Строим дом: что такое брусовый каркас

Поделиться ссылкой
Копировать ссылку
izdatelstvo_AST izdatelstvo_AST
В отличие от современных каркасных домов строения с брусовым (стоечно-балочным) каркасом проверены временем и служат верой и правдой многим поколениям. Книга мастера с сорокалетним стажем Уилла Бимера «Каркасные дома своими руками» из серии «Мастер своего дела», вышедшая в издательстве «АСТ», представляет собой руководство для начинающих по строительству домов и других построек с каркасом из бруса. Здесь есть все, чтобы научиться строить долговечные каркасные постройки своими руками: азы проектирования, материалы и инструменты, понятные и подробные пошаговые инструкции с фото и рисунками. Никаких дополнительных знаний читателю не потребуется. Но для начала стоит разобраться с терминологией. 



Домик с каркасом из бруса
Домик с каркасом из бруса

Почти во всем мире термин брусовая деревянная каркасная конструкция (брусовый каркас) может относиться к любой рамной системе из деревянных деталей. В Северной Америке его используют для конструкций из деталей из деревянного массива большого сечения (127×127 мм, т. е. более 5×5 дюймов, соединенных с помощью традиционных столярно-плотничных соединений. Это разновидность стоечно-балочного каркаса — постройку сарая такого типа можно увидеть в фильме «Свидетель» («Witness»).

Примечание: другие названия данной конструкции — стоечно-балочная, фахверкная (фахверк). Особенность используемого автором термина в том, что он относится только к конструкциям из бруса (в РФ принято считать, что брусок — это материал сечением до 100×100 мм, а брус — свыше 100×100 мм). 

Ads by

Традиционное искусство

В отличие от каркасных конструкций из брусков, в которых используются детали небольшого сечения (50,8×101,6 мм, 50,8×203,2 мм и т. п. — 2×4 дюйма, 2×8 дюймов и т. п.), расположенные близко друг к другу и соединенные гвоздями, здесь применяются более крупные элементы, которые располагаются с увеличенными интервалами и скрепляются столярно-плотничными соединениями и деревянными нагелями (короткими стержнями из твердых лиственных пород). 

Это традиционный метод постройки каркасов и рам, который колонисты привезли в Новый Свет и который можно встретить во всех регионах планеты там, где достаточно строительного леса. Он широко использовался в те времена, когда еще не было лесопилок, сушильных печей и массового производства гвоздей. Эта же технология применялась при постройке азиатских храмов и больших деревянных кораблей. Строители домов в колониях, которые зачастую были одновременно и судовыми плотниками, использовали базовые ручные инструменты и минимальную обработку материала (но большое мастерство) для постройки жилищ. В большей части Европы, где старые деревянные дома высоко ценятся и заботливо сохраняются, плотники получают подготовку в постройке брусовых каркасных конструкций и прекрасно владеют методами, описанными в этой книге. 

Например, в этом многовековом деревянном брусовом каркасном доме в Кентербери, графство Кент в Англии, мастерство строителя и богатство владельца отчетливо отражаются в изобилии деталей на внешнем виде здания с тщательно выполненной деревянной конструкцией. 



Этому дому с брусовым каркасом уже не одна сотня лет, но он хорошо сохранился
Этому дому с брусовым каркасом уже не одна сотня лет, но он хорошо сохранился

Такое мастерство высоко ценится, и здания сохраняются соответствующим образом. Подробнее о фахверковых постройках вы можете узнать из материалов:


Брусовый и брусковый каркасы: в чем разница?

В 1830-х годах поселенцам Северной Америки, мигрировавшим на запад, приходилось строить быстро с использованием малоквалифицированного труда. Новая железная дорога сделала возможной доставку малоразмерных лесоматериалов в безлесную прерию, а новые технологии распиловки и сушки древесины и промышленного изготовления гвоздей помогли внедрить новую систему домостроения, которую можно назвать брусковой каркасной конструкцией. Эта система основывалась на использовании небольших деревянных деталей (например, 50,8×101,6 мм, т. е. 2×4 дюйма), чтобы преодолеть недостаток квалифицированных специалистов. 

