ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ - ЧАСТЬ 2

ВВЕДЕНИЕ 

 
 

Долговечность  деревянных  конструкций  зависит  от  надежности  проектирования,  учета  внешних 

воздействий и правильной защиты от них, постоянного наблюдения и периодичности механических ис-
пытаний в процессе изготовления и эксплуатации.  

Испытания проводят  на специальном оборудовании по методикам, близким к реальным усло-

виям эксплуатации деревянных конструкций. Литературы по данному вопросу практически нет, по-
этому  авторами  предпринята  попытка  обобщения  и  систематизации  испытаний  цельных  деревян-
ных,  составных  и  клееных  несущих  конструкций  балочного  и  распорного  типа.  Учебное  пособие 
построено  по  принципу  лабораторного  практикума.  Для  каждой  изученной  конструкции  вначале 
выполняется  расчет,  затем  проводятся  испытания  при  разных  сочетаниях  нагрузок  и  полученные 
экспериментальные результаты сравниваются с теоретическими. Такой подход позволит практиче-
ски  познакомиться  с  основными  видами  деревянных  конструкций,  понять  принципы  их  работы, 
изучить методики расчета и испытаний. 

 
 
 
 
 

1   ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ В ПРОМЫШЛЕННОМ 

И ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ 

 
 

Наша страна располагает огромными лесными ресурсами, значительная часть которых использует-

ся в строительстве. Растут масштабы производства строительных конструкций и элементов из дерева, 
расширяется сфера их применения. В настоящее время создана отечественная индустрия «древострое-
ния».  Из  древесины  изготовляют  разнообразные  клееные  деревянные  конструкции,  жилые  дома,  мо-
бильные (инвентарные) здания, паркетные доски и щитовой паркет, столярные изделия и погонажные 
детали, встроенную мебель, древесно-стружечные, древесноволокнистые, цементно-стружечные и гип-
состружечные плиты, гипсокартонные листы, арболит и другую продукцию. 

В  последнее  десятилетие  значительно  увеличивается  выпуск  деревянных  домов  заводского  изго-

товления  с  новыми  архитектурно-планировочными  и  конструктивными  решениями  и  мобильных  (ин-
вентарных) зданий. Для более широкого использования деревянных конструкций и элементов намечено 
внедрение прогрессивных экономичных технологических линий и оборудования для производства де-
ревянных панельных домов, деревянных клееных конструкций, цементно-стружечных плит и конструк-
ций с их применением, древесно-стружечных и древесноволокнистых плит, автоматизированных ком-
плексов по выпуску гипсокартонных листов, щитовой опалубки для монолитного домостроения. Широ-
кие перспективы применения деревянных конструкций и изделий открываются в связи с созданием эф-
фективных синтетических клеев, способов обработки древесины по влаго-, био- и огнезащите.  

Одним из эффективных направлений в индустриализации строительства является применение дере-

вянных  клееных  конструкций,  позволяющих  существенно  увеличить  долговечность  сооружений  (осо-
бенно эксплуатируемых в агрессивных средах), сократить массу зданий и обеспечить большую эконо-
мию металла. Производство таких конструкций в нашей стране значительно возрастает.  

В настоящее время разработана широкая номенклатура клееных конструкций. В их числе: арочные 

большепролетные (до 45 м) конструкции, гнутоклееные рамы (рис. 1.1), балки и стрельчатые арки про-
летом до 24 м, трехшарнирные арки пролетом до 18 м (рис. 1.2), панели стен и плиты покрытий проле-
тами 3 и 6 м и др. Создан обширный набор различных конструктивных элементов из дерева, предназна-
ченных для сооружения жилых, общественных и промышленных объектов [1]. Эти конструкции и эле-
менты эффективны при строительстве зданий химической промышленности, производственных и вспо-
могательных  сельскохозяйственных  зданий,  спортивных  и  зрелищных  сооружений,  крытых  рынков, 
пролетных строе- 
 
 

 

Рис. 1.1   Схемы клееных рам:  

а, б – с горизонтальными ригелями; в – рамы с двускатным ригелем;  

г – гнутоклееные рамы; д – с двухконсольным ригелем и V-образной опорой;  

е – консольные Г-образные рамы 

 

Рис. 1.2   Схемы арок: 

а, б – кружальные; в, г – треугольные; д – стрельчатые; е – килевидные 

ний  автодорожных  мостов  и  других  объектов  [2].  В  ряде  случаев  такие  конструкции  не  уступают  по 
долговечности железобетонным, кирпичным и металлическим. 

