О проектировании домов из бревна: оцилиндрованного и ручной рубки

 

Проект и дальнейшее строительство любого здания должны предусмотреть два важных условия:

1. Обеспечить несущую способность каждой конструкции и здания в целом, чтобы была возможна эксплуатация данного сооружения.
2. Необходимо, чтобы возможные деформации и образовавшиеся трещины не ухудшили эксплуатационные свойства дома и его элементов.

Не касаясь основных положений и правил проектирования малоэтажного домостроения, остановимся только на отличиях жилых домов из бревна. Они основываются на свойствах древесины, как природного материала.

Чтобы обеспечить необходимую прочность и сохранить эксплуатационные качества конструкций дома, нужно также учесть и недостатки древесины, как строительного материала.

Эти два свойства приводят к изменению геометрических размеров изделий из дерева при набухании и усушке древесины. Коробление и появление трещин также обусловлены ими вследствие появляющихся внутренних напряжений.

Необходимо в проекте предусмотреть специальные мероприятия в виде пропитки конструктивных элементов бревенчатого дома специальными составами, так как древесина легко воспламеняется и поражается микроорганизмами в неблагоприятных условиях.

Чтобы защитить деревянные элементы дома от возможного увлажнения, предусматривается гидроизоляция в местах соприкосновения их с бетонными, каменными и металлическими конструкциями.

 

Конструктивные мероприятия, компенсирующие осадку дома из бревна

 

Осадочный процесс бревенчатого дома особенно активно проявляется в первые 6 – 9 месяцев после его возведения. Он обусловлен всё теми же свойствами древесины, как анизотропность и гигроскопичность. При проектировании домов из бревна важно знать, что неоднородная структура дерева даёт разную величину изменения линейных размеров бревна:

a)     0,1 – 0,3% - вдоль волокон;

b)    3 – 5% - в радиальном направлении;

c)     5 – 9% - в тангенциальном направлении.

Полная величина усадки бревенчатого дома зависит от:

1. Размеров, влажности и технологии обработки бревна.
2. Породы дерева, из которого оно изготовлено.
3. Размеров бревенчатых стен.
4. Климатических условий эксплуатации дома.
5. Вида межвенцового утеплителя.
6. Места заготовки леса, из которого изготовлены брёвна.
7. Квалификации рабочих.
8. Способа соединения брёвен в срубе.

Усреднённый показатель усадки дома из бревна высотой 3м составляет:

• рубленое бревно – до 12 см;
• оцилиндрованное – до 10 см.

Когда изменения геометрических размеров стыкующихся деревянных элементов имеют разную величину, проектом предусматриваются скользящее их соединение. Оно имеет необходимое количество степеней свободы, чтобы исключить или просто снизить величину возникающих вследствие этого напряжений.

 

Фундамент

Цоколь фундамента должен быть выше планировочной отметки участка не менее чем на 40 см. Это убережёт брёвна сруба от возможного увлажнения тающим снегом.

При проектировании фундамента следует учесть, что основные оси бревенчатых домов располагаются по центру бревна.

Между фундаментом и нижним венцом сруба обязательно закладывается гидроизоляционный слой, не пропускающий капиллярную влагу к брёвнам стен.

При устройстве пола первого этажа по деревянным лагам в фундаменте обязательно должны быть предусмотрены вентиляционные отверстия ("продухи") для организации вентиляции подпольного пространства.

 

Стены

При разработке объёмно-планировочного решения здания нужно предусмотреть чётное количество углов. Вертикальное соединение брёвен в стенах осуществляется нагелями. Они перераспределяют возникающие в стенах напряжения. Лучше предусмотреть деревянные нагели, чем металлические, чтобы избежать негативных последствий соединения двух разных материалов (металла и дерева) и «зависания» бревен.

Скважину для нагеля сверлят с учётом зазоров сверху и снизу размером от 0,8 см до 1,5 см, которые компенсируют возможную усадку брёвен. Осадочный компенсационный зазор в местах стыковки брёвен (врубках) не должен превышать 5 мм.

В случае соединения бревенчатых стен со стенами из другого строительного материала (кирпич, газосиликатные блоки, каркасная конструкция и т. д.) используется скользящее соединение шип-паз. Паз выполняется в бревенчатой стене, шипом же является брус, прикреплённый к стене из другого материала.

Если необходимо под деревянное перекрытие подвести стену, выполненную из материала с отличной от бревенчатой стены величиной усадки, оставляют компенсационный зазор, который рассчитывается и зависит от размера усадки. Деревянный элемент в обязательном порядке должен быть защищён гидроизоляцией, чтобы влага не проникала в древесину от других строительных материалов (кирпич, бетон, газосиликат и др.).

Для компенсации неравномерной усушки и последующего растрескивания домов из оцилиндрованного бревна, последние выпускаются с компенсационными пазами (продольными пропилами). Величина их может быть от одного до трёх, а ширина от 7 до 10 мм. Кроме того, чтобы избежать активного высыхания брёвен в жаркую погоду, их торцы защищают специальными составами.