Теперь каждый мог построить дом — при этом быстрее и с меньшим количеством работников. Поскольку каркас сколачивался гвоздями, то столярно-плотничного мастерства не требовалось. Такие брусковые каркасы стали основными для легких конструкций после Большого пожара в Чикаго в 1871 году, когда потребовалось быстро восстановить большую часть города. Однако брусовые каркасные конструкции оставались жизнеспособным вариантом, хотя и требовали большего профессионализма. Дома с большими безопорными перекрытиями (когда отсутствуют внутренние несущие стены) и открытыми деревянными элементами и их соединениями увлекательно строить, и в них радостно жить. Если у вас есть доступ к местной лесопилке, то материал может обойтись дешевле, чем при покупке высушенных пиломатериалов на строительных рынках.

Слева: брусовый каркас, справа - брусковый
Слева: брусовый каркас, справа — брусковый

Брусовый каркас (на фото слева) состоит из крупных элементов, расположенных с большими интервалами, соединенных традиционными плотничными соединениями. Брусковый каркас (справа) состоит из небольших, близко расположенных друг у другу деталей, соединенных гвоздями. Рамы брускового каркаса служат как структурной конструкцией, так и основой для обшивки, изоляции и отделки; брусовый каркас требует другого подхода в дальнейшей работе с ним — такого, как применение СИП-панелей.

В этой таблице приведены некоторые принципиальные отличия брусковых и брусовых каркасных конструкций.

Различия между брусковым и брусовым каркасами
Различия между брусковым и брусовым каркасами

*Сечение детали (глубина и ширина), длина, виды древесины и интервал между элементами должны соответствовать нагрузке (весу) и материалам обшивки. Можно варьировать эти переменные до определения подходящего сочетания независимо от типа каркаса. 
** Ориентированно-стружечная плита (разновидность ДСП — древесностружечной плиты).  

Рассмотрим подробнее каждое из этих различий.


Размер деталей

В США брусом называют элемент сечением 127×127 мм (5×5 дюймов) и более; брусок прямоугольного сечения имеет толщину от 51 до 102 мм (от 2 до 4 дюймов); доска имеет толщину 25 мм (1 дюйм) и меньше 1. 

В РФ в соответствии с ГОСТ 18288-87: брус — пиломатериал сечением 100×100 мм и более, брусок — толщиной до 100 и шириной не более двойной толщины, доска — пиломатериал толщиной до 100 мм и шириной более двойной толщины.

Интервал

За последние лет сто каркасное строительство из брусков превратилось в систему модульного строительства, основанную на применении стандартных листовых материалов размером 1219×2438 мм (4×8 футов) — фанеры для наружной обшивки и гипсокартона для внутренней. Межцентровой (между серединами соседних деталей) интервал между стойками и другими деталями каркаса равный 406 или 610 мм (16 или 24 дюймам) обеспечивает равнозначную опору для кромок панелей. 

В отличие от этого, в традиционных брусовых конструкциях для пола и обшивки используются длинные толстые доски из массива, поэтому интервал между элементами каркаса не зависит от размеров этих досок, что позволяет делать более широкие интервалы между опорными элементами.  

Для каркасных конструкций чаще берут брус квадратного сечения
Для каркасных конструкций чаще берут брус квадратного сечения 

Хотя наши каркасные конструкции можно делать из бруса прямоугольного сечения, мы берем брус квадратного сечения, в основном, по эстетическим соображениям из-за остающихся на виду деталей каркаса и их соединений. Теплоизоляция и обшивка выполняются снаружи каркаса, а не закрывают каркас между стенами и крышей.


Содержание влаги

Свежесрубленная древесина содержит много влаги, и по мере  высыхания она меняет свою  форму, что проявляется в усадке, растрескивании и, возможно, покоробленности. Поскольку покупная древесина, предназначенная для брусковых каркасов, обычно проходит печную сушку и строгается, то большинство из этих дефектов уже убрано. Однако из-за спешки в доставке товара на рынок быстрорастущие деревья высушиваются в минимальной степени, и древесина после строительства может немного деформироваться. После сушки в древесину хвойных пород гвозди забиваются легко, что является одной из причин ее использования в каркасных конструкциях; лиственные породы — хотя, возможно, и прочнее — обычно тверже и тяжелее. 

Местные, недавно нарезанные пиломатериалы будут «сырыми», то есть с высоким содержанием влаги, поэтому при каркасном строительстве лучше всего вырезать соединения, собрать каркас, а затем дать возможность древесине деформироваться при собранной конструкции. В сырой древесине легче вырезать соединения, особенно у лиственных пород и при использовании ручного инструмента. В случае воздушной сушки требуется примерно год на 25 мм (1 дюйм) толщины, а печная, или камерная, сушка для крупных элементов непрактична.

Сырая древесина легче обрабатывается, поэтому при каркасном строительстве проще сначала вырезать соединения, а затем дать ей деформироваться уже в собранном каркасе
Сырая древесина легче обрабатывается, поэтому при каркасном строительстве проще сначала вырезать соединения, а затем дать ей деформироваться уже в собранном каркасе

Важно: обычно хвойные породы меньше дают усадку и деформируются, чем лиственные. Сосна имеет одну из самых небольших усадок и поэтому находится наверху списка идеальных пород древесины для брусового каркаса. Если вы планируете использовать разные породы, то обычно лучше делать более крупные элементы из хвойных пород, а меньшие (подкосы, лаги, обвязки и пр.) из лиственных. 

Применение бывшей в употреблении древесины из старых строений может стать альтернативным вариантом получения стабильного материала «с предусадкой», но его, вероятно, придется дополнительно обрабатывать, внимательно отслеживая возможное наличие металла внутри древесины.

Соединения

Развитие каркасного строительства из брусков частично обязано массовому производству стальных (проволочных) гвоздей. Принимая во внимание множество деталей в брусковом каркасе, гвоздей вполне достаточно для соединения всей конструкции. С другой стороны, брусья слишком велики для соединения на гвоздях, и элементов конструкции здесь меньше, поэтому наличие столярно-плотничных соединений гораздо критичнее. 

Этот способ соединения обычно предназначен для соединения конца детали с концом или средней частью другого элемента и часто представляет собой разновидность базового соединения шипом в гнездо

Соединение на сквозной шип. Это простое соединение в своей самой базовой форме выдерживает средние нагрузки. Оно тысячелетиями используется в бесчисленном количестве строений по всему миру
Соединение на сквозной шип. Это простое соединение в своей самой базовой форме выдерживает средние нагрузки. Оно тысячелетиями используется в бесчисленном количестве строений по всему миру

Соединения такого типа, в зависимости от разновидности и столярной или плотничной области применения, могут называться шиповой вязкой/врубкой, соединением в паз и гребень, шиповым соединением, соединением в/на шип и т. п.).

Подкосы для поперечных нагрузок

Брусковые каркасы обычно часть нагрузки держат за счет несущей обшивки – листы фанеры или ориентированно-стружечной плиты (ОСП) – прибитой к каркасу примерно через каждые 152 мм (6 дюймов) для обеспечения жесткости и сопротивления деформирующим силам ветра и возможных землетрясений. Такие боковые воздействия могут называть поперечной нагрузкой.

В брусовом каркасе стойки и балки не располагают через каждые 406 или 610 мм (16 или 24 дюйма) для крепления обшивки. Вместо нее для обеспечения жесткости применяются диагональные подкосы, проходящие обычно под углом 45° между вертикальными и горизонтальными элементами конструкции и образующие гипотенузы прямоугольного треугольника. Могут также потребоваться так называемые стены жесткости в соответствии с местными строительными нормами в регионах с высоким риском поперечных нагрузок из-за землетрясений и ураганов.

Обшивка

У брускового каркаса между стойками образуются равные по ширине проемы, подходящие для применения стандартных плит утеплителя обшивки и крепления наружной обшивки, которая, в свою очередь, держит облицовку и кровлю. Затем детали каркаса закрываются изнутри гипсокартоном или другим материалом (после монтажа электропроводки и сантехники), так что каркас оказывается полностью закрытым. 

Для того чтобы подобным образом закрыть брусовый каркас, необходимо сделать снаружи каркаса (если в интерьере вы желаете оставить брусья на виду) дополнительный каркас из брусков (обрешетку). Однако поскольку несущую функцию выполняет брусовый каркас, то этот легкий каркас или перегородка не требует всех элементов (таких как перемычки), которые были бы необходимы в брусковом каркасе.

Брусья могут буквально обрамлять комнаты, которые они образуют. Они также могут являться полками для небольших предметов и основанием для вешалок
Брусья могут буквально «обрамлять» комнаты, которые они образуют. Они также могут являться полками для небольших предметов и основанием для вешалок

Такой дополнительный каркас достаточно распространен, но популярность брусового каркасного домостроения буквально взлетела с появлением структурных изолированных панелей, или СИП-панелей. Эти панели состоят из жесткого пенопласта между двумя листами фанеры или ОСП (ориентированно-стружечная плита) и могут изготавливаться для перекрытия проемов размерами до 2438,5×7315,2 мм (8×24 фута). Они крепятся к брусьям каркаса длинными шурупами. СИП-панели ликвидируют необходимость дополнительного легкого каркаса снаружи брусового.

