Строим дом: что такое брусовый каркас
В противоположность современным каркасным домам, здания, использующие брусовый (стойко-балочный) каркас, имеют долгую историю и многие поколения людей доверяли им. Книга мастера с сорокалетним опытом Уилла Бимера «Каркасные дома своими руками», изданная в серии «Мастер своего дела» издательством «АСТ», является превосходным практическим пособием для тех, кто хочет научиться строить дома и другие конструкции с каркасом из бруса. Это издание включает все, что необходимо для освоения навыков возведения долговечных каркасных конструкций самостоятельно: основы проектирования, необходимые материалы и инструменты, а также четкие пошаговые инструкции с изображениями. Для изучения книги не потребуется никаких особых знаний. Но прежде всего стоит ознакомиться с некоторыми терминами.
Каркасный дом из бруса
На глобальном уровне, термин деревянная каркасная конструкция из бруса (брусовый каркас) охватывает любые каркасные системы из древесных элементов. В Северной Америке он обозначает конструкции, созданные из крупных брусковых деталей (размером 127×127 мм или более пяти на пять дюймов), соединенных через инновационные плотничные соединения. Это один из видов стойко-балочной конструкции, подобную которой можно увидеть в фильме «Свидетель».
Примечание: данная конструкция также называется стоечно-балочной или фахверковой. Используемый здесь термин подразумевает только конструкции, выполненные из бруса (в России под брусом понимается материал сечением более 100×100 мм, а бруском — до 100×100 мм).
Традиционное искусство
В отличие от каркасных систем, где применяются узкие элементы (например, 50,8×101,6 мм или 50,8×203,2 мм, что соответствует 2×4 дюйма и 2×8 дюйма соответственно), в брусовых конструкциях используются более массивные детали, расположенные с большими расстояниями и соединенные традиционными плотничными методами и деревянными нагелями (краткими дубовыми стержнями).
Этот традиционный способ возведения каркасов был занесен колонистами в Новый Свет и встречается в многих регионах мира, где имеется достаточное количество строительного леса. Он широко применялся в эпоху, когда не существовало лесопилок, сушильных печей и массового производства гвоздей. Аналогичные технологии использовались при строительстве храмов в Азии и крупных деревянных судов. Строители в колониях, многие из которых были одновременно плотниками, использовали базовые ручные инструменты и минимальную обработку древесины (но при этом достаточно высокий уровень мастерства) при возведении своих домов. В большинстве европейских стран, где старинные деревянные постройки высоко ценятся и бережно сохраняются, плотники обучаются техникам брусового каркасного строительства и мастерски овладевают методами, представленными в данной книге.
Например, в этом многовековом брусовом доме в Кентербери, графство Кент в Англии, видно мастерство строителя и богатство его владельца, очевидное в множестве деталей и аккуратной конструкции данного здания.
Вероятно, этому брусовому дому более ста лет, но он по-прежнему в превосходном состоянии
- Фахверковые дома – образец немецкого стиля и прочности
- Создаем сарай с фасадом под фахверк своими руками: простая инструкция
- Уникальная отделка сарая в стиле фахверк
Брусовый и брусковый каркасы: в чем разница?
В 1830-х годах переселенцы из Северной Америки, движущиеся на запад, сталкивались с необходимостью строить быстро с использованием неквалифицированной рабочей силы. Появление новой железной дороги открыло возможность доставки мелких древесных материалов в труднодоступные районы, а новые технологии обработки, сушки древесины и массового производства гвоздей положило начало использованию конструкции, которую можно назвать брусковым каркасом. Эта система основывалась на применении малых древесных элементов (например, 50,8×101,6 мм), что облегчало строительство с учетом недостатка квалифицированных кадров.
Теперь практически любой мог построить свое жилье, и этот процесс занимал гораздо меньше времени и требовал меньшего количества рабочей силы. Использование гвоздей для соединения элементов значительно упростило процесс, что уменьшало потребность в плотничном мастерстве. Каркасные конструкции из брусков стали доминировать в легких постройках после Чикагского пожара 1871 года, когда потребовалось быстро восстановить значительную часть города. Несмотря на это, брусовые конструкции оставались актуальными и требовали более высокого уровня профессионализма. Дома с большими пролетами без внутренних несущих стен и открытыми деревянными элементами восхищают как при строительстве, так и при проживании в них. Если у вас есть доступ к местной лесопилке, то стоимость древесины может быть ниже, чем у высушенных пиломатериалов на рынке.
Слева — брусовый каркас, справа — брусковый
Брусовый каркас (изображение слева) состоит из крупных деталей, расположенных с большими промежутками и соединенных традиционными методами. В то время как брусковый каркас (справа) включает мелкие элементы, расположенные близко друг к другу, соединенные гвоздями. Рамы из брускового каркаса служат одновременно структурной основой и основой для обшивки, изоляции и отделки; брусовый каркас требует другого подхода в дальнейшей обработке, например, применения СИП-панелей.
Ниже представлена таблица с рядом основополагающих отличий между брусковыми и брусовыми каркасами.
Отличия между брусковым и брусовым каркасами
*Сечение детали (глубина и ширина), длина, виды древесины и расстояние между элементами должны соответствовать нагрузке и материалам обшивки. Эти параметры могут варьироваться для выбора оптимального сочетания вне зависимости от типа конструкции.
** Ориентированно-стружечная плита (вид ДСП — древесностружечная плита).
Давайте подробнее разберем каждое из этих различий.
Размер деталей
В США брусом называют элемент сечением 127×127 мм (5×5 дюймов) и более; бруском является прямоугольный элемент с толщиной от 51 до 102 мм (от 2 до 4 дюймов); а доска – это пиломатериал толщиной до 25 мм (1 дюйм) включительно.
В Российской Федерации, согласно ГОСТ 18288-87, брус — это пиломатериал сечением 100×100 мм и более, брусок — до 100 мм толщиной и не более двойной ширины, а доска — это пиломатериал, имеющий толщину до 100 мм и ширину, превышающую двойную толщину.
Интервал
За последние сто лет каркасное строительство из брусков трансформировалось в систему модульного деревообработки, основанную на использовании стандартных листов размером 1219×2438 мм (4×8 футов) — фанеры для внешней обшивки и гипсокартона для внутренних стен. Расстояние между стойками и другими элементами каркаса в 406 или 610 мм (16 или 24 дюйма) обеспечивает равномерную опору для краев панелей.
В отличие от этого, в традиционных брусовых конструкциях для покрытия полов и обшивки используются длинные массивные доски, поэтому расстояния между элементами каркаса не зависят от размера этих досок, что дает возможность увеличивать интервалы между опорными элементами.
Для каркасных конструкций чаще используется брус квадратного сечения
Хотя каркасные конструкции могут быть выполнены и из бруса прямоугольного сечения, мы предпочитаем использовать брус квадратного сечения в основном по эстетическим причинам из-за видимой конструкции и ее соединений. ТеплозIsolation и обшивка выполняются снаружи каркаса, не закрывая его между стенами и крышей.
Новый лесоматериал имеет высокое содержание влаги, и по мере его высыхания может произойти деформация, проявляющаяся в усадке, растрескивании и, возможно, кривине. Так как для брусковых каркасов чаще используют древесину, которая была предварительно высушена и подвергнута строганию, многие из этих дефектов могут быть устранены. Однако, из-за быстрого оборота на рынке, быстрорастущие деревья часто имеют минимальную степень сушки, что может привести к незначительным деформациям после завершения строительства. После сушки гвозди легко забиваются в хвойные породы, что делает их предпочтительными для конструкций; лиственные породы, хоть и могут быть прочнее, обычно более тяжелые и трудные в обработке.
