Торцевое соединение длинномерного эффективного стенового бруса

Полезная модель относится к строительной индустрии, а именно к элементам сруба деревянного брусового дома.
Строительство усадеб из древесины в традициях русского народа [В.Н. Рудаков, А.Ю. Сопоцько «Планировка и ремонт сельского жилого дома», М.: Россельхозиздат, 1987 г., стр. 108-113], существенным недостатком которых является сложность выполнения плотницких ручных работ и потребление большого количества древесины на месте строительства (много идет в отходы). Такие дома хорошо сохраняют тепло, имеют толстые стены и не продуваемые угловые соединение с остатком, но из-за ограниченности длины бревен [Б.Н. Уголев «Древесиноведение и лесное товароведение», М.: МГУЛ, 2010 г., стр. 297] требуется их наращивание по длине, также требуется более глубокая внутренняя отделка и они долго возводятся.
Известно выполнение стен деревянных домов из бруса, сплачивание венцов и брусьев в венце при сборке такого дома и герметизация стен проще [Журнал «Ремонт и строительство» №6, 2000 г. и В.М. Масютин «Современный усадебный дом», М, Росагропромиздат, 1990 г., стр. 117], но по прежнему не исключает высокопрофессиональных плотницких ручных работ на месте строительства при сопряжении углов венцов, врубке перегородок и сращивании по длине брусьев и укладке герметизатора с последующим двойным проконопачиванием. При этом толщина стен остается значительной (в целях сохранения тепла) и на них требует значительных объемов крупномерной ценной древесины, а так же требует дополнительных крепежных элементов при угловом соединении на ус и сращивании в торец по длине в целях исключения (сокращения) проникновения влаги и утечки тепла.
Бревна по длине сращивают прямым шипом [A.M. Шепелев «Как построить сельский дом» Россельхозиздат, М., 1985 г., стр. 150-156].
Более простыми по конструкции являются брусчатые стены. Брусья по длине соединяют например, круглыми нагелями.
Брусья изготавливают из бревен путем пиления, и наиболее распространенной является их длина 3,0-6,5 метра [Б.Н. Уголев «Древесиноведение и лесное товароведение», М., МГУЛ, 2010 г., стр. 297], что объясняется сбежистостью бревна и удобством транспортировки ценных хвойных пород (лиственницы и кедра) от мест произрастания в районы наиболее интенсивного строительства (например, из Восточной Сибири в Подмосковье или в зарубежные регионы).
Недостатком является то, что расход древесины остается значительным, стены изготавливаются из одной породы, имеют видимые и не прочные места соединений по длине бревен в венце, подверженные влиянию атмосферных осадков, снижающих срок эксплуатации здания и приводящие к значительным утечкам тепла.
Более близкой по технической сути является конструкция бруса [Патент РФ на полезную модель №87185], в которой несуще-ограждающие элементы (НОЭ) соединены друг с другом деревянными перемычками, состоящими из двух равных по длине и высоте половинок и выполненных наборными.
Конструктивное исполнение перемычек и венца в целом позволяет изготавливать брус большей длины в заводских условиях. Но основным недостатком является видимое открытое торцевое соединение НОЭ в местах сращивания по длине, что не исключает попадания влаги на перемычки, изготавливаемые, как правило, из менее ценных пород. Это снижает сроки эксплуатации построенных зданий.
Близким по технической сути, а также по защищенности от осадков, и по исключению утечек тепла, является "Угловое соединение стенового бруса с остатком" [Патент РФ на полезную модель №152177], где ширина больше его высоты, с элементами сопряжения в виде вертикального выступа-упора на одном из концов бруса для углового соединения венца сруба и элементами герметизации в виде двух продольных сквозных пазов полукруглого сечения с закрепленными в них шнуровыми герметизаторами на нижней стороне бруса, на верхней стороне которого соответственно шнурам выполнены две зеркальные относительно друг друга опорные продольные плоские площадки, а НОЭ в нем соединены друг с другом деревянными перемычками, состоящими из двух равных по длине и высоте половинок и выполненными наборными, причем половинки соединены с НОЭ шурупами, а пространство между элементами и перемычками заполнено наполнителем, при этом угловые перемычки имеют в местах углового сопряжения толщину, равную половине высоты бруса, и ширину, равную ширине деревянных перемычек, причем остаток перемычки имеет толщину, равную толщине бруса, а торцевая часть перемычки защищена доской, закрепленной шурупами, и соединены между собой брусками и шурупами, и накладки, аналогичные НОЭ.
Недостатком такой конструкции, хотя и исключающей утечку тепла, при торцевом соединении НОЭ стенового бруса является снижение прочности на изгиб (под действием собственного веса) при транспортировке и операциях при монтаже из-за того, что в местах сопряжения перемычки имеют толщину, равную половине высоты бруса, а этого недостаточно при значительной длине бруса (возможен его излом).
Другим известным аналогом является "Торцевое соединение длинномерного стенового бруса" [Патент РФ на полезную модель №164981], где ширина больше его высоты, с элементами сопряжения в виде вертикального выступа-упора на одном из концов бруса для углового соединения венца сруба и элементами герметизации в виде двух продольных сквозных пазов полукруглого сечения с закрепленными в них шнуровыми герметизаторами на нижней стороне бруса, на верхней стороне которого соответственно шнурам выполнены две зеркальные относительно друг друга опорные продольные плоские площадки, а несуще-ограждающие элементы (НОЭ) в нем соединены друг с другом деревянными перемычками, состоящими из двух равных по длине и высоте половинок и выполненными наборными, причем половинки соединены с НОЭ шурупами, а пространство между элементами и перемычками заполнено наполнителем, при этом перемычки в местах сопряжения имеют ширину, равную ширине перемычек углового сопряжения, а остаток перемычки имеет толщину, равную толщине бруса, при этом торцевая часть перемычки защищена доской, закрепленной шурупами, соединены между собой брусками и шурупами, накладки, аналогичные НОЭ, согласно полезной модели, стеновые перемычки имеют в местах торцевого соединения НОЭ толщину, равную (3/5-2/3) высоты бруса, при этом половинки перемычек усилены двумя металлическими элементами, состоящими из двух пластин, соединенными между собой шарнирно, причем одна из пластин жестко закреплена на перемычке, а другая (не закрепленная на перемычке) пластина соединена шарнирно с двумя металлическими лепестками. Пластины имеют длину равную длине перемычки. Металлические лепестки для транспортировки бруса крепятся к торцам перемычек таким образом, что не закрепленная пластина находится перпендикулярно основанию перемычки. При установке бруса на место в срубе обе пластины приводятся в горизонтальное положение, а металлические лепестки снова закрепляются на торце перемычки.
Недостатком конструкции являются теплопотери из-за образования щели между перемычкой и стеновым брусом, образующейся за счет толщины лепестка.
Другим аналогом к заявляемому техническому решению является торцевое соединение стенового бруса (патент на полезную модель №185083), где ширина больше его высоты с элементами сопряжения в виде вертикального выступа - упора и элементами гермитизации в виде продольных сквозных пазов полукруглого сечения с закрепленными в них шнуровыми гермитизаторами, несуще-ограждающие элементы в нем соединены друг с другом деревянными перемычками, состоящими из двух равных по длине и высоте половинок и выполненными наборными, причем половинки соединены с несуще-ограждающими элементами шурупами, а пространство между элементами и перемычками заполнено наполнителем, при этом перемычки в местах сопряжения имеют ширину, равную ширине перемычек углового сопряжения, причем остаток перемычки имеет толщину, равную толщине бруса, а торцевая часть перемычки защищена доской, закрепленной шурупами, и соединены между собой брусками и шурупами, накладки, аналогичные несуще-ограждающим элементам, а стеновых перемычки имеют в местах торцевого соединения несуще-ограждающих элементов толщину, равную (3/5-2/3)высоты бруса, при этом половинки перемычек усилены металлическими элементами, состоящими из двух пластин, соединенными между собой шарнирно, причем одна из пластин жестко закреплена на перемычке, а другая (не закрепленная на перемычке) пластина соединена шарнирно с двумя металлическими лепестками. Пластины имеют длину равную длине перемычки. Металлические лепестки для транспортировки бруса крепятся к торцам перемычек таким образом, что не закрепленная пластина находится перпендикулярно основанию перемычки. При установке бруса на место в срубе обе пластины приводятся в горизонтальное положение, а металлические лепестки снова закрепляются на торце перемычки. Таким образом, что обеспечивается жесткость длинномерного бруса при транспортировке и монтаже здания.
Недостатком данного технического решения является низкая прочности на изгиб ввиду того, что металлические пластины, соединяющие стеновые перемычки и НОЭ, крепятся с помощью саморезов, ввертываемых в торцы НОЭ параллельно волокнам древесины.
Другим аналогом заявляемого технического решения является торцевое соединение стенового бруса (патент на полезную модель №189927), где ширина больше его высоты, с элементами сопряжения в виде вертикального выступа-упора и элементами герметизации в виде продольных сквозных пазов полукруглого сечения с закрепленными в них шнуровыми герметизаторами, несуще-ограждающие элементы в нем соединены друг с другом деревянными перемычками, состоящими из двух равных по длине и высоте половинок и выполненными наборными, причем половинки соединены с несуще-ограждающими элементами шурупами, а пространство между элементами и перемычками заполнено наполнителем, при этом перемычки в местах сопряжения имеют ширину, равную ширине перемычек углового сопряжения, причем остаток перемычки имеет толщину, равную толщине бруса, а торцевая часть перемычки защищена доской, закрепленной шурупами, и соединены между собой брусками и шурупами, накладки, аналогичные несуще-ограждающим элементам, а стеновые перемычки имеют в местах торцевого соединения несуще-ограждающих элементов толщину, равную (3/5-2/3) высоты бруса, при этом половинки перемычек усилены сборными металлическими элементами, соединяющими стеновые перемычки и НОЭ таким образом, что обеспечивают жесткость длинномерного бруса, его прочность на скручивание при транспортировке и монтаже здания.
Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность изгиб при больших размерах бруса, обусловленная тем, что площадь контакта пластины, крепящейся сверху, ограничена треугольником.
Ближайшим аналогом заявляемого технического решения - прототипом является торцевое соединение стенового бруса (патент на полезную модель №200704), где ширина больше его высоты, с элементами сопряжения в виде вертикального выступа-упора на одном из концов бруса для углового соединения венца сруба и элементами герметизации в виде двух продольных сквозных пазов полукруглого сечения с закрепленными в них шнуровыми герметизаторами на нижней стороне бруса, на верхней стороне которого соответственно шнурам выполнены две зеркальные относительно друг друга опорные продольные плоские площадки, а несуще-ограждающие элементы (НОЭ) в нем соединены друг с другом деревянными перемычками, состоящими из двух равных по длине и высоте половинок и выполненными наборными, причем половинки соединены с НОЭ шурупами, а пространство между элементами и перемычками заполнено наполнителем, при этом перемычки в местах сопряжения имеют ширину, равную ширине перемычек углового сопряжения, причем остаток перемычки имеет толщину, равную толщине бруса, а торцевая часть перемычки защищена доской, закрепленной шурупами, и соединены между собой брусками и шурупами, накладки, аналогичные НОЭ, стеновые перемычки имеют в местах торцевого соединения НОЭ толщину, равную (3/5-2/3) высоты бруса, при этом половинки перемычек усилены двумя металлическими элементами, каждый из которых состоит из трех пластин, соединенных шарнирно, первая из которых крепится сбоку перемычки и соединена шарнирно со второй пластиной, вторая пластина соединена шарнирно с первой и третьей пластиной, а третья пластина имеет два шарнирно закрепленных лепестка, соединенных с ней съемными осями и крепящихся сверху НОЭ, при этом вторая пластина на торцах имеет два шарнирно закрепленных лепестка, соединенных с пластиной съемными осями и крепящихся в торец НОЭ.
Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность на изгиб стенового бруса из-за ослабления (отсутствия усиления НОЭ) в основании бруса из-за выемки в НОЭ под поперечный брус перегородки), а также возможности промерзания сруба в местах сопряжения брусьев в венец сруба из-за металлических остатков лепестков и пластин по технологическим причинам.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, является разработка конструкции бруса для торцевого соединения НОЭ стенового бруса в заводских условиях, имеющего повышенную прочность на изгиб при больших размерах бруса.
Технический результат достигается тем, что торцевое соединение стенового бруса, где ширина больше его высоты, с элементами сопряжения в виде вертикального выступа-упора на одном из концов бруса для углового соединения венца сруба и элементами герметизации в виде двух продольных сквозных пазов полукруглого сечения с закрепленными в них шнуровыми герметизаторами на нижней стороне бруса, на верхней стороне которого соответственно шнурам выполнены две зеркальные относительно друг друга опорные продольные плоские площадки, а несуще-ограждающие элементы (НОЭ) в нем соединены друг с другом деревянными перемычками, состоящими из двух равных по длине и высоте половинок и выполненными наборными, причем половинки соединены с НОЭ шурупами, а пространство между элементами и перемычками заполнено наполнителем, при этом перемычки в местах сопряжения имеют ширину, равную ширине перемычек углового сопряжения, причем остаток перемычки имеет толщину, равную толщине бруса, а торцевая часть перемычки защищена доской, закрепленной шурупами, и соединены между собой брусками и шурупами, накладки, аналогичные НОЭ, стеновые перемычки имеют в местах торцевого соединения НОЭ толщину, равную (3/5-2/3) высоты бруса, при этом половинки перемычек усилены двумя металлическими элементами, каждый из которых состоит из трех пластин, соединенных шарнирно, первая из которых крепится сбоку перемычки и соединена шарнирно со второй пластиной, вторая пластина соединена шарнирно с первой и третьей пластиной, а третья пластина имеет два шарнирно закрепленных лепестка, соединенных с ней осями и крепящихся сверху НОЭ, вторая пластина на торцах имеет два шарнирно закрепленных лепестка, соединенных с пластиной осями и крепящихся в торец НОЭ, при этом третья пластина шарнирно крепится снизу к первой, имеющей на торцах шарнирно закрепленные лепестки, крепящиеся в торец НОЭ, а шарнирно закрепленные лепестки второй пластины закрепляются сверху НОЭ.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами:
на Фиг. 1 изображено торцевое соединение НОЭ стенового бруса, совмещенное с межквартирной перегородкой в месте стыка и аналогичной угловому соединению с остатком (вид сверху, но для лучшего рассмотрения поперечный брус не показан);
на Фиг. 2 - то же, но вид сбоку по сечению А-А (брус перегородки приподнят для удобства рассмотрения перемычки в месте стыка НОЭ).
Венец сруба деревянного дома состоит из брусьев, полученных путем соединения в торец НОЭ 1 посредством перемычек стеновых 2, усиленных металлическими элементами 8, и угловых 3, стеновых 4 и угловых 5 вставок, наполнителя 6 и продольных сквозных пазов полукруглого сечения 7.
Металлический элемент 8 (Фиг. 3) состоит из трех пластин 9, 10 и 11, соединенных между собой шарнирно, причем пластина 9 жестко закреплена сбоку перемычки 2 саморезами, вторая пластина 10 в рабочем положении располагается под прямым углом к пластине 9 и имеет с обоих торцов шарнирно закрепленные лепестки, крепящимися сверху НОЭ 1 в транспортном положении. Пластина 11 так же в рабочем положении располагается под прямым углом к пластине 9 и оснащена лепестками, крепящимися в торец НОЭ саморезами. Наличие элемента 8, закрепленного на НОЭ, значительно повышает прочность эффективного стенового бруса при транспортировке и монтаже.
В практической деятельности все НОЭ, заготовки для стеновых перемычек, угловых и стеновых вставок, угловых выступов-упоров и отверстий под них производятся в цехах домостроительных комбинатов, где и изготавливают брус в соответствии с проектом дома.
Преимуществом заявленного торцевого соединения НОЭ стенового бруса является его повышенная прочность на изгиб при больших размерах бруса.