2. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
2.1 Значение деревянных конструкций и элементов в строительстве
Древесина является одним из основных видов строительных материалов, чему способствуют ее широкое распространение, легкость добычи и обработки, а также высокие показатели звуко- и тепло- изоляции и удельной прочности при малом объемном весе.
К недостаткам, ограничивающим применение деревянных конструкций, относятся: опасность загнивания и возгорания их, усушка, разбухание, коробление и растрескивание, неоднородность строения и наличие пороков в древесине. Но они не могут считаться неустранимыми, так как современная техника выработала способы борьбы с недостатками природной древесины - различные методы консервирования и облагораживания ее. Изобретены производные материалы из древесины с повышенными свойствами: фанера различных видов, прессованная древесина (лигностон), слоисто-прессованная древесина (лигнофоль), материалы из щепы и стружек (фибролит), древесно-волокнистые материалы (оргалит), изделия из отходов древесины (стружек, опилок) на основе вяжущих из синтетических смол (древесно-стружечные плиты) и др. Применение этих способов обработки древесины и новых производных материалов существенно повышает долговечность деревянных конструкций, расширяет область их эффективного применения в строительстве.
Деревянные конструкции широко применяют в покрытиях промышленных и гражданских зданий и в междуэтажных перекрытиях вследствие их высокой прочности и легкости, а также хороших термоизоляционных свойств, особенно ценных в ограждающих конструкциях зданий. Стойкость деревянных покрытий и перекрытий против загнивания и возгорания достигается конструктивными и химическими мерами защиты древесины, являющимися обязательными для применения в настоящее время.
Разработанные в настоящее время интенсивные способы консервирования древесины и склеивания ее водостойкими клеями позволяют применять деревянные конструкции в открытых наземных и гидротехнических сооружениях: мостах, эстакадах, башнях, плотинах и т. п.
Во временных зданиях и сооружениях подсобного назначения целесообразность применения деревянных конструкций обусловливается возможностью изготовления их из местного лесоматериала, легкостью обработки древесины на месте постройки и малой стоимостью материала. Применением сборно-разборных решений достигается многократный оборот вспомогательных конструкций - инвентарных лесов, подмостей, опалубки, временных зданий и сооружений.
При необходимости доставки строительных деталей и конструкций на большие расстояния особенно ценным является малый вес деревянных элементов - в 5 - 6 раз меньший веса соответствующих железобетонных элементов, что значительно сокращает стоимость транспортирования.
Ограничивается применение деревянных конструкций в безлесных районах России. В многоэтажных зданиях, промышленных зданиях с большими крановыми нагрузками, в мостах больших пролетов для повышения капитальности этих сооружений применение деревянных конструкций не рекомендуется. В помещениях с высокой производственной влажностью применение деревянных конструкций не целесообразно из-за повышенной опасности загнивания их. Запрещается применять деревянные конструкции в горячих цехах и во всех случаях, когда скопление древесины в конструкциях недопустимо по условиям пожарной безопасности.
Анализируя особенности деревянных конструкций, приходим к выводу, что успешность применения их в строительстве зависит от степени использования в них положительных свойств древесины и устранения вредного влияния отрицательных. Производственной основой для достижения максимальной эффективности применения деревянных конструкций является индустриализация строительства. При этом изготовление стандартных элементов деревянных конструкций, а также блоков, составленных из них, или отдельных конструкций, изготовляемых целиком, производится в заводских условиях с применением комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.
Применение конструкций заводского изготовления основано на выгодности массового производства и внедрения однотипных элементов; предпосылкой этому служит введение модульности проектирование, которая является основой типизации и стандартизации.
При наличии местного лесного сырья и малом масштабе строительства, отдаленности его и трудности транспортировки экономически обоснованным является построечный способ изготовления деревянных конструкций с применением простейших электроинструментов и приспособлений. Соответствующие этому способу формы деревянных конструкций ныне модернизируются в направлении более рационального использования древесины по сравнению со старинными бревенчатыми и брусчатыми конструкциями путем отказа от сложных врубок и других видов трудоемких соединений.
Проектирование деревянных конструкций с учетом изложенных выше общих технико-экономических требований является комплексной задачей, наилучшего решения которой достигают обычно путем сравнения нескольких вариантов. Выбранный вариант должен иметь наименьшую стоимость возведения и эксплуатации конструкций при минимальном расходе материалов, труда и транспорта.
