Строим деревянный дом

Все многообразие технологий и стилей строительства деревянных домов можно условно разделить на две большие группы: дома ручной рубки и деревянные дома из промышленно обработанной древесины. Также деревянные материалы делятся на сухие и естественной влажности.

Бревно и брус естественной влажности сохнут, уже находясь в составе сруба деревянного дома. Процесс усадки длительный, но самая активная его фаза приходится на первые год — полтора.

Все это время жить в доме не рекомендуется, поскольку отопление и другие процессы сопровождающие жизнь человека в доме негативным образом сказывается на процессе усадки. До окончания активной фазы усадки оптимально, чтобы сруб дома стоял под крышей, но без перекрытий, дверей и окон, чтобы изнутри и снаружи были максимально схожие температурно-влажностные характеристики среды. Это нужно для обеспечения равномерного процесса высыхания. В противном случае образующиеся в стенах трещины могут оказаться слишком большими.

В процессе усадки стена может потерять от 4 до 10% по высоте. Чем севернее заготавливался лес, тем меньшую усадку будет иметь построенный из него дом.

Процесс высыхания бревен или бруса связан еще и с возникновением напряжений во внешних слоях древесины в сравнении с внутренними, и в результате образуются продольные трещины, снижающие стойкость бревен к атмосферному и биологическому воздействию и ухудшающие теплоизоляционные свойства стены. Если внутренние напряжения в бревне не уравновешиваются, его может выгнуть или вывернуть, из-за чего могут увеличиваться зазоры между бревен. Чтобы исключить вероятность искривления, надо, во-первых, отбраковать еще на этапе изготовления сруба потенциально опасные бревна (искривленные, идущие винтом). Во-вторых, желательно максимально сильно нагрузить верхние венцы дома, чтобы напряжений, образующихся в бревнах, было недостаточно для образования щелей между венцами.

Деревянные дома из предварительно высушенных материалов не подвержены усадки и в них можно вселяться сразу после окончания строительства.

Дома ручной рубки

Деревянные дома ручной рубки — это особая категория загородного домостроения, в которой качество будущего дома находится в прямой зависимости от таланта и отношения к работе конкретного плотника. Основная сложность с домами ручной рубки заключается в том, что природа не позаботилась сделать деревья абсолютно одинаковыми и удобными для строительства из них домов. Поэтому для теплого и красивого деревянного дома приходится подбирать каждое бревно к тому месту, где его предлагается уложить, а затем еще тщательно подгонять, чтобы оно как можно плотнее примыкало к соседнему.

Для строительства рубленых домов должен использоваться только строевой лес, со сбежистостью (изменение диаметра относительно длины) бревен в пределах 5—6 мм на погонный метр. Чтобы было понятнее, шестиметровое бревно диаметром 250 мм в комле (толстом конце бревна) будет иметь диаметр уже 280 мм. Для компенсации конусности бревна укладываются в стену в противоположных направлениях, так чтобы комель предыдущего бревна примыкал к отрубу (тонкий конец бревна) последующего и наоборот. Помимо этого, бревно, используемое для строительства дома, должно быть прямое (стрела изгиба не более 1:150 его длины), ровное (без наростов), не свилеватое (с прямыми древесными волокнами, без так называемого «винта»), без трещин, порочных сучков, синевы, гнили, червоточин и прочих дефектов.

Для строительства деревянных домов используются хвойные породы деревьев: сосна, ель, кедр и лиственница. При этом оптимальной для возведения стен по соотношению цены, теплотехнических характеристик и внешнего вида является сосна. Лиственницу, как наиболее стойкую к гниению и сырости, имеет смысл пустить на нижние венцы, которые наиболее подвержены воздействию сырости. Строить весь дом из лиственницы дорого, к тому же из-за повышенной плотности построенный из нее дом будет заметно холоднее, чем из сосны.

Бревно, используемое для строительства дома ручной рубки, может быть окоренным или оструганным. В первом случае кора со ствола дерева удаляется топором и скобелем. Допускается оставлять небольшие участки луба, а также естественные неровности древесины. Через некоторое время луб отслоится, и поверхность бревна станет однородной. В числе преимуществ этого варианта — неповрежденная поверхность древесины, что сказывается на повышенной устойчивости такого дерева к биологическим и атмосферным воздействиям.