Эффективная конструкция покрытия: деревянные двутавровые балки с фанерной стенкой, которые, 

взаимно перекрещиваясь, образуют части-секции сетчатого свода.  По краям секций расположены рас-
пределительные балки. Металл здесь используют лишь для устройства затяжки, которая воспринимает 
распор, создаваемый сводом. Эта конструкция – наглядный пример использования так называемой «со-
ставной» древесины вместо «целой» – бревен, брусьев. Сетчатый свод (одна секция) при собственной 
массе вместе с кровлей 1,7 т при расходе древесины 0,05 м

3

 в расчете на 1 м

2 

покрытия – способен пере-

крыть пролет в 12 м. 

а) 

б) 

в) 

д) 

г) 

е) 

а) 

б) 

в) 

д) 

г) 

е) 

Отечественными специалистами разработано здание комплектной поставки из клееных деревянных 

конструкций  для  холодного  склада  хранения  сена,  грубых  кормов,  сельхозтехники.  Каркас  здания  со-
стоит из железобетонных колонн, на которые установлены треугольные металлодеревянные фермы. По 
фермам с шагом 1,5 м установлены клееные деревянные прогоны, к которым крепятся кровля и стены 
из асбестоцементных волнистых листов унифицированного профиля. 

Создана конструкция складского помещения с высотой до верха конька 13,2 м и пролетом 18 м. Ос-

новной несущий элемент каркаса – арка (ее шаг 4,5 м) состоит из двух клееных деревянных прямолиней-
ных элементов. На отметке 1,8 м арки опираются на сборные железобетонные фундаменты. Две полуарки 
в зоне конькового узла связаны металлической затяжной, к которой крепится монорельс. К рельсу подве-
шивается  грейферный  кран.  Кровля  здания  –  асбестоцементные  листы  унифицированного  профиля.  Их 
укладывают по деревянным прогонам, применяя шаг в 1,5 м. 

Проект теплицы площадью 1 га из клееных деревянных конструкций пролетом 9 м обеспечивает по 

сравнению с теплицами, имеющими каркас из металла, экономический эффект в 30 млн. р. и снижение 
расхода металла 52 т в расчете на 1 га теплиц [3]. 

Важное место в решении проблемы обеспечения населения страны благоустроенным жильем отво-

дится малоэтажному деревянному домостроению. На ряде предприятий отрасли производятся комплек-
ты  деталей  для  зданий  со  стенами  из  местных  строительных  материалов.  Из  них  можно  монтировать 
панельные, брусчатые, каркасные, щитовые и арболитовые дома. 

Разнообразна номенклатура малоэтажных жилых домов  для поселкового строительства. В их числе 

одноэтажный одноквартирный трехкомнатный дом деревянно-панельной конструкции для районов с рас-
четной температурой наружного воздуха до –40 °С. Конструктивно здание состоит из вертикальных не-
сущих панелей стен и располагаемых по ним с шагом 1,2 м ферм перекрытий. Такое перекрытие позволя-
ет варьировать планировку квартиры.  Общая площадь такого дома около 63,5 м

2

, жилая – почти  39  м

2

. 

Конструктивное разнообразие домов такого типа в сочетании с полным инженерным обеспечением созда-
ет высокий уровень комфорта [3]. 

Для  первопроходцев,  осваивающих  отдаленные  районы,  разработан  жилой  дом  полной  заводской 

готовности из двух деревянных объемных блоков (контейнеров) для районов с расчетной температурой 
наружного воздуха до –50 °С. Габарит блока – 6

×3×2,8 м, общая площадь дома – 27,67 м

2

, жилая – 15,84 

м

2

. Особенность конструкций – многократная оборачиваемость блоков. Удачно сочетаются деревянные 

и металлические элементы каркасов стен и панелей перекрытия, образующие жесткую систему, надеж-
ную при транспортировке и монтаже. Здесь использованы современные плитные материалы и утепли-
тели. Блоки поставляются на стройплощадку с доборными элементами крыльца, быстро и удобно мон-
тируются. 

В настоящее время разработаны эффективные конструкции стеновых панелей с использованием ас-

бестоцементных листов, цементно-стружечных плит, водостойкой фанеры и др. Эти технические реше-
ния позволяют довести расход древесины в заготовках до 0,3 м

3

 на 1 м

2

 приведенной площади. 

Технологический  процесс  изготовления  элементов  и  изделий  для  строительства  таких  домов  осу-

ществляется на полуавтоматических линиях по раскрою пиломатериалов, склеиванию их по длине и се-
чению,  изготовлению  комбинированных  балок  и  деревянных  ферм  с  использованием  металлических 
зубчатых пластин; производству заготовок и сборке панелей на конвейерных линиях с автоматическим 
креплением обшивок гвоздями и скобами, заполнением панелей заливочными пенопластами, заводской 
отделкой панелей атмосферостойкими окрасочными составами, упаковкой элементов домов и их ком-
плектацией. 

В  ЦНИИЭП  им.  Б.С.  Мезенцева  разработан  оригинальный  проект  здания  культурно-спортивного 

комплекса, которое быстро и легко сооружается, относительно дешево и обладает высокими эксплуата-
ционными качествами. Для несущего каркаса применили «клюшки» – деревянные гнутоклееные полу-
рамы пролетом 18 м и шагом 3 м. Это резко сокращает сроки и трудоемкость строительства. В основу 
объемно-планировочного  решения  здания  положено  2-этажное  строение,  в  котором  запроектировано 
два спортивных зала: основной – универсального назначения размером 30

×18 м и малый – 9×12 м. 

В  техническую  документацию  культурно-спортивного  комплекса  заложены  простые  конструктив-

ные решения, доступные материалы и изделия. Так, наружные стены можно возводить из кирпича, ар-
болитовых блоков, других местных материалов на столбчатых или ленточных монолитных фундамен-
тах. Кровля состоит из асбестоцементных волнистых листов. Инженерное обеспечение предусмотрено в 
двух  вариантах  –  централизованное  и  автономное.  Архитектурного  разнообразия  таких  комплексов 
можно достичь, введя в качестве конструктивных элементов клееные балки, металлодеревянные фермы 
и др. [1].  

Применение  деревянных  большепролетных  конструкций  –  перспективное  направление  для  произ-

водственного, гражданского и сельского строительства (рис. 1.1, 1.2) потому, что объекты из них можно 
строить быстро и со значительно меньшими затратами. 

Экономичных  конструкций  с  использованием  дерева  немало  (рис.  1.3).  К  сожалению,  масштабы 

внедрения их явно недостаточны [4].  

Магистральным направлением роста эффективности деревянных конструкций и изделий являются 

технологическая специализация производства, бережное и экономичное использование лесоматериалов. 
Необходимо шире использовать комбинированные балки взамен пиломатериалов крупных сечений, де-
ревянные  фермы  с  металлическими  зубчатыми  пластинами,  унифицированные  профили  деревянных 
конструкций. 

Цементно-стружечные  плиты  станут  основой  создания  облегченных,  долговечных  ограждающих 

конструкций полной заводской готовности для полносборных зданий.  

На сегодня сфера их применения обширна: в стеновых панелях, цокольных и чердачных плитах, пе-

рекрытиях, в элементах подвесных потолков, вентиляционных коробах, сантехкабинах, при устройстве 
полов, а также в качестве подоконных досок, обшивок, облицовочных деталей и других изделий. Сырь-
ем для производства этого материала служат тонкомерная древесина хвойных пород 1–3 сорта, цемент 
М  500  и  недефицитные  химические  добавки.  Создан  базовый  комплект  отечественного  оборудования 
для производства ЦСП, используя который можно выпускать за год 25 тыс. м

3

 плит. Ведутся работы по 

повышению экономичности этой продукции. В ее аспекте – вовлечение в производство в качестве сы-
рья  низкосортного  леса,  отходов  деревообработки  и  технологической  щепы,  разработка  эффективных 
методов отделки ЦСП лакокрасочными материалами и синтетическими пленками. 

В нашей стране разработаны эффективные виды изделий из цементно-стружечных плит. В их числе 

–  каркасная  перегородка,  наружная  стеновая  панель.  Такие  перегородка  и  панели  могут  успешно  ис-
пользоваться  на  объектах  промышленного  назначения.  Соединительными  средствами  в  перегородке 
служат минеральный клей и самонарезающие винты, у панели – клей. Образуемые из ЦСП обшивка па-
нели  и  бруски  ее  каркаса  предварительно  окрашиваются  водостойкими  красками.  Полость  панели  за-
полняют твердой минераловатной плитой [5].  

Весьма  эффективна  конструкция  жилого  дома  из  двух  блок-контейнеров  системы  «Пионер».  Ос-

новной  элемент  системы  –  блок-контейнер  –  представляет  собой  каркас,  обшитый  цементно-
стружечными плитами. Из блок-контейнеров системы «Пионер» можно быстро собрать крупные жилые 
поселки с административно-бытовыми комплексами. Бригада из 5 человек может смонтировать поселок 
на 1 тыс. человек за год. Экономичные дома из цементно-стружечных плит  выпускают на Бокинском 
комбинате полносборного домостроения в Тамбовской обл. Здесь изготовляют комплекты добротных, 
полностью  отвечающих  санитарным  и  медико-гигиеническим  требованиям,  изделий.  Прочность  плит 

 

Рис. 1.3:  

а) 

б)