МАЛОЭТАЖНОЕ И КОТТЕДЖНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Дома из оцилиндрованного бревна и профилированного клееного бруса

Основные понятия


Бревно - это строительный материал, изготовленный из массива дерева промышленным способом, обтёсанный или выточенный, с минимальной толщиной 70 мм, используемый, прежде всего, в качестве стенового материала. В бревне могут быть отведения и трещины.

Строганный брус показан на рис.1. В брусе могут быть также выполнены специальные выборки для наиболее плотного прилегания венцов.

рис. 1. пример поперечного сечения строганного бруса

Круглое бревно показано на рис.2. Это обработанная по профилю окружность или приближенная к ней форма.


рис. 2. пример поперечного сечения круглого бруса

Ламинированный (клееный) брус (рис. 3) - склеенный из двух или более частей, может быть горизонтально или вертикально клееный.  

рис. 3. ример поперечного сечения вертикально и горизонтально клеенного бруса

Врубка  - это угловое соединение брёвен.

Под замковым соединением понимают соединение двух бревен крест-накрест. Под продольным угловым соединением обозначают соединение стены, при которых концы противоположных бревен выходят за пределы угла.

Утеплитель
- это материал, предназначенный, главным образом, для предотвращения проникновения воздуха через швы в брёвнах.

Соединение в шип
- это такое конструктивное решение, когда два или несколько бревен соединяются в одно целое деревянными или металлическими шипами для препятствования движению отдельных бревен стены в вертикальной плоскости.

Трещинообразование является следствием естественного строения древесины; трещины возникают по окружности бревна в процессе усадочной сушки. Трещины возникают в радиальном направлении еще и потому, что сушка дерева начинается с поверхности бревна. Эти трещины устраняются методом «пикировки», когда по всей длине бревна делается пропил.

Осадка- это явление, возникающее вследствие естественной усадки древесины, нагрузки и уплотнения швов при опускании стены. Под сквозным соединением в шип подразумевается сквозное соединение стены посредством сжатия ее металлическим стержнем. (рис.5)

 
рис. 4. сквозное соединение в шип   рис. 5. бревенчатая балка

Бревенчатая балка - это несущая балка, состоящая из одного или нескольких бревен (рис.6).

Деревянный нагель - вертикальный шип, препятствующий боковому смещению и допускающий осадку располагающихся в промежутках сделанных косяков проёмов бревенчатой стены; к деревянному нагелю крепятся конструктивные части, не дающие




 
рис. 6 деревянный гребень
в дверном проеме
  рис. 7 крепление окна
к деревянному гребню


осадки (рис.7 и 8)«Винтовая нога» - это конструктивный элемент бревенчатой конструкции, который, в отличие от стен, не дает осадку. Для обеспечения устойчивости конструкции в ее элементах оставляют запас на осадку при помощи «винтовой ноги», которой можно регулировать процесс плавной осадки дома (рис.9).


рис. 8 пример расположения "винтовой ноги" регулирующей допустимую осадку бревенчатой стены

Деревянный диск - конструктивный элемент, предусматривающий запас на осадку, устраняющий напряжение в конструкции, вызванное осадкой, устанавливается на концах деревянных балок.   

Деревянные стойки
- это вертикально направленные деревянные элементы, препятствующие движению с внутренней стороны бревенчатых стен, которые крепят болтами друг другу насквозь.

Дюбель/нагель
- деревянный или металлический штифт, используемый при сплачивании бревенчатой стены; или металлическая дюбельная планка, используемая при соединении балок в одно целое.  

