Конструктивные решения при строительстве

Существует целый перечень различных типов домов — бревенчатых и брусчатых, панельных, арболитовых и прочих.

Бевенчатые и брусчатые дома наиболее распространены и имеют широкую популярность, в первую очередь у индивидуальных застройщиков. Несмотря на то, что эти дома — самые материалоемкие (требуют лесоматериалов большого сечения и больших затрат труда), значительная часть комплекта необходимых для них изделий может быть изготовлена на обычных лесопильных рамах без дополнительной обработки, сушки, прирезки, древесины. Более того, все эти операции можно выпол¬нить непосредственно на стройплощадке из обычного круглого леса.

Рубленые дома строят из круглых обработанных стволов хвойных или лиственных пород деревьев.Наружные стены домов, предназначенных для районов с морозными зимами строят из бревен диаметром 22—26. Чем ниже температура, тем больше диаметр бревна. Внутренние стены, как правило, делают из бревен на несколько сантиметров меньше. Дерево укладывают горизонтальными рядами и в углах, при помощи врубок. Бревна для дома называют срубом. Ряд из бревен в самом срубе называется венцом. Венцы соединяются «в паз — гребень».

Если венцы имеют большую протяженность, для их соединения используют вставные шипы. Шипы ставятся на расстояниее около 2 метров друг от друга по всей длине венца. По высоте всего сруба шипы устанавливаются в шахматном порядке. Пазы выбирают в нижней части бревен, чтобы не способстовать попаданию влаги или дождевой воды в швы. Именно такой способ имеет плотную посадку полностью всего сруба. Так же присутствует герминичтоснть, которую повышает использование пакли межжу бревнами. Как только произошла усадка операция по зачеканке швов производится повторно.
Существуют 2 основных типа угловых соединений:

1. Когда конец бревна выходит за предел стены, т.е. на небольшом расстоянии (менее 25 см) от конца бревна сверху и снизу делают врубки, которые и образуют жесткость углового узла сруба.
2. «В лапу», конец бревна отесывается с обеих сторон, а далее на обработанное бревно наносят риски, по специальному шаблону. Затем делают хвостовик, при помощи пилы или топора. Хвостовик помогает соединить бревна «в лапу». Этот вид соединения имеет повышенную жесткость и для него понадобится меньше древесины.

Брусчатые дома строят из бруса хвойных деревьев, предназначенные для районов с морозной температурой. Внутренние стены изготавливают из брусьев с сечением 150 мм. По длине брусья соединяют на шпонкахили рейках, а по высоте — на нагелях (металлических штырях), устанавливаемых в рассверленные отверстия. В углах брусья соединяют «в полдерева» (в шахматном порядке) или на шпонках. Как и в бревенчатых домах уплотнение и герметизация продольных стыков между брусьями производятся паклей.

Нижний венец бревенчатых и брусчатых домов укладывается на доски, пропитанные битумом, которые, в свою очередь, укладываются на цокольную часть дома по двойному слою гидроизоляции (рубероид, толь).

Перекрытия бревенчатых домов устраивают так: на стены опирают балки, на торцах которых вырезают соединительный элемент в форме трапеции, именуемый «сковороднем» или «ласточкиным хвостом». В верхнем низлежащем венце под этот элемент вырезается трапециевидный паз. Затем к балкам подшивают дощатый потолок.

В брусчатых домах, имеющих более высокую степень заводской готовности, для перекрытий применяют стандартные балки с прибитыми к ним черепными брусками. На эти бруски укладывают щиты перекрытия, утепленные минераловатными плитами.

Цокольное перекрытие в бревенчатых и брусчатых домах устраивают, как правило, по кирпичным столбикам, на которые по гидроизоляции кладут балки сечением 50×100 мм (h) с шагом 600 мм или обтесанные бревна. По этим балкам настилают доски пола.

Крыши бревенчатых и брусчатых домов состоят из наклонных стропил, которые свзываются между собой обрешеткой. По ней укладывают кровлю из волокнистых асбоцементных листов.

Деревянные панельные дома

Делятся на три основ­ных типа:

• дома из мелкоразмерных панелей шириной 1,5 м;
• дома из панелей «на комнату»;
• дома из панелей «на фасад».

Каждый из этих типов домов имеет свои преимущества и недостатки. Так, дома из мелкоразмерных панелей довольно просты в изготовлении, очень удобны при перевозке, но требуют больших трудозатрат на монтаже/большого числа стыковых соединений, которые доволь­но часто влияют на эксплуатационные показатели дома. Дома из панелей «на фасад» обладают наивысшей сте­пенью сборности и минимальным числом стыковых сое­динений, но более сложны при изготовлении и транспор­тировании конструкций.

Дома из панелей «на комнату» занимают промежуточное положение между двумя эти­ми типами. Таким образом, выбор типа дома, помимо установившихся архитектурных традиций, прямо зави­сит от наличия в данном регионе предприятия-изготови­теля, от его сырьевой базы и технологической оснащен­ности, условий перевозки, объемов строительства и на­личия квалифицированных кадров.

Дома с мелкой разрезкой стеновых па­нелей на деревянном каркасе

Прежде всего, их стеновые панели имеют вертикальную разрезку. По высоте панели равны высоте комнат, а ши­рина их близка к 1,5 м (модульный шаг, используемый при разработке дома). Ширина панелей цокольного и чердачного перекрытий соответствует ширине стеновых панелей.

Стеновые панели состоят из каркаса — вертикаль­ных брусков сечением 47×144 мм, установленных с ша­гом 490 мм, и верхних и нижних обвязочных брусков то­го же сечения. Утеплителем служат полужесткие минераловатные плиты. Чтобы предотвратить их смещение в вертикальном направлении, между стойками каркаса вразбежку прибивают поперечные горизонтальные план­ки, служащие опорами для утеплителя.

Пароизоляционный слой стеновых панелей (а также чердачного и цо­кольного перекрытий) устраивают из полиэтиленовой пленки. Обшивают панели древесно-волокнистой плитой (наружные — толщиной 3,2 мм, внутренние — 8 мм) или фанерой (с наружной стороны — водостойкой, с внутренней — обычной). Крепят обшивки к каркасу гвоздями или специальными скрепками. Наружные стеновые панели имеют с внешней стороны экран из плоских асбестоцементных листов, Устанавливаемый на относе 20—24 мм на специальных рейках.

Панели цокольного перекрытия имеют усиленный каркас из брусьев сечением 47х177 мм. Довольно часто для цокольного перекрытия применяют железобетонные пустотелые плиты. При де­ревянном варианте основанием под чистый пол (паркет щиты, линолеум) служит верхняя обшивка цокольных панелей. При железобетонном варианте на плиты укла­дывают лаги из брусков сечением 50×100 мм с шагом 500 мм, по лагам настилают древесностружечные плиты толщиной 20 мм, на плиты укладывают линолеум или щитовой паркет. Для утепления пола между лагами ук­ладывают минераловатные плиты.

Каркас панелей чердачного перекрытия (1,5х 4,5 м) состоит из продольных ребер сечением 47х147 мм, установленных с шагом 490 мм. По торцам каркаса эти ребра объединены поперечными обвязоч­ными брусками. Поперечные ребра устанавливают так­же и в местах стыковки обшивкой панелей. Обшивкой служит фанера или древесноволокнистые плиты.

Дома из панелей «на комнату»

Для при­мера рассмотрим дом, рассчитанный на семью из четырех человек. В нем пре­дусмотрены общая комната, две спальни, санузел, хозяйственное помещение, кладовая, сушильный шкаф для рабочей одежды, веранда.

Фундаменты в этом доме — столбчатые, из бутобето­на; глубина их заложения (при отсутствии грунтовых вод, просадочных и пучинистых грунтов) — 1 м. Цоколь выполнен из красного кирпича. Под цоколем, в слое цементно-песчаного раствора толщиной 50 мм проложена арматура диаметром 10 мм. По верхней грани цоколь имеет стяжку из цементно-песчаного раствора, на кото­рую уложен слой просмоленной пакли, обернутой слоем рубероида, служащей гидроизоляцией и уплотнителем стыка. По периметру цоколя на расстоянии 1,8 м уста­навливаются штыри для крепления обвязки под стено­вые панели. У основания цоколя устраивают глинощебеночную отмостку.

