В отличие от современных конструкций каркасных домов, здания с каркасом из бруса (стоечно-балочной системы) зарекомендовали себя как надежные и долговечные, служа нескольким поколениям. Книга Уилла Бимера, мастера с 40-летним опытом, под названием «Каркасные дома своими руками», изданная издательством «АСТ», является отличным руководством для начинающих, желающих освоить основы строительного дела. В ней изложены ключевые моменты проектирования, выбор материалов и инструментов, а также пошаговые инструкции с иллюстрациями. Знания в этой области не понадобятся, однако стоит ознакомиться с основной терминологией.
Брусовый каркасный дом
Во многих странах под понятием брусовая деревянная каркасная конструкция (брусовый каркас) обычно подразумевают любую рамную сооружение из деревянных элементов. В Северной Америке этот термин относится к конструкциям, выполненным из массивных брусьев (размером 127×127 мм и выше), которые соединяются традиционными методами деревообработки. Это разновидность стоечно-балочной каркасной системы, подобные постройки можно увидеть в фильме «Свидетель» («Witness»).
Примечание: Такую конструкцию также называют стоечно-балочной или фахверковой. Важно отметить, что термин, используемый автором, применяется исключительно к строительным конструкциям из бруса, где в России брусок считается материалом сечением до 100×100 мм, а брусом называют тот, чей размер превышает 100×100 мм.
Краткое содержание статьи
Искусство традиционного строительства
В отличие от каркасных систем из брусков, где применяются мелкие детали (например, 50,8×101,6 мм или 50,8×203,2 мм — размеры 2×4 и 2×8 дюймов и т.д.), находящиеся на небольшом расстоянии друг от друга и соединенные гвоздями, в данном случае используются крупные элементы, которые располагаются на больших интервалах и соединяются с помощью столярных соединений и деревянных нагелей (кратких стержней из твердых деревьев).
Этот традиционный способ постройки каркасных конструкций был привезен колонистами в Новый Свет и встречается во всех уголках планеты, где есть запасы древесины. Он был особой находкой в эпоху, когда еще не существовало лесопилок, сушильных печей и массового производства гвоздей. Тот же метод использовался при строительстве храмов в Азии и крупных деревянных кораблей. Строители поселений, которые часто также были плотниками, использовали лишь простые инструменты и минимальную обработку древесины, полагаясь на мастерство. В большинстве стран Европы, где стараются сохранить и возродить старые деревянные дома, плотники обучаются традиционным методам, описанным в данной книге.
Например, в одном из многовековых брусовых каркасных зданий в Кентербери, графство Кент в Англии, искусство строителя и достаток владельца явственно проявляются в изобилии деталей, изящно оформляющих внешний вид дома с тщательно сооруженной деревянной конструкцией.
Этот брусовый домик стоит уже много сотен лет, но он прекрасно сохранился
- Фахверковые дома — символ немецкой надежности и стиля
- Как построить сарай с фасадом в стиле фахверк своими руками: простая инструкция
- Необычная отделка сарая в духе фахверка
Брусовые и брусковые каркасы: ключевые отличия
В 1830-х годах поселенцам на американском западе приходилось строить быстро, используя малоквалифицированный труд. Появление железнодорожных путей упростило доставку мелких лесоматериалов в районы с нехваткой леса, а новые технологии распиловки и сушки древесины, а также промышленного изготовления гвоздей, способствовали созданию новой системы строительства, которую можно назвать брусковой каркасной конструкцией. Эта система была построена на использовании маленьких древесных элементов (например, 50,8×101,6 мм), что позволяло обходиться без квалифицированных специалистов.
Теперь каждый мог построить дом быстрее и с меньшим числом работников. Поскольку каркас собирался с помощью гвоздей, использование столярного мастерства не требовалось. Брусковые каркасные конструкции стали основными для легких построек после большого пожара в Чикаго в 1871 году, когда нужно было быстро восстановить большую часть потерянных строений. Тем не менее, брусовые каркасные конструкции также остаются актуальными, несмотря на требуемую более высокую профессиональную квалификацию. Дома с большими перекрытиями без опор (где отсутствуют внутренние несущие стены) и открытыми деревянными элементами привлекают как процесс строительства, так и комфортность проживания. Если у вас есть доступ к местной лесопилке, получение материалов может обойтись дешевле, чем покупка высушенных пиломатериалов на строительных рынках.
