Результат интеллектуальной деятельности: Способ строительства деревянного здания

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу строительства деревянных домов.

Мировой опыт показывает, что деревянное домостроение считается одной из наиболее удобных, экологичных и дешевых технологий строительства жилых домов.

На сегодняшний день наиболее популярными среди населения являются дома из массивной древесины - бруса, поскольку они воспринимаются потребителями как экологичные и бюджетные сооружения, которые могут прослужить долго. Доля массивных домов в настоящее время составляет 70% всего деревянного домостроения в России.

Однако в последнее время всё большую популярность завоёвывает технология строительства из многослойных деревянных панелей. Дом из многослойных деревянных панелей создаётся из досок, перекрёстно сшитых, которые соединяются, как правило, при помощи клея и представляют собой большие панели, из которых формируются стены дома.

Технологии многослойных панелей – это технологии Cross Laminated Timber, X-LAM, Унипанель, Massiv-Holz-Mauer, Naturi (см. Интернет).

Главные достоинства многослойных деревянных панелей состоят в том, что дома, построенные из них, не подвержены усадке, у них нет проблемы с устранением щелей между многочисленными венцами, как в традиционных деревянных домах. Возможно получение панелей практически любой толщины. При всем этом, дом из таких панелей остается полностью деревянным, поскольку стены в нем состоят исключительно из деревянного массива.

Однако они обладают и недостатками, заключающимися в том, что основные отдельные блоки, из которых формируется дом, производятся только в заводских условиях и скрепляются уже на объекте; при возведении дома требуется специальная техника и профессиональные навыки строителей. Кроме того, немаловажным является их высокая стоимость.

В России существуют запатентованные технологии строительства деревянных домов.

Известен способ изготовления и сборки деревянных домов, строений, сооружений из древоблоков, заключающийся в том, что устанавливают венцы, монтируют стены из древоблоков и устанавливают крышу, предварительно устанавливают обвязку, верхний и нижний венцы соединяют вертикальными стойками для образования каркаса, причем, вертикальные стойки, стены и крышу изготавливают из древоблоков, выполненных в виде трех досок одинакового размера, соединенных таким образом, что и по длине, и по ширине образуют шип и паз, древоблоки верхнего и нижнего венцов при сборке ориентируют таким образом, чтобы шипы древоблоков вертикальных стоек входили в пазы древоблоков венцов, монтаж стен осуществляют путем заполнения каркаса древоблоками, вставляя шип каждого последующего древоблока в паз предыдущего древоблока –

RU 2522571 С2, 2014 г.

Недостатки известной технологии заключаются в следующем:

- древоблоки не скрепляют и не уплотняют, что приводит к появлению зазоров между ними и, следовательно, к снижению тепловых характеристик стены;

- древоблоки делают на основе клея, что снижает показатель экологичности:

дом не «дышит»;

- при строительстве есть отходы.

Известно также формирование деревянной многослойной панели, содержащей корневой сегмент, выполненный из нескольких слоев досок, сплочённых по рёбрам, и два наружных отделочных слоя, также выполненные из сплочённых по рёбрам досок, при этом, слои выполнены из шпунтованных досок, слои досок корневого сегмента панели скреплены между собой деревянными нагельными соединениями с определенным шагом, по меньшей мере, часть нагелей пересекает все слои досок корневого сегмента панели насквозь под углом к нормали слоёв, а корневой сегмент и наружные отделочные слои панели соединены при помощи шпоночных соединений, причем шпонки по форме соответствуют форме шпоночных пазов, выполненных на наружных поверхностях досок корневого сегмента и на внутренней поверхности наружного отделочного слоя, ориентированных перпендикулярно или параллельно направлению волокон досок и имеющих в поперечном сечении форму трапеции с большим основанием, расположенным в теле слоя - RU 92053 U1, 2010 г.

Недостатки известной технологии следующие:

- технологическая сложность, т.к. исходный материал для досок требует предварительной подготовки, вследствие чего происходит удорожание конечного продукта;

- при формировании панели не предусмотрено уплотнения слоёв, что влияет на тепловые свойства стены;

- при строительстве есть отходы.

Наиболее близким из аналогов можно принять способ изготовления элементов массивных деревянных стен домов, включающий укладывание слоёв досок в массив панелей и крестообразное расположение досок в соседних слоях, на этапе укладывания и крепления слоёв формируют требуемый наружный контур готового элемента массивной стены с учётом скосов крыш и требуемые контуры внутренних проемов под окна и двери и располагают контуры под окна и двери требуемым образом относительно наружного контура элемента стены, а затем укладывают слои в пространство между наружным контуром элемента и контурами окон и дверей –

RU 2405086 С1, 2010 г.

