Конструкции стен из древесных материалов
В настоящее время разработано немало конструкционных решений стеновых перекрытий. Одним из самых распространенных материалов в нашей стране была и остается древесина. Возводимые в старину срубы служили множеству поколений. При этом они являлись отличным укрытием как от ветров, морозов, так и от летнего зноя.
Проходили столетия, и на смену срубам из бревен пришли жилища из железобетона и кирпича. Однако и сегодня многие рачительные застройщики в выборе материалов для возведения домов отдают предпочтение именно древесине. Однако в последнее время ее используют не в чистом виде, а в комбинации с иными материалами (например, с кирпичом).
Как уже было замечено выше, постройка, выполненная из древесины, называется срубом. Такое наименование она получила вследствие того, что в процессе возведения бревна укладывают, располагая одно поверх другого и формируя горизонтальные ряды (венцы) а в углах их соединяют, фиксируя так называемыми врубками. Конструкции последних могут быть 2 видов: «в чашу» (с остающимся свободным концом бревна – рис. 7, а) и «в лапу» (без остатка – рис. 7, б).
Рис. 7. Конструкции врубок: а – «в чашу»; б – «в лапу»; 1 – сливная доска; 2 – угловой шип; 3 – потайной шип; 4 – угловая пилястра; 5 – цоколь; 6 – пакля; 7 – бревно; 8 – коренной шип; 9 – штукатурка
Сруб, углы которого скреплены способом «в чашу», выглядит привлекательнее. Помимо этого, было установлено, что соединение такого типа способствует значительному повышению теплосберегающих показателей стеновых перекрытий. Однако способ фиксирования бревен «в лапу» является более экономичным. В связи с этим большинство застройщиков выбирают именно его.
Прежде чем приступить к сооружению сруба, необходимо особым образом подготовить бревна.
Для возведения жилой постройки рекомендуется брать хорошо просушенные и очищенные от коры бревна. Их диаметр должен составлять не менее 22 см. Для областей с суровым климатом (Сибирь, северные районы и т. п.) нужно использовать бревна большего диаметра – 24–26 см.
Для более плотного сочленения бревен поперек каждого из них устраивается паз (рис. 8). Венцы располагают таким образом, чтобы он был направлен вниз. При дальнейшей эксплуатации дома это поможет предотвратить попадание воды на внутренние поверхности стен.
Рис. 8. Соединение венцов посредством паза
Чтобы скрепить венцы, применяют выполненные из древесины шипы, которые принято называть шкантами. Их устанавливают в горизонтальном направлении с интервалом в 1–1,5 м друг от друга. По вертикали они размещаются в шахматном порядке. В каждом ряду следует закреплять не менее 2 шкантов. Длина каждого из них должна составлять 10–12 см, а диаметр – 2,5 см. Венцы, образующие стены с оконными или дверными проемами, фиксируют шкантом таким образом, чтобы он лежал на расстоянии 20 см от краевой линии проема.
Для составления венцов, находящихся над нижним (окладным), выбирают бревна с одинаковыми параметрами. Для нижнего венца нужно брать бревна, диаметр которых на 3–4 см превышает толщину остальных. Бревна в последующих венцах укладывают так, чтобы комли располагались в разном направлении. Это поможет выдержать горизонтальность постройки.
Рис. 9. Скрепление бревен по длине с помощью вертикального гребня
По линии длины бревна в срубе фиксируют с помощью вертикального гребня (рис. 9). Косяки и стойки оконных и дверных проемов устанавливают таким образом, чтобы между ними образовались небольшие зазоры, которые в дальнейшем дадут бревнам пространство для осадки. Для заполнения промежутков применяют различные мягкие материалы, чаще всего используется пакля. Это поможет предотвратить выветривание внутренних помещений здания.
При возведении стеновых перекрытий сруба бревна закрепляют, простукивая деревянным молотом. Таким образом добиваются плотного их расположения. Для сращивания нижнего и верхнего венцов по длине предусматривают косой или прямой замок. Лежащие между ними бревна фиксируют торцевым шипом. При этом их укладывают способом «вразбежку». Для скрепления балок на участках пересечений применяют технику «сковородень» (рис. 10).
Рис. 10. Соединение балок «сковороднем»
Для дополнительного укрепления конструкционных элементов сруба поверх оконных, дверных проемов и под балками собирают венец. При укладке венцов, составляющих наружные стены, кант выполняют лишь с внутренней стороны сруба. Окантовку венцов внутренних конструкционных элементов делают двусторонней (рис. 11).