На фото слева — брусовый каркас, справа — брусковый
Брусовый каркас (слева на фото) состоит из крупных элементов, которые располагаются с большими интервалами и соединены традиционными плотничными соединениями. В то время как брусковый каркас (справо) состоит из мелких деталей, которые расположены близко и скреплены гвоздями. Рамы брускового каркаса выполняют как структурную функцию, так и служат основой для отделочных материалов, изоляции и обшивки; подход к брусовому каркасу будет другим — например, необходимо использовать СИП-панели.
В следующей таблице представлены основные различия между брусовыми и брусковыми каркасными системами.
Сравнение брусковых и брусовых каркасов
*Размеры деталей (глубина и ширина), их длина, виды древесины и интервал между элементами должны соответствовать нагрузке и материалам отделки. Эти параметры могут варьироваться для подбора оптимального сочетания независимо от типа конструкции.
** Ориентированно-стружечная плита (подвид ДСП — древесностружечной плиты).
Давайте подробнее рассмотрим каждое из этих отличий.
Размер элементов
В США брусом называют элемент сечением 127×127 мм и более; брусок прямоугольного сечения имеет толщину от 51 до 102 мм; доска имеет толщину 25 мм и меньше.
В России в соответствии с ГОСТ 18288-87, брусом счисляется пиломатериал сечением 100×100 мм и более, брусок — толщина до 100 и ширина не более двойной своей толщины, а доска — пиломатериал толщиной до 100 мм и шириной более двойной толщины.
Интервалы
За последние сто лет каркасное строительство на основе брусков эволюционировало в систему модульного строительства, в которой применяются стандартные листовые материалы размером 1219×2438 мм (4×8 футов) — фанера для внешней обшивки и гипсокартон для внутренних стен. Между центрами соседних элементов обычно установлены интервалы в 406 или 610 мм (16 или 24 дюйма), обеспечивая равномерную поддержку краев панелей.
В то же время в традиционных брусовых конструкциях для пола и обшивки используются длинные толстые доски, поэтому расстояния между каркасными элементами не зависят от размеров досок, позволяя увеличивать промежутки между опорами.
В каркасных конструкциях чаще применяется брус квадратного сечения
Хотя каркасные конструкции можно сделать из бруса прямоугольного сечения, чаще используется брус квадратного сечения, главным образом по эстетическим причинам, так как его элементы и соединения остаются на виду. Теплоизоляция и обшивка осуществляется с наружной стороны каркаса, а не закрывают его между стенами и крышей.
Свежесрубленная древесина имеет высокое содержание влаги, и по мере сушки она может деформироваться, проявляясь в виде усадки, трещин и закручивания. Покупаемая древесина для брусковых каркасов обычно проходит сушку и строгание, минимизируя указанные дефекты. Однако спешка с поставкой может привести к тому, что древесина быстро растущих деревьев не достигает нужного уровня сушки, и после строительства может немного измениться. После сушки в древесину хвойных пород гвозди забиваются легко, что делает ее популярным выбором для каркасных конструкций; лиственные породы, хоть и прочнее, обычно более тяжелы и тверды.
Недавно заготовленные местные пиломатериалы могут быть «сырыми», т.е. с высоким уровнем влаги, поэтому в процессе каркасного строительства лучше изготавливать соединения, собрать каркас, а затем позволить древесине адаптироваться к изменениям формы уже в собранном состоянии. Свежая древесина легче обрабатывается, особенно лиственные породы с использованием ручных инструментов. При естественной сушке требуется примерно год на 25 мм (1 дюйм) толщины, что делает камерную сушку для крупных элементов нецелесообразной.
