6.1.5. Дерево (простое и цилиндрованное бревно, простой и профилированный брус).
Дом из полнотелых деревянных элементов обладает идеальными качествами, так как дерево - наиболее экологически чистый строительный материал.
Деревянные стены обладают низкой теплопроводностью. Поэтому если зимой дом не отапливался, прогреть его до комфортных условий можно за несколько часов. Деревянные стены создают здоровый микроклимат в доме, они выводят из помещения лишнюю влажность. Брусовые стены относительно легки и устойчивы к деформациям. Их можно строить на столбчатом фундаменте или фундаменте “плавающие столбики”. Деревянные стены могут выдержать неограниченное число циклов замораживание – размораживание, а потому срок их службы может превышать 100 – 200 лет.
Классическая технология деревянного зодчества.
Стены из простого бревна более долговечны и эстетичны.
Зимой, в январе – феврале, в лесах выбираются подходящие деревья на постройку. Хорошее дерево должно «правильно звучать» при ударе по стволу обухом топора. На выбранных деревьях срезается кора у комля (в нижней части) по кольцу. До следующей зимы дерево умирает и высыхает на корню.
Срубленные зимой и очищенные от коры бревна
перерубаются топором поперек в нужный размер (распил порождает продольные трещины и рвет поры и сосуды, по которым затем впитывается влага).
Бревна в сруб укладываются северной стороной ствола (более плотной) наружу, что повышает устойчивость к атмосферным воздействиям. Полукруглый паз вдоль бревна, обеспечивающий достаточную площадь контакта соседних бревен, вытесывается снизу, для лучшей влагостойкости конструкции. Между бревнами прокладывается мох, пакля, пенька или подобный уплотнитель. Нижние (окладные) венцы из более толстых бревен кладутся на камни или врытые в землю обожженные столбы изготовленные из нижней части стволов дуба, лиственницы, кедра, сосны. Обжигом достигается закупорка пор расплавленной смолой или дегтем. На опоры (столбчатый фундамент) укладывается береста для гидроизоляции от почвенной влаги и конденсата.
При рубке стен с остатком «в обло» («в чашку») концы бревен перепускаются за наружную поверхность стен на величину диаметра бревна. Углы при этом получаются непродуваемые.
Рубка стен без остатка «в лапу» наиболее экономична по расходу древесины, но углы получаются более холодные и требуют утепления.
В бревна второго венца врезаются поперечные лаги, на которые настилается дощатый пол. Такая конструкция позволяет периодически (раз в несколько десятков лет) «поддомкратив» сруб, менять бревна нижних венцов без разборки пола. Пол расположен достаточно высоко над землей и летом хорошо вентилируется. На зиму завалинка (короб по периметру сруба до нижних венцов, наполненный землей) плотно закрывается для уменьшения теплопотерь.
Первые 1-1,5 года сруб дает усадку, поэтому следует делать его на 100-150 мм выше проектной высоты и выдержать не менее года, укрыв от осадков.
В районах с суровым климатом хозяйственные постройки, как правило, примыкают непосредственно к жилому дому под общей кровлей, либо устраивается подклет (цокольный этаж). Это позволяет выполнять большую часть хозяйственных работ не выходя на улицу в ненастье или мороз. Высокое крыльцо и пандусы для въезда не позволяют снегу заметать входы.
Конструкция дома оптимизирована так, чтобы конденсат, дождевые и талые воды свободно стекали и нигде не застаивались. Пространство внутри дома должно исключать наличие зон застоя воздуха. В застойных зонах заводятся плесень, грибки вредные для здоровья.
Кровля делается из теса или щепы. Тес – вытесанные топором (струганные) доски. Щепа – деревянные пластинки из расщепленных поленьев.
Установка готового сруба на месте, с кровлей, окнами, дверями требует около недели времени при коллективной работе.
Рис. Детали дома рубленного с остатком, на столбах с забиркой и подпольем.
1 – накат из кругляка. 2 – венцы. 3 – подкладная доска. 4 – гидроизоляция. 5 – стойка.
6 – забирка 7 – кирпичный столб. 8 – окно для вентиляции.
Крепление стен вставными шипами.
1 – гнездо. 2 – потайной шип. 3 – коренной шип. 4 – вставной шип.
Рис. Рубка стен «в обло» («в чашку»). Рис. Рубка стен «в лапу».
Рис Разметка бревна при рубке «в лапу».
Рис. Устройство деревянных карнизов:
1 – по выпущенным стропилам; 2 – на шпалах; 3 – с полицей; 4 - на «кобылках»; 5 – по нарожникам
Дерево деформируется в зависимости от влажности окружающей среды. Такие особенности дерева как материала следует учесть при выборе внутренней и внешней отделки дома. Это должны быть наборные материалы, которые при незначительных деформациях не будут вызывать появления трещин и других дефектов. Для наружной отделки может применяться вагонка.
На каждый градус возможного мороза должно быть 0,8 см диаметра бревна. Теплотехнический расчет показывает, что деревянная стена толщиной 250 мм (наиболее распространенный габарит бревен) не удовлетворяет действующим нормам и требует дополнительного утепления.
Стены из дерева легко воспламеняются и подвержены действию насекомых – вредителей и гниению, а потому требуют специальной обработки и конструктивной защиты от влаги и огня. После завершения рубки деревянных стен до начала их отделки должен пройти год, стены перед началом отделки должны “осесть”, причем осадка (до 10%) значительно больше, чем у каменных или каркасных стен (3 – 1%). Брус при высыхании деформируется. Конопатка брусовых стен – сложная и дорогостоящая процедура. Чтобы минимизировать последствия этих бед (деформации и плохой конопатки) брусовые стены снаружи и изнутри приходится обшивать вагонкой или ЦСП.
Ресурс современных деревянных конструкций часто снижается по невежеству тем, что в них используются там, где неуместно, синтетические полимерные водонепроницаемые клеи и смолы. Слои такого клея препятствуют «дыханию» и деревянные элементы конструкции сгнивают изнутри за 10 – 20 лет, сохраняя нормальный вид снаружи.
Расходы на сооружение фундамента с затратами на забирку (цоколь) – 250 руб. (столбчатый фундамент) или 130 руб. (плавающие столбики) на 1 погонный метр стены.
Готовый сруб размером 4м. Х 6м. с лагами, маткой, стропилами может стоить 20 – 30 тыс. рублей в зависимости от исходного материала и запросов изготовителя.
Цена. 1 кв. м брусовых стен, обшитых вагонкой или ЦСП, обойдется вам, по меньшей мере, в 520 руб.,
Цена. 1 кв. м стен из профилированного бруса обойдется вам, по меньшей мере, в 1300 руб., стен из простого бревна – 1500 руб., из цилиндрованного бревна – 2200 руб.
Резюме.
Дерево целесообразно применять при строительстве относительно небольших домов (не более 2-ух этажей) предназначенных для сезонной или круглогодичной эксплуатации.
6.2. Каркасные стены.
Суть эффективных строительных технологий заключается в комбинированном использовании конструктивных и теплотехнических материалов. Отличительной особенностью таких домов является разделение ролей, которые играют разные материалы: конструктивные материалы предназначаются только для обеспечения необходимой прочности конструкций, теплоизоляционные материалы рассчитаны на создание теплового барьера, отделочные материалы служат для обеспечения необходимой гигиены и декоративности отделываемых объектов.
Все несущие части дома - фундаменты, стены, перегородки, стропильная система кровли - выполняются из конструктивных материалов: железобетона, кирпича или деревянного (металлического ) каркаса. Но их количество и способ устройства (в отличие от зданий предыдущего поколения, где конструктивный материал выполнял одновременно функции теплоизоляции) рассчитываются только на обеспечение необходимой прочности здания.