Указанный способ изготовления деревянных домов обладает следующими недостатками.

Слои досок крепят, но не уплотняют, что будет отрицательно сказываться на ветрозащите и тепловых свойствах стен.

При создании стен слои досок закрепляют алюминиевыми гвоздями или шпильками,

что не позволяет создавать конструкцию дома, состоящую только из деревянных элементов.

С помощью всех рассмотренных выше способов сборки деревянных домов невозможно возведение строительных конструкций с дугообразным извивом стен - овальных, выгнутых и т.п., не имеющих углов, т.е. представляющих собой одну цельную конструкцию, без межэтажных и угловых стыков.

В связи с указанными недостатками, техническая задача, решаемая изобретением, состоит в создании способа строительства деревянного здания, при котором сборка дома, осуществляемая из готовых досок определённого размера - прямых, а также - гнутых, реализует возможность строительства деревянных зданий как обычных, так и с дугообразным извивом стен, может производиться непосредственно у заказчика на объекте и не требует привлечения специальной техники. Кроме того, строительство может осуществляться специалистами среднего уровня.

Эта задача решена в способе строительства деревянного здания, при котором формируют каркас, на который крепится необходимое количество слоёв деревянных досок, в части слоёв доски размещены под углом к доскам, находящимся в соседнем слое, стены и стыки стен формируют путём последовательного наращивания слоёв прямых досок или прямых и гнутых досок, затем уплотняют стены путём стягивания всех образующих соответствующие стены слоёв досок при помощи стягивающих стержней с резьбой – через отверстия, или при помощи саморезов, последующую фиксацию слоёв досок производят или при помощи нагелей, которые размещают в слоях каждого ряда с шагом, обеспечивающим плотную фиксацию слоёв, для чего оси нагелей располагают под углом 20 – 70 град. к нормали слоёв, или фиксируют при помощи саморезов, затем стягивающие стержни с резьбой удаляют, а проделанные для них отверстия закрывают нагелями.

Кроме того, предлагаются конкретные выполнения операций способа, заключающиеся в следующем:

- в части слоёв доски размещают под углом от 5 до 90 град. по отношению к доскам, находящимся в соседнем слое;

- при формировании каркаса его элементы крепят между собой при помощи нагелей, либо иных крепежных элементов;

- соединение стыков стен осуществляют при помощи нагелей или саморезов;

- доски в части слоёв располагают параллельно доскам соседних слоёв, при этом, доски в параллельных слоях, размещённых ближе к внутренней стороне здания, располагают по отношению друг к другу так, чтобы доска одного слоя закрывала зазор между досками другого слоя, а величина зазора не превышает ширину доски;

- слои создают из шпунтованных досок;

- часть досок в слоях выполняют из некондиционного материала, например, из обрезков;

- при уплотнении производят послойное стягивание, при котором стягивают первые несколько слоёв досок, к которым затем крепят последующие слои;

- при фиксации слоёв досок саморезами, их устанавливают так, чтобы они скрепляли слои на глубину, не выходящую за толщину скрепляемых слоёв досок;

- при фиксации слоёв досок нагелями, оси нагелей, расположенных в одной плоскости, параллельны друг другу и не параллельны осям нагелей, расположенных в другой параллельной плоскости;

- производят дополнительно облицовку путём выравнивания наружных досок и выступающих частей нагелей и, при необходимости, ошлифовывают до нужного состояния;

- производят дополнительно облицовку путём установки облицовочного материала в соответствии с проектом.

Способ проиллюстрирован рисунками, где на фиг. 1 показан каркас со сформированными стенами из слоёв деревянных досок, на фиг. 2 показано формирование стыка прямоугольных стен путём соединения наслаиваемых прямых досок стыкуемых стен, на фиг. 3 – конструкция здания из прямых и гнутых досок с овальными стенами, как частный случай конструкции дугообразного извива, на фиг. 4 – формирование овального изгиба из прямых и гнутых досок последовательным наращиванием слоёв, на фиг. 5 – параллельное размещение соседних слоёв досок с зазором, на фиг. 6 – уплотнение путём стягивания слоёв досок при помощи стягивающих стержней с резьбой, на фиг. 7 – уплотнение стягиванием слоёв досок при помощи саморезов, фиг. 8 и 9 – фиксация слоёв досок при помощи нагелей.

Каркас 1 прямоугольного здания по фиг. 1 имеет стык (угол) 2 стен 3, 4, сформированный путём соединения наслаиваемых прямых досок 5 стыкуемых стен 3, 4.

Доски в соседних слоях, как правило, располагают под углом от 5 до 90 град. по отношению к доскам, находящимся в соседнем слое, но может быть часть слоёв, где доски соседних слоёв лежат параллельно друг другу.

При ориентировании досок 5 смежных слоёв под углом друг к другу, угол устанавливают от 5 до 90 град., что позволяет уменьшить вероятность расшатывания конструкции при её эксплуатации. При этом оптимальным является угол 90 град.

Доски 5, уложенные в параллельные слои, могут располагаться по отношению друг к другу с зазором 6 (фиг. 2).

Конструкция 7 здания с овальными стенами 8 (дугообразным извивом), показанная на фиг. 3, формируется последовательным наращиванием слоёв прямых досок 5 и гнутых досок 9, как показано на фиг. 4.

Расположение как прямых досок 5, так и гнутых досок 9 по отношению друг к другу с зазором 6, формирует воздушные пространства в массиве стен 3, 4 или 8, увеличивая их теплоизоляционные свойства и уменьшая расход материалов.

На фиг. 5 показано два слоя 10, 11 прямых досок 5, которые лежат параллельно друг другу с зазором 6 таким образом, чтобы доска 5 слоя 10 закрывала зазор 6 соседнего слоя 11. Величина зазора 6 не превышает ширины доски 5.

На фиг. 6 и 7 показаны варианты способов уплотнения слоёв досок 5 (9).

На фиг. 6 - уплотнение при помощи стягивающего стержня 12 с резьбой (с применением крепёжных балок) – через отверстие 13.

На фиг. 7 - уплотнение саморезом 14, который устанавливают так, чтобы он скреплял слои на глубину, не выходящую за толщину скрепляемых слоёв досок 5 (9).

После стягивания слоёв досок 5 (9), осуществляют их фиксацию с помощью нагелей или саморезов, размещаемых в отверстиях 15 (показано на фиг. 8, 9) после удаления из них средств уплотнения - стягивающих стержней 12 и/или саморезов 14.

При фиксации слоёв досок 5 (9), нагели 16 размещают в слоях каждого ряда с шагом, обеспечивающим плотную фиксацию слоёв, для чего оси нагелей 16 располагают под углом 20 – 70 град. к нормали слоёв досок 5 (9), причем оси нагелей 16, расположенных в одной плоскости, параллельны друг другу и не параллельны осям нагелей, расположенных в другой параллельной плоскости.

Реализация способа строительства деревянного здания происходит следующим образом.

Каркас 1 создаётся аналогично обычной каркасной технологии. Ставится брус нижней обвязки, выставляются угловые стойки, стойки и поперечины для дверей и окон, а также - верхняя обвязка. В отличие от каркасной технологии, промежуточные стойки в каркасе, как правило, не ставятся. Элементы каркаса крепятся между собой при помощи нагелей, либо иных крепежных элементов.

При создании цельнодеревянной конструкции после заполнения внутренней части каркаса 1 и достигнутого наращивания слоёв досок 5 (9), обеспечивающих устойчивость конструкции, крепежные элементы, использованные вместо нагелей, снимаются и заменяются на нагели.

При комбинированной конструкции, для обеспечения плотности соединения досок и необходимой устойчивости, а также исходя из возможностей, крепление слоёв может производиться при помощи саморезов, гвоздей, нагелей двойного крепления, нагелей с фиксатором и др., обеспечивающих в последующем - при стягивании досок - беспрепятственное сжимание слоёв и их фиксацию.

Слои создаются из досок 5 (9). Толщина досок и количество слоёв определяются климатическими условиями, целесообразностью и зависят от заданных параметров по толщине стены.

Для обеспечения большей ветрозащиты, доски части слоёв, ближних к наружной стороне здания, располагают параллельно доскам соседних слоёв. Доски в параллельных слоях размещают так, чтобы доска одного слоя прикрывала стык досок предыдущего слоя. Доски следующих двух слоёв лежат под углом к доскам предыдущего слоя. Доски в эти слоях применяют предпочтительно шпунтованные.

Доски используют, как правило, с низким содержанием влаги.

Для усиления свойств конструкции часть или все слои могут создаваться из шпунтованных досок, имеющих симметричные шип и паз, с помощью которых можно легко прикрепить доски друг к другу. Выполнение слоёв из шпунтованных досок позволяет снизить воздухопроницаемость слоя.

После формирования стены заданной толщины, производят уплотнение следующим образом.