Сырая древесина легче поддается обработке, поэтому в каркасном строительстве целесообразно сначала выполнить соединения, а после дать древесине возможность адаптироваться в собранном каркасе.
Важно отметить: хвойные породы обычно имеют меньшую усадку и деформацию, чем лиственные. Например, сосна отличается одной из самых низких усадок и представляет собой идеальный выбор для брусового каркаса. Если вы планируете комбинировать разные породы, рекомендуется использовать более крупные детали из хвойного дерева, а меньшие элементы (подкосы, лаги, обвязки и т.п.) — из лиственных.
Применение вторичной древесины из старых построек может стать альтернативным способом получения стабильного «предусадочного» материала, но такое сырье, вероятно, потребует дополнительной обработки с внимательным контролем на наличие металлических компонентов внутри.
Соединения
Эволюция каркасного строительства из деревянных брусков в значительной степени стала возможной благодаря внедрению массового производства стальных (проволочных) гвоздей. При наличии множества элементов в каркасной конструкции использование гвоздей оказывается вполне достаточным для соединения всей системы. Однако в случае с брусьями, которые значительно крупнее, соединения на гвоздях становятся менее эффективными, и количество конструктивных элементов уменьшается, поэтому использование столярных соединений становится критически важным.
Этот метод соединения обычно применяется для стыковки концов одной детали с концом или серединой другой конструкции и чаще всего представляет собой разновидность традиционного соединения, известного как шип и гнездо.
Проходное соединение на шаге. Это простое соединение в своем начальном варианте может выдерживать средние нагрузки. Оно используется на протяжении тысячелетий в бесчисленных строениях по всему миру.
Соединения подобного типа, в зависимости от их разновидности и области применения в плотничном и столярном деле, могут иметь разные названия, такие как шиповая вязка, соединение в паз и гребень, шиповое соединение и так далее.
Подкосы для поперечных нагрузок
В каркасах из брусков часть нагрузки компенсируется благодаря несущей обшивке – листам фанеры или ориентированно-стружечной плиты (ОСП), прикрепленным к каркасу примерно с шагом 152 мм (6 дюймов), что обеспечивает структурную жесткость и сопротивление деформации от ветровых и сейсмических сил. Такие боковые нагрузки можно охарактеризовать как поперечные нагрузки.
В брусовых каркасах стойки и балки не расставлены с интервалом 406 или 610 мм (16 или 24 дюйма) для крепления обшивки. Вместо этого для обеспечения жесткости ввиду жестких требований применяются диагональные подкосы, которые, как правило, располагаются под углом 45° между вертикальными и горизонтальными элементами конструкции, формируя гипотенузы для прямоугольного треугольника. В некоторых случаях, в соответствии с местными строительными стандартами в регионах, подверженных значительным поперечным нагрузкам из-за ураганов и землетрясений, могут потребоваться специальные стены жесткости.
Обшивка
В брусовом каркасе формируются равномерные проемы между стойками, что позволяет использовать стандартные плиты утеплителя для обшивки и привязывать наружную обшивку, которая, в свою очередь, поддерживает внешние отделочные материалы и крышу. С внутренней стороны каркас закрывается гипсокартоном или иными материалами (после установки электрики и сантехники), что позволяет полностью скрыть конструкцию.
Чтобы закрыть брусовой каркас аналогичным образом, необходимо установить с наружной стороны каркаса (если вы хотите оставить видимыми брусья внутри) дополнительную структуру из брусков (обрешетку). Однако поскольку несущая нагрузка уже выполняется брусовым каркасом, такой легкий каркас или перегородка не требуют всех тех элементов (например, перемычек), которые нужны для полноценного брусового каркаса.
Брусья могут фактически «обрамлять» помещения, которые они формируют, и служить полками для мелких предметов или основаниями для вешалок.