Каркас крупноразмерных панелей цокольного пере­крытия (4664*2396 мм) состоит из семи строганных про­дольных несущих ребер сечением 47×197 мм, установ­ленных с шагом 345 мм. В поперечном направлении эти ребра соединены вкладышами, их сечение такое же, как и у продольных ребер. Детали каркаса соединяются скобками П-образной формы. Обшивкой панелей служит водостойкая фанера марки ФСФ толщиной 12 мм, а утеплителем — полужесткие минераловатные плиты объ­емной массой 100 кг/м3.

Под верхней обшивкой панели проложен слой пароизоляции из пергамина или полиэти­леновой пленки. Фанера крепится к каркасу гвоздями, причем нижняя сторона панелей имеет клее-гвоздевое соединение (на клею КБ-3). Чтобы обеспечить одинако­вый прогиб двух смежных панелей под эксплуатацион­ными нагрузками, в крайних продольных ребрах по всей их длине устроены пазы шириной 30 мм. В них в процес­се монтажа закладывают рейки, которые после подгон­ки панелей одна к другой объединяют их и обеспечива­ют совместную работу. Для строповки панелей в край­них продольных ребрах предусмотрены отверстия диа­метром 18 мм.

Панели чердачного перекрытия имеют аналогичную конструкцию. Отличаются они сечением продольных ре­бер каркаса, которое в чердачных панелях равно 47*177 мм. В качестве обшивок принята фанера марки ФК толщиной 8 мм с пониженной степенью водостойко­сти.

Крышу устраивают следующим образом. Вдоль сред­ней продольной оси дома устанавливают стойки из брус­ков сечением 50×100 мм, высотой 3,3 м, с шагом 1,2 м. На эти стойки опирают стропила длиной 6,5 м сечением 50X180 мм и соединяют боковыми накладками. В кар­низной части стропила с помощью упорной бобышки, расположенной с нижней стороны стропильной ноги, упирают в обвязочный брус-мауэрлат и крепят прово­лочными скрутами.

В средней части стропила подкреп­ляют наклонными подкосами, которые упираются в ос­нование стоек крыши. Все элементы крыши соединяются гвоздями. На стропила укладывают обрешетку, а на нее кровлю из волнистых асбоцементных листов. Свес кровли за пределы карниза устраивают с помощью специ­альных брусков-кобылок: одним кондом их прибивают к стропилам, другой конец нависает над стеной в на­клонном положении.

Панельные дома

Дома, из небольшого числа крупных панелей. На­ружные панели имеют длину во всю длину дома, а панели перекрытия — 9500×2400 мм в плане. Все панели (стен, перекрытия, покрытия) в конструктив­ном отношении представляют собой ребристую систему с несущими продольными ребрами, конструктивными поперечными ребрами, двумя обшивками и утеплителем из минеральной ваты. И ребра, и обшивки выполняют из древесностружечных плит и соединяются на клею.

Что­бы получить необходимые по длине заготовки для пане­лей стен и перекрытий, их стыкуют на клею с помощью клиновидных соединений. В результате все элементы до­мов представляют собой крупноразмерные жесткие ко­робчатые профили. Дом собирают на фундаменте из же­лезобетонных плит или на монолитном. Панели наруж­ных стен с внешней стороны обшивают плоскими асбестоцементными листами.

Однако опыт эксплуатации домов из таких панелей показал, что в ряде случаев имеют место разрывы об­шивок панелей и по клеевым соединениям, и по древес­ностружечным плитам, что резко снижает несущую спо­собность элементов дома. Это вызывается неточностью сборки фундаментов (что изменяет расчетную схему па­нелей), недостаточной прочностью клеевых швов и дре­весностружечных плит и рядом технологических факто­ров.

В настоящее время разрабатывается комплекс ме­роприятий по предотвращению этих явлений: примене­ние в каркасах панелей деревянных брусков (вместо ре­бер из древесностружечных плит), улучшение качества общестроительных работ, повышение качества исходных материалов — древесностружечных плит и клеевых ком­позиций и др.

Дома из цементно-стружечных плит

Цементно-стружечные плиты — конструкци­онный листовой материал, обладающий рядом положи­тельных свойств: легкостью обработки, влагостойкостью, огнестойкостью, биостойкостью и отсутствием токсично­сти. Их объемная масса — 1200—1300 кг/м3, длина — 3200 и 3600 мм, ширина — 1250 и толщина 8—40 мм с градацией через 2 мм. На 1 м3 этих плит расходуется 280 кг древесины, 770 кг цемента, 50 кг химических ве­ществ.