Рис. 11. Соединение внутренней перегородки и наружных венцов стены
В результате должна получиться постройка, состоящая из элементов, показанных на рис. 12.
Рис. 12. Элементы стены сруба: 1 – дощатая кровля; 2 – стропило; 3 – обрешетка; 4 – скоба; 5 – кобылка; 6 – чердачное перекрытие; 7 – паз с утепляющим материалом; 8 – зазор с утеплителем; 9 – нижний брус оконной коробки; 10 – верхний брус оконной коробки; 11 – промежуточный венец; 12 – обработанная смолой прокладка; 13 – дощатая подкладка; 14 – гидроизоляция; 15 – основания для укладки лаг; 16 – цоколь; 17 – окладной венец; 18 – фундамент
Известно, что осадка деревянных построек происходит в течение первых 2 лет после возведения. При этом высота стен уменьшается приблизительно на 5 %. По прошествии указанного времени зазоры, образовавшиеся между бревнами вследствие осадки, следует заделать утеплителем. Торцевые стороны стен и угловые участки укрепляют досками.
Для заполнения промежутков, появляющихся между бревнами и конструкционными элементами после осадки дома, можно применять пеньку, паклю или войлок. Однако последний перед использованием и в процессе эксплуатации необходимо обрабатывать формалином. Приготовленные для заделки зазоров торф, мох и древесные опилки предварительно соединяют с нужным количеством 10 %-ной извести-пушонки и гипсовым раствором. Это поможет повысить плотность материала и предотвратить гниение деревянных конструкций. Применять негашеную известь в тех же целях не рекомендуется, поскольку она легко воспламеняется.
Защитить деревянные конструкционные элементы жилой постройки от повреждения насекомыми и загнивания помогут специальные антисептические вещества. Для предупреждения попадания влаги на них можно гидроизолировать цоколь.
Гидроизолирующую систему располагают на высоте 40 см от поверхности почвы. Сверху укладывают дощатое покрытие, толщина которого должна составлять не менее 5 см, а ширина – 3 см. Перед монтажом все поверхности доски, кроме торцевой и наружной, необходимо тщательно обработать битумной мастикой или антисептиком. Данные вещества при необходимости можно заменить рубероидом, который нужно укладывать в 2 слоя.
Для того чтобы во время дождя на цоколе не скапливалась влага, в бревнах, составляющих второй венец, предусматривают паз, под которым располагают доску или металлическую полоску для стока воды. Ее верхний конец должен располагаться не менее чем на 50 см выше уровня цоколя. Последний, как правило, выкладывают из красного кирпича, а фундамент делают бетонным или бутобетонным.
Постройка жилого здания из бревен является достаточно кропотливой работой, требующей терпения и наличия определенных навыков. Возведение дома из брусков – менее трудоемкий процесс. Они распространяются через специализированные торговые сети уже подготовленными к укладке: с гнездами для шипов и врубками.
Канты на брусках, предназначенных для возведения стен жилого здания, имеются с 4 сторон. Однако на брусьях для наружных и внутренних стен они имеют различные параметры. Сечение брусьев для внутренних стен составляет 10 ? 15 и 10 ? 18 см, а для наружных – 15 ? 15 и 18 ? 18 см.
При устройстве стен бруски соединяют с помощью шкантов (рис. 13).
Рис. 13. Скрепление брусков посредством шкантов: 1 – штукатурка; 2 – шип; 3 – рейка; 4 – пакля
В процессе монтажа между отдельными брусками укладывают предварительно обработанную смолой паклю. Образующиеся швы проконопачивают. Поверх элементов, составляющих конструкцию дверных и оконных проемов, предусматривают зазоры, которые позволят брускам лечь вплотную друг к другу при осадке постройки. Через 2 года брусчатые стены проконопачивают и отделывают штукатуркой или обшивкой.
При возведении дома бруски располагают рядами, скрепляя друг с другом посредством деревянных нагелей диаметром 2,5–3 см и длиной 6 см. Их размещают с интервалом в 1,5–2 м.
Венцы из брусьев, составляющих наружные и внутренние стены, собирают таким образом, чтобы они находились на одном уровне. В углах и на участках примыкания стеновых перекрытий их соединяют с помощью шпонки и шипов (рис. 14).
Рис. 14. Соединение стен на участках примыкания: 1, 2 – коренной шип; 3, 4 – оконная коробка; 5 – шип
Бруски, лежащие в нижнем и верхнем венцах, дополнительно скрепляют косым или прямым замком, а промежуточные – с помощью торцевых шипов. При этом при сращивании брусьев фиксирующие элементы размещают не друг над другом, а в шахматном порядке.