Свойства дерева в условиях влажности

Гигроскопичность дерева
- это его способность изменять некоторые свои характеристики в зависимости от температуры и влажности воздуха. Дерево реагирует на изменение относительной влажности воздуха медленно, поэтому в течение суток колебания влажности бревенчатой стены незначительны. В соответствии с исследованиями   колебания влажности бревна происходят примерно на 5 см толщину бревенчатой стены по обеим сторонам поверхностного слоя. Таким образом, влажность внутренней части толщины стены остаётся практически неизменяемой из года в год после достижения баланса влажности. В отапливаемых внутренних помещениях влажность бревна устанавливается примерно на 8% от влажности при сушке и в наружных стенах примерно на 14% от влажности при сушке. Колебания влажности наружных стен могут быть всё-таки больше вследствие влияния солнечного излучения и конструктивной защиты древесины.


рис. 10. усадка древесины в различных направлениях


Усадка древесины не одинакова в радиальном и тангенциальном направлениях. Продольно-направленное сжатие будет незначительным по величине по сравнению со сжатием в других направлениях. При усадке древесины от влажности (влажность примерно 29 %)усушка при усадке в направлении окружности составляет примерно 8 % и в радиальном направлении примерно 4 % в соответствие с рис.10. Усадка в направлении окружности будет в два раз больше, чем в радиальном направлении, таким образом, возникают внутренние напряжения при сушке древесины. Когда возникающие при сушке древесины внутренние напряжения превышают прочность на разрыв, то появляются трещины. На величину трещин оказывают влияние такие показатели как влажность и размер бревна. В большом по величине бревне возникшие при естественной усадке трещины могут быть большими. В соответствие с проведёнными исследованиями трещины не оказывают какого-то решающего влияния на показатели теплопроводности и прочности. В месте появившихся трещин в зависимости от движения воздухопотока в местах трещинообразования теплопроводность показатель теплопроводности может быть даже несколько ниже, чем на других участках бревна.
В соответствие с изменением относительной влажности воздуха ширина трещин также изменяется в зависимости от влажности бревна. В отапливаемых постройках могут быть большими зимой, когда влажность незначительна. Летом трещин примерно на треть меньше по сравнению с зимним периодом. Влажность в сердцевине бревна во время производства строительных работ медленно снижается только после периода начала отопления. Вдобавок трещины могут быть большие вследствие неизбежных трещин вызванных влажностью сердцевины бревна. После просушивания сердцевины бревна трещины частично уменьшаются.

Специфические свойства бревенчатой конструкции

Усадка

Из-за естественной усушки дерева происходящей вследствие нагрузки и уплотнения швов бревенчатой стены возникающую осадку учитывают при проектировании бревенчатой конструкции. Осадку бревенчатых конструкций в зависимости от типа бревна рассчитывают примерно на 10-50 мм от высоты стены, большая часть которой возникает при усушке.
Расположенные внутри дома перегородки из-за меньшего процента содержания влажности осаживаются чуть больше, чем наружные стены. В том числе при сопряжении балок, мебели, лестниц, лёгких конструктивных перегородок, кирпичных стен с бревенчатой конструкцией нужно учитывать осадку бревенчатой конструкции
Безусадочные конструктивные элементы необходимо оборудовать запасом на осадку и несущие конструкции «винтовой ногой». Деревянные колонны устраивают при помощи - винтовой ноги» или припуском на осадку в соответствие с расчётной осадкой (рис.9).

При проектировании следует принять во внимание:
  • в чертежах на разных уровнях - большую осадку брёвен на нижнем уровне
  • при продолжении или пристраивании старых бревенчатых построек - различную осадку старой и новой конструкции
  • что при проведении дымохода в верхнем и нижнем перекрытии, а также в кровле требуемые расстояния по пожаробезопасности остаются также после осадки и что конструктивные элементы могут опускаться беспрепятственно Лёгкие конструктивные перегородки крепят к бревенчатым стенам напр, батенсом, в котором предусмотрены овальные прорези, для крепления шурупами. Также каркас дополнительной изоляции должен быть закреплён крепежом, регулирующим осадку.