Эта дополнительная конструкция достаточно распространена, но популярность каркасного домостроения из бруса стремительно возросла с появлением структурных изолированных панелей (СИП-панелей). Эти панели состоят из жесткого пенопласта, расположенного между двумя листами фанеры или ОСП, и могут быть изготовлены для перекрытия проемов размером до 2438,5×7315,2 мм (8×24 фута). Они крепятся к брусьям каркаса с помощью длинных шурупов, что позволяет избежать необходимости в установке дополнительного легкого каркаса с внешней стороны брусового.
СИП-панели представляют собой «сэндвич» из пенопласта и фанеры или ОСП, они бывают различных толщин и обеспечивают надежную теплоизоляцию для оболочки брусового каркаса. Обычно они предварительно нарезаются по нужному размеру, поднимаются с помощью крана и фиксируются долгими шурупами.
Инструменты
Для создания брускового каркаса вам, возможно, понадобятся лишь простые инструменты: пила, угольник, молоток, рулетка, меловая веревка, уровень и карандаш. Механические инструменты и пневматические молотки могут значительно ускорить работу, однако необязательно они делают её более качественной. Для каркасов из бруса потребуется дополнительный инструмент для изготовления соединений. Брусья довольно крупные и тяжелые, поэтому для их перемещения могут понадобиться тележки или помощь других людей.
Слева: тележка и катки упрощают самостоятельное перемещение брусьев. Справа: цепной долбежник.
Из-за возможных погрешностей в материале полезно иметь плотничные и комбинированные угольники для обеспечения выравнивания по контрольным плоскостям конструкции. Шипы можно легко вырезать с помощью пил, а также топоров, но делать гнезда обычно сложнее. Для этой задачи потребуется сверлильное оборудование с крупными сверлами, такие как традиционные сверлильные станки или современные цепные долбежники.
Основные инструменты – это киянки и стамески/долота, которые используются для вырезания и даже доработки соединений, выполненных с помощью электроинструментов.
Слева: самодельная деревянная киянка, долото и стальная киянка с кожаным обивкой бойков. Справа: хотя некоторые инструменты могут потребовать значительных финансовых вложений, трамбовки и киянки можно легко изготовить из подручных материалов.
Киянки также могут использоваться для вбивания нагелей, а более крупные модели подходят для сборки крупных элементов каркасной структуры.
Процесс строительства
В большинстве случаев при строительстве брусового каркаса (за исключением уже готовых заводских комплектующих) элементы изготавливаются и собираются на месте: на основании укладывается пол, возводятся стены, после чего устанавливается крыша. Скорость завершения проекта может зависеть от погодных условий, доступности и расстояния до места работы.
Брусовый каркас понятия имеет своего рода конструкцию, основанную на «предварительном изготовлении». Части каркаса вы можете подготовить в сарае, мастерской или гараже, находясь в защищенном от непогоды месте и недалеко от дома. Затем вы можете доставить их на строительную площадку и собрать за считанные часы. Вам понадобится место для хранения брусьев (лучше всего в укрытии) и их обработки, а также грузовик или прицеп для их доставки. Конечно, если лесной участок, из которого берется материал, располагается на том же месте, что и площадка, то обрабатывать сырье лучше всего непосредственно там.
Сборка брусового каркаса.
И стены каркасного объекта, и сами рамки обычно собирают на горизонтальной поверхности, а затем устанавливают их в вертикальном положении. Поскольку брусья тяжелые, для их установки чаще всего требуется больше людей или специальные приспособления. В масштабных проектах применяются краны, погрузчики и другое механическое оборудование.
Текст: У. Бимер
Перевод с английского: Ю. Суслов
- Из чего строить дом? Преимущества и недостатки различных типов бруса
- Брус на любой вкус: цельный, клееный, профилированный
- Как построить дом для постоянного проживания за один сезон: каркасные технологии
- Можно ли построить каркасный дачный дом менее чем за 100 тысяч рублей? Изучаем пример!
- Мифы о каркасных домах, в которые давно пора перестать верить
- Каркасный дом: на что обратить внимание при строительстве
- Выбор древесины для возведения деревянного дома
- Строим дачный дом из бруса: 8 основных этапов
