширяют кругозор читателя помещаемые на полях атласа конкурирующие варианты тех конструктивных решений, которые были использованы в приведенных примерах. Ценно и то, что каждый пример сопровождается ссылкой на литературный источник, из которого можно почерпнуть более полные сведения. Из 166 описываемых сооружений тридцать рассчитаны и сконструированы автором этой части атласа — Ю. Наттерером.

 

Третья часть книги, где рассматривается опыт строительства каркасных и панельных деревянных зданий, построена примерно по такой же схеме, что и предыдущая. Отличие заключается в более высокой степени деталировки. Это скорее тщательно разработанные «части зданий», нежели «инженерные конструкции».

 

Книга в своей основной части построена не совсем обычно. Чрезвычайно богатый иллюстративный материал в виде чертежей, схем, таблиц и фотографий с натуры сопровождается лаконичными и стандартизированными по форме описаниями. Такая подача материала как нельзя лучше подходит к технической литературе этого вида. В годы бурного технического прогресса противоречие между обилием поступающей информации и физическими возможностями специалиста в отношении ее получения, восприятия и осмысления, вероятно, можно разрешить только путем максимального перевода языка слов на язык образов. В значительной мере авторам удалось это сделать. Книга читается легко, пользоваться ею удобно, и читатель без особого труда может найти нужные ему сведения, не выискивая их среди громоздких словесных объяснений.

 

Можно не сомневаться, что эта книга, наглядно пропагандирующая возможности клееных конструкций, знакомящая с некоторыми новинками конструктивных решений в дереве и вообще пронизанная теплотой и симпатией к этому древнему, но переживающему очередную стадию возрождения материалу, окажется интересной и полезной для строителей всех категорий.

 

Вследствие несовпадения стандартов DIN и ГОСТ, а также некоторых обозначений в области сопротивления материалов, принятых в ФРГ и СССР, необходимо иметь в виду следующее.

 

Обозначение напряжений и сопротивлений:

σ — нормальные напряжения;

τ — касательные напряжения;

β — предельные напряжения.

 

Подстрочные индексы:

D — сжатие;

Z — растяжение;

S — скалывание;

Т — кручение;

║ — вдоль волокон;

⟂ — поперек волокон;

P — пропорциональность.

 

Соотношение марок сталей по механическим показателям:

St. 37 (σ_b = 370-450 МПа; σ_T — 220-240 МПа; δ = 23–25%) соответствует сталям класса C 38/23;

St. 52 (σ_b — 580 МПа; σ_T = 380 МПа; δ = 20%) примерно соответствует низколегированным сталям марок 10ХСНД и 15Г2СФ, т.е. сталям на границе повышенной и высокой прочностей.

 

Обозначения прокатных профилей типа INP280 или IPB450 заменены более привычными IN28 или IN45, хотя полного соответствия геометрии профилей по DIN и ГОСТ нет.

 

Некоторые аббревиатуры:

BSH — пакет клееных досок (Brettschichtholz);

DSB — сквозная балка с треугольной решеткой (Dreieckstrebenbauweise).

 

 

---

 

 

 

Дерево обладает свойствами, которые не только делают его технически и функционально применимым в строительстве, но и побуждают испытывать симпатию к этому материалу. Дерево любят не только архитекторы, но и те, кто работает с ним — мастера, техники и инженеры, так как при работе с деревом они ощущают связь с природой.

 

Входя в помещение, отделанное деревом, мы обычно хорошо себя чувствуем, и не без оснований говорят, что дерево — «теплый» строительный материал. Это субъективное ощущение излучения тепла основывается, помимо прочего, на благоприятных физических свойствах древесины, которые в настоящее время могут быть точно определены. Естественный цвет дерева также вызывает у нас приятное чувство, его желтоватую, красноватую или коричневатую окраску мы склонны определять как «теплую». Даже когда старые деревянные строения приобретают с возрастом серый цвет, он воспринимается как серебристо-теплый.

 

Многообразные свойства дерева, его непередаваемая красота, возможность создавать с его помощью разнообразные формы, а также надежность, прочность древесины и способность ее выдерживать большие нагрузки способствовали возведению многочисленных ценных архитектурных сооружений — от северных бревенчатых церквей и фахверковых сооружений средневековья и последующих столетий до старинных деревянных мостов (например, мосты пролетом до 100 м, построенные швейцарскими плотниками братьями Грубенманн).