Оструганное бревно — несколько более дорогой вариант. После обработки рубанком бревно получается белое и гладкое. Поскольку рубанком снимается всего 2—3 мм верхнего слоя, защитные свойства, которыми обладают поверхностные слои, снижаются не сильно, во всяком случае, такое бревно будет выигрывать по этому параметру у оцилиндрованного бревна или профилированного бруса. Также к домам ручной рубки относится и такой материал, как лафет.

Лафет, или двукантный брус, изготавливается из бревен большого (300—500 мм) диаметра. Боковые стороны бревен стесываются, благодаря чему стены дома получаются более ровными. Одной из разновидностей лафета является полулафет, у которого стесана только сторона, обращенная внутрь дома — с уличной стороны стены выглядят как бревенчатые. Изначально лафет появился в скандинавских странах, где в целях экономии у бревен срезались боковые стороны, чтобы полученный горбыль можно было использовать для строительства пола и кровли. Благодаря большому диаметру бревен, для строительства стен требуется меньшее число венцов в сравнении с домами из бревен меньших диаметров. Таким образом, межвенцовых соединений в доме из лафета тоже меньше, а значит, такой дом будет выигрывать по теплотехническим характеристикам. Объем строительства из лафета в настоящее время очень низкий, причиной тому — высокая стоимость бревен больших диаметров.

Отдельно надо сказать о таком виде материала, как сухостойная сосна. Если перечисленные выше варианты представляют собой древесину естественной влажности, то сухостойная сосна — это высушенный материал. Причем высыхать такое дерево должно не где-нибудь, а стоя на собственных корнях прямо в лесу, где оно и выросло. Нагрузки на ствол при таком виде сушки распределяются равномерно, бревно не сдавлено соседними бревнами и не ослаблено пазом теплового замка. Во влажной и тенистой лесной атмосфере сосна высыхает медленно и равномерно, благодаря чему на ней не образуется крупных трещин. Сухостойная сосна практически не нуждается в какихлибо пропитках и покрытиях, а серо-серебристый цвет, равномерно покрывающий все дерево, — ее отличительный признак, говорящий о том, что это действительно сухостойная сосна, а не просто выгоревшее с уличной стороны бревно. Из-за длительности процесса и сложности вывоза единичных деревьев из леса, а также благодаря уникальным характеристикам этого материала дома из сухостойной сосны являются одними из самых дорогих.

Способы рубки

Существует более десятка распространенных вариантов рубки сруба дома. Более того, у многих плотников есть свои секреты, которые делают их вариант рубки особенным и непохожим на базовые. Самая сложная часть — это рубка углов. Углы должны быть теплыми, то есть не иметь сквозных щелей. Для этого соприкасающиеся части соседних бревен должны плотно прилегать друг к другу по всем плоскостям соединения. Сделать это не просто, особенно если учитывать, что на строительство домов идет дерево естественной влажности (кроме сухостойной сосны), которое усыхает неодинаково в продольном и поперечном направлении волокон, вследствие чего в угловых соединениях могут образовываться щели.

Устройство угловых соединений регламентирует ГОСТ 30974–2002 «Соединения угловые деревянных брусчатых и бревенчатых малоэтажных зданий», в котором подробно описываются самые популярные варианты угловых соединений для круглых бревен «в лапу» и «в чашку» (оно же «в обло»). Большинство плотников рекомендуют для жилых домов выбирать вариант соединения «в чашку» («русская» рубка) как более теплый и надежный. Для строительства бань подойдет вариант «в лапу». Последний способ предпочтителен с точки зрения экономии, поскольку он позволяет использовать для образования стены всю длину бревна, в то время как при соединении «в чашку» часть бревна не используется (длина остатка чуть превышает диаметр бревна), выступая за пределы дома. Рубка «в лапу» делает более простой внешнюю отделку дома (если она предполагается).

Соединение «в чашку» представляет собой полукруглый выруб в верхнем из бревен, сделанный по диаметру нижнего бревна. Соединение «в лапу» подразумевает, что концам сопрягаемых бревен придается форма трапеции, сужающейся к основанию бревна.

