Способ строительства деревянного здания Российский патент 2020 года по МПК E04B1/10 

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».

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу строительства деревянного здания. Технический эффект – упрощение монтажа здания. Способ строительства заключается в следующем: формируют каркас, на который крепится необходимое количество слоёв 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 при помощи нагелей, которые устанавливают так, чтобы они проходили через слои, или при помощи саморезов. Затем стягивающие стержни с резьбой удаляют, а проделанные для них отверстия закрывают нагелями. 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ 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, отличающийся тем, что 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° к нормали слоёв, или фиксируют при помощи саморезов, затем стягивающие стержни с резьбой удаляют, а проделанные для них отверстия закрывают нагелями.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в части слоёв доски размещают под углом от 5 до 90°. по отношению к доскам, находящимся в соседнем слое.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании каркаса его элементы крепят между собой при помощи нагелей либо иных крепежных элементов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение стыков стен осуществляют при помощи нагелей или саморезов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что доски в части слоёв располагают параллельно доскам соседних слоёв.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что 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, при этом величина зазора не превышает ширину доски.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что слои создают из шпунтованных досок.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть досок в слоях выполняют из некондиционного материала, например из обрезков.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при уплотнении производят послойное стягивание, при котором стягивают первые несколько слоёв досок, к которым затем крепят последующие слои.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что при фиксации слоёв досок саморезами их устанавливают так, чтобы они скрепляли слои на глубину, не выходящую за толщину скрепляемых слоёв досок.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что при фиксации слоёв досок нагелями оси нагелей, расположенных в одной плоскости, параллельны друг другу и не параллельны осям нагелей, расположенных в другой параллельной плоскости.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят дополнительно облицовку путём выравнивания наружных досок и выступающих частей нагелей и, при необходимости, ошлифовывают до нужного состояния.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят дополнительно облицовку путём установки облицовочного материала в соответствии с проектом.