Способ сопряжения в парных срубах Российский патент 2024 года по МПК E04B2/70 

Заявленное решение относится к строительству бревенчатых домов (изб) и используется, в частности, при исполнении «парных срубов» (RU 66374 U1).

Президентом поставлена задача шире развивать деревянное домостроение, особо индивидуальное в сельской местности как более дешевое и доступное. К концу 2021 г. должна быть сверстана программа, этому и соответствуют данные технические решения.

В свое время в мире, а затем и у нас в стране был взят курс на энергосбережение. Постановлением Минстроя от 21 августа 1995 г. №18-81 было принято и введено изменение в СНИП II-3-79 «Строительная теплотехника», направленные на повышение требований к теплозащите зданий. А новым СНИП-23-02-2003 окончательно подтверждено неукоснительное требование выполнения норм по теплозащите (стали применяться санкции за нарушения).

В связи с вышеуказанным появились различные разработки по материалам и конструкциям. Наибольшее распространение получили многослойные конструкции наружных стен как наиболее эффективные.

Известны дома, изготовленные по технологии «Thermo Wood». Наружные стены трехслойной конструкции, собранные из брусьев в два ряда (получило название «Двойной брус») и состоящие из пары деревянных пластин толщиной до 50 мм, высотой 150-180 мм (профилированные с гребнями), собранных герметичным замком с зазорами между ними до 150 мм, заполняемыми «эковатой» (www.uralpromles.ru).

Известны дома по технологии «Термо-Хольц» - это дома щитовые многослойной конструкции, состоящие из внутреннего и наружного несущих слоев и среднего слоя из жесткого теплоизоляционного материала (из полиуретановой пены), склеенные в один общий щит. Несущий внутренний слой - это самостоятельный щит, склеенный их четырех слоев досок, профилированных зигзагообразными пропилами, при этом доски каждого слоя по отношению к доскам нижнего укладываются диагонально; а наружный защитный слой - это тоже самостоятельный щит, склеенный подобно внутреннему, но из 2-х слоев 25 мм досок. Полученный таким образом общий щит подлежит доработке (обрезают под габарит, вырезаются оконные и дверные проемы и другие необходимые отверстия). Как видим, многодельно, энергозатратно, многоотходно и отличается разве только оригинальностью решений зигзагообразные пропилы, профилирования досок и их диагональное расположение (www.thermoHolz.ru).

Известны дома, изготовляемые по технологии «GreenWoodHaus» из так называемого бруса ПКБ (пассивный клееный брус) с эффективным утеплителем, состоящего из 2-х деревянных клееных бруса с утеплителем между ними спрессованным, и вместе образуя трехслойный брус, разработала компания «Квалитет» Кировской обл.

«Парный сруб» (RU 66374 U1) тоже относится к категории трехслойных.

Наиболее близким прототипом мог бы служить «Двойной брус» по технологии «Thermo Wood», но на момент подачи заявки на парный сруб (конец 2006 г.) информация в общедоступных публикациях о подобном отсутствовала.

Если сравнить, то «парный сруб» имеет ряд значительных преимуществ перед всеми аналогичными зарубежными. Во-первых, все зарубежное высокотехнологично. Это не всегда хорошо. При достижении того же результата более простыми способами является преимуществом. Высокая технологичность требует высоких энергозатрат, высококачественных материалов (сухой древесины), к тому же клеи, утеплители (как бы их не рекламировали) трудно посчитать экологически чистыми.

А что надо для «Парного сруба» - оцилиндрованный брус - самая элементарная операция (одновременно и ошкуривание); засыпка между срубами - утилизация всяческих отходов и природных материалов (гарантировано экологически чистые - опилки, стружка, хворост, шелуха, ботва, солома и в вперемешку с землей, торф). Но отечественные предприниматели хватаются за зарубежное, игнорируя свое, потому что у них детально проработано.

Информация о настоящих предложениях (выдача патента и публикации) будет способствовать внедрению отечественной разработки.

