Особливості конструкції дерев'яних будинків

Загальновизнано, що дерево є найбільш «здоровою» основою для будівництва будинку. Дивовижні властивості цього матеріалу: міцність, низька теплопровідність (стіни можна будувати в 3 рази тонше, ніж із цегли), висока звукоізоляція, морозостійкість, легкість обробки, невелика вага конструкції, екологічність, а також колір, малюнок, аромат. Дерево володіє хорошими вентиляційними властивостями, що сприяє природній зміні повітря в приміщенні. Через колоду або брус у закритому приміщенні може змінюватися до 30% об'єму повітря. А головне - з дерева можна будувати цілий рік.

Для будівництва житлових дерев'яних будинків використовують ялину, сосну, модрину, дуб, каштан. Найбільш цінується деревина з північних широт, де дерево росте тільки в короткий літній час, тобто повільно, досягаючи віку 100-150 років. Деревина таких дерев щільна і міцна, має червонуватий відтінок і незвичайну шовковистість (завдяки вмісту в ній природної смоли, яка до того ж охороняє деревину від гнилі, робить її більш жаро- і холодостійкою).

Дерево добре піддається обробці, що забезпечує широкий вибір деревних будівельних матеріалів. До того ж при їх виробництві витрачається значно менше електроенергії. Для зведення стін сучасних дерев'яних будинків застосовують декілька типів конструктивних систем: зрубна, каркасна, панельна, щитова, каркасно-щитова, система drop-log.

Будинки з колод

Найдавнішим, дорогим і тривалим за часом є будівництво дерев'яного будинку ручної рубки. Будівельним матеріалом служить очищений від кори стовбур, якому сокирою надають більш-менш округлу форму, вирубують пази й елементи замків для з'єднання з іншими колодами. Стіни будинку зводять з горизонтально покладених колод, між якими прокладають ущільнювач від задування (мох, пакля, льноватин та ін.). Виготовлення та збирання будинку здійснюється на місці будівельною бригадою висококваліфікованих фахівців. Колоди обробляють вручну, за допомогою сокир, електрорубанків та іншого ручного інструменту. Колоди для стін повинні мати діаметр від 24 до 40 см. Перший (окладний) вінець кладуть із більш товстих колод. Вінці згуртовують між собою в паз, який вибирають з нижньої сторони кожної колоди. Ширина паза, залежно від кліматичних умов, коливається від 13 до 15 см. Форма паза - півколо.

Стіни рубаного будинку зводять, як правило, з свіжозрубаного дерева. Сушіння деревини відбувається в зрубі. При висиханні в колодах утворюються усушені тріщини. Для запобігання (або зменшення) їх появи в колоді роблять пропил по всій довжині, глибиною до центру. При будівництві необхідно враховувати усадку стіни. Зазвичай стіни всихають на 150 мм від рівня підлоги після першого сезону, так що будинок, зрубаний вручну, повинен перед проведенням оздоблювальних робіт постояти не менше року. Після усадки будинку виробляють додаткове ущільнення щілин, обшивку дверних і віконних коробок.

Сучасні технології дозволяють будувати зруби з оциліндрованих колод при цьому складності монтажу і трудомісткі оброблювальні процеси переносяться на виробництво. На будівельний майданчик надходять не заготовки, а вже готові деталі. У заводських умовах колода сушиться в спеціальних камерах, проходить оциліндровку, після якої має стандартний по всій довжині діаметр. Для зменшення розтріскування на лицьових поверхнях по всій довжині колоди роблять запили, які потім зафарбовують гідроізолюючим складом. Всі колоди обробляють антисептиком. Сучасне деревообробне устаткування дозволяє виготовляти колоди досить великих діаметрів (24-32 см і навіть більше), що не поступається колоді, зрубаній вручну. Будинки з оциліндрованих колод коштують відносно недорого.

Для отримання оциліндрованих колод використовується свежоспиленна колода. В процесі машинної обробки для додання колоді рівної круглої форми (оцилиндровки) знімається верхній, більш вологий і менш щільний шар деревини, який найбільш схильний до гниття і ураження грибком. Максимальна довжина одержуваного колоди становить б м. Готова колода має:

«чашку» або «получашку» для з'єднання колод між собою;
компенсаційний пропил для зменшення поздовжніх тріщин;
«ложе» для укладання колод одну на іншу.

Використання оторцьованних «получашок» дозволяє зрощувати колоди на будь-яку довжину відповідно до проекту. Після оцилиндровки і нарізки «чашок» колода проходить комплексну антисептичну і протипожежну обробку, маркується та складується для відправки на об'єкт збірки.

Відмінною особливістю технології будівництва з оциліндрованих колод, які не піддавалися заводському сушінню, є наявність невеликих поздовжніх тріщин. Це пояснюється тим, що колода обробляється свежоспиленною при вологості 65-80% і в міру природної сушки колоди протягом 1,5-2 років її вологість досягає 15-20%. Чим більша вологість колоди і вище температура сушки (навколишнього середовища), тим більше тріщини. Тому здавна рекомендують використовувати для будов ліс зимової рубки, коли вологість деревини - найменша.