Местные древесные материалы, , как правило, будут «сырыми», т.е. с высоким содержанием влаги, поэтому в каркасном строительстве оптимально будет вырезать соединения, собрать каркас и затем позволить дереву адаптироваться и деформироваться в собранном виде. В сырой древесине легче обрабатывать соединения, особенно из лиственной породы и с использованием ручного инструмента. Процесс воздушной сушки занимает приблизительно год на каждые 25 мм (1 дюйм) толщины, а печная сушка для крупных элементов является непрактичной.
Сырая древесина легче обрабатывается, исходя из этого оптимально сначала выполнить соединения, а затем дать дереву адаптироваться в собранном каркасе
Важно: В общем хвойные породы меньше подвержены усадке и деформации по сравнению с лиственными. Сосна имеет одну из лучших усадок и поэтому является наиболее предпочтительной древесиной для брусового каркаса. Если вы планируете использовать различные породы, то лучше использовать для крупных элементов хвойные породы, а для меньших (подкосов, лаг, обвязок и т.д.) — лиственные.
Использование поддержанной древесины из старых построек может стать альтернативой для получения стабильного материала с предусадкой, но его потребуется дополнительно обрабатывать, внимательно проверяя древесину на наличие металлических элементов.
Соединения
Эволюция каркасного строительства с использованием брусков частично зависит от широкомасштабного производства стальных (проволочных) гвоздей. Учитывая разнообразие элементов в каркасном строении, количество гвоздей оказывается вполне достаточным для соединения всех частей конструкции. Однако из-за того, что брусья имеют значительные размеры, их соединение при помощи гвоздей менее эффективно, и в этом случае критически важно наличие качественных столярных соединений.
Данный способ соединения в основном используется для присоединения конца одной детали к концу или средней части другой и часто представляет собой специфическую версию основного соединения шипом в гнезде.
Соединение на сквозной шип. Данное соединение в своей базовой форме способно выдерживать средние нагрузки и применяется на протяжении тысячелетий в бесчисленных сооружениях по всему миру
Соединения данного типа из-за разновидностей и применения в столярных или плотничных работах могут именоваться шиповыми вязками/врубками, соединениями в паз и гребень, шиповыми соединениями и другими аналогичными терминами.
Подкосы для учета поперечных нагрузок
В каркасах из брусков часть нагрузки удерживается благодаря несущей обшивке – листам фанеры или ориентированно-стружечной плиты (ОСП), которые крепятся к каркасу с шагом примерно 152 мм (6 дюймов), обеспечивая тем самым жесткость и сопротивление деформациям, вызываемым ветром и возможными землетрясениями. Данные боковые нагрузки называются поперечными.
В каркасах из бруса стойки и балки располагаются не через каждые 406 или 610 мм (16 или 24 дюйма) для крепления обшивки. Вместо этого для обеспечения жесткости устанавливаются диагональные подкосы, которые обычно располагаются под углом 45° между вертикальными и горизонтальными элементами конструкции, образуя гипотенузы прямоугольного треугольника. В соответствии с местными строительными нормами, особенно в зонах с высокой вероятностью поперечных нагрузок, возникающих из-за землетрясений и ураганов, могут потребоваться так называемые стены жесткости.
Обшивка
В каркасах из бруса между стойками формируются равные по ширине проемы, предусмотренные для установки стандартных плит утеплителя и крепления внешней обшивки, которая, в свою очередь, поддерживает отделку и кровлю. Внутри каркас закрывается гипсокартоном или иными материалами (после проведения электропроводки и сантехнических работ), таким образом, каркас оказывается полностью изолированным.
Для закрытия брусового каркаса, если вы планируете оставить брусья на виду в интерьере, необходимо снаружи построить дополнительный каркас из брусков (обрешетку). Однако, поскольку несущую функцию выполняет брусовый каркас, эта легкая конструкция не требует всех компонентов (таких как перемычки), которые были бы необходимы в каркасе из бруса.
Брусья могут фактически «обрамлять» помещения, которые они формируют, а также служить полками для различных мелочей и основой для вешалок
Подобный дополнительный каркас достаточно распространен, однако с появлением структурных изолированных панелей (СИП-панелей) популярность каркасного домостроения из бруса резко возросла. Эти панели состоят из жесткого пенопласта между двумя листами фанеры или ОСП (ориентированно-стружечной плиты) и могут изготавливаться для перекрытия проемов размерами до 2438,5×7315,2 мм (8×24 фута). Они крепятся к брусьям каркаса с помощью длинных шурупов. СИП-панели устраняют необходимость в дополнительном легком каркасе снаружи брусовой конструкции.
СИП-панели представляют собой сэндвич из пенопласта между фанерой или ориентированно-стружечной плитой (ОСП). Они бывают различных толщин и обеспечивают отличную теплоизоляцию снаружи брусового каркаса. Обычно их заранее подгоняют по размеру, устанавливают с использованием крана и фиксируют длинными шурупами
Инструменты
Для изготовления каркаса из бруса в большинстве случаев потребуется лишь пила, угольник, молоток, рулетка, меловой шнур, уровень и карандаш. Использование механизированных инструментов и пневматических молотков может ускорить процесс, хотя не всегда гарантирует лучшее качество. Для работы с каркасом из бруса понадобятся дополнительные инструменты, в основном для создания соединений. Поскольку брусья имеют большой размер и вес, для их перемещения может понадобиться тележка или помощь других людей.
Слева: тележка и ролики облегчают перемещение брусьев в одиночку. Справа: цепной долбежник
Из-за возможной неровности материала будут полезны плотничные и комбинированные угольники для обеспечения точности по контрольным плоскостям строения. Шипы можно легко вырезать с помощью пил и даже топоров, но создание гнезд обычно вызывает больше сложностей. Для этого потребуется сверлильное оборудование с большим сверлом, например, старинный сверлильный станок или современный цепной станок.
Главными инструментами являются киянки и долота/стамески, которые применяются для создания и окончательной доработки соединений, изготовленных с помощью электроинструментов.
Слева: самодельная деревянная киянка, долото и стальная киянка с кожаной обивкой бойков. Справа: хотя некоторые инструменты могут потребовать значительных финансовых затрат, киянки и трамбовки можно создать из подручных материалов
Киянки также могут использоваться для вбивания нагелей, а крупные их версии — для сборки больших элементов каркаса.
Процесс строительства
В большинстве случаев при каркасном строительстве из бруса (за исключением готовых заводских наборов) изготовление деталей и их сборка происходят на месте: сначала укладываются полы на фундамент, затем устанавливаются стены и в завершение крыша. Скорость завершения проекта может зависеть от погодных условий, доступа к стройплощадке и расстояния от дома строителя.
Брусовый каркас можно рассматривать как сборку «предварительно изготовленных» элементов. Вы можете нарезать каркасные детали в сарае, мастерской или гараже, находящемся далеко от стройплощадки, в защищенном месте и рядом с домом. Затем детали доставляются на стройплощадку и собираются за несколько часов. Необходимо предусмотреть место для хранения брусьев (желательно в укрытии), их обработки, а также транспорт для перевозки на место. Естественно, если лесной участок, откуда берется материал, находится в непосредственной близости от стройплощадки, то обработку дерева лучше производить там.
Сборка каркаса из бруса
И стены каркаса из бруса, и его рамы обычно собираются на горизонтальной поверхности, после чего устанавливаются вертикально на место. Поскольку брусья тяжелые, для установки конструкции может потребоваться больше людей или специальные устройства. В крупных проектах могут использоваться краны, вилочные погрузчики или другое механическое оборудование.
Текст: У. Бимер
Перевод с английского: Ю. Суслов
- Из чего строить дом: плюсы и минусы различных видов 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? Смотрим пример!
- Мифы о каркасных домах, в которые давно пора перестать верить
- Каркасный дом: на что обратить особое внимание при строительстве
- Выбор древесины для возведения деревянного дома
- Возводим дачный дом из бруса: 8 ключевых шагов
