Автор: инж Петя Груева

В лекцията се разглеждат основните характеристики на дървесината като строителен материал. След това се преминава към видовете дървени конструкции от епохата на Възраждането, детайлите и съединенията, които са типични за района на Стара планина. Разграничават се основните типове конструктивни системи и развитието им във времето. Акцентира се върху симбиозата между архитектура и конструкция.

 

  • Основни характеристики на дървесината

 

За да разберем поведението на дървесината след отсичането ѝ, трябва да познаваме структурата и функцията ѝ в живото дърво. На Фиг. 1 са показани напречни разрези през стебла на дъб и бял бор. Разграничават се ядро, сърцевина, беловина, камбий, лико (вътрешна кора) и кора. Ядрото е остатък от първоначалния растеж на стеблото, когато се е оформяло самото дърво. Сърцевината е била беловина, която вече не провежда хранителни вещества. Различният цвят се дължи на натрупването на органични вещества, предпазващи я от вредители. Беловината е активна, „жива“ част на дървото, която пренася соковете от корените към листата. Камбият е тънък слой клетки, който произвежда лико и беловина през активните сезони. На нашите географски ширини през зимата спира растежът на дървесина. Ликото (вътрешна кора) пренася хранителните вещества, които се образуват от фотосинтезата на листата, в посока надолу към корените. Кората предпазва механично ликото и спомага за намаляване на изпарението на вода от вътрешната част на кората [1].

Фиг. 1. Напречен разрез приз стебла на различни дървесни видове и различните слоеве, които се виждат

Увеличавайки напречния разрез през стеблото няколко десетки пъти, ясно се виждат надлъжно и радиално ориентирани тръбички, наречени дървесни влакна (Фиг. 2). Надлъжните влакна пренасят хранителните вещества между корените и листата, а радиалните – между кората и ядрото. Радиалните служат и за складиране на хранители вещества през зимата. През пролетта, когато има повече води и хранителни вещества, новообразуваните влакна са с по-големи отвори. В края на лятото и началото на есента се забелязва намаляване на размерите им, което позволява да разграничим годишните пръстени на дървесината. При широколистната дървесина има съществена разлика спрямо иглолистната – наличието на дървесни цеви (Фиг. 2). Това са допълнителен вид влакна, които основно провеждат хранителните вещества от корените към листата.

Фиг. 2. Схема на напречен разрез при широколистна и иглолистна дървесина с увеличение 250 пъти [2]

Обикновено иглолистната дървесина е с по-ниска плътност от широколистната, поради което иглолистната е добила още наименованието мека дървесина, а широколистната – твърда. Изключение прави тополата, която е причислена към меката дървесина. Въпреки тези наименования, има иглолистни видове, които са с по-високи плътност и якостни характеристики от някои широколистни.

Голямо значение за поведението на дървесината има промяната във влажността ѝ. При увеличаване на влажността, дървесината набъбва, а при намаляване – съсъхва. Стойност на относителна влажност средно около 28% води до т. нар. точка на водонасищане на стените на влакната. Над тази точка дървесината спира да набъбва и поетото количество вода започва да изпълва отворите на влакната.

 

  • Дървесината като конструктивен материал

 

Дървесината е около 20-40 пъти по-здрава в надлъжно направление (успоредно на влакната), отколкото в напречно (перпендикулярно на влакната). С най-висока стойност е якостта на опън успоредно на влакната. Въпреки това, при този тип напрегнато състояние голямо влияние оказват естествените недостатъци и се налага коригиране с коефициенти, които я намаляват драстично. Якостта на натиск успоредно на влакната и на огъване също са с високи стойности.

Опън перпендикулярно на влакната и срязване надлъжно на влакната водят до крехко разрушение при ниски стойности на напреженията. Натискът перпендикулярно на влакната също е с ниска стойност, но при него разрушението се характеризира с развитие на пластични деформации.

 

  • Дълготрайност на дървесината

 

Дълготрайността на дървесината зависи от условията на експлоатация и правилната ѝ поддръжка. Високата относителна влажност на дървесината (>20%) в комбинация с благоприятни температури (19-31°C) създава предпоставки за развитието на гъби и насекоми. Беловината при някои широколистни видове, напр. дъб, може сравнително лесно да бъде нападната от биологични вреди. За сметка на това отложените органични вещества в сърцевината на дъба го правят изключително устойчив на вредители.

Дървесината е устойчив на химически влияния материал. Въпреки това, при наличие на корозирали метални съединителни средства, се получава реакция, която влошава дървения материал в зоната на съединението.

Други фактори, които намаляват дълготрайността на дървесината, са атмосферните условия – слънчева радиация, промяна на температура и влажност, замръзване и размръзване и др.

За да се избегнат гореспоменатите проблеми, е необходимо да се познава дървесината като материал и технологията за употребата ѝ. Подборът на дървесни видове трябва да се съобрази с условията, в които ще бъдат използвани, спрямо тяхната естествена дълготрайност. Техниките за финишна обработка на дървесината също оказват влияние върху дълготрайността ѝ.

 

  • Дървени конструкции от епохата на Възраждането

 

Общото развитие на дървените конструкции в България е преминало през няколко етапа [3]. Най-старите представители на дървените конструкции са блоковите къщи. Следващата крачка в развитието са талпените къщи. Стенните конструкции са изградени от талпи, които се свързват в ъглите подобно на трупите. Постепенно, за да се създаде възможност за по-различни конфигурации на сградите, се добавят междинни стълбове, които служат за снаждане на талпите по дължина. В тези случаи размерите на помещенията не са съобразени само с наличните размери на талпите. Следващата фаза на развитие е добавянето на стълбове в ъглите на фасадите. По този начин талпите стават пълнеж между два вертикални елемента и стават възможни различни размери и форми на разпределенията. Този тип стенна конструкция се нарича талпено-стълбова или талпено-спонцова. Друг тип стенна конструкция, която се развива успоредно с талпено-стълбовата, а в някои райони я измества, е паянтовата. Тя позволява най-голямо разнообразие в оформянето на сградите, тъй като е неограничена по размер и може да бъде с различни пълнежи. Според [4] в района на Средна Стара планина талпено-стълбовата конструкция се е използвала до 1840 г., след което е изместена от паянтовата. В района на Източна Стара планина талпено-стълбовата конструкция се е запазила до края на Възраждането.