При использовании для постройки дома брусков стены возводят так, чтобы длина каждой из них не превышала 6,5 м. В противном случае возможно выпучивание стенового перекрытия. Для предотвращения этого можно установить вертикальные сжимы.
Для того чтобы вода не скапливалась в горизонтальных швах брусчатой стены, на верхнем ребре каждого бруска предусматривают фаску размером 2 ? 2 см.
Еще одним конструкционным решением является дом с каркасными стенами, возведенный из древесных материалов. Для повышения теплосберегающих характеристик данной постройки можно использовать утеплители различного вида (например, засыпные, рулонные или плиты). Типовая конструкция подобного сооружения приведена на рис. 15.
Рис. 15. Каркасная стена из древесных материалов: а – план; б – разрез; 1 – оконный проем; 2 – верхний брусок оконной коробки; 3, 4 – опорные стойки внутренней стены; 5 – угловая стойка каркаса; 6 – рядовые стойки каркаса; 7 – цоколь; 8 – заполнитель; 9 – перекрытие; 10 – гидроизолирующий слой; 11 – брусок; 12 – верхняя обвязка; 13 – засыпка подполья; 14 – пол
Монтаж каркасных стен отличается сравнительной простотой и меньшими трудовыми затратами по сравнению с рублеными. Врубки, для выполнения которых требуются определенные профессиональные навыки, в них заменены соединениями с помощью гвоздей. Кроме того, подобные конструкции считаются экономичными.
Одним из существенных недостатков каркасных стен является скопление влаги на внутренних поверхностях. Часто это происходит вследствие появления зазоров и щелей в лицевой обшивке либо из-за оседания конденсата, образующегося в холодное время года из водяного пара и проникающего из помещений в отопительный сезон.
Кроме того, как известно, для полного высыхания конструкционных деталей требуется определенный период, в течение которого возможно образование плесени и появление участков, пораженных грибком.
Все это оказывает разрушительное действие на элементы конструкций постройки и утеплители. Следствием описанных выше явлений становится чрезмерное увлажнение утеплителей, конструкционных элементов и быстрое их разрушение. Кроме того, повышается уровень влажности воздуха во внутренних помещениях. При этом наблюдается значительное снижение теплоизоляционных характеристик конструкций.
Для предотвращения возникновения подобной ситуации утеплители, которые используются при возведении каркасных стен, следует защищать от воздействия влаги с внутренней и наружной стороны, а также снизу, откуда возможен подъем грунтовой влаги.
Каркасная стена представляет собой многослойную конструкцию, каждый из элементов которой наделен особой функцией. Основой такой стены служит внутренняя обшивка. Она необходима для придания конструкции надежности и жесткости. Кроме того, на ней производят отделку.
К внутренней обшивке примыкает слой пароизоляции. Ее назначение заключается в задержке водяных паров, которые могут проникать в помещение снаружи, оказывая таким образом разрушительное воздействие на утеплитель, составляющий следующий слой каркасной стены.
Для повышения теплоизоляционных свойств каркасных стен можно использовать различные утеплители в виде рулонов, засыпок и плит. Их располагают в полосках каркасной конструкции. Далее размещается слой строительной бумаги или картона, играющий роль ветровой защиты для постройки.
Наружный слой – обшивка, собранная, как правило, из досок. Ее функция заключается в придании сооружению жесткости и надежности, а также в предупреждении проникновения во внутренние слои сооружения влаги.
Приступив к возведению каркасной стены, прежде всего необходимо сформировать нижнюю обвязку. Для этого можно использовать хорошо просушенные доски из древесины хвойных пород. Размер их должен составлять 5 ? 10 см. При необходимости вместо них можно взять брусья сечением 10 ? 10 см. Предварительно их следует обработать антисептиком.
Доски, составляющие нижнюю обвязку, располагают на цоколе, если сооружен фундамент ленточного типа, либо непосредственно на элементах столбчатого фундамента. На цоколе доски фиксируют с помощью анкеров длиной 40 см и диаметром 1–1,2 см. В цоколь их углубляют на величину не менее 30 см. Затем готовую нижнюю обвязку необходимо гидроизолировать. Для этого цоколь выстилают влагонепроницаемым материалом (например, рубероидом).
В угловых стыках элементы обвязки фиксируют между собой, используя метод крепления «вполдерева» прямым замком. Поверх нижней обвязки с интервалом в 50–150 см располагают несущие опорные стойки. Для их выполнения понадобятся брусья, имеющие сечение 10 ? 10 см. Для установки промежуточных стоек следует взять бруски сечением 6 ? 10 см. Их длина должна соответствовать высоте стенового полотна в готовом виде. Бруски скрепляют с помощью гвоздей.
