Общие принципы сборки деревянных домов
Львиная доля неприятностей, приносящих разочарование и ущерб кошельку владельца деревянного дома, происходит из-за ошибок, допущенных при сборке сруба. Если заготавливать и обрабатывать лес у нас худо-бедно умеют, то с монтажом зачастую беда. Не хватает квалифицированных кадров: специалисты, владеющие традиционными приёмами рубки, ныне почти перевелись; а современным методикам обучены пока немногие. К тому же, современные дома собираются не совсем так, как деревенские избы. И не факт, что бригада опытных плотников, успешно поставивших не один деревенский дом, справится с монтажом современного здания из клееного бруса или оцилиндрованного бревна.
В этой части нашей статьи мы расскажем об общих принципах сборки деревянных домов. Знание принципов монтажа позволит нашим читателям осуществить грамотный контроль за деятельностью нанятой бригады либо поможет без ошибок собрать сруб самостоятельно.
Чтобы понимать, как правильно построить деревянный дом, нужно знать, каким воздействиям (нагрузкам) он подвергается. Немного теории:
Нагрузки и воздействия
Вес деревянного здания невелик. Даже если крыша покрыта тяжёлым материалом, а сверху лежит слой снега. Толщина бревна редко бывает менее 15 см, этого с избытком хватает, чтобы выдержать вертикальную нагрузку. Ветровая нагрузка для одно-двухэтажного здания также особо не страшна.
Существует два вида потенциально опасных воздействий, которые необходимо учитывать:
- Диагональная нагрузка от стропильной системы. В срубе простой конструкции, к которой относятся традиционные избы и дачные домики с мансардой, стропильные ноги жёстко связаны с балками перекрытия. Они образуют замкнутый треугольник, не подверженный сколь-нибудь серьёзным деформациям. Конфигурация треугольника может быть ломаной, внутри располагаться укосины, затяжки или стойки. Важно, что балки перекрытия несут функцию нижнего пояса стропильной конструкции и не дают возможности стропилам смещаться горизонтально в опорных точках.
Большинство современных деревянных домов, за основу которых взяты финские проекты, строятся по иному принципу. Дабы рационально использовать площадь мансарды, стены поднимают над уровнем перекрытия. С балками они не связаны и в горизонтальном положении не зафиксированы. Стропильные ноги, расположенные под наклоном, «разъезжаются», передавая на стены нагрузку от крыши не вертикально, а диагонально, вектор силы направлен наружу. Стропильная система в местах опирания стремится раздвинуть стены. Если речь идёт о небольшом срубе-четырёхстенке, где все брёвна цельные и углы тщательно врублены, это не страшно. Возможно, стены выгнутся на пару-тройку сантиметров, не более. Но для больших домов сложной формы со множеством углов, пересечений и стыков брёвен по длине такое воздействие может быть критичным. Если не предпринять определённых мер, сруб может «разъехаться»: стены деформируются, примут бочкообразную в плане форму. В худшем случае замки сломаются, дом раскатится на отдельные брёвна. - Деформации в элементах сруба, связанные с изменением их влажности — другой бич деревянного дома. После того, как сруб поставлен под крышу, бревно или брус постепенно теряют влагу. Уменьшаются их геометрические размеры, древесина «усыхает». Это не большая беда, сруб просто «садится» по высоте. Значительно большая проблема состоит в том, что в дереве возникают внутренние напряжения. Брёвна «крутит», выгибает в разных направлениях, сворачивает «пропеллером» вдоль оси. Неравномерные щели между венцами, перекрученные брёвна, неровные стены, дыры и сквозняки — результат подобных воздействий. Максимальная деформация происходит в первые год-два после установки сруба. Однако внутренние напряжения не исчезают и меняют свой вектор с изменением влажности воздуха весь срок службы деревянного дома.
Более всего подвержены подобным деформациям дома, изготовленные из леса естественной влажности. В клееном брусе, благодаря наборной конструкции и технической сушке, которую проходит древесина, внутренние напряжения не столь велики. К тому же «правильный» брус имеет замок, удерживающий брёвна от взаимного горизонтального смещения. Однако, заявления многих производителей о том, что клееную древесину не «крутит», не соответствует действительности. «Крутит», просто в меньшей степени.