 

Однако, несмотря на все свои положительные качества, вновь и вновь подтверждаемые на протяжении многих столетий, дерево стало заметно вытесняться другими строительными материалами. Этому способствовали следующие факторы: функционализм, индустриализация строительства, главенствующая роль цен и прибылей, недооценка эстетических сторон и художественной выразительности сооружений.

 

Многие современники ощущают снижение эстетического уровня строительства. Стремление отойти от чисто функционального подхода, не удовлетворяющего эстетически, определяемого, в первую очередь, экономическими соображениями, вызвало волну ностальгии по прошлому. Не следует воспринимать это явление как реакционное и отсталое. Оно имеет глубокие причины, и его нужно учитывать, если мы хотим избежать дальнейших ошибок при создании нашего непосредственного окружения, а все, что строится, относится к нему в первую очередь.

 

О существовании так называемой ностальгии по прошлому свидетельствует постоянно усиливающееся стремление выступать против уже далеко зашедшего пренебрежения к потребностям, лежащим в области человеческих чувств. Эта ностальгия как бы выражает своеобразным способом, что душа, несмотря на всеобщую тенденцию к использованию рационального и материального, нуждается в пище, если человек хочет быть здоровым. К такой пище относится благодатно действующий домашний очаг, в узком и широком смысле слова. который должен соответствовать жизненным потребностям человека. Важную роль играют строительные материалы, прямо или косвенно влияющие на человека и его чувства, а дерево, которое еще недостаточно используется в современном зодчестве, приобретает вновь свое первоначальное значение. Это связано с новой оценкой данного строительного материала, а также с совершенствующейся техникой его обработки.

 

Первая часть этого атласа, предназначенного главным образом для проектировщиков зданий, начинается фразой: «Строительный лесоматериал изготавливается из древесных стволов». О происхождении данного материала не следует забывать, думаем ли мы о возможной статической нагрузке, конструктивном использовании дерева или же об ощущениях, возникающих при близком с ним соприкосновении. Круг нашего отношения к дереву широк. Эффект, который стремятся получить при проектировании деревянных сооружений, может быть велик, если люди, занимающиеся строительством этих сооружений, будут время от времени вспоминать, что значит работать с материалом, который самостоятельно вырос, происходит из жизни, из самой природы и может вдохнуть также жизнь и в нас, если мы будем соприкасаться с ним.

 

Все мы видели стволы деревьев, тысячи, даже миллионы стволов. Тем не менее мы должны постоянно сознавать, что прежде чем ствол дерева вырастает настолько, чтобы из него можно было делать строевой лес, проходит, как правило, столетие.

 

Вспомним также и о том, что многим деревьям уже исполнилось немало столетий, и деревья, которым 4 000 лет, пожалуй, самые старые существа на земле. Это — горные сосны, растущие в Восточной Калифорнии на высоте более 3 000 м, а в более глубоких пластах мы находим красные деревья высотой до 111 м — они существовали задолго до того, как в Египте жила Нефертити. И в Австралии стоят тысячелетние великаны — это деревья карри.

 

В современном, ощущаемом как мучительно перетехнизированный, мире нам кажется своевременным начать относиться к деревьям и лесам по-новому — ценить их и проявлять к ним повышенное внимание.

 

Приступая к проектированию, расчетам и определению размеров деревянных сооружений и их конструированию, вновь и вновь следует задуматься над тем, что потребовались многие и многие годы для того, чтобы стволы деревьев выросли настолько, что стали пригодными для изготовления строительных элементов.

 

И последнее: дерево растет, получая энергию от солнца — единственного надежного, рассчитанного на тысячелетия источника. Это обязывает нас при начавшемся возрождении использования дерева в строительстве особенно пристально следить за тем, чтобы такой хороший материал применялся разумно, с учетом его свойств.

 

Структура трубкообразных клеток дерева определяет зависимость прочности от направлений этих тонких трубочек или волокон, а трубкообразная форма клеток - влияние влажности окружающего воздуха на дерево, применяемое в строительстве. В зависимости от этого влияния дерево разбухает или ссыхается, следовательно, «работает». Это, однако, не является недостатком при использовании его в строительстве, потому что уже давно люди научились строить деревянные сооружения так, чтобы подобная «работа» могла протекать без ущерба, даже если дерево используется в качестве наружной обшивки, без защитного покрытия. Большую долговечность материала доказали многие деревянные строения, продержавшиеся немало столетий. Самое старое деревянное сооружение — японский храм, построенный из местного дерева за 900 лет до н.э.

 

Обширные научно-исследовательские работы, в особенности проведенные за последние тридцать лет, позволили получить довольно точные данные о физических и механических свойствах строительной древесины, что дает возможность производить точные расчеты строительных элементов и конструкций из дерева в соответствии с предъявляемыми в каждом конкретном случае требованиями. На основании исследовательских данных были разработаны нормы, содержащие требования к качеству материала.

 

Благодаря этим нормам, а также заключениям, принятым на основании проведенных испытаний, стал возможен контроль качества материала, проводимый частично на производстве, а частично в специальных учреждениях.

 

Вследствие принятия мер защиты древесины от вредных воздействий значительно возросла долговечность деревянных строительных конструкций. Кроме того, в настоящее время имеется много возможностей предотвращения пожаров в деревянных сооружениях путем предохранения древесины от огня или значительного уменьшения ее воспламеняемости.

 

Архитекторы и инженеры, применяющие в качестве строительного материала древесину, могут сейчас использовать многочисленные системы несущих конструкций, которые предоставляют возможность создавать многообразные формы. Как правило, проектировщик при этом имеет большую свободу, чем при работе со сталью и железобетоном, так как дерево легче поддается обработке по сравнению с другими строительными материалами. При необходимости проектировщик может получить консультацию опытных инженеров и техников.

 

Значительные успехи достигнуты в последние годы в связи с введением новой техники соединений. Наряду с такими традиционными соединениями, как врубки, шипы или соединения вполдерева, применяются многообразные шпонки в сочетании с болтами и нагелями (гвозди, винты и шурупы). Гвоздевые соединения усовершенствованы путем использования листового металла, вводимого в прорези или швы. На основе этого разработаны пластины из листового металла типа «Ганг-нейл» или штампованные перфорированные плиты. В настоящее время стали шире использоваться пластины из листового металла, а также узловые фасонки в стальных конструкциях. Благодаря этому сваренные пластины из листового металла позволяют соединять деревянные элементы в любом направлении. Нашли применение и башмаки из металлических гвоздевых пластинок.

 

Все перечисленное указывает на значительное расширение возможностей, которыми может в настоящее время располагать любой специалист, занимающийся строительством из дерева, при проектировании, расчетах, подборе сечений, конструировании и выполнении строительных работ.

 

Дальнейшее широкое применение дерева как строительного материала началось после освоения технологии склеивания древесины, в особенности зубчатого соединения, и изготовления несущих конструкций из склеенных пакетов досок. Клееные балки распространены настолько, что из них возводятся даже подмости. Наконец, все чаще встречаются сочетания дерева и стали, в особенности в системах фахверков.

 

С внедрением новой техники некоторые старые способы строительства уже перестают применяться. Например, успешно использовавшаяся в прошлом веке при строительстве деревянных мостов ферма Гау с ее сжатыми поясами и стойками больше уже не встречается.

 

Перечисленные выше достижения в области строительства из дерева убедительно свидетельствуют о том, что и в наше время деревянные строительные конструкции могут найти широкое применение.

 

Сейчас, когда благодаря современному развитию техники строительства происходит активная реализация деревянных конструкций, проектировщики получили возможность свободнее, чем прежде, обращаться с архитектурными формами. Это представляет, однако, известную опасность, так как позволяет находить слишком формалистические, произвольные решения. Так, некоторые новые сооружения из дерева своими странными и необычными очертаниями отражают нынешнее положение в искусстве, часто блуждающем в лабиринте и демонстрирующем духовное замешательство, что вызывает справедливую критику архитекторов. Они говорят, что нельзя, проектируя здания, безнаказанно искать новые формы, если они нерациональны и своим внешним видом производят удручающее впечатление. В особенности это относится к сооружениям, где применялись открытые фахверки, брусья которых расходятся в разные стороны, в то время как именно для фахверков требуется как можно меньше разнообразия в направлениях стержней.