В массиве образованной стены сверлят отверстия 13. В них вставляют стержни 12

с резьбой (фиг. 6), при помощи затягивания гаек производят уплотнение слоёв.

Стягивание слоёв стены возможно также с помощью саморезов 14 (фиг. 7). Саморезы 14 располагают с противоположных сторон стены, но могут быть и с одной стороны. Глубина установки саморезов 14 определяется расчётным путём и должна обеспечивать сохранение теплоизоляционных свойств стены.

Возможно послойное стягивание саморезами 14, при котором стягивают первые несколько слоёв. Затем к ним крепятся последующие слои. Частота размещения саморезов определяется размерами используемых досок и другими параметрами конструкции и должна обеспечивать плотную фиксацию - крепление слоёв досок после снятия стягивающих механизмов.

Фиксацию слоёв осуществляют при помощи нагелей 16. Нагели устанавливают так, чтобы они проходили через все слои и размещают в каждом ряду досок 5 (9), расположенных во внешнем слое с шагом, обеспечивающим плотную фиксацию слоёв, как было указано выше.

После установки нагелей, саморезов или иных крепежных элементов, стягивающие стержни 12 с резьбой удаляют, а проделанные для них отверстия 13 закрывают нагелями 16. Можно так же закрыть и заполнить отверстия 13 любым материалом, обеспечивающим теплозащиту.

Формирование стыков 2 стен 3, 4 обычного дома с углами (фиг. 1) осуществляют последовательным наращиванием слоёв прямых досок 5, причем, концы слоёв одного слоя стены прикрывают концы слоёв другого (фиг. 2). Стягивание и фиксацию производят средствами, аналогичными вышеописанным при создании стены.

Формирование конструкции здания с дугообразным извивом стен из прямых досок 5 и гнутых досок 9 (фиг. 3) осуществляют последовательным наращиванием слоёв досок 5 и 9 (фиг. 4). Стыки стен (углы) в этом варианте формирования стен здания отсутствуют (округлая форма здания), т.е. угловое соединение стен осуществляют при помощи использования гнутых досок 9, в результате чего получается единая неразрывная конструкция стены от первого этажа до последнего, в которой отсутствуют межэтажные и угловые стыки.

При строительстве зданий с использованием такого варианта, при формировании стены используется естественная гибкость досок, либо используются доски, прошедшие фабричную (специальную) обработку, в результате которой доски поставляют на объект уже в согнутом виде.

Такой вариант дома обладает высокими сейсмостойкими качествами за счет

того, что стены от первого этажа до последнего представляют единую конструкцию без межэтажных и межстенных стыков.

Дома по этой технологии могут строиться многоэтажными. При этом

отличительной особенностью является то, что стены этажей взаимоувязаны между собой, представляя единую конструкцию без межэтажных стыков и являются неразрывными.

Облицовкой готового дома могут служить последние слои досок. В случае создания стен дома с использованием нагелей (цельнодеревянная конструкция), доски и выступающая часть нагеля выравниваются и, при необходимости, ошлифовываются до нужного состояния.

В случае использования саморезов, их утапливают в доски лицевого слоя, а затем прикрывают декоративной шляпкой, которая может быть выполнена из дерева или иного материала в соответствии с пожеланиями заказчика. Поверх стен может быть установлен облицовочный материал в соответствии с проектом. Также возможна штукатурка стен дома.

Таким образом, предлагаемый способ строительства деревянного здания, по сравнению с известными технологиями, обладает следующими достоинствами.

Технологичностью, которая обусловлена тем, что сборка досок в слои может

производиться непосредственно у заказчика на объекте и не требует привлечения большого количества техники, вследствие чего возможно строительство в труднодоступных местах.

Также - простотой в изготовлении: дом может быть собран двумя специалистами

среднего уровня без высоких профессиональных знаний и навыков.

Нет проблемы с устранением щелей между многочисленными венцами, как в

традиционных деревянных домах.

Готовый дом не подвержен усадке и готов к эксплуатации с момента окончания

строительства.

Известная технология с использованием клея в качестве соединения деревянных панелей, является в некоторой степени вредной и, кроме того, при этом дом не "дышит".

При использовании гвоздей и других металлических средств крепления панелей, дом "дышит", но создаются помехи электромагнитным волнам, что приводит к нарушению естественного электромагнитного поля.

Применение вышеописанной технологии строительства и использовании в качестве средств уплотнения и фиксации только нагелей, мы получаем цельнодеревянный дом, стены которого построены только из дерева, без использования клея и металлических соединений, т.е. дом экологичен, т.к. он «дышит».