Недостатки современных домов по сравнению с традиционной избой
- Один мы уже очертили: в домах с мансардой стропильная система не завязана с балками и конструкция крыши стремится деформировать, «раздвинуть» стены.
- Второй — дома большие, имеют сложную форму, венцы приходится делать составными, из отдельных элементов. Оцилиндрованные брёвна редко производят длиной более 6 метров, а 10-метровый лес сегодня — эксклюзив. Большинство современных срубов не может похвастаться наличием цельных брёвен, перекрывающих всю длину здания. Видимых стыков в качественных срубах мы не наблюдаем, они расположены в местах пересечения стен. Жёсткость конструкции такого дома намного ниже, чем у традиционной избы.
Усиление конструкций деревянного дома
Чтобы противостоять возникающим внешним и внутренним нагрузкам и предотвратить возможные деформации, используются традиционные и разработаны новые конструктивные приёмы:
- Применение скользящей связи для опоры стропильной системы.
- «Правильная» конструкция соединений в местах пересечения стен.
- Сборка венцов с использованием нагелей.
- Установка вертикальных стяжек на всю высоту здания.
- Усиление несущих балок.
- Монтаж колонн на регулируемых опорах.
- Установка окон и дверей в обсадную конструкцию.
- Снижение скорости потери древесиной влаги.
Ни один из этих методов не является самодостаточным. Устойчивость и долговечность сруба в состоянии обеспечить только грамотное сочетание мероприятий по усилению деревянных конструкций. При этом дерево будет иметь возможность умеренно «шевелиться» в ходе изменения температурно-влажностного фона. Рассмотрим каждый из монтажных приёмов в отдельности:
Скользящая опора
Стропильная нога не крепится непосредственно к стене. Связь осуществляет стальная скользящая опора, позволяющая стропилу свободно скользить вдоль верхнего венца. Диагональное воздействие на стену не исключается, но минимизируется. Сегодня скользящие опоры уже не в диковинку, их можно купить в крупных строительных магазинах, специализированных компаниях. Наличие скользящей опоры не является основанием для экономии на сечении стропил. А к жёсткости конструкции крыши (наличию затяжек, стоек) предъявляются даже более высокие, чем обычно, требования.
Соединения в местах пересечения стен
Об особенностях различных конструкций замков в углах (в чашу, лапу, ус, ласточкин хвост, немецкий угол, шип, полдерева и т.д.) мы расскажем позже, когда дадим характеристику различным типам деревянных домов. Пока лишь скажем, что она должна быть прочной и непродуваемой.
Соединения брёвен по длине, если они имеются, должны быть не менее прочными. Практикуется использование стальных скоб. Пару штук забивают в месте стыка. На первый взгляд, хорошо. Однако, древесина в процессе сушки уменьшается не только в диаметре, но и по длине, пусть и незначительно. Бывает, скобу, забивная часть которой уплощена, просто вырывает. Дерево даёт трещину и связь ослабляется. Правильным решением будет дополнительное усиление, помимо скобы, накладной пластиной. Желательно использовать металл толщиной не менее 2 мм. Пластину прикручивают с каждой из сторон не менее, чем четырьмя саморезами длиной от 70 мм.
До сих пор можно встретить новые дома из цельной древесины, которые срубами не являются. Этот курьёз появился во времена борьбы с «излишествами» в строительстве. Брус или кругляк с прямоугольным сечением в месте соединения просто соединяют встык. Вместо сложного и прочного замка делают простецкую выборку и шип. Реже вставляют шпонку. Сбивают детали длинными гвоздями, скобами. В подобной конструкции немного уменьшается длина элементов и расход древесины. Из короткого бревна можно поставить дом большего размера. Однако, экономия эта вряд ли оправдана. Соединение гвоздями и скобами значительно уступает замковому по надёжности. Со временем углы и стыки деформируются, появляются щели, возникает кривизна. Приходится постоянно усиливать соединения, конопатить дыры. Да и внешне такое сооружение со временем становится неприглядным. Не рекомендуем связываться с подобной конструкцией. А если уж такой дом достался в наследство, его стоит как следует укрепить и обшить снаружи. Частным случаем подобной конструкции является довольно распространённое решение, когда внутреннюю стену ставят без замка, в выборку. Недостатка здесь сразу два: тип соединения не способен обеспечить должной жёсткости сруба; выборка значительно снижает прочность наружных стен.