 

Вместе с тем можно привести примеры, когда при применении новых видов несущих конструкций, таких, как висячие покрытия и оболочки, можно добиться эстетического эффекта, если несущая конструкция решена в чистой форме и элементы ее расположены в должном порядке, что создает хорошие пропорции, простоту и законченность. Беспорядок в сооружениях редко производит хорошее впечатление, хотя и здесь встречаются исключения.

 

Следует еще добавить, что в старых деревянных домах использовался способ, называемый сейчас каркасным строительством. Современные каркасы выглядят совсем по-иному, чем каркасы старых крестьянских и бюргерских домов. При креплении раскосами теперь ограничиваются только самым необходимым, и для придания устойчивости используют только те элементы каркаса, которые при правильном расположении обеспечивают зданию пространственную жесткость, помогая каркасу противостоять горизонтальным силам.

 

С целью сокращения расходов при возведении деревянных зданий стремятся использовать как можно больше элементов и пространственных ячеек, подлежащих быстрой сборке на строительной площадке, в связи с чем возможности создания новых форм здесь ограничены. Однако при творческом подходе и из щитов можно строить красивые дома, внося в них разнообразие.

 

Как каркасное, так и щитовое деревянное строительство широко распространено во всем мире, в особенности при возведении жилых домов. Известно, что в США примерно 70% всех жилых домов деревянные, даже если снаружи имеется кирпичная или каменная облицовка. Такой вид облицовочного покрытия, разработанный итальянцами, нашел в США дальнейшее развитие и позволяет получать решения, удачные как в техническом, так и в художественном отношении.

 

Наконец, северные деревянные дома также служат доказательством того, что дерево именно в условиях сурового северного климата оказывается особенно подходящим. чтобы создавать условия для жилья и уюта.

 

Никакой другой материал не может так легко обеспечить высокую теплоизоляцию без нежелательных «мостиков холода», которых вряд ли можно избежать при применении стальных и железобетонных каркасов.

 

Хочется надеяться, что в будущем любители деревянного зодчества привлекут на свою сторону еще большее число единомышленников.

 

 

---

 

 

 

Наряду с господствующими в настоящее время видами строительства из камня, бетона, стали, смешанных строительных конструкций проектировщикам нередко предлагаются деревянные конструкции. Области, где они могут применяться, значительно расширились в связи с развитием новых приемов и новой техники в строительстве.

 

Основные возможности, обусловленные природными свойствами древесины как строительного материала, остаются прежними. Однако в связи с применением новой техники соединений и возможностью получения различных комбинаций способы строительства из дерева и древесных материалов стали многообразнее.

 

Решение возвести здание из дерева возникает в особенности тогда, когда это позволяет оптимально использовать его качества и показать, что при строительстве «может быть выявлена красота дерева, заключающаяся в его свойствах» (Франк Ллойд Райт).

 

Причина широкого распространения используемых в настоящее время деревянных строительных конструкций — главным образом ферм покрытий, а также каркасов и деревянных панелей — кроется в основных закономерностях строительства из дерева, которые за тысячелетия по мере технического прогресса выделились и определились.

 

Строительство из дерева имеет следующие преимущества:

 

древесина — сравнительно легкий материал;

 

она легко поддается обработке как на заводах, так и на строительных площадках;

 

строительные детали из древесины могут быть соединены различными способами;

 

деревянные конструкции позволяют создавать формы, трудно или совсем не осуществимые при использовании других материалов;

 

деревянные конструкции особого вида (например, оболочки) часто оказываются более экономичными, чем бетонные или другие массивные конструкции;

 

древесина обладает рядом ценных строительно-физических свойств, например высокой теплоемкостью.

 

Новая техника строительства деревянных конструкций привела к тому, что при проектировании и возведении крупных сооружений наряду с архитекторами и плотниками. занимающимися этим традиционно, в дело включились также инженеры-строители. В тех случаях, когда предстоит решать сложные технические проблемы, их участие необходимо с самого начала, при разработке принципа сооружения. В то же время в инженерной и заводской практике самостоятельно, без содействия архитекторов или при их незначительном участии, выработались разнообразные типы строительных форм. Однако при осуществлении любой строительной программы в конечном счете выбор формы зависит все же от интуиции.