Заполнителем каркаса могут служить: кирпич, ячеистый бетон, грунтоблоки, саман, глинобитная стена и другие материалы. Основная нагрузка приходится на каркас. Утеплитель и облицовка крепятся к каркасу с внешней стороны. Лучше всего использовать утеплитель со сроком эксплуатации, равным сроку эксплуатации дома. Утеплитель должен обеспечить такую теплозащиту дома, чтобы суммарные теплопотери зимой были меньше, чем количество солнечной энергии, накопленной летом в сезонном аккумуляторе.
В соответствии с формулой «толщина конструкции = толщине утеплителя» базовая рамочная конструкция заполняется утеплителем соответствующей толщины. Наветренная сторона дома может иметь дополнительный слой утеплителя изнутри или снаружи. Это поможет избежать неравномерной теплопроводности ограждающей конструкции.
Доминирующим материалом в доме является дерево для конструкций и отделки. Нет другого более близкого человеку материала. Это залог здоровья и долголетия. Экологически чистым материалом, дешёвым и практичным в интерьере является и гипсоволокнистая плита.
Утеплителем может быть минеральная вата, пробковая крошка, целлюлоза, обработанный противопожарными средствами торф, солома. В структуру конструкции входят также слои ветроизоляции и пароизоляции. Наружная поверхность покрывается металлопрофилем с полимерным покрытием.
Для защиты от шума в домах из деревянных конструкций основной упор делается на грамотное сочетание материалов и правильное чередование изолирующих слоёв.
Для звукоизоляции потолков укрепляются навесные потолки на упругой обрешётке, либо межблочные перекрытия заполняются звукоизолятором. Также эластичное крепление и изоляция между полом и стенами надежно защитит от шума.
Приток и отток воздух в доме осуществляется централизованной системой вентиляции с теплообменником.
В местах сочленения перекрытий с наклонной ограждающей конструкцией образуется мертвая зона вдоль всего дома – технологическая ниша с удобным доступом. В ней располагаются все коммуникации – вентиляционные системы, отопление, электрика, элементы централизованного пылесоса.
В зоне расположения цокольного этажа в структуру пола встраиваются обогревающие элементы для обогрева дома. Толщина стен цокольного этажа может быть достаточно тонкой – порядка 25-30 см. Для этого необходима слоёная конструкция стены с утепляющим слоем из пенополистирола с железобетонными оболочками, как снаружи, так и изнутри.
Наиболее широко применяются два типа утеплителя: засыпка легким материалом и плиты из тонких искусственных волокон. При использовании засыпки необходимо предусматривать будущую усадку. Плиты из утеплителя применяются по рекомендации изготовителя. Если срок действия утеплителя меньше срока эксплуатации, необходимо предусмотреть технологию его замены, в том числе - демонтаж облицовки.
Достоинства. Каркасные стены просты, их можно быстро возвести, сделать крытое помещение и производить работы при любой погоде. Каркасные стены с “двойной” теплоизоляцией из легких материалов (пенопласт, минвата, солома и т.п.) обладают самой низкой теплопроводностью.
Поэтому если зимой дом не отапливался, прогревать его до комфортных условий можно за несколько часов.
Для каркасных стен достаточна толщина 15см. Каркасные стены самые легкие изо всех рассмотренных и устойчивы к деформациям. Их можно строить на столбчатом фундаменте или фундаменте “плавающие столбики”. Каркасные стены могут выдержать неограниченное число циклов замораживание - оттаивание. Обшивка из ЦСП обеспечивает защиту (правда, не абсолютную) от огня и влаги. В каркасных домах возможна наиболее свободная планировка внутренних помещений. Затраты средств, сил и времени на сооружение каркасных стен минимальны. Пред отделкой не нужно ждать “осадки”. При хорошо организованных работах, въезжать в каркасный дом можно через месяц после начала строительства.
Деревянные каркасные системы с мягким утеплителем в завершенном виде с облицовкой кирпичом внешне ничем не отличаются от домов, построенных полностью из кирпича. При этом они дают возможность получить значительную экономию как в процессе строительства, так и при эксплуатации. Они значительно менее материалоемки, требуют легких низкозаглубленных фундаментов, позволяют получить значительную экономию на топливе.
Замечание. При применении каркасной конструкции теплоинерционный слой (наполнитель каркаса) в ограждающих конструкциях можно не делать. Необходимая тепловая инерция может быть обеспечена за счет применения внутренних аккумуляторов тепла, в том числе - массивных межкомнатных стен.
Стены из дерева легко воспламеняются и подвержены действию насекомых – вредителей и гниению, а потому требуют специальной обработки и конструктивной защиты от влаги и огня. Вагонка – основной материал для обшивки каркасных стен быстро (в течение 1-2 лет) рассыхается, на стене появляются щели (при правильно выполненных работах – не сквозные).
Считается, что срок службы каркасных домов не превышает 30 лет, однако применение современных материалов может его значительно увеличить. Увеличение размеров дома (L стены > 9м, высота - > 2 этажей) приводит к значительному усложнению каркаса и снижению надежности. Применение сайдинга для обшивки недопустимо, так как он “не дышит” – не пропускает пары воды.
Цена. 1 кв. м каркасных стен, обшитых вагонкой или ЦСП, обойдется вам, по меньшей мере, в 320 – 270 руб., расходы на сооружение фундамента под 1 погонный м стены – 250 руб. (столбчатый фундамент) или 130 руб. (плавающие столбики). Учтены затраты на забирку (цоколь).
Резюме. Каркасные стены целесообразно применять при строительстве дач, предназначенных для сезонной или круглогодичной эксплуатации.
6.1.2. Каркасные дом с утеплителем из легкого самана оптимально сочетает в себе достоинства каркасных, деревянных и саманных домов .
Рис.6.1.2 Конструкция стены: с несущими стенами.
Каркасный дом по оригинальной глиносоломенной технологии (90-95% - солома, 5-10% - глина) можно построить всего за неделю. Хотя обычно дома из соломы и глины приходиться сушить чуть ли не год.
Солома является идеальным утеплителем и одновременно конструкционным материалом.
Солома имеет теплопроводность в 7 раз ниже, чем кирпич, и в 4 раза ниже, чем дерево. Соответственно во столько же раз снижаются и объемы топлива, необходимые для прогрева помещения. Многие их тех, кто живет в соломенных домах, отмечают, что их расходы на отопление всегда в два раза меньше чем у соседей, которые живут в обычных домах.
Солома представляет собой необычайно доступный и дешевый материал. Для того чтобы вырастить достаточное количество соломы для постройки одного дома площадью 70 м2, необходимо от 2 до 4 гектаров земли. Цена на древесину неуклонно растет и возможно, что через десять лет лишь очень богатые люди смогут позволить себе деревянный дом. Особенно это актуально для Украины и степных регионов России, где строительная древесина в основном завозится извне. Зато соломы здесь очень много.
Это дает возможность не прибегать к дополнительным расходам на наем квалифицированных рабочих, а самостоятельно осуществлять основной объем работ.
Снижение энергоемкости кв. метра при глиносоломенном строительстве - как минимум в 200 раз, при эксплуатации жилья - в 3-10 раз.
Экологичность этого вида жилья не требует доказательств - саманные стены легко дышат, не выделяют вредных веществ, обладают превосходной шумоизоляцией. У больных детей, переселившихся в эти дома, наблюдается уменьшение аллергических заболеваний и улучшение самочувствия в целом. Зимой в таком доме необычайно тепло. Кроме этого, в летнее время в соломенном доме всегда прохладнее, нежели снаружи, независимо от жары. Все эти качества делают их необычайно приятными для обитателей.
Использование глины и соломы в качестве строительного материала снимает проблему утилизации строительного мусора после окончания сроков службы дома - проблемы, которая остро стоит в последнее время.
Техника строительства
Техника возведения каркасных стен с утеплителем из легкого самана
настолько проста, что ею может овладеть практически любой человек, причем в очень короткий срок.
На фундаменте ставится деревянный каркас. Сооружается крыша. Затем устанавливается переставная опалубка. Готовится глиняный раствор. Приготовленная солома вымачивается в данной смеси и после стекания лишней жидкости утрамбовывается внутри опалубки.
После подсыхания слоя и формирования поверхности стены опалубка переставляется. Готовая стена должна очень хорошо просохнуть во избежание гниения (около 2х месяцев).
Затем дом гидроизолируется - штукатурится по сетке или без нее. Готовые стены имеют все преимущества монолитной саманной стены, при этом также легко возводятся как и каркасные.
Наименее трудоемка укладка глиносоломенного наполнителя между готовыми поверхностями стен или наружной и внутренней отделки из бруса, кирпича, вагонки. Но в массиве образуемой стены необходимо предусмотреть каналы вентиляции и увеличить время для просушки каждого слоя.
Для того чтобы преимущества соломенного дома проявились в полной мере, необходимо позаботиться о теплоизоляции всех элементов строения. В особенности это касается чердачного помещения. И в этом случае соломенные блоки могут сослужить добрую службу, если их уложить поверх перекрытия.
Достаточное внимание необходимо уделить также окнам и дверям. В отношении последних целесообразно устройство тамбура. Что касается окон, то очень важна, помимо теплоизоляции, их ориентация по отношению к сторонам света. Основное количество окон целесообразно размещать на южной стороне для осуществления дополнительного обогрева за счет солнечной энергии. На северной стороне должно находится минимальное количество окон.
Каркас
Каркас для глиносоломенного дома по своей конструкции похож на каркасы, обычно применяемые в практике строительства.
Все несущие части дома - фундаменты, колонны, перегородки, стропильная система кровли - выполняются из конструктивных материалов: железобетона, кирпича или деревянного (металлического) каркаса. Но их количество и способ устройства рассчитываются только на обеспечение необходимой прочности здания, без учета теплопроводности.
а) б)
Рис.6.1.2 Вид сверху стены с несущими колоннами: а) кирпичными; б) деревянными.
Окна и двери
Устройство окон и дверей в каркасных глиносоломенных домах не представляет особой сложности. Основное требование, которое к ним предъявляется, это быть в достаточной мере влагонепроницаемыми. При использовании деревянных стоек и балок в качестве несущих деталей конструкции оконные и дверные проемы являются элементами каркаса и устраиваются по общепринятым принципам. Аналогичной конструкцией обладают обшивные каркасные дома.
Фундамент
Стены из легкого самана обладают очень важным свойством — легкостью. Поэтому давление на грунт в этом случае будет намного меньше, чем у кирпичных и даже у деревянных стен. Это дает возможность уменьшить трудозатраты, связанные с устройством основания и фундамента, и сделать конструкцию последнего максимально простой. При этом используется значительно меньше строительных материалов, что также снизит стоимость строительства.
Тем не менее, перед началом практических работ, всегда необходимо исследовать тип грунта, на котором будет осуществляться строительство. В зависимости от результата этой проверки выбирается тип фундамента.
На сухих грунтах при возведении одноэтажных сооружений можно сделать песчаную засыпку траншеи, на которой устраивается кирпичный или бетонный цоколь, а затем выкладываются наружные стены из соломенных блоков. После каждой засыпки песка слоем в 10-15 сантиметров должна производится трамбовка и поливка водой. Песок для этих целей должен браться крупнозернистый. Разновидностью этой техники является засыпка траншеи гравием, который точно так же должен поливаться водой и утрамбовываться после укладки очередного слоя. Не доходя 10 сантиметров до поверхности устраивается опалубка, которая возвышается над землей на высоту будущего цоколя. Затем вовнутрь укладывается бетонная смесь, которая для надежности может быть армирована железными прутьями. Фундаменты такого типа называются “плавающими”, и особенно большое распространение они получили в районах с повышенной сейсмической активностью. Устройство фундаментов по этому принципу подразумевает минимальное использование бетона, что значительно снижает общие затраты на приобретение строительных материалов. Тем не менее, вышеописанные техники должны использоваться только на сухих грунтах, при условии что высота строения не будет превышать одного этажа.
При наличии влажных глинистых грунтов (наименее благоприятный вариант) наиболее целесообразным является ленточный тип фундамента, выполненный из бута или кирпича.
Глубина закладывания фундамента зависит от глубины промерзания грунта в конкретной местности. Например, на широте г. Димитровграда эта величина составляет примерно 180 см.
В данном случае фундамент следует закладывать на глубину 125 см. В песчаном грунте глубина закладывания фундамента может быть порядка 80 см от уровня земли.
Для глиносоломенных строений подходящей техникой является сооружение столбчатого фундамента. Такие фундаменты могут быть выполнены из различных материалов, в том числе дерева, красного кирпича, бетона и т.д. Столбы устанавливаются на расстоянии приблизительно 1,5 метра
друг от друга. При этом необходимо проследить, чтобы они находились во всех углах пересечения стен и перегородок.
Теплоизоляции фундамента, чрезвычайно важна для того, чтобы сделать сооружение более эффективным в энергетическом плане.
Крыша
Больше всего подходит тип крыши, который обладает наибольшей легкостью конструкции и обеспечивает равномерную нагрузку на все стены строения.
Крайне важно предусмотреть достаточный свес карниза для защиты стен от атмосферных осадков (не менее 60 см).
Штукатурка
Оштукатуривание поверхности стен — очень важный элемент строительства глиносоломенных домов.
Прежде всего этот фактор сказывается на сроке службы стен, благодаря обеспечению защиты от ветра и атмосферной влажности. Покрытие необходимо также для обеспечения пожарной безопасности и защиты от вредителей.
Опыт строительства глиносоломенных домов показывает, что в качестве наружного покрытия для стен могут применяться самые разнообразные составы. Ранее применяли обыкновенный глиняный раствор, смешанный с мякиной или половой. С течением времени в раствор стали добавлять известь, и этот тип штукатурки зарекомендовал себя лучше всего. Состав раствора 1:1:0,5 (известь: глина: мякина или полова).
Для оштукатуривания поверхности глиносоломенных домов может с успехом применяться цементно-известковый раствор средней жирности. Эта техника получила наибольшее распространение в современном строительстве домов.
Оштукатуривание можно осуществлять непосредственно после возведения стен. Впрочем, тот факт, что дом не покрыт снаружи штукатуркой, не может служить задержкой для новоселья при условии, что стены и крыша уже находятся на своих местах. Даже просто соломенные сооружения, не покрытые слоем штукатурки (хозяйственные постройки), могут не подавать никаких признаков разрушения на протяжении многих лет.
Пожарная безопасность
Поскольку саман огнеупорен, он может использоваться для изготовления печей и дымоходов; он также идеален для несгораемых домов в пожароопасных районах. Глиносоломенные дома намного превосходят в противопожарном плане деревянные конструкции (срубы, каркасные дома и т.д.). Глиносоломенный наполнитель содержит внутри себя достаточно воздуха, для того чтобы обеспечить хорошие теплоизолирующие качества, но в то же время, благодаря прессовке, он не содержат достаточного количества воздуха для возгорания”.
Тем не менее, глиносоломенные дома могут гореть, как любые другие, и особое внимание прежде всего необходимо уделять устройству электропроводки. Наилучшей стратегией является укладка достаточной толстой проводки, а также использование металлических или пластиковых трубчатых изоляторов. Огонь обычно распространяется сверху вниз от крыши или чердака, поэтому в конструкцию дома необходимо включить противопожарный барьер, укладываемый на верхнюю плоскость стены. Таким барьером может служить слой бетона.
Вредители
Глиносоломенный наполнитель подвергается прессовке, что не оставляет грызунам особых шансов на новоселье. Кроме того, толстый слой штукатурки — достаточно хорошая защита от всех типов вредителей, включая и самых небольших — насекомых.
Старинные здания, где утеплителем служила обычная ржаная солома (ржаную солому не едят грызуны), прекрасно сохранялись в течение 100-150 лет.