Наявність в колоді вибірки (елемента «ложе») направляє вихід вологи від центру колоди по найкоротшому шляху. Для зменшення кількості тріщин на зовнішніх сторонах колоди використовують компенсаційний пропил, локалізується тріщини усушки. Після складання зрубу тріщини в оциліндрованих колодах будуть закриті іншими колодами.

БУДИНКИ З БРУСУ

Будинки з бруса є сьогодні найбільш поширеним типом дерев'яних будинків. Конструкція будинку з бруса та ж, що у будинків зі зрубу або оциліндрованих колод. Перевагою є рівні та гладкі стіни зовні та всередині будівлі. Профіль бруса дозволяє з високою точністю підганяти всі деталі. Тому будинки з нього швидко збираються, мають респектабельний і охайний вигляд, а головне - не вимагають внутрішньої обробки. Брус буває пилений, струганий і клеєний.

Пиляний брус в заводських умовах піддається мінімальній обробці. З круглих колод природної вологості (50-70%) на пилорамах випилюють прямокутний брус різного перетину (100х100, 100х150, 150х150, 150х200, 200х200 і т.д.) і різної форми профілю. У такому вигляді брус надходить на будівельний майданчик, де з нього збирають стіни будинку. Основні недоліки стін з пиляного бруса - поява тріщин в процесі висихання і значна усадка (7-10 см) в перші 5-6 місяців після зведення будинку.

Струганий брус має такі ж розміри, як і пилений, але його сушать в заводських умовах до вологості 20-25%, а потім стругають на спеціальному обладнанні.
Усадка стін з струганого бруса незначна, а поверхню можна фарбувати емалями і лаками. Для того щоб через недостатню просушеність бруса уникнути усадки будинку, в брусі також роблять горизонтальний внутрішній пропил. При цьому сам брус зовні залишається гладким і не покривається тріщинами. При складанні за рахунок пропилів утворюються повітряні порожнечі - кишені. А оскільки повітря - відмінний утеплювач, то стіни з профільованого бруса зберігають тепло в 1,6 рази краще, ніж стіни з звичайного гладкого бруса. Для захисту і утеплення будинку використовують мінеральну вату, для обшивки зовнішніх стін - сайдинг, вагонку або інші матеріали. Щоб підвищити щільність з'єднання, в горизонтальних швах укладають повсть, льон, джутове волокно, синтетичну плівку або спеціальний герметик.

Клеєний брус - це будівельний матеріал нового покоління, застосування якого усуває недоліки, пов'язані з використанням традиційного цільного бруса. Переваги клеєного бруса тим очевидніше, чим товще брус.

Клеєний брус склеюється в спеціальних пресах з двох, трьох або більше елементів (ламелей) таким чином, що найбільш міцний шар колоди - його серцевина - виявляється зовні готового елемента. При склеюванні ламелей напрямок деревних волокон в них задається в протилежні сторони, що запобігає викривлення бруса при змінах вологості. Завдяки застосуванню високоякісних клеїв у повітря приміщень не виділяються шкідливі речовини.
Клеєний з двох і більше ламелей брус набагато у меншій мірі піддається тріщино-утворенню, ніж струганий брус. Висушування заготовок запобігає усадку будинку.

З клеєного бруса також виготовляють профільований брус, який має зверху трапецієподібні гребені, а знизу - пази такої ж конфігурації. Гребені і пази жорстко пов'язують вищерозміщений брус з нижележачим. Відсутність усадки дозволяє відразу після монтажу коробки ставити вікна та двері.

Основні переваги клеєного профільованого бруса: більша порівняно зі звичайною деревиною міцність; менша теплопровідність; відсутність тріщин від усихання і стабільні геометричні розміри. Пази і гребені по довжині бруса жорстко фіксують його в стіні і не пропускають вологу (ущільнювач не потрібно). Стіни з клеєного профільованого бруса мають високу якість поверхонь. Застосування клеєного профільованого бруса дозволяє істотно заощадити терміни будівництва і знизити його вартість.

Типовий технологічний процес виготовлення клеєного профільованого бруса включає такі основні операції.

1. Сушка обрізної дошки (забезпечення вологості пиломатеріалів в межах 10 ± 2% і зняття внутрішніх напружень).

2. Розпилювання обрізної дошки (одержання заготовок необхідної ширини).

3. Попереднє торцювання заготовок (усунення жолоблення заготовок для зменшення припуску на подальшу обробку; відрізка торців заготовок з тріщинами після сушки).

4. Розтин дефектів на заготовках і забезпечення базових поверхонь для подальшої обробки.

5. Вирізка дефектних місць на заготовках (одержання бездефектних заготовок для подальшого зрощення по довжині).