 

Фиг. 3. Принципни схеми на талпено-стълбовата конструкция (ляво) и паянтовата конструкция (дясно). В района на Средна Стара планина 

притисквачите при талпено-стълбовите стени са наклонени. В района около Котел са вертикални. Паянтовите стени се срещат в различни конфигурации, като при необходимост от отвори се поставят обрамчващи хоризонтални елементи; в зависимост от пълнежа също се налага поставяне на междинни хоризонтални елементи.  В някои райони, напр. в арх. резерват Старо Стефаново, има надлъжни елементи от край до край на фасадите, които разделят стената на близки до квадрат пана

Дървените конструкции през епохата на Възраждането са участвали в почти цялостното изграждане на носещия скелет на сградите. Дори и в каменните зидарии често има хоризонтални дървени пояси (сантрачи, кушаци), разположени надлъжно и напречно на зида и свързани помежду си. Създава се скелет, който придава пластичност на каменната зидария и същевременно я разделя на сегменти, което не позволява разпространяването на пукнатини по цялата височина на зида. Подовите и покривните гредореди и еркерите, които се оформят от тях, са основни елементи на цялостната конструкция на сградите. Дървените колони присъстват както в приземните етажи за междинно подпиране на главната греда, така и при оформяне на чардаци и други открити пространства. Възглавниците са задължителен елемент, който се добавя при подпирането на гредата върху колоната за пренасяне на концентрирания вертикален товар върху по-голяма площ. Дървените стенни конструкции съчетават носеща, ограждаща и естетическа функция, особено в случаите, когато са видими. Покривните конструкции по време на Възраждането също са с дървен скелет. Като вид конструктивна система не представляват особен интерес, но често въздействат с решенията за стрехите, които едновременно предпазват стените на къщите от атмосферните условия и в много случаи са поле за изява на творчеството на майсторите.

Съединенията на дървените конструкции от епохата на Възраждането са изпълнявани главно чрез дърводелски сглобки, с добавяне на дървени клинове, дървени клечки (чивии), ковани пирони или по-късно използваните индустриални гвоздеи.

 

  • Консервация и реставрация

 

В българската и международната нормативната уредба за консервация и реставрация на недвижимо културно наследство се разглеждат принципите и подходите, свързани с исторически дървени конструкции.

В чл. 5, ал. 4, т. 1 и 6 от [5] се дават указания каква информация относно строителните конструкции е необходимо да бъде включена в проучването на недвижимото културно наследство. Изисква се „описание на типа и вида на носещите конструктивни системи (елементи)“ и „изследване и анализ на способността на съществуващата конструкция за поемане на натоварванията, предвидени в действащата нормативна уредба.“ В чл. 10, т. 1 на същата наредба се изискват „схематични разпределения в план и височини, габарити и състав на конструктивните елементи, възли и детайли“ на етап документиране. След това в Глава III, Раздел II се дават указания за съдържанието на проектната документация за консервационно-реставрационни дейности по част „Конструктивна“.  На този етап се дава обосновка за необходимостта от намеси, използвани материали и технологична последователност при изпълнение.

Хартите и принципите на ИКОМОС също разглеждат въпросите за проучване, документиране и намеси при строителните конструкции. Документът [6], приет през декември 2017 г. от Международния комитет по дървесина към ИКОМОС (International Wood Committee), приканва към анализ на конструктивната система и цялостен подход към сградата. Обръща се внимание и на документиране на дърводелски традиции и техники, знаци по елементите, което е нематериалния аспект на занаята. Има специален раздел за исторически горски резервати за отглеждане на дървесина с цел добиване на подходящ материал реставрация на недвижимо културно наследство. Създаването на образователни и научни програми за проучване и предаване на знанията и занаятите също са част от този документ. Хартата [7] , приета през 1999 г. от Международния комитет по народна архитектура (CIAV), също разглежда документирането на знанията и занаятите, уважението към местните строителни традиции, пълен анализ на формата и структурата на сградите и обучителни и информационни програми.

Библиография

  1. R. J. Ross and F. P. L. USDA Forest Service., “Wood handbook : wood as an engineering material,” 2010.
  2. “Educational Materials for Designing and Testing of Timber Structures – TEMTIS” Handbook 1 – Timber Structures. Leonardo da Vinci Pilot Project CZ/06/B/F/PP/168007, 2008.
  3. Ст. Стамов, Дървената народна къща. Систематика и типология, второ издание, София, 2007.
  4. Ч. Ангелов, Сградостроителството в България, Том 1, 681-1940, София, Академично издателство “Проф. Марин Дринов,” 2011.
  5. НАРЕДБА № 4 от 21 декември 2016 г. за обхвата и съдържанието на документации за извършване на консервационно-реставрационни дейности на недвижими културни ценности, Обн. ДВ. бр. 105/30.12.2016 г.
  6. ICOMOS, “Principles for the conservation of wooden built heritage,” ICOMOS 19th Gen. Assem. Delhi, India, December, 2017.
  7. ICOMOS, “Charter on the Built Vernacular Heritage,” ICOMOS 12th Gen. Assem., Mexico, October, 1999.