На этом рассказ о типах угловых соединений можно было бы и закончить, поскольку для большинства задач описанных типов угловых соединений более чем достаточно. Однако назвать их идеальными нельзя, поэтому многие плотники практикуют другие типы соединений, которые улучшают потребительские характеристики домов или упрощают процесс строительства. Соединение «в чашку» может быть улучшено с помощью устройства в чашках верхних бревен шипов, идущих вдоль бревна, и пазов под них в нижних бревнах. Такой вариант называют рубкой «в чашу с потемком», он существенно сложнее, но зато увеличивает жесткость и плотность угловых соединений.

При рубке «в охряпку» или «в режь» прямоугольные вырубы делаются сверху и снизу каждого из сопрягаемых бревен. Это наиболее простой способ рубки, поскольку чашки вырубаются не по форме сопрягаемого бревна, а прямоугольными. По прочности этот вид углового соединения достаточно хорош, но вот с точки зрения плотности он уступает большинству других видов угловых соединений, поэтому рубка «в охряпку», как и рубка «в лапу» применяются в основном для строительства хозяйственных построек.

Одним из наиболее прочных и теплых видов угловых соединений является рубка «в крюк». При этом варианте чаши делаются в обоих сопрягаемых бревнах и имеют довольно сложную форму с шипами и ответными пазами. Сложность вырубки приводит к тому, что этот способ рубки требует существенно больше времени и является наиболее дорогим. Рубка углов в «норвежский» замок, имеющий трапециевидный профиль, интересна тем, что при усыхании саморасклинивается (самоуплотняется) под весом верхних венцов и кровли, благодаря чему углы получаются без щелей. В «норвежский» замок рубятся срубы из лафета, а вариация этого замка для круглого бревна называется «канадским» замком (упрощенный вариант — рубка «в седло»), характерной чертой которого являются стесанные под углом щеки.

Другие типы угловых соединений не являются массовыми и по большинству характеристик уступают описанным выше.

Что касается венцового паза, идущего снизу вдоль бревна, то в «русской» рубке он полукруглый, повторяющий форму предыдущего бревна и прилегающий к нему всей поверхностью. Это дает возможность производить повторную конопатку сруба, если в процессе усадки межвенцовое соединение перестает быть плотным. При рубке «по-фински» или «по-канадски» венцовый паз делается меньшим радиусом, чтобы верхнее бревно опиралось на нижнее только краями. Такой вариант венцового паза скрывает в себе утеплитель, что придает стене более эстетичный вид. Нижнее бревно в процессе усадки уменьшится в диаметре, а в верхнем бревне венцовый паз станет чуть шире за счет основной трещины, идущей вдоль всего бревна внутри паза. При правильном расчете высоты поднутрия верхнее бревно в итоге плотно сядет на нижнее.

Заканчивая рассказ о способах строительства деревянных домов ручной рубки, нельзя не упомянуть о такой необычной для нашего региона технологии, как Post & Beam (переводится как «столб и балка»), она же рубка «в стойку» или «в забир». Post & Beam — это скорее каркасная технология, в которой каркас состоит из вертикальных бревен или бруса, как и при фахверковой технологии строительства. Однако заполнение стен между вертикальными колоннами в технологии Post & Beam может производиться также брусом или бревном, но уже уложенными горизонтально. По бокам вертикальных столбов выбраны пазы, в которые заводятся концы бревен, горизонтально уложенных друг на друга.

Дома из обработанной древесины

Главное, чем отличаются современные деревянные дома от домов ручной рубки, это кардинальное снижение влияния квалификации плотников на качество строительства и унификация материалов, из которых строится дом. При этом развитие технологий идет в направлении использования преимущественно высушенного дерева и повышения теплотехнических характеристик деревянных стен.

Какими бы непохожими друг на друга ни казались деревья в лесу, на самом деле ствол каждого дерева, его неровности и расположение сучков уникальны, как и отпечатки пальцев у человека. С точки зрения домостроения, все это очень неудобно и существенно осложняет процесс строительства. Поэтому, чтобы строить из дерева стало проще и быстрее, бревнам придают одинаковую по всей длине форму — цилиндруют, или профилируют, или распускают на доски. В результате строительство дома ведется из унифицированных элементов, что существенно упрощает строительство.

Оцилиндрованное бревно и профилированный брус

Оцилиндрованное бревно и профилированный брус — это единственные представители дерева естественной влажности среди всех современных деревянных материалов. Главное достоинство домов из оцилиндрованного бревна и профилированного бруса — это их цена, которая в 2,5—4 раза ниже, чем стоимость сухих деревянных материалов, не подверженных усадке.

Оцилиндрованное бревно представляет собой практически идеальный цилиндр с выточенными тепловым замком и чашками. Дома из оцилиндрованного бревна имеют внешний вид классического бревенчатого дома. В сравнении с домами ручной рубки, благодаря идентичности и гладкости оцилиндрованных бревен, они выглядят аккуратнее и красивее, как будто построены из самого лучшего строевого леса плотниками высшей квалификации. Оцилиндрованное бревно выбирают в основном те, кто хочет жить не просто в деревянном доме, а именно в доме из бревна.

Второй представитель современных материалов естественной влажности — это профилированный брус. Свое название он получил из-за своего профиля, который фрезеруется на специальном станке, образуя с двух сторон части теплового замка. Благодаря гладкости стен из бруса, они удобны для зашивки и дополнительного утепления, хотя могут эксплуатироваться и без этого, будучи покрыты защитными и декоративными составами.

Промежуточное решение — это D-образный профилированный брус, который с одного бока гладкий и выглядит как профилированный брус, а с другого полукруглый, как оцилиндрованное бревно.

Клееные деревянные конструкции

К клееным деревянным конструкциям, использующимся для строительства стен, относятся клееный брус и его многочисленные разновидности, а также панели CLT.

Для производства клееных конструкций используются струганные доски камерной сушки (ламели). При толщине доски в 50—75 мм она практически не трескается при сушке, и поверхность клееных конструкций не имеет трещин. Важным преимуществом этой технологии является удаление из досок всех дефектов (обзолы, трещины, большие сучки, искривление волокон и пр.), после чего доски сращиваются и только тогда склеиваются.

Самым распространенным клееным деревянным материалом является клееный брус. Несколько ламелей продольно склеиваются под прессом, затем заготовка пропускается через фрезеровочный станок, придающий ей заданный профиль, как в профилированном брусе. Однако, поскольку клееный брус состоит из высушенного дерева, геометрия которого относительно стабильна, рисунок профиля теплового замка может быть сделан более сложным, обеспечивающим более плотное соединение венцов. Количество склеиваемых ламелей, а, следовательно, и итоговая толщина стены теоретически могут быть любыми, но на практике все упирается в возможности станков, фрезерующих профиль бруса. Большинство заводов имеет станки, позволяющие делать профилированный брус толщиной от 70 до 260 мм. В особых случаях массив из склеенных ламелей может обрабатываться и вручную, в частности, так делается клееный лафет.

Ближайший родственник клееного бруса — это клееное бревно. От клееного бруса его отличает форма боковых досок, которые не прямоугольные, а полукруглые, как блокхаус. Данная форма придается материалу исключительно из эстетических соображений, чтобы построенный из него дом был похож на бревенчатый.

Для тех, кто хочет построить дом, соответствующий требованиям по энергоэффективности, но имеющий деревянные стены, изобретен утепленный клееный брус. В утепленном клееном брусе, состоящем обычно из двух или трех ламелей, прослойками между ними выступает утеплитель. Для жесткости через каждые полметра вклеены деревянные бруски. В качестве утеплителя используются экструдированный пенополистирол, пенополиуретан или пробковый агломерат. С торцов и в чашках вместо утеплителя могут стоять деревянные проставки. В первом случае они маскируют наличие утеплителя, делая дом внешне неотличимым от обычного дома из клееного бруса, а в чашках деревянные проставки нужны для увеличения прочности стены.

Клееный брус может изготавливаться и совсем без некоторых из центральных ламелей: в процессе строительства эти полости будут заполняться каким-либо утеплителем, например эковатой, или заливаться жидким пенополиуретаном. В утепленном клееном брусе прослойками между ламелями выступает утеплитель.

Из деревянных ламелей могут склеиваться не только брус или бревно, но и крупногабаритные стеновые панели. Разница между этими технологиями заключается в способе объединения отдельных деревянных ламелей в единый конструктивный элемент (стену). Наибольшее распространение получили панели CLT (Cross Laminated Timber), разработанные в Австрии. При производстве CLT ламели укладываются несколькими слоями, перпендикулярными друг другу, и склеиваются под прессом, оказывающим нагрузку на панели с четырех сторон. СLT-панели могут состоять из трех и более (до 12) слоев, при этом толщина панелей будет колебаться от 60 до 350 мм. Прочность CLT-панелей позволяет использовать их не только в качестве стен, но и в качестве перекрытий. На заводе сразу изготавливается целая стена, в которой вырезаются оконные и дверные проемы. На стройплощадку поступает уже готовый домокомплект, состоящий из крупных панелей (стена комнаты или всего дома), где его остается только собрать.

Высушенные деревянные материалы

Профилированный брус бывает не только естественной влажности, но и сухим, так называемой камерной сушки. По заявлениям производителей, единая влажность по всему объему высушенного в специальных камерах бруса составляет всего 18—20%. То есть после сушки брус получается практически таким же сухим, как если бы он несколько лет сох естественным образом. Однако и в сушильной камере равномерно просушить брус большого диаметра оказывается очень трудно, с чем и связан тот факт, что сечение такого бруса, хотя бы по одной из сторон, не превышает 150 мм. Сухость бруса гарантирует отсутствие большой усадки, которая в данном случае будет составлять лишь около процента. Но главное, благодаря камерной сушке в брусе образуются преимущественно тонкие и неглубокие трещины. Профилирование бруса производится уже после его сушки, благодаря чему есть возможность фрезеровать замок со стороны, где наибольшее количество трещин, а для лицевой стороны выбирать наиболее гладкую сторону. Меньший размер и глубина трещин делают стену дома из такого бруса на треть теплее, чем из обычного.

В австрийской технологии Naturi, которая также известна под названием «вертикальный брус», стены собираются на стройплощадке из профилированных брусков с особенной формой профиля, напоминающей шестеренку. Брус этой системы является обработанным на станке стволом округлой формы, высушенным в специальной сушильной камере до влажности 12%. Профиль обрабатывают на строгально-фрезерном станке и сверлят отверстия под нагели. Бруски устанавливаются вертикально, в шахматном порядке, вставляясь, как по салазкам, в пазы соседних брусков и закрепляются с нижней, верхней и боковой сторон деревянными нагелями. Количество слоев может быть практически любым, что дает возможность делать как тонкие, так и очень толстые деревянные стены. Крайним рядом идут не бруски, а элементы, напоминающие доски — гладкие с одной из сторон и имеющие с другой специальный профиль, позволяющий стыковку с брусками стены.

«Деревянный кирпич» — это отечественная технология, в которой стена собирается из отдельных деревянных элементов, укладываемых аналогично обычному керамическому кирпичу, но, разумеется, без какого-либо раствора или клея, поскольку связь между отдельными деревянными кирпичами осуществляется за счет системы шиппаз. Изготавливается деревянный кирпич из высушенной деревянной заготовки, в которой фрезеруются шипы и направляющие пазы, а также формируются декоративные кромки. Длина стандартного «кирпича» 650 мм, ширина 190 мм, высота 68 мм. Готовая стена, благодаря шлифовке, не требует какой-либо отделки.

Технология Massiv-Holz-Mauer (MHM) была разработана в Германии и практически идентична технологии CLT, с той лишь разницей, что панели не склеиваются, а сбиваются алюминиевыми штифтами. Алюминий является относительно мягким металлом, что позволяет в дальнейшем вырезать в панелях оконные и дверные проемы, формировать кабель-каналы и шлифовать их поверхность без ущерба для режущего инструмента станков и деформации древесины в месте установки штифтов. Еще одно отличие MHM состоит в том, что доски после сушки не просто строгаются, а в них выбирается четверть по кромке, как у вагонки, чтобы между досками не было щелей, а на одной из сторон фрезеруются продольные бороздки для создания дополнительной воздушной прослойки.