Также оконные и дверные проёмы укрепляют по сторонам деревянными гребнями, регулирующими осадку. Они устанавливаются в прорези сделанных проёмов, препятствующих боковому смещению концов брёвен (рис.7 и 8).
В жёсткой кровле, когда нижние и верхние концы кровельных балок должны быть прикреплены к припускам бревенчатой стены (фронтонные бревенчатые конструкции) вызывают происходящую осадку из-за разницы в высоте точек опоры смещение наружу кровельных балок. Поэтому надо учитывать вероятность деформации наружных стен в направлении от центра наружу, если крепление стропил не оснащено элементами крепежа допускающими возможность движения. Бревенчатая стена должна быть жёсткой, в качестве ребер жесткости выступают поперечные стены и сопряжения в шпунт. Деревянные нагели и металлические шпильки препятствуют смещению бревен особенно в длинных стенах и в краях проемов. Промежутки между деревянными нагелями должны быть как минимум 2000 мм (рис. 14).


рис. 11. пример расположения деревянных панелей и металлических стяжек в стене


Плотность

Содержащаяся в толще древесины влага в зимний период перемещается во внутренние помещения и затем замедляет понижение влажности воздуха в них. При помощи уплотнения замков и угловых соединений можно влиять на воздухопроницаемость бревенчатой конструкции. Трещины, возникшие в процессе сушки брёвен, не проходят сквозь толщу целого бревна и не оказывают сколько-нибудь решающего влияния на плотность бревенчатой стены

Сохранность и защита бревенчатой стены

На сохранность бревна больше всего влияет содержание влажности в древесине. Условием для роста грибковой плесени и загнивания древесины является, по крайней мере, 20 % содержание влаги в древесине и температура + 5 С0.Когда относительная влажность воздуха продолжительное время превышает 85 %, тогда влажность древесины поднимается в соответствие с этим показателем.

Методы защиты фасада.
Защитой бревенчатого фасада обеспечивают сохранность как эстетических, так и конструктивных свойств древесины. На свойства дерева влияют различные грибковые заболевания (грибки плесени и гнили), влажность и ультрафиолетовое излучение солнца. Методы защиты в принципе делят на три категории: конструктивную и химическую, а также обработку поверхности. Для получения положительного результата приходится использовать все эти методы защиты поверхности.

Конструктивная защита.
Целью конструктивной защиты является уменьшение агрессивных воздействий влаги на бревенчатые части конструкции.
Фасад следует защищать от грунтовой влаги, поднимающейся по капиллярам кладки, атмосферных воздействий в виде проливного дождя и стекающей грязной воды. Конструкцию дома следует проектировать таким образом, чтобы воздух мог свободно циркулировать и высушивать фасад по возможности интенсивно. Достаточно высокий вынос карниза эффективно защищает верхнюю часть бревенчатой стены от намокания водой, стекающей с крыши и от непосредственного воздействия дождя, а также уменьшает влияние солнечного излучения. Минимальная ширина карниза должна быть по крайней мере 500 мм.

Все террасы и балконы, в которых присутствуют бревенчатые и деревянные элементы рекомендуется защитить от атмосферных осадков, при помощи устройства различных форм навесов. Конструктивное решение защиты брёвен должно быть выполнено таким образом, чтобы сточные воды не скапливались в швах "конструкция капающего носа" Изоляцию швов нельзя оставлять неприкрытой на внешней стороне стыка; следует исключить возможность подтекания воды за её края, так как изоляция при ее намокании может служить хорошей основой для появления грибковых заболеваний.

Наружный организованный водоотвод устраивают с помощью водосточных желобов и водосточных труб, которые отводят воду в нужном направлении на землю, чтобы исключить возможность попадания стекающей воды на фасад здания при порывистом ветре. Нижний конец водосточной трубы следует устроить таким образом, чтобы сточная вода не попала на фасад здания. Нижние части оконных проёмов следует оборудовать металлическими отливами, с достаточным выносом наружу. На верхнюю часть цоколя с внешней стороны необходимо устроить дренажную подсыпку достаточной высоты примерно 400 мм, для предохранения сруба от увлажнения и как следствие этого, загнивания нижних брёвен, вызванного талыми водами и появлением растительного слоя.
Необходимо помнить об изоляции здания от капиллярной влаги между нижним венцом и цоколем рубероидом или битумной обмазкой.