 

Именно при строительстве из древесины возникает стремление найти оптимальное решение, пользуясь сравнительно недорогими средствами.

 

Свидетельствами того, что может быть достигнуто при строительстве из дерева, служат, например, те классические деревянные каркасные сооружения в Европе. Америке или Японии, каждый элемент которых отражает принцип формы. Точно также это демонстрируют бревенчатые и брусчатые сооружения или стержневые мачты на Севере.

 

Каждый раз, когда предполагается построить что-либо из дерева, речь идет о чем-то новом, даже если при этом используется устаревшая техника строительства. Только когда архитектурные и конструктивные компоненты находятся в максимальном соответствии друг с другом, может быть достигнуто некое единство структуры, которое и представляет собой подлинную архитектуру.

 

Чтобы добиться высокого качества при строительстве из дерева, нельзя формально подходить к выполнению расчетов, выбору размеров и формы, нельзя втискивать конструкцию в чуждую ей по существу форму, а нужно стремиться к достижению общей гармонии.

 

Необходимо, чтобы «в результате строительства возникало нечто, выполненное с воображением, не оставляющее нас равнодушными» (Гидеон).

 

Для многих архитекторов проектирование, деталировка и возведение каменных, бетонных и стальных сооружений являются обычной, повседневной работой. Однако если надо строить из дерева, которое, в отличие от других строительных материалов, и в конструкциях продолжает жить и уже потому ставит свои условия и обладает своими возможностями, многие из них проявляют неуверенность.

 

«Атлас деревянных конструкций» должен показать архитекторам, работникам в области гражданского строительства, и тем, кто с ними сотрудничает, особые преимущества и условия проектирования и конструирования сооружений из дерева. Он должен также способствовать тому, чтобы архитекторы могли предлагать деревянные строительные конструкции заказчикам.

 

Данная работа послужит основой для взаимопонимания между архитекторами, инженерами и техниками, с одной стороны, и предпринимателями и строительными организациями — с другой.

 

В первой части книги «Основы строительства с применением деревянных конструкций» рассмотрены основные свойства и возможности применения древесины и древесных материалов, а также описаны рекомендуемые соединения.

 

Во второй части книги дан обзор многочисленных деревянных несущих конструкций покрытий. Показано применение их при строительстве детских садов, спортивных сооружений, выставочных залов, церквей, промышленных зданий, складских помещений и т.д.; дан краткий анализ 166 сооружений. Приведены также различные спорные решения, если они отражают интересный подход к решению задач, связанных с формой здания или его конструкциями.

 

Третья часть книги дает представление об известных сейчас восьми видах деревянного каркасного строительства.

 

В четвертой части книги говорится об особенностях развития деревянного зодчества, изложены основные принципы конструирования из дерева, указаны возможности использования деревянных панелей в других видах строительства.

 

Последняя часть книги дает систематизированное представление об имеющихся к началу 1978 г. важнейших строительных деталях из дерева: кровлях, перекрытиях, наружных стенах и внутренних перегородках.

 

 

---

 

 

Предисловие к русскому изданию 5

Предисловие 6

Введение 8

 

Основы строительства с применением деревянных конструкций 9

КАРЛ МЁЛЕР

 

Древесина как материал для строительных конструкций 9

Общие основы деревянных строительных конструкций 42

 

Павильоны и несущие конструкции крыш 72

ЮЛИУС НАТТЕРЕР

 

Деревянное каркасное строительство 167

КАРЛ-ГЕЙНЦ ГЁТЦ

 

Деревянное щитовое строительство 227

ДИТЕР ХООР

 

Крыши. Наружные стены. Деревянные балочные перекрытия. Перегородки. Брусчатые стены 257

 

---

 

 

 

  

 

  

 

---

 

Скачать издание в формате pdf (яндексдиск, 43 МБ)

 

 

Все авторские права на данный материал сохраняются за правообладателем. Электронная версия публикуется исключительно для использования в информационных, научных, учебных или культурных целях. Любое коммерческое использование запрещено. Если вы являетесь правообладателем и не желаете некоммерческой публикации настоящего издания, пишите по адресу 42@tehne.com — ссылка на скачивание будет удалена.