«Парные срубы» в отличие от срубов в одно бревно имеют свои особенности, требующие определенных решений, отличных от общепринятых:

- использование малых диаметров бревен 120-200 мм, вследствие чего дома сверхлегкие;

- использование разных диаметров и разных пород для наружного и внутреннего срубов;

- в качестве основания следует использовать так называемые «шпальные фундаменты» (по патенту №151538), и это диктуется тем, что общая толщина трехслойной стены изб из парных срубов может быть 600 мм и больше (в основном не менее 500 мм), что требует специальную конструкцию фундаментов, а обычный ленточный будет слишком массивен и его применение нецелесообразно, при этом шпалы-лежни (далее и везде просто лежни), укладываемые в основании, могут быть и из бетона типа ж/б бруса либо в виде лежня (двухкантовый брус), либо обычный кругляк - обрубок бревна ∅ не менее 200 мм, длиной 1000 мм и более с шагом по расчету, в т.ч. конструктивно укладывать в углах по три лежня - диагональный и два поперечных срубам; по две шпалы в пересечениях и под простенками (при ширине 1,8 м и более третий дополнительно); во всех случаях шаг не может быть более 2-х м.

Деревянные лежни следует обмазать горячим битумом за 2 раза (окунуть в чан с горячим битумом).

Нижние венцы (один, лучше два) также обмазать битумной мастикой. Если есть возможность, то лежни и нижние венцы предусмотреть из лиственницы.

В виду легкости срубов следует в пересечениях венцов (в углах и в других местах) устанавливать скрепляющие металлические тяжи на всю высоту сруба из арматурной стали не менее ∅ 10 мм с концевой резьбой (обычно 15-20 тяжей) с креплением в пластину-вкладыш с резьбой, уложенную в щель-прорезь в шпале и с прикреплением верхних венцов. Стропильные ноги крепить к венцам скобами либо скрутками. Эти меры обеспечат устойчивость, надежность от срыва крыши и развала сруба от ураганов и порывов ветра, смерчей.

С целью улучшения эксплуатационных качеств вести сборку срубов (укладку венцов) следует с учетом следующих рекомендаций: венцы наружных срубов укладывать друг на друга насухо без прокладки герметика, а венцы внутреннего сруба по вертикальной оси внизу и вверху по всей длине венца должны иметь прорези, в которые устанавливается шпонка (в виде полосы, вырезанной из многослойной фанеры). Венцы и шпонки внутреннего сруба могут устанавливаться на клею. Укладка венцов наружного сруба насухо способствует высыханию засыпки, а установка шпонки в венцах внутреннего сруба препятствует продуванию и снижает паропроницаемость, обеспечивая устойчивость, скрепляя (особенно при укладке на клею). Укладка срубов «насухо» особо ценна, т.к. не требуется послеосадочного ремонта.

Сопряжение деталей окон в оконных проемах парных срубов тоже отличается от общепринятых. Вместо общей коробки с рамами предусматриваются раздельные рамы. Наружная устанавливаемая в наружном срубе и внутренняя во внутреннем срубе, для чего в венцах предусматриваются врубки и предусматриваются рамы со створками либо обе распашными - наружная наружу, внутренняя внутрь, либо внутренняя рама может быть глухой, убираемая в сарай, чулан, кладовую (с весны до осени); конечно, с форточками либо фрамугами, обеспечивающими проветривание зимой. Внутренняя рама может располагаться и не в створе венца, а ближе к наружной раме.

В качестве остекления могут быть использованы однокамерные стеклопакеты.

К истории вопроса

Что касательно цоколя и фундамента, то следует отметить, что, конечно, на всю толщину парного сруба может быть предусмотрен кирпичный цоколь, а ниже бетонный фундамент. Но это будет не рачительно (стоимость может составить стоимости всей деревянной надстройки). Но и, кроме того, обращается внимание, что и ремонты в будущем осуществлять будет сложнее.

Конечно, как в старину, можно было бы предусматривать сруб на так называемых «стульях». Это деревянные столбы, врываемые в землю на 1,5-1,8 м (в человеческий рост и ниже глубины промерзания) как мера от пучинистости. Но это бы потребовало устройства двух рядов стульев (под каждый сруб и внутренний и внешний), что и трудоемко и неудобно, и в основном работа вручную.

Поэтому раз и навсегда при парных срубах в качестве оснований следует опираться на решения по типу «шпальных фундаментов». Шпальные проще, менее трудоемкие, дешевле, ремонтопригоднее, мелкого заложения (меньше земляных работ) и, конечно, это местный материал.

Некоторые правила и рекомендации

Что касается понятия «планировочная отметка». Это итоговая отметка поверхности земли вокруг построенного объекта. Она может быть образована насыпкой или срезкой и даже значительной, но это при больших объектах, значительных площадках. Наш случай - отдельные дома, малоэтажное строительство, застройка деревень, сел, поселений и с планировочной отметкой, как правило, подсыпкой (земля отрытья фундаментов, погребов, подполей никуда не отвозится, а отсыпается тут же).

Уровень промерзания грунта - это отметка промерзания, наибольшая за много лет наблюдений (малоснежная зима, трескучие морозы - это происходит раз в десятилетия), но это надо знать и в некоторых случаях это учитывать.

В нашем случае важно знать, грунты - пучинистые или непучинистые. Пучинистые грунты - это грунты, которые от промерзания увеличиваются в объеме, что может повлиять на фундамент, а увеличиваются они, если увлажнены. Песчаные и скальные грунты - не пучинистые. Глинистые, чернозем - пучинистые, если увлажнены, но в сухом состоянии - тоже непучинистые.

В зависимости от состояния грунтов по заключению инженерно-геологических изысканий часто предписывается заложение фундаментов ниже глубины промерзания. Это важно для капитальных зданий, как правило, кирпичных, каменных, бетонных.

Но влияние пучинистости на деревостроение незначительно по многим причинам: 1) Деревянные дома, срубы - конструкции гибкие, а каменные - хрупкие, и это сказывается в виде трещин, а в дереве - их нет. 2) Пучинистость нарастает и проявляется постепенно и мизерно и сказывается обычно через десятилетия. Для каменных это имеет значение, для деревянных - мало. 3) Ремонтопригодность для срубов со шпальными фундаментами высокая и, кроме того, сроки капремонтов различны: для капитальных каменных - через 40-50 лет; для деревянных - 20-25 лет (за это время пучинистость еще мало сказывается, да и при капремонте поправить это для срубов не составит особого труда), поэтому можно не придавать значение. 4) Полы в деревянных домах, как правило, по грунту или с утепленными подпольями, а такой тепловой режим здания влияет на глубину промерзания и согласно нормам может быть снижен в 2 раза. Если на территориях Северо-Запада, Урала и ближнего Зауралья глубина промерзания 1,8-2 м, то в расчет для деревянных можно учитывать меньше 1,0 м, а это значит практически учетом пучинистости можно пренебречь. А это очень важно.

Рассмотрим решения ниже ±000.

Следует руководствоваться некоторыми правилами:

- Подошва шпалы-лежня должна залегать:

1) в коренном грунте, пройдя весь растительный почвенный слой (чернозем),

2) во всех случаях на глубине не менее 0,5 м,

3) на глубине ниже насыпного грунта (насыпной грунт, пролежавший более 20 лет, основанием служить может).

По лежням укладываются нижние венцы срубов и рекомендуется принять диаметром не менее 200 мм и желательно одного и того же диаметра под внутренний и внешний (наружный) сруб. Лежни и нижний венец должны быть обмазаны битумом (как и оговаривалось).

Возможны различные варианты решений, см. фигуры:

На Фиг. 1 дан фрагмент (угловой) расположения первого венца и сечения, где (поз.1) - диагональная шпала в наружных углах; (поз.2) - рядовая шпала - лежень при этом (см. сечения) вариант А (поз.2а) - шпала в виде кругляка (обрубка); (поз.3а,4а) - первые венцы наружного и внутреннего сруба с вырубленными чашами; вариант Б, где (поз.2б) - лежень, заготовленный в виде двухкантового бруса (может быть в виде пластины - однорезки-бревно большого диаметра пропиливается пополам; (поз.3б,4б) - нижние венцы срубов с простружкой на один кант, где на сеч.2 (поз.5) - вторые венцы сруба, а (поз.6) - последующие венцы срубов (поз 6н) - наружного; (поз.6в) - внутреннего. Венцы поз.6 могут быть для наружного и внутреннего ряда разных диаметров и разных пород дерева, ровно остроганные и профилированные.

На Фиг. 2 дано цокольно-фундаментное решение при наименьшем возможном заглублении (500 мм), где поз 2-6 те же что и на Фиг. 1; (поз.7) - засыпка между срубами, (поз.8) - брусок под обшивку, прибивается к венцам с шагом не более 1,0 м; (поз.9) - обшивка для защиты нижних венцов от дождевых брызг, из различных материалов: листовая из асбоцементных листов или пластика, из ошкуренного горбыля (обычно сменяемая по мере износа ветхости); (поз.10) - слив, обычно из жести, листовой стали. В сечении показан грунт - верхний слой растительный (в местах отмостки может быть заменен жирной глиной с вымащиванием по ней плитняком или булыжником). Ниже, в основании лежней коренной грунт (песчаный или глинистый). Обшивка (цоколек) поз.9 не менее 200 мм, но следует рекомендовать больше, и опоясывать этим пояском на уровне верха крыльца. Крыльцо рекомендуется предусматривать в 3 ступени общей высотой 450-500 мм, крыльца могут быть и высокие, «по-купечески» парадными, но видимо не более 900 мм, а выше оправданы только в местах, где заливается, половодьем (в тех редких экстремальных случаях).

На Фиг. 3 показан вариант решения, аналогичен Фиг. 2. Выгода очевидна - экономится 2-3 венца, а это чего-то стоит и требует трудозатрат. Кроме того, самый низкий венец поднят из земли, а лежни, подкладь (поз.11), чурбаки (поз.12), прокипяченные в битуме (гнить нечему, надежны, на десятилетия). Подкладь может быть как целый элемент в виде чурки или в виде набора плашек. Но цокольное решение может быть принято и с устройством завалинок (это как принято было в старину, да и сейчас используется), это утепляет здания (для полов по наружному периметру это хорошо).

На Фиг. 4 дано цокольное решение с устройством завалинки (крыльцо в шесть ступеней), где обозначены (поз. до 13) те же, что на других фигурах., (Поз. 13) - стойки (стулья); (поз.14) шайба; (поз.15) - колья под забирку; г (поз.16) забирка (может быть из асбоцементного плоского листа усиленной толщины либо из другого материала; (поз.17) - основа слива (подложка); (поз.18) - широкий слив из жести.

Заложение подошвы лежней принято назначать минимально рекомендованное, но из-за растительного слоя (чернозема) большой толщины, из-за наличия насыпного грунта, из-за наличия уклона местности - стойки (стулья) могут быть большей длины, соответствуя ситуации.

На. Фиг. 5 изображена обшивка оконных проемов, где (поз.19) - подоконная доска, склеенная из шпунтовых досок сороковок; (поз.20) - боковины из шпунтовых досок; (поз.21) - верхняя обшивка проема тоже из шпунтовых досок. Шпунтовые доски прибивать только крайние и посередине, создавая свободу усушки. В обшивке боковин пробиваются все доски, но каждая только к одному из венцов (гвоздить в два венца не следует). И хотя срубы собраны насухо, все деревянные конструкции рекомендуется выполнять из древесины воздушно-сухого состояния (влажностью 12-15%) тем не менее меры для свободы усушки-усадки не помешают.

На Фиг. 6 аксонометрический фрагмент оконного узла сопряжения, где показана вырубка угла в простеночных венцах для оконной рамы - венцы (поз.6); (поз.22) - оконная рама; (поз.23) - оконная створка; (поз.24) -наличники; (поз.25)- обкладка.

На Фиг. 7 детали, элементы сопряжений, где набор плашек - (поз.26) для подклади (поз.11), (поз.13) стойка с шипом (поз.27) на одном конце. Стойка вставляется шипом в гнездо в лежне, либо в гнездо «деревянной шайбы» (поз.14) которая прибивается гвоздями к лежню. Деревянные т.н. «шайбы» (по аналогии с металлической) специально заготавливается, т.к. массу таких шайбы можно наделать заранее, обработать битумом, и массово использовать при установке стоек - стульев, можно изготовление поставить на поток, за то это избавляет от необходимости вырубать гнезда в лежнях под шип стоек (поз.13). Очевидно это проще, кроме того можно массово заготавливать набор шайб разной толщины: 60 мм,70 мм,80 мм (меньше 50 не следует делать) и тем самым регулировать высоту (выдерживая отметку под венец), а стойку к венцу крепить следует нагелями, просверливая венец насквозь по месту установки стойки. Стойки то же следует как лежни и нижние венцы (которые в земле) обработать битумом.

При расположении нижнего венца на высоте до 50 см вместо набора плашек (поз.26) можно в качестве подклади использовать чурки, чурбаки (поз.12). Плашки укладывать влежку, чурку стоймя.

Венцы можно делать составными из отдельных звеньев (поз.28), соединяя их «гребень в паз» (вертикально), утилизируя всю стволовую обрезь, образующуюся при лесообработке, лесозаготовке.

Как было отмечено, для ветроустойчивости следует в пересечениях устанавливать тяжи-скрепы на всю высоту сруба (поз.30) из круглой стали диаметром 10 мм.

Конструкции крыш обычные.

При применении «парных срубов» руководствоваться определенными правилами, кроме указанных - использовать воздушно-сухую древесину влажности до 15%, и обязательна обмазка битумом лежней и нижних венцов:

- Нижний ряд венцов обоих срубов и наружного и внутреннего должны быть одного диаметра и одной породы (хвойной или твердолиственной) и диаметром не менее 200 мм.

- Угловое сопряжение и в других пересечениях соединение осуществлять в чашку (в обло).

- Для внутренних срубов следует применять оцилиндрованный брус диаметром не меньше 120 мм, а для наружного сруба диаметром не менее 160 мм (меньшего диаметра архитектурно некрасиво - мелко).

- Наибольший диаметр бревен (бруса) рекомендуется 200 мм (больший диаметр лучше использовать для пиломатериалов).

- Внутренний сруб можно выполнять из древесины любой породы (он находится в постоянной температурной среде).

- При расположении срубов на стойках-стульях во внутреннем срубе ниже уровня пола предусматривать не менее 2-х венцов.

- Кроме тяжей в углах и других пересечениях все простеночные венцы наружного сруба соединять на нагелях.

- Не менее 2-х рядов нижних венцов и венчающих (верхних) венцов обоих срубов должны быть соединены перехлестом. Дополнительно по высоте срубы соединять между собой или металлическими скобами или врубками «впотай», возможно и вперехлест при совпадении рядов венцов (по указаниям в проекте).

В итоге следует отметить, что предлагаемые технические решения вкупе со шпальными основаниями, используемые при «парных срубах», во всех отношениях лучше зарубежных аналогов. Проще, дешевле, менее энергозатратно, экологичнее, безотходнее (все отходы деревообработки используются в засыпках, т.е. в деле).

Изобретение относится к строительству бревенчатых домов, в частности парных срубов. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационных качеств срубов. Способ сопряжения бревен венцов парных срубов, включающий последовательную укладку бревен венцов друг на друга, причем бревна венцов наружного сруба укладывают «насухо» без каких-либо прокладок, а бревна венцов внутреннего сруба дополнительно по вертикальной оси внизу и вверху имеют по всей длине бревна прорези, в которые устанавливают шпонки в виде вырезанной полосы, например, из многослойной фанеры, препятствующей продуванию и снижающей паропроницаемость. 7 ил.

Способ сопряжения бревен венцов парных срубов, включающий последовательную укладку бревен венцов друг на друга, отличающийся тем, что бревна венцов наружного сруба укладывают «насухо» без каких-либо прокладок, а бревна венцов внутреннего сруба дополнительно по вертикальной оси внизу и вверху имеют по всей длине бревна прорези, в которые устанавливают шпонки в виде вырезанной полосы, например, из многослойной фанеры, препятствующей продуванию и снижающей паропроницаемость.