Химическая защита и обработка поверхностного слоя. Составы по обработке древесины классифицируют по следующим параметрам:
  • обеспечивать химическую защиту дерева от поражения грибками (т.е. создать условия, исключающие их появление)
  • покрыть защитным составом поверхностный слой древесины и таким образом препятствовать проникновению влаги в толщу дерева
  • защитить поверхностный слой дерева от ультрафиолетового излучения, а также
  •  образовать на поверхности древесины водоотталкивающую плёнку.

Обычно защитные вещества подразделяются на окрашивающие составы и собственно защитные вещества. Окрасочные составы, по своим свойствам более наполненные и формируют на поверхности древесины более плотную и менее водопроницаемую плёнку. Защитные вещества проникают глубже в толщу древесины и не формируют на поверхности плёнку. Защитные составы, применяемые для обработки бревенчатых поверхностей, обычно содержат в дополнение к основе небольшое количество специальных антисептических компонентов, уничтожающих грибки плесени.

Составы могут быть или бесцветными, или глянцевыми, или укрывающими. Укрывающие защитные составы по своим качествам лучше, чем глянцевые и бесцветные, т.к. они обеспечивают более эффективную защиту древесины от ультрафиолетового излучения. Проникновение составов в толщу дерева происходит на глубину несколько миллиметров. Составы по защите древесины могут или образовывать на поверхности дерева плёнку или же не создавать её. Важно, чтобы при обработке бревенчатой поверхности создаваемая плёнка обладала бы способностью водопроницаемости (по этой причине не все окрашивающие составы могут использоваться для обработки бревенчатых стен) так, как цельное бревно является гигроскопичным материалом, способным поддерживать баланс влажности на оптимальном уровне в соответствие с относительной влажностью воздуха. Если плёнка не позволяет проникать частицам водяного пара сквозь неё, то давление водяного пара отделяет плёнку от её основания.
Первую обработку грунтовочным составом рекомендуется провести по возможности сразу после сборки дома, так как ультрафиолетовое излучение проникает в толщу древесины примерно на глубину 0,1 мм, разрушая при этом клеящее вещество лигнин, находящееся на клеточном слое древесины. Чем больше ультрафиолетовое излучение успеет разрушить лигнина, тем хуже будет обеспечено сцепление защитных составов с деревом.

Обработка грунтовочным составом препятствует также росту грибков плесени и синевы. Воздействие ультрафиолетового излучения на бревенчатую стену, обращенную на южную сторону, может быть даже в пять раз больше, чем на стену, обращенную на север. Поэтому стены, ориентированные на юг и запад нуждаются в обработке защитными составами в первую очередь.

Наращивание брёвен. Наращивание круглых и строганных брёвен осуществляют методом зубчатого соединения или методом соединения по окружности или применяют прочные соединительные материалы. Такие стыковые соединения нужно располагать в месте соединения углов. В месте соединения нужно обеспечить достаточную продольную жесткость стены.

Основы проектирования бревенчатых конструкций При проектировании деревянных строений принимается во внимание будущая длительность использования дома: для постоянного использования, для периодического пользования,  кратковременного пребывания.

Меры по влагозащите  бревенчатых стен

Массивная бревенчатая стена. Массивная бревенчатая стена без дополнительной изоляции с точки зрения мер по влагозащите является надёжным и безопасным решением, когда конструктивная защита выполнена на должном уровне. Влажность бревенчатой стены колеблется в соответствии с относительной влажностью воздуха. Среднее колебание влажности в своём максимуме будет немного выше у брёвен меньших толщин.