Над стойками укладывают брусья, составляющее верхнюю обвязку. Их фиксируют между собой шипами размером 5 ? 5 ? 5 см и скоб. Крепеж располагают на противоположных сторонах. Свободные концы обвязок соединяют способом «вполдерева».
Верхняя обвязка обычно состоит из 2 венцов. При этом один служит в качестве основания для балок перекрытия, а другой – для стропил.
К опорным стойкам прикрепляют раскосы или подкосы, придающие стенам устойчивость и надежность. Для фиксации подкосы нужно врубить в элементы обвязки или опоры методом лобовой врубки, а раскосы – способом «полусковороднень». При необходимости в этих же целях можно воспользоваться болтами и гвоздями.
Для того чтобы сделать конструкцию более жесткой и прочной, угловые сочленения нужно дополнительно обшить рейками или досками. Последние располагают под углом в 45° на расстоянии не более 20 см. Закрепляя дверные и оконные блоки, прибивают рейки размером 5 ? 10 см. Их укладывают по горизонтали, скрепляя с опорными стойками.
После завершения возведения стен их отделывают, для чего используют вагонку, строганый тес или шпунтованные доски. Полоски облицовки можно укладывать, располагая разными способами (рис. 16).
Рис. 16. Укладка облицовочного материала: а – простая обшивка по вертикали; б – обшивка по вертикали с деревянными рейками; в – обшивка по горизонтали внахлест; г – обшивка в четверть; д – полушпунтованная обшивка по вертикали; е – обшивка шпунтованными досками; ж – обшивка шпунтованными горбылями
Существует так называемый экранный способ размещения обшивки, при котором элементы последней располагаются на расстоянии 3–5 см от стенового полотна. В результате этого достигается образование воздушного слоя, предотвращающего скопление влаги.
Для выполнения экранной обшивки берут листы твердого ДВП. К ним прикрепляют деревянные рейки, которые выступают в качестве основания элементов наружной обшивки. Для монтажа внутренней обшивки используют ДВП, вагонку или гипсокартон. Образовавшееся между двумя слоями пространство необходимо наполнить материалами, которые относятся к категории теплоизоляторов. Для этого можно применять утеплители в форме плит или сыпучие.
В том случае, если в качестве теплоизолирующего материала планируется применять плиты, сооружение обшивки рекомендуется начинать с внутренней поверхности. В дальнейшем это позволит уложить с наружной стороны между опорными стойками теплоизолирующий материал и постепенно выполнять с наружной стороны. Кроме того, подобная методика поможет предотвратить возможное осыпание материала в процессе эксплуатации постройки и снижение ее микроклиматических характеристик.
Как известно, сыпучие теплоизолирующие материалы с течением времени становятся более плотными. В результате в верхней части стеновой панели появляется незаполненное пространство. Это приводит к ухудшению теплотехнических качеств конструкционных элементов постройки и ухудшению температурного режима в помещениях. Для того чтобы предотвратить такое явление, рекомендуется оставить в стене открытым небольшой участок, через который можно будет в дальнейшем добавлять засыпку. При этом уже имеющийся материал и новый должны быть одного вида.
Кроме того, предотвратить образование пустот в конструкции стены можно, если увеличить высоту стенового полотна таким образом, чтобы ее верхний край выступал за балки потолочного перекрытия не менее чем на 30 см. При этом в процессе эксплуатации засыпка уплотнится, однако пустоты в стене на высоту до потолка образовываться не будут. В результате теплотехнические характеристики стены останутся неизменными.
Для того чтобы получить возможность добавлять утепляющий материал под окна, доски, располагающиеся под ними, рекомендуется уложить свободно так, чтобы при необходимости их можно было выдвинуть.
Утеплитель в форме твердых плит укладывают в пространство, образующееся между опорными стойками. Для их фиксации следует использовать прижимные брусья сечением 2 ? 3 см. Их закрепляют, располагая вдоль опорных стоек так, чтобы образовались пазы для гребней, предварительно предусмотренных в теплоизолирующих плитах.
Вместо брусков для закрепления теплоизоляционных плит можно применять специальные дюбели, отличающиеся крупной шляпкой (так называемые грибы), или гвозди, дополненные металлическими либо фанерными шайбами.
Листы пенопласта, используемые в целях теплоизоляции конструкций постройки, фиксируют посредством монтажной пены.