Хозпостройки

Рассматривая вопросы усадебного до­мостроения на селе, нельзя обойти вниманием такую важную его часть, как хозяйственные, бытовые и на­дворные постройки: в совокупности с жилым домом они и образуют то, что принято называть усадьбой. От ра­зумной их планировки, конструктивного решения и раз­мещения зависят и экономичность всей усадебной за­стройки, и удобства жизни сельских тружеников. Отметим, что в лич­ном пользовании граждан может находиться различное количество и разнообразные виды скота и птицы, по­этому и разработаны три типа надворных построек — большие, средние, малые. В этих же постройках пре­дусмотрены помещения для хранения кормов и инвен­таря.

Поскольку жилой дом и хозяйственные постройки функционально взаимосвязаны, их объемно-пространст­венное и образное решения должны носить единый сти­левой характер. Значительную роль здесь играют приме­нение для дома и хозпостроек одного и того же строи­тельного материала, использование единых пластиче­ских средств, цвета, фактуры, учет традиций народного зодчества и др. Для деревянных усадебных домов хозпостройки, как правило, сооружают также из деревян­ных конструкций.

Достаточно широко применяются в стенах и чердачных перекрытиях плиты и панели, раз­работанные для сельскохозяйственного производственного строительства. В основном это конструкции с раз­мерами в плане 1,5×3 м, имеющие деревянный каркас, обшитый плоскими асбестоцементиыми листами. При необходимости их можно утеплить, устроив пароизоляцию из полиэтиленовой пленки и применив минераловатный утеплитель. Крыши построек, как правило, име­ют используемый чердак. Это двускатные стропильные системы со стойками и подкосами, обеспечивающими жесткость всей конструкции.

Размещение хозяйственных и бытовых построек на приусадебном участке зависит от их назначения (от­дельно стоящие или сблокированные с домом), размеров, конфигурации участков и их особенностей, наличия ка­питальных строений, природно-климатических условий, национально-бытовых традиций, архитектурно-планиро­вочной организации населенного пункта и др.

Пути совершенствования конструкций до­мов

Оценивая конструктивные решения стандартных деревянных домов, применяемых в отечественной прак­тике, можно отметить два направления их совершенст­вования — с точки зрения экономии лесоматериалов, повышения уровня сборности (заводской готовности) и снижения сметной стоимости:

1. «Доводка» существующих проектных решений и замена одних конструкций и деталей другими. Напри­мер, замена отделочных досок на фронтонах домов дре­весноволокнистыми плитами; уточнение сечений стро­пил, обрешетки, стоек и т. п.; замена деревянных лест­ниц, ведущих в подвал, железобетонными, деревянных погонажных изделий — пластмассовыми.
2. Разработка и применение принципиально новых, перспективных решений. Рассмотрим это подробнее.

Фундаменты малоэтажных домов заклю­чают в себе определенные резервы сокращения стоимо­сти зданий и повышения уровня сборности. Существую­щие ленточные фундаменты из мелкоразмерных блоков, закладываемые ниже уровня промерзания грунтов и требующие применения панелей цокольного перекрытия, могут быть заменены более прогрессивными конструк­циями из объемных блоков полной заводской готовно­сти Объемные фундаменты представляют собой крупноразмерные трех-, четырех- плоскостные элементы длиной до 4,5 м, шириной до 1,5 ч высотой до 0,9 м, уложенные на подушку из непучинистого материала толщиной 20—30 см и жестко соеди­ненные между собой. В качестве подушки используется крупный песок (или средней крупности), мелкий щебень, песчано-щебеночная смесь или местный грунт, подвергшийся противопучинистой обработке. Объемно-блочные фундаменты изготовляют из керамзитобетона на цементном вяжущем объемной массой 1400 кг/м3 в сухом состоянии.