Бревенчатая стена с дополнительной изоляцией. Мероприятия по влагозащите бревенчатой стены с дополнительной изоляцией будут, безусловно, более сложными, чем влагозащита массивной бревенчатой стены. Не рекомендуется устраивать теплоизоляцию с внутренней стороны бревенчатой стены, если не применяется пароизоляционный слой. Теплоизоляцию с внутренней стороны можно выполнить без пароизоляционного слоя, если толщина теплоизоляции будет не более 50 мм. При таком конструктивном решении с внутренней стороны должна быть использована в качестве воздухо-защитного слоя битумная бумага и т.п. материал. При толщине теплоизоляции больше чем 50 мм, нужно применять достаточно плотный пароизоляционный слой. В случае применения вентиляционного зазора между бревном и изоляцией, такую теплоизоляцию бревна нельзя считать целесообразной при проведении теплоизоляционных работ в здании.
В случае выполнения мер по теплоизоляции с внешней стороны мероприятия по влагозащите не представляется проблемной, тогда как бревно в конструкции на тёплой, т.е. на сухой стороне. В такой конструкции представляется целесообразным оставить вентиляционный зазор между теплоизоляцией и наружной отделкой, чтобы по возможности накапливаемая влага на гидроизоляционном слое  могла высохнуть и просочившаяся сквозь наружную отделку вода с наружной стороны не попала на теплоизоляционный слой.

Влагоизоляция. Конструктивные элементы должны быть выполнены таким образом, чтобы скапливаемая на этих элементах дождевая и талая вода, а также конденсат, образующийся в результате диффузии из жилого помещения или из грунта, не оказывали негативного влияния на конструкцию. Особенно следует обратить внимание на следующие пункты:
  • В местах соприкосновения бетона и деревянных частей должна быть гидроизоляция
  • Нижний уровень бревенчатой стены должен быть не ниже 400 мм уровня поверхности земли
  • Помещения с повышенной влажностью (душевые, туалеты) не рекомендуется располагать вдоль незащищённой бревенчатой стены.
  • Гидро- и влагоизоляцию нужно выполнить особенно тщательно, придерживаясь инструкций, представленных фирмой-изготовителем изоляционных, материалов.
  Био- огнестойкость бревенчатых конструкций. Бревно относится к легко воспламеняемым материалам. Нужно также учитывать при определении огнестойкости конструкции в целом конструкцию фундамента и обшивочных материалов (вагонка и т.д.).

Звукоизоляция бревенчатой стены.
Звукоизолирующая способность бревенчатой стены зависит, в том числе и от массы стены, плотности выборки и жёсткости бревенчатой стены. В зависимости от назначения стены можно рекомендовать 39 - 63 Дб звукоизоляции воздушного пространства и в соответствие с раздельными помещениями. Бревенчатая стена не обладает такой хорошей способность изолировать звук. Поэтому при проведении мер по звукоизоляции здания целесообразно использовать многослойные конструкции (например, бревно + изоляция + щитовые отделочные материалы) либо другие строительные материалы.

Воздухообмен конструкции.
В зоне жилых помещений и в других помещениях общего назначении нужно достичь оптимального воздухообмена. Влажность, чистота и температура воздуха в помещениях должна находиться под особым контролем. В зоне жилых помещений необходимо исключить появления сквозняка и мешающего шума.
Циркуляция воздуха должна быть достаточна для того, чтобы конденсация влажности в конструкции не вызвала проблем разрушения конструктивных элементов. Воздух, поступающий извне может проникать вовнутрь в т.ч. через наружную обшивку здания или в качестве перемещающегося воздухопотока.

Каркас и относящиеся к нему конструкции


Наращивание брёвен.
Брёвна можно наращивать методом шовного стыка, методом зубчатого соединения или методом соединения по окружности. Если используют метод шовного стыка, то в процессе соединения применяют прочные соединительные материалы. В месте соединения нужно обеспечить достаточную продольную жесткость стены. Такие стыковые соединения нужно располагать в месте соединения углов. Эти простые соединительные элементы можно расположить в вертикальном сечении на видимых местах стены, но в таком случае этот вариант оговаривается отдельно с заказчиком.