Наибольшая экономия материалов и наименьшая трудоемкость изготовления и монтажа конструкций, с одновременным обеспечением высокого качества их, достигаются на основе дальнейшего укрепления индустриальной базы строительства, применения сборных крупноблочных конструкций, собираемых из частей и деталей заводского изготовления. Такой индустриальной базой в области деревянных конструкций являются в современных условиях заводы сборного деревянного домостроения с организованными при них цехами по изготовлению несущих деревянных конструкций, а также блоков или щитов ограждающих конструкций.
В многоэтажном индустриальном и индивидуальном строительстве, независимо от материала применяемого для возведения стен, все еще широко применяются следующие изделия из древесины:
- оконный блок;
- дверной блок;
- доска половая;
- строительный брус;
- паркетная доска;
- погонажные изделия (вагонка, плинтус, обналичка и т.д.);
- фанера;
- шпон и прочие древесные материалы.
В малоэтажном строительстве, в отличии от многоэтажного, где деревянные элементы используются в основном для отделки жилых помещений (квартир), малоэтажное использует древесину в качестве основного строительного материала от начала процесса и до конца:
- оконный блок;
- дверной блок;
- доска половая;
- строительный брус;
- паркетная доска;
- погонажные изделия (вагонка, плинтус, обналичка и т.п.);
- фанера;
- шпон.
2.2 Особенности новых технологий строительства
Дом из клееного бруса (рис. 2.1.; 2.2.).
Преимущества:
- Высокие теплотехнические характеристики. Теплоизоляционные свойства деревянных стен выше, чем кирпичных. Коэффициент теплопроводности древесины составляет 0.18 Вт/м*с, в то время как коэффициент теплопроводности кирпичной кладки 0.76 Вт/м*с (т.е. в 4 раза меньше). Это дает возможность создать теплый дом с толщиной стены значительно меньшей, чем в кирпичном доме. А затраты на отопление дома будут в 9…13 раз меньше.
Рис.2.1. Процесс возведения дома из клееного бруса
- Сроки строительства. Монтаж дома на готовом фундаменте не превышает 5...6 недель. Кроме того дом не требует времени на усадку (усадка дома составляет 0.5%). Это позволяет существенно экономить на сроках проведения отделочных работ и возводить дома круглый год.
Рис.2.2. Дом из клееного бруса
- Стабильность геометрических размеров. Клееная древесина сохраняет свою форму и размеры с течением времени. Она не дает усадки, не скручивается и не изгибается, т.к. в ней нет внутренних напряжений и она изготовлена из предварительно высушенного сырья.
- Прочность. Конструкции из клееной древесины имеют на 50…70% большую прочность по сравнению с цельной за счет того, что при склеивании в брус подбираются ламели с взаимно противоположным направлением древесных волокон (годовых колец).
- Высокое качество поверхности. Оно обусловлено тем, что перед склейкой из древесины вырезаются сучки дефекты, заготовки подбираются по цвету и текстуре.
- Невысокая цена. Цена одного квадратного метра деревянной части дома составляет 6000-7000 руб. Такая цена обусловлена, во-первых использованием дешевого, низкосортного сырья - тонкомера (древесина 4-6 реза), который растет практически везде и стоит в несколько раз дешевле чем строевой лес. Во-вторых, унификацией элементов дома по своим характеристикам (размерам, прочности, качеству). Например, для изготовления всех деталей дома используются заготовки всего трех-четырех размеров по толщине.
2.3 Особенности производства деревянных элементов домостроения в учреждениях ФСИН России
В настоящее время ФСИН России обладают значительным потенциалом по изготовлению пиломатериалов и столярно-строительных изделий, которые используются при строительстве жилья.
Также предприятия УИС выпускают большой спектр продукции для благоустройства дома: мебель (кровати, столы, стулья, тумбы, шкафы, стеллажи и т.п.), предметы утвари (доски разделочные, толкушки, скалки, хлебницы и т.п. ), сувениры для украшения дома (шкатулки).
Учреждения могут не только удовлетворять свои потребности, но и обеспечивать этим видом продукции другие ведомства.