Высота стен предусматривается проектом с учётом их усадки. Обычно это составляет до 10 см на 3 м высоты стены. Бревенчатые стены имеют достаточно большой вес и должны передавать нагрузку непосредственно на фундамент во избежание прогиба. Все внутренние стены из бревна на втором этаже поэтому проектируются с опорой на бревенчатые стены первого этажа.

Допускается длина бревенчатых стен, не опирающихся на нижележащую стену 3,5 м. Это в случае, если оси стен первого и второго этажа не совпадают.  В противном случае предельно допустимый прогиб брёвен будет превышен, что приведёт к нежелательным деформациям.

Длина брёвен ручной рубки может достигать 14 м, оцилиндрованное бревно не выпускается больше 6 м. Соответственно это влияет на планировку домов из брёвен различной технологии обработки. Чтобы обеспечить прочность конструктивной схемы здания в срубе ручной работы можно предусмотреть четырёх- пятистенок. В доме из оцилиндрованного бревна приходится усиливать конструкцию дополнительными  2 – 3-мя стенами.

 

Лестницы

Верхние опоры лестниц проектируют скользящего типа с помощью уголков-ползунов. Такое сопряжение представляет собой жёсткое соединение уголка и лестницы. В уголке сделан компенсационный вырез, по которому может свободно передвигаться болт, соединяющий опору и лестницу.

 

Отделка стен

Компенсация возможной усадки стен при выполнении их отделки предусматривается с помощью скользящего соединения паз-шип каркаса обшивки и стен дома. Паз соответственно делается в бревенчатой стене, а шип  - это брус каркаса.

Довольно часто применяется вариант устройства перегородок – «стакан». Они являются самонесущими и не соединяются с деревянными конструкциями дома. Между бревенчатой стеной и перегородкой оставляется зазор. Также компенсационный зазор предусматривается и сверху конструкции самого «стакана».

 

Окна и двери

Деформационный процесс здания из бревна может создать трудности при установке окон и дверей. Здесь тоже необходимо предусмотреть особые мероприятия. В проёмы во время монтажа брёвен вставляются балки-перетяжки. Их потом спиливают.

Обсадная коробка (обсада, окосячка) тоже является компенсационным мероприятием для бревенчатого дома. Соединение стены и обсады выполняется скользящим по типу паз-шип. Паз может выполняться как в вертикальных поверхностях проёма, так и в окосячке, а шип (гребень) соответственно наоборот.

Между конструкцией обсадной коробки и верхним краем проёма оставляется компенсационный зазор, который составляет 1/20 часть от высоты данного проёма. Компенсатором также является уплотнитель, вставляемый сверху и снизу окосячки.

 

Столбы, колонны

Между вертикальными опорами и передающими на них нагрузку элементами для снижения напряжения при осадке устанавливаются механизмы, которые могут регулировать высоту (домкраты). Домкраты можно предусматривать как сверху, так и снизу стойки в зависимости от удобства его регулировки.

 

Стропильная система

Стропильная система в бревенчатом доме, как правило, выполняется висячими стропилами с затяжкой либо наслонными скользящими стропилами.

Первый вариант предпочтителен при длине конька более 6м и отсутствии внутренних несущих стен на 2 этаже.

 

Конструкция не требует конькового прогона.

Затяжка выполняется из того же материала, что и стропила.

Верхние венцы сруба соединяются нагелями, так как в данной конструкции стропильной системы происходит повышенное давление на опорные стены.

Если фронтон выполняется из бревна необходимо исключить жесткое соединение стропильной системы и обрешетки с бревенчатыми фронтонами. При этом стропила устанавливаются с обеих сторон фронтона вплотную к нему, чтобы зафиксировать бревна фронтона от горизонтального смещения.

Для того, чтобы стропильная система опускалась вместе с фронтоном, применяют скользящую стропильную систему.

Скользящие соединения заводского изготовления устанавливаются в местах опоры стропильных ног на верхний венец сруба, который здесь играет роль мауэрлата. Стропильная нога и бревно могут перемещаться относительно друг друга, не создавая напряжений в месте стыка.

В этом случае коньковое соединение стропил должно быть предусмотрено шарнирного типа. В данном случае для крепления используются пластины и болты. Их диаметр необходимо рассчитать. Пластины с двух сторон соединяются со стропильными ногами при помощи саморезов. Друг к другу пластины крепятся болтами. Их диаметр тоже должен быть рассчитан.

 

Кровля

Осадочный процесс бревенчатого дома может значительно ухудшить кровельное покрытие из жестких листовых материалов, поэтому над только возведённым домом из бревна часто устраивается временная кровля из рулонных гидроизоляционных материалов.  После полной усадки дома уже монтируется постоянное кровельное покрытие.