Перфорация бревен.
В брёвнах должны быть подготовлены отверстия для нагелей и болтов. Максимальное расстояние между отверстиями для нагелей должно составлять 2000 мм таким образом, чтобы на короткую стену приходился один короткий нагель, и по месту углового соединения нагель располагался не больше, чем на расстоянии 700 мм от угла. Вместо деревянных или металлических шипов можно использовать также деревянные нагели.
По обеим сторонам соединения в отверстие должен быть шип или нагель. Шипы и нагели должны входить в состав поставки, кроме того, вам должна быть предоставлена инструкция по их установке.

Соединение стен сквозными болтами/нагелями. В каждом угловом соединении бревенчатой стены должно быть, по крайней мере, отверстие для одного нагеля или другая возможность соответствующего крепления. В комплект поставки должны входить болты и иные крепёжные принадлежности, а также инструкция по их установке.

Уплотнение.
Для утепления замка и заготовки промежуточных брёвен заказчику поставляется материал соответствующего назначения и инструкция по применению.

Дверные и оконные проёмы. В оконных и дверных проёмах должен быть предусмотрен запас на осадку в готовых конструкциях. В проёмах должны быть заготовлены места для установки деревянных гребней.  В косяке всех проёмов должен использоваться так называемый Т-шип либо иной подходящий способ укрепления. Вследствие особенностей монтажа и перевозки можно оставить несделанным пропил (рис.5), предусматривая, тем не менее, обозначенные окончательные размеры проёмов.

Конструкции, не подверженные усадке. Для столбов, лестниц и т.п. конструкций, не подверженных усадке, следует предусмотреть надлежащий запас на осадку и возможность по выполнению этого регулировочного узла на стройплощадке.  

Хранение строительных материалов на стройплощадке

Строительные материалы складируют в большинстве случаев на улице, в таком случае их надлежит защищать от солнца, атмосферных осадков, и влаги поднимающейся с земли. Складируемые материалы необходимо поднять от земли на высоту не менее 30 см, чтобы скапливающаяся влага на поверхности земли и растительного слоя не причинила им вреда. Для обеспечения достаточной устойчивости и предотвращения деформации расстояние между подкладными досками должно быть не более 1,5м. Нельзя допускать скапливание талой воды под пиломатериалы. Рядом с подкладными досками следует иметь достаточное количество укрывающего покрытия, так как защитное покрытие, используемое при перевозке, не предназначено для длительной защиты строительных материалов от атмосферных воздействий. Лесоматериалы нужно покрывать таким образом, чтобы защитить их от дождя, снега грязи и прямых солнечных лучей. Прозрачная плёнка не подходит в качестве укрывающего материала, потому что она не защищает дерево от воздействия солнца.
Лесоматериалы следует покрывать, оставляя небольшой воздушный зазор между ними. Укрывающий материал должен также защищать концы брёвен и досок, но вместе с тем он не должен доставать до земли. Лесоматериал следует укладывать в штабеля таким образом, чтобы между пакетами и брёвнами можно было установить поперечные рейки. Таким образом, обеспечивается циркуляция воздуха и устранение образующегося конденсата.

Условия возведения бревенчатого каркаса
Изоляцию нельзя оставлять намокать в процессе сборки дома, так как намокшая изоляция даёт возможность для развития грибкового заражения. Необходимый кусок изоляционного покрытия отрезают в течение рабочего дня и используют во избежание намокания.
Каркас бревенчатого дома защищают в соответствии с возможностями во время монтажа от длительных периодов дождя. При длительной защите и сырой погоде нужно следить за достаточным проветриванием лесоматериала под защитным покрытием.
В дополнение к этому при окончании строительства следует обратить особое внимание на то, чтобы обеспечить просушку в самой конструкции, так как испаряемая влага с конструктивных элементов может вызвать появление «синевы» на деревянных поверхностях. Дополнительно следует придерживаться инструкций по сборке, предоставленных изготовителем.