Вместе с тем, продукция учреждений ФСИН имеет низкую конкурентоспособность по показателям качества (точность размеров и формы, шероховатость, пороки древесины).
Причиной такого состояния дел является переплетение многих факторов:
- негативное отношение к труду осужденных из-за распространения криминальной субкультуры;
- низкий уровень квалификации спецконтингента и слабая профессиональная подготовка по рабочим специальностям;
- почти предельный физический и моральный износ оборудования;
- низкий уровень технологической дисциплины на производстве.
Для производственных условий ЦТАО наиболее выгодным (с точки зрения технологических возможностей) являются конструктивно простые изделия. Такими изделиями в деревообработке являются погонажные. С другой стороны, погонажные изделия по широте номенклатуры и объемам выпуска представляет собой один из самых массовых видов продукции деревообработки.
Таким образом, организация производства погонажных изделий на базе ЦТАО рациональна с точки зрения возможностей производства и выгодна с точки зрения реализации (сбыта).
2.4 Производство клееного бруса
Формирование клееного бруса является сложным, длительным и многостадийным процессом. Естественно, чем больше технологических операций необходимо выполнить для изготовления конечной продукции, тем выше ее добавочная стоимость. А высокая добавочная стоимость ? это рентабельность производства. Наряду с этим необходимо учитывать и обратную закономерность: чем больше операций, тем выше вероятность получения брака.
Клееные материалы из цельной древесины в основном используются как несущие строительные и столярные конструкции. В производстве клееного бруса для домостроения выход продукции составляет от 20 до 30% от объема пиловочника.
Низкий объемный выход обуславливается отходами и потерями древесины при обработке, включающими:
· до 50% ? объем отходов бревен при формировании пиломатериалов;
· до 15?20% ? объем пороков в пиломатериалах, которые необходимо вырезать;
· до 4?7% ? потери на обработку в размер по сечению (строгание) материалов до и после линии сращивания;
· до 6% ? безвозвратные потери материала на усушку;
· потери, возникающие при торцовке пиломатериалов и бруса в размер по длине; зависят от спецификации готовой продукции и могут составлять до 8?10%.
При выбраковке всего одного кубометра клееных конструкций фактические потери составляют около 4 м3 пиловочных бревен (3?4 дерева в возрасте спелости). При таком выходе готовой продукции на первый план выходит обеспечение контроля качества материалов и изделий на всех этапах технологического процесса. Рассмотрим каждый этап подробно, чтобы определить, каким образом целесообразно организовать и реализовать работу, призванную обеспечить контроль качества изготавливаемого изделия.
Этап первый
На этом этапе производителям необходимо определиться с выбором сырья для изготовления клееных конструкций. На множестве небольших предприятий предпочитают использование покупных пиломатериалов, обходясь без собственного участка лесопиления. Зарубежный опыт показывает жизнеспособность такой модели, однако ее не всегда можно реализовать в российских условиях. За рубежом пиломатериалы, формируемые в лесопильном цехе, сортируются с помощью силовых и акустических установок для определения их физико-механических свойств, что является обязательным условием их использования в производстве несущих клееных конструкций. Проведение такой сортировки позволяет не только гарантировать прочностные свойства, но и экономить пиломатериалы. По ее результатам определяется местоположение пороков строения древесины, которые влияют на качество и должны быть удалены (вырезаны). Следует также отметить, что для изготовления клееных конструкций целесообразно использовать пиломатериалы радиального и полурадиального распила, большой выход которых возможен только при реализации специальных схем раскроя бревен, что не всегда выгодно производителю пиломатериалов. Выполняя раскрой пиловочных бревен, производители клееного бруса имеют возможность выпиливать пиломатериалы из различных зон бревен ? тех, где древесина с требуемыми свойствами, приоритет которых определяется в зависимости от вида используемого связующего и назначения клееных элементов. Тем самым сокращаются потери древесины на отбраковку пиломатериалов с несоответствующими требованиям технологии свойствами. Изготовители клееного бруса, которые не обеспечивают производство собственными пиломатериалами, а приобретают их, вынуждены организовывать участок сортировки пиломатериалов по качеству и наклону волокон древесины. Как правило, создание такого участка предусматривается на этапе проектирования предприятия.