6. Зрощування заготовок по довжині. Отримання ламелі (нарізування на торцях заготовок зубчастих шипів, нанесення шару клею товщиною 0,1-0,3 мм на шипи і зрощування по довжині бездефектних заготовок в ламель з торцовкою в розмір).

7. Калібрування ламелей (поздовжнє фрезерування з метою зняття напливів клею, сходинок між заготовками, отримання точних геометричних форм і високої чистоти поверхні пластей в межах 200 мкм для склеювання по пласті).

8. Сортування ламелей. Нанесення клею на пласть ламелей (нанесення клею товщиною 0,1-0,3 мм на плоскі поверхні ламелей для подальшого склеювання).

9. Склеювання ламелей в брус (склеювання оброблених ламелей по пласті на гладку фугу пресуванням з рівномірно розподіленим зусиллям для виключення непроклеєних місць і різнотовщинності клейового шва).

10. Калібрування клеєного бруса і профілізація (поздовжнє фрезерування з метою зняття напливів клею, отримання точних геометричних форм і профілю, а також чистоти поверхні не менше 200 мкм).

11. Торцовка в розмір по довжині.

Будинки КАРКАСНОЮ СИСТЕМИ

Якщо при конструкції будинку зі зрубу зовнішні та внутрішні стіни є несучими, то при каркасній системі основним конструктивним елементом є кістяк, що вимагає заповнення.

Каркасна конструкція більш економічна в порівнянні зі зрубом, швидше зводиться, має значну міцність при мінімальних затратах матеріалу і дозволяє вносити зміни в планування будівлі в процесі будови. Каркасні будинки з усіх перерахованих вище видів - самі недорогі, вони на 15-20% дешевше будинків з оциліндрованих колод. Будинки досить теплі, але в плані екологічності поступаються будинкам з колод і бруса з причини використання в обшивці стін синтетичних матеріалів, що ускладнюють повітря- і вологообмін.

Сучасне каркасне будівництво можна розділити на дві групи. До першої відноситься каркасна система на платформі, коли будівництво відштовхується від підлоги, яка слугує поверхнею для установки вертикальних елементів, і стійко-балочна каркасна система, що представляє собою поєднання стійок і балок - основа для всієї конструкції. За рахунок збільшення довжини вертикальних опор дерев'яні будівлі, що зводяться по каркасному принципу, можуть бути дво- і навіть триповерховими. Каркасна система вимагає двосторонньої облицювання: зовні - вітро- і вологонепроникними матеріалами, всередині - деревом або гіпсокартоном. Між цими двома шарами прокладається утеплювач.

Другий вид каркасного будівництва - поєднання каркасного зі щитовим. Щит з обв'язкою обшивається з двох сторін дошками або водостійкою фанерою, а всередині прокладається тепло- і звукоізолюючий матеріал. Використання щитових елементів значно прискорює процес зведення будівлі. Стіни будинку вимагають штукатурення, обробки офактуреними тесом, сайдингом або облицювання цеглою.

Переваги каркасних будинків:

коробка зводиться за 2 тижні, решту часу займає обробка будинку;
за теплоізоляційними властивостями стіна каркасного будинку товщиною 150 мм відповідає цегляній стіні товщиною 600 мм;
стабільні теплові характеристики будинку в будь-який час року: в сильний мороз такий будинок надовго залишається теплим, при відключенні опалення температура в будинку знижується в середньому на 2 ° С на добу;
в жарку погоду в будинку прохолодно і комфортно;
при будівництві каркасного будинку відсутні проблеми, пов'язані з усадкою стін.

Опорно-брусові будинки

Опорно-брусові будинки, або будинки, зведені за технологією drop-log, поєднують в собі переваги каркасних будинків і будинків з клеєного профільованого бруса. Технологія такої будівлі включає в себе зведення несучої каркасної конструкції, обробку зовнішніх стін сухим профільним брусом, прокладку утеплювача і обшивку внутрішньої поверхні стін оздоблювальними панелями (дерево, гіпсокартон). В таких будинках практично відсутня усадка, є досить високий запас міцності несучої конструкції. Стінові поверхні не потребують додаткової обробки і завдяки високому ступеню просушки профільного бруса не змінюють форму.

Перспективи дерев'яного домобудівництва

З усіх типів дерев'яних будинків найбільш поширеними є будинки брусової конструкції. Застосування для їхньої будівлі пустотілого будівельного бруса з тонкомірної низькотоварної деревини дозволить знизити вартість будівництва і підвищити його якість.

Залучення в переробку тонкомірної низькотоварної деревини, яка в загальному обсязі лісосічного фонду в середньому становить 30% (і більше), є найважливішим, поки не використаним резервом деревної сировини для виробництва різних видів продукції, в тому числі і будівельних матеріалів. Вихід пиломатеріалів з тонкомірної сировини (діаметр 8-14 см) становить близько 50%. Виробництво пустотілого бруса дозволяє найбільш ефективно використовувати різну низькотоварну деревину.

Технологічний процес включає такі основні операції: