УГЛОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ БРУСА ДЛЯ СТЕН ДЕРЕВЯННОГО ЗДАНИЯ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к деревянному домостроению, и может использоваться в качестве углового соединения брусовых стен деревянного здания.
Известен тип соединения углового, деревянных брусчатых и бревенчатых стен в «лапу», в котором торцевая часть каждого углового элемента соединения образована вертикальными и наклонными поверхностями. Данный тип соединения характеризуется компактными размерами в результате отсутствия выступающих за пределы стен частей бруса, но обладает существенными недостатками. Элементы углового соединения с наклонными образующими поверхностями невозможно изготовить на станочном оборудовании, предназначенном для массового производства. Угловое соединение не обеспечивает прочность конструкции, в связи с чем требуется применять дополнительные крепежные элементы типа деревянного нагеля или металлического аналога. Угловое соединение не обеспечивает необходимых теплотехнических свойств, в связи с чем требуются дополнительная теплоизоляция, например, конопатка зазоров, а также уплотнения всей поверхности наружных углов (ГОСТ 30974-2002. Межгосударственный стандарт. Соединения угловые деревянных брусчатых и бревенчатых малоэтажных зданий. Таблица 1. Тип соединения в «лапу»).
Известна укороченная угловая конструкция, характеризуемая компактными размерами в результате отсутствия выступающих за пределы стен частей бруса. Снаружи укороченная конструкция закрыта угловыми планками и ветронепроницаемым материалом. На наружных концевых поверхностях деталей сделаны заглубления на 2-3 см. Теплотехнические свойства обеспечены накладками, угловыми планками и утеплительным ветронепроницаемым материалом. Недостатком конструкции является низкая прочность углового замкового соединения данного типа и сложность монтажа с применением ветронепроницаемого материала (RU 79303, Е04В 2/70, публ. 27.12.2008).
Известна гладкая угловая конструкция, содержащая шпунтовое соединение, скрепляющее брусья соединены под углом друг к другу в горизонтальном направлении. Первый брус содержит шпунтовой соединительный элемент, проходящий по всей высоте бруса, а второй брус содержит соответствующий канавочный соединительный элемент, проходящий по всей высоте бруса, образующие соединение типа «ласточкин хвост». Стык углового соединения брусьев выполнен по одной вертикальной плоскости, без «перевязки» брусьев одной и другой стены, в связи с чем не обладает прочностью замкового углового соединения. Таким образом, недостатком угловой конструкции является низкая прочность соединения брусьев и сложность конструкции, требующая высокой точности изготовления (RU 2630319, публ. 07.09.2017)
Известно угловое соединение для дома в четырехсторонний замочный паз, содержит врубку «в обло». Угловое соединение предусматривает «остаток» бруса, выступающий за пределы наружной поверхности брусовых стен на 100…200 мм. В результате чего расход материала увеличен в среднем на 4%. (RU 131395, публ. 20.08.2013).
Наиболее близким является соединение угловое деревянных брусчатых и бревенчатых стен малоэтажных зданий, из которого известен тип соединения в четырехсторонний замочный паз (в «обло»). Угловое соединение содержит детали, образующие стены, расположенные под углом друг к другу с взаимным смещением деталей одной стены относительно деталей другой стены на половину высоты бруса, снабженные верхним, нижним и боковыми пазами, расположенными с внутренней и внешней стороны на расстоянии от торцевых срезов деталей, ограничивающих торцевые выступы, таким образом, образуя остаток бруса (выпуск торцевых выступов бруса), выступающий за пределы наружной поверхности стен на 100…200 мм. Пазы брусьев и профилированных бревен могут иметь гребни, шпунты и канавки (в том числе под уплотнительные прокладки), предназначенные для повышения плотности соединений (ГОСТ 30974-2002. Межгосударственный стандарт. Соединения угловые деревянных брусчатых и бревенчатых малоэтажных зданий. Таблица 1. Тип соединения четырехсторонний замочный паз (в «обло»)).
Недостатком технического решения является не рациональный расход материала бруса. Например, для детали длиной 5 м. расход на выпуск бруса составит 4% объема бруса. Кроме того, выступающие за пределы стен выпуски бруса занимают объем и негативно сказываются на внешнем виде объекта.
Задача заявленной полезной модели является экономия бруса и улучшение эстетических свойств углового соединения.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в снижении расхода материала бруса, исключение выступающих за пределы стен частей бруса, и увеличение полезной площади помещений здания.
Для достижения технического результата предложено угловое соединение бруса для стен деревянного здания, содержащее изготовленные из бруса детали образующие стены, расположенные под углом друг к другу с взаимным смещением деталей первой стены относительно деталей второй стены на половину высоты бруса, снабженные верхним, нижним и боковыми пазами, расположенными с внутренней и внешней стороны на расстоянии от торцевых срезов, ограничивающих торцевые выступы, отличающееся тем, что глубина внешних боковых пазов больше глубины внутренних боковых пазов, размеры длины и ширины торцевого выступа деталей первой стены равны размерам глубины и ширины внешнего паза деталей второй стены, размеры длины и ширины торцевого выступа деталей второй стены равны размерам глубины и ширины внешнего паза деталей первой стены, при этом размер ширины торцевого выступа деталей первой стены меньше размера ширины торцевого выступа деталей второй стены на величину, равную размеру глубины внешнего паза деталей первой стены.
Согласно полезной модели, глубина внешних боковых пазов составляет 0,25-0,29 ширины бруса.
Согласно полезной модели, глубина внешних боковых пазов составляет 40-70 мм.
Согласно полезной модели, глубина внешних боковых пазов составляет 50-58 мм, а ширина бруса при этом равна 200 мм.
Полезная модель поясняется иллюстрациями.
На фиг. 1 детали 1 и 2 углового соединения бруса, вид сверху.
На фиг. 2 детали 1 и 2 углового соединения бруса, вид по стрелке А и Б.
На фиг. 3 угловое соединение бруса в сборе, вид сверху.
На фиг. 4 объемное изображение деталей углового соединения.
На фиг. 5 угловое соединение бруса в сборе.
Угловое соединение бруса для стен деревянного здания содержит детали 1 и 2 (фиг. 1), образующие первую и вторую стены, расположенные под углом друг к другу. Угол между ними составляет преимущественно 90°. Стороны деталей 1 и 2 (равно как и стороны стен), обращенные к углу 90°, именуются внутренней стороной. Другая сторона деталей, противоположная внутренней, именуется внешней стороной. Размер расстояния между внутренней и внешней стороной бруса представляет собой ширину бруса, равно как толщину стен (на иллюстрации не обозначена).
Детали 1 и 2 изготавливают из бруса прямоугольного типа с ровными поверхностями, или профилированного типа с продольными гребнями и пазами на верхней и нижней поверхностях. Детали 1 идентичны между собой в части углового соединения, так же, как и детали 2. Детали одной стены размещены с взаимным смещением относительно деталей другой стены на половину высоты бруса. Детали снабжены верхним 3, нижним 4 (фиг. 2) и боковыми пазами 5, 6, 7 и 8, расположенными на расстоянии от торцевого среза 9 и 11. Концевая часть детали 1 от торцевого среза 9 до паза 7 и концевая часть детали 2 от торцевого среза 11 до паза 6 образуют торцевые выступы 10 и 12 (фиг. 1)
Торцевой выступ 10 имеет размеры длины c1 и ширины d1.
Торцевой выступ 12 имеет размеры соответственно е2 и f2.
Боковой паз 5 внешней стороны детали 1 имеет размеры глубины e1 и ширины f1.
Боковой паз 6 внешней стороны детали 2 имеет размеры глубины с2 и ширины d2.
Размеры c1 и d1 торцевого выступа 10 равны размерам с2 и d2 паза 6, а размеры е2 и f2 торцевого выступа 12 равны размерам e1 и f1 паза 5. Размер d1 торцевого выступа 10 меньше размера f2 торцевого выступа 12 на величину, равную размеру e1 глубины внешнего паза 5. При этом боковая поверхность торцевого выступа 12 с внешней стороны располагается в одном уровне с внешней боковой поверхностью бруса 2, что в сборе обеспечивает заполнение паза 5 и формирование ровных образующих поверхностей угла.
Размер глубины пазов 7 и 8 внутренней стороны в заявленном и в известных конструкциях составляет ориентировочно 16-32 мм. Данный размер определен исходя из размеров сечения бруса и конструкции замкового соединения.
Размеры длины c1 и е2 торцевых выступов равны размерам глубины соответствующих боковых пазов с2 и e1. Размер длины c1, е2 торцевых выступов 10 и 12, и равные им размеры с2 и e1 глубины паза увеличены до размера, обеспечивающего достаточную прочность торцевых выступов 10 и 12 от скалывания вдоль волокон древесины. Однако чрезмерное увеличение размера e1 и с2 глубины пазов приводит к снижению размера поперечного сечения и утрате прочности в зоне пазов 3, 4, 5, 7 детали 1 и пазов 3, 4, 6, 8 детали 2. Поэтому соотношение размеров пазов 5, 6 и размеров торцевых выступов 10, 12 взаимно сбалансированы для обеспечения прочности.
По изготовленным образцам углового соединения бруса и результатам опытно-конструкторской разработки установлено, что глубина e1 и с2 боковых пазов 5 и 6, обращенных к внешней стороне составляет 0,25-0,29 ширины бруса.
Установлено, что предпочтительный размер ширины бруса для данного углового соединения составляет от 160 до 280 мм. Размер c1, е2 длины торцевых выступов и равные им размеры e1 и с2 глубины боковых пазов находятся в пределах от 40 до 70 мм.
Установлено, что для ширины бруса 200 мм, оптимальный размер c1, е2 длины торцевых выступов и равные им размеры e1, с2 глубины боковых пазов составляют 50-58 мм.
Для сборки углового соединения со смещением деталей 1 одной стены относительно деталей 2 другой стены на половину высоты бруса применяется деталь 13 (фиг. 4 и 5), которая представляет верхнюю половину распиленной по продольной горизонтальной плоскости детали 1. Данная деталь обычно именуется как нулевой брус.
Угловое соединение в сборе укрывают защитно-декоративными элементами 14 (фиг. 5), защищающими от атмосферного воздействия и придания внешнего вида объекта. Укрытие положительно сказывается на теплотехнических свойствах углового соединения и долговечности древесины.
Изготовление деталей углового соединения производится, по проектным размерам, включает операции торцовки брусовой заготовки и фрезеровки пазов путем подачи режущего инструмента в горизонтальном и вертикальном направлениях, за один или несколько проходов инструмента. Для изготовления применяется оборудование Hundegger K2i или другое, аналогичное по функциональным признакам оборудование, получившее широкое распространение в производстве продукции деревянного домостроения.
В зоне второго торцевого среза детали могут иметь исполнение аналогичной формы, для образования второго углового соединения, либо другой формы, например, для проемов или для других конструктивных или архитектурных элементов здания.
Сборка углового соединения производится традиционным методом, путем укладки нулевого бруса 13, затем бруса 2, затем бруса 1, бруса 2 и так далее. В процессе сборки производят укладку уплотнительного материала в угловом соединении, а также и между рядами деталей 1, 2, если это предусмотрено проектом.
Угловое соединение бруса обеспечивает высокую прочность замкового соединения деталей и хорошие теплотехнические характеристики.
В результате равенства размеров торцевых выступов 10, 12 и размеров внешних боковых пазов 6, 5, обеспечивается уменьшение расхода бруса на 4%. Угловое соединение при этом образует угол без выступающих за пределы стен выпусков бруса.
Особенно эффективно угловое соединение для планировочных решений здания, стены которого образуют уступы или выступы. При этом отсутствие выпусков бруса за пределы стен во внутренних помещениях обеспечивает увеличение полезной площади помещений.
Кроме того, расположение торцевых выступов 5, 6 в пределах поверхности стены позволяет выполнить укрытие угла декоративно-защитными материалами с использованием простых технических средств, обеспечить рациональную форму углов.
По данному техническому решению в ООО «ГУД ВУД» выполнена опытно-конструкторская разработка, изготовлены образцы и определены оптимальные параметры углового соединения. Подтверждена целесообразность применения продукции по данному предложению, проводится технологическая подготовка к ее производству.