Нагеля
Немецкие строители, у которых русские плотники заимствовали это слово, именовали нагелем гвоздь. В том числе деревянный. На самом деле то, что мы сегодня называем нагелем, гвоздём по сути не является. Это штифт, но так уж сложилась в народе практика применения этого слова. Нагель (штифт, палец) вставляют вертикально в соответствующие друг другу отверстия (не сквозные) внизу и вверху каждого бревна. Нагель скрепляет два соседних венца, удерживая брёвна от деформации кручения и горизонтальных смещений. Штифты изготавливают из древесины, прямоугольной или круглой формы, концы следует немного заострить, чтобы они легче входили в отверстия. Идеально подходит берёза (легка в обработке, прочна, даёт небольшую усушку), в крайнем случае можно использовать хвойные породы. Применять стальную арматуру, что нередко происходит сегодня, не стоит. Диаметр или прямоугольное сечение нагеля — 20-40 мм, он должен входить в верхнее и нижнее отверстие плотно. Длина штифта — 6-10 см, совокупная длина отверстий должна быть больше на 3-4 см. Это запас на усадку, нагель ни в коем случае не должен «упираться» в верхнее бревно. Ставят штифты в каждом венце, вблизи углов, окон, дверей. На участках без проёмов монтируют примерно через 2 метра. Процесс разметки и монтажа нагелей в домах ручной рубки довольно трудоёмок, но оно того стоит.
Стяжки
В деревянных «домах-конструкторах» высокой заводской готовности есть возможность просверлить все необходимые отверстия ещё в цеху. Вместо или в дополнение к нагелям используют стяжки. Отверстия выполняются сквозными, на всю высоту сруба. Деревянный гвоздь такого размера не изготовить, поэтому используют стальные оцинкованные резьбовые стяжки. Они выпускаются длиной от одного метра. По мере сборки сруба их вставляют в отверстия, соединяя специальными муфтами. На верхнем венце на стяжку устанавливают шайбу большого диаметра или пластину и фиксируют контрагайкой. Снизу тоже должна располагаться шайба и гайка. В нижнем венце необходимо сделать выборку для обслуживания. Она должна позволять не только подкручивать гайку, но и обрезать стяжку болгаркой, если это понадобится. В процессе усадки дома состояние стяжек постоянно контролируют. Как только стяжка прослабла, шайба болтается, её поджимают. Выборка для обслуживания должна оставаться доступной в течение всего срока службы здания, её закрывают декоративной крышкой.
Применение стяжек вместо (или вместе) нагелей позволяет уменьшить трудозатраты при сборке, обеспечив должное качество. Экономить на стяжках не стоит — диаметр резьбового прута должен быть не менее 14 мм, лучше от 16 мм. Располагают их по тому же принципу, что и штифты: в 10-15 см от углов (с каждой стороны), проёмов и через 2-2,5 м по длине стены.
Стальная стяжка, во избежание порчи стены от возможного образования конденсата, не должна касаться древесины. Поэтому металл помещают в пластиковую трубку, внутренний диаметр которой соответствует диаметру соединительного элемента. Труба и стальной стержень должны входить в отверстие довольно плотно, допустим люфт в 2-3 мм.
Усиление несущих балок
В деревянных домах следует избегать больших пролётов, перекрытых деревянными балками без дополнительных опор. Как правило, такие пролёты перекрывают балками, состоящими из нескольких венцов. Но особенность сруба такова, что каждое из брёвен работает в отдельности, не распределяя нагрузку между собой. В результате с виду мощная балка может ощутимо прогнуться. Подобное явление может наблюдаться и над очень широкими оконными проёмами. Чем меньше диаметр бревна или высота бруса, тем больше будет прогиб.
Задача монтажников — заставить все венцы работать как единую конструкцию. Обычных нагелей в данном случае недостаточно. Составную балку можно соединить стяжками, поставив их часто, через метр-полтора, не забывая регулярно подкручивать. Если стяжки поставить сложно, можно скрутить брёвна по высоте между собой длинными шурупами (120-180 мм). В бревне, где будет располагаться шестигранная головка, должно быть засверлено глубокое отверстие, чтобы минимизировать влияние просадки.
Существует ещё один, трудоёмкий и требующий наличия специального инструмента, но очень надёжный способ. Он позволяет не только усилить составную деревянную балку при строительстве, но и исправить безнадёжно провисшую конструкцию, предварительно её подперев. На всю высоту балки под углом 30-45º навстречу друг другу (навстречу — обязательно) очень длинным сверлом изготавливают сквозные отверстия. Вставляют стяжки и, конечно, не забывают постоянно их проверять и подкручивать.
Регулируемые опоры
О них мы уже упоминали, в первой части статьи. Вертикальные колонны, если таковые имеются, имеют гораздо меньшую величину просадки, чем стены. Чтобы компенсировать разницу, их устанавливают на регулируемые опоры (компенсаторы). Они представляют собой две опорные площадки (нижнюю и верхнюю) с регулируемой резьбовой стойкой. Есть ряд российских предприятий, предлагающий подобные изделия в качественном исполнении. Экономить на них не стоит, лучше взять диаметром побольше. Где установить компенсатор: снизу или сверху колонны, принципиального значения не имеет. Чаще ставят внизу, так легче обслуживать. Опоры приходится регулировать несколько раз в год, в конце и начале сезона обязательно.
Обсадная конструкция окон и дверей
О правильной установке окон и дверей в деревянном доме мы расскажем в следующих частях нашей статьи. Пока лишь скажем, что технология кардинально отличается от той, что применяется в каменных зданиях.
Снижение скорости потери древесиной влаги
Об этом мы также упоминали. Чтобы минимизировать образование трещин в бревне, замедляют процесс сушки. Для этого защищают торцы брёвен, ведь влага в первую очередь теряется из поперечных распилов. Дерево нужно закрыть в два-три слоя плёнкообразующим составом: олифой, масляной, алкидной либо акриловой краской, лаком. Пропитки недостаточно, нужно, чтобы образовалась плёнка. Если дом впоследствии планируется покрыть прозрачным тонирующим составом, подчёркивающим структуру древесины, можно поступить следующим образом: пока стены не готовы, придать необходимый оттенок только торцам. Затем, чтобы не нарушать цветовое решение, закрыть их слоем прозрачного геля для пропитки торцов оконного бруса. Подобные препараты производят все крупные химические концерны, выпускающие составы для обработки древесины. Они редко продаются в магазинах, лучше сразу позвонить поставщикам в офис. Стоят дорого, но ведь и понадобится немного. Представляют собой густой желеобразный состав, наносятся шпателем. Очень качественно и надолго консервируют древесину. Мы специально заостряем внимание на этом вопросе в разделе, повествующем о сборке, а не в части об отделочных работах. Дело в том, что эта работа должна проводиться в первую очередь, желательно сразу после прибытия брёвен на стройплощадку.
Складирование
Пару слов о складировании. Наверное, все знают, что до монтажа пиломатериалы должны быть сложены на ровной площадке, не касаться земли и травы. При складировании в штабель переложены прокладками. В период дождей необходимо укрывать древесину. Сруб нужно собирать не спеша, но быстро. Даже правильно складированное дерево, не зафиксированное в общей конструкции, «коробит» и «крутит».
Проект и расчёт
Строительство современного большого деревянного дома сложно осуществить без предварительного проектирования. Как правило, наряду с архитектором, над проектом трудится и конструктор. Теоретически, в документации должны быть учтены все необходимые моменты. На практике, отечественным строителям нередко не хватает опыта. Контроль за деревянным строительством рекомендуется осуществлять плотнее, чем за привычным для нас кирпично-блочно-бетонным. При высоком бюджете стройки имеет смысл прибегнуть к услугам опытного специалиста по техническому надзору в области деревянного строительства.
Комментарии