Горизонтальные части фундаментов, служащие цокольным перекрытием, — утепленные, трехслойные (утеплитель — минераловатные жесткие плиты на синтетическом связующем объем­ной массой 100 кг/м3). Поверхности фундаментов, со­прикасающиеся с грунтом, необходимо защитить нанесе­нием двух слоев горячего битума. Применение таких фундаментов в малоэтажных зданиях дает следующий комплексный эффект:

• объединение в одном конструктивном элементе фундамента, цокольных панелей, цокольного перекрытия и теплого основания пола;
• существенное увеличение степени сборности (завод­ской готовности) фундаментной и цокольной частей зда­ний;
• повышение капитальности и долговечности дома пу­тем исключения из цокольных частей дома деревянных панелей;
• сокращение расхода пиломатериалов и трудозатрат при монтаже зданий.

Совершенствование конструкций стен и пере­городок связано с укрупнением их размеров и более широким применением в качестве обшивок вместо до­рогой и дефицитной фанеры древесноплитных материа­лов — древесноволокнистых и цементно-стружечных плит, гипсокартонных и гипсоволокнистых листов. При этом возможны различные сочетания обшивочных мате­риалов. Фанеру же как материал с хорошими физико-механическими характеристиками нужно использовать в ответственных местах конструкций (в соединительных элементах, стенках несущих ребер, накладках усиления и т. п.).

В каркасах перегородок в целях экономии пи­ломатериалов также целесообразно применять бруски и рейки из древесностружечных плит. Соединять обшив­ки с каркасами нужно преимущественно на дискретных связях (гвозди обычные и винтовые, шурупы, скобы и т. п.). Это дает возможность механизировать изготовле­ние конструкций с наименьшими капиталовложениями. Клеевые же соединения можно применять лишь в отдельных случаях — при наличии соответствующего прессового оборудования

Что касается размеров панелей, то по условиям их изготовления и транспортирования наиболее приемлемы стены и перегородки размером «на комнату». Мелкие панели, рассчитанные на модуль, довольно часто не со­впадают с габаритными размерами обшивок из древесноплитных материалов, что приводит к дополнительному раскрою и непроизводительным потерям этих материа­лов. Кроме того, увеличиваются трудозатраты при мон­таже, а также число стыковых соединений, требующих тщательной заделки и нередко являющихся причиной снижения эксплуатационных качеств дома.

Панели перекрытия (чердачные панели) так­же должны в максимальной степени соответствовать ин­дустриальным методам их изготовления. Имеются все возможности для того, чтобы эти конструкции были уни­фицированными и крупноразмерными, в которых с наи­большим эффектом могут быть применены различные профильные детали составного сечения с применением древесины и древесных плит.
Для деревянных панельных домов рекомендуются балочные составные элементы четырех типов:

• БДН — балка двутавровая с накладными поясами;
• БДК — балка двутавровая с клиновидным соедине­нием поясов БШ — балка швеллерного сечения;
• БК — балка коробчатого сечения.

Профильные элементы изготовляют из пиломатериа­лов хвойных пород. При необходимости их можно склеить по длине с помощью зубчатого шипа. В качест­ве стенок используется водостойкая фанера или древес­новолокнистая плита сухого формования толщиной не менее 8 мм. Все эти элементы собирают на водостой­ких синтетических клеях. В качестве дополнительных крепежных деталей в балках (кроме двутавровых с кли­новидным соединением) используются гвозди и металли­ческие скрепки. В настоящее время основными крепеж­ными элементами усадебных домов служат деревянные накладки, скобы, гвозди, хомуты, связанные с малой механизацией труда. Однако большую роль здесь могут сыграть металлические зубчатые пластины (МЗП), широко распространенные в мировой строитель­ной практике. Они позволяют механизировать сборку узловых соединений каркасов панелей, причем увеличи­вается их точность и повышается культура производст­ва.

Одно из важных направлений совершенствования усадебных домов — модернизация конструкции крыши. Устройство крыш — одна из самых трудоемких операций строительства дома. Крыша состоит из многих изделий и требует большого расхода древесины. Иногда монтаж крыши занимает столько же времени, сколько монтаж всей надземной части дома.

Мансардные дома, в которых почти половина жилых помещений располагается в объеме крыши и которые обладают более крупным масштабом и выразительным силуэтом, пользуются большой популярностью. В то же время мансардная часть дома весьма сложна, она состоит большого числа разнотипных деталей и крепежных элементов.

Рассмотренные конструктивные решения, будучи внедрены в практику строительства, обеспечат сокраще­ние его сметной стоимости до 11%, общей трудоемкости строительства — до 10%, а расхода древесины — до 30%.