СИП-панели представляют собой сэндвич из пенопласта и фанеры или ориентированно-стружечной плиты (ОСП). Они  выпускаются в разных размерах толщины и обеспечивают хорошо изолированную оболочку снаружи брусового каркаса. Обычно их заранее режут по размеру, монтируют с помощью крана и крепят длинными шурупами
СИП-панели представляют собой сэндвич из пенопласта и фанеры или ориентированно-стружечной плиты (ОСП). Они  выпускаются в разных размерах толщины и обеспечивают хорошо изолированную оболочку снаружи брусового каркаса. Обычно их заранее режут по размеру, монтируют с помощью крана и крепят длинными шурупами

Инструменты

Для изготовления брускового каркаса потребуется, возможно, только пила, угольник, молоток, рулетка, меловой шнур, уровень и карандаш. Механизированные инструменты и пневматические молотки ускоряют работу, но не обязательно делают ее лучше. Для каркаса из бруса понадобятся дополнительные инструменты, в основном для вырезания соединений. Брусья большие и тяжелые, для их перемещения может потребоваться тележка или помощники. 

Слева: тележка и катки облегчают перемещение брусьев в одиночку. Справа: цепной долбежник
Слева: тележка и катки облегчают перемещение брусьев в одиночку. Справа: цепной долбежник

Из-за неровностей материала полезными будут плотничные и комбинированные угольники для обеспечения выравнивания по контрольным плоскостям строения. Шипы можно легко вырезать пилами и даже топором, но гнезда обычно вырезать труднее. Здесь потребуется сверлильное оборудование с большим сверлом, такое как старинный сверлильный станок или современный цепно-долбежный станок. 

Основными инструментами являются киянки и долота/стамески, которые используют для вырезания и даже для отделки соединений, выполненных электроинструментами.

Слева: самодельная деревянная киянка, долото и стальная киянка с кожаной облицовкой бойков. Справа: хотя некоторые инструменты потребуют существенных финансовых затрат, трамбовки и киянки можно сделать из подручных материалов
Слева: самодельная деревянная киянка, долото и стальная киянка с кожаной облицовкой бойков. Справа: хотя некоторые инструменты потребуют существенных финансовых затрат, трамбовки и киянки можно сделать из подручных материалов

Киянки могут применяться также для забивания нагелей, а более крупные версии — для сборки крупных деталей каркаса.

Процесс строительства

В большинстве случаев брускового каркасного строительства (за исключением готовых заводских комплектов) детали изготавливаются и собираются на месте: на фундаменте укладываются полы, ставятся стены и в заключение делается крыша. Скорость завершения проекта может зависеть от погоды, доступа и расстояния от дома строителя.

Брусовый каркас является, в некотором отношении, конструкцией из набора «предварительного изготовления». Детали каркаса вы можете вырезать в сарае, мастерской или гараже вдали от стройплощадки, в защищенном от непогоды месте и рядом с домом. Затем вы доставляете их на стройплощадку и собираете за несколько часов. Вам нужно место для хранения брусьев (в идеале в укрытии) и их обработки, а также грузовик или прицеп для их доставки на место. Конечно, если лесной участок, откуда берется материал, расположен там же, где стройплощадка, то обрабатывать сырье лучше там. 

Сборка брусового каркаса
Сборка брусового каркаса

И стены брускового каркаса, и рамы брусового каркаса обычно собираются на горизонтальной поверхности, а затем ставятся вертикально по месту. Поскольку брусья тяжелее, то, как правило, для установки конструкции из бруса требуется больше людей или даже индивидуальные приспособления. На больших проектах применяют краны, вилочные погрузчики или другое механическое оборудование.

Текст: У. Бимер
Перевод с английского: Ю. Суслов

Вам также может быть интересно:




Статья размещена в разделах: , , , , ,
  комментарии 2 спасибо за статью   в избранное 2082 просмотра
Поделиться ссылкой
Копировать ссылку
Автор статьи:




Пожалуйста, оставьте комментарий

Или через: