Способ строительства деревянного здания
METHOD OF BUILDING WOODEN BUILDING

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу строительства деревянных домов.
Мировой опыт показывает, что деревянное домостроение считается одной из наиболее удобных,  экологичных  и дешевых технологий строительства жилых домов.
На сегодняшний день наиболее популярными среди населения являются дома из массивной древесины - бруса, поскольку они воспринимаются потребителями как экологичные и бюджетные сооружения, которые могут прослужить долго. Доля массивных домов в настоящее время составляет 70%  всего деревянного домостроения в России.
Однако в последнее время всё большую популярность завоёвывает технология строительства из многослойных деревянных панелей. Дом из многослойных деревянных панелей создаётся из досок, перекрёстно сшитых, которые соединяются, как правило,  при помощи клея и представляют собой большие панели, из которых формируются стены дома.
Технологии многослойных панелей – это технологии Cross Laminated Timber,  X-LAM, Унипанель,  Massiv-Holz-Mauer,  Naturi  (см. Интернет).
Главные достоинства многослойных деревянных панелей состоят в том, что дома, построенные из них, не подвержены усадке, у них нет проблемы с устранением щелей между многочисленными венцами, как в традиционных деревянных домах. Возможно получение панелей практически любой толщины. При всем этом, дом из таких панелей остается полностью деревянным, поскольку стены в нем состоят исключительно из деревянного массива.
Однако они обладают и недостатками,  заключающимися в том, что основные   отдельные блоки, из которых формируется дом, производятся только в заводских условиях и скрепляются уже на объекте;  при возведении дома требуется специальная техника и  профессиональные навыки строителей.  Кроме того, немаловажным является их высокая стоимость.
В России существуют запатентованные технологии строительства деревянных домов.
Известен способ изготовления и сборки деревянных домов, строений, сооружений из древоблоков, заключающийся в том, что устанавливают венцы, монтируют стены из древоблоков и устанавливают крышу, предварительно устанавливают обвязку, верхний и нижний венцы соединяют вертикальными стойками для образования каркаса, причем,  вертикальные стойки, стены и крышу изготавливают из древоблоков,  выполненных в виде трех досок одинакового размера, соединенных таким образом, что и по длине, и по ширине образуют шип и паз, древоблоки верхнего и нижнего венцов при сборке ориентируют таким образом, чтобы шипы древоблоков вертикальных стоек входили в пазы древоблоков венцов, монтаж стен осуществляют путем заполнения каркаса древоблоками, вставляя шип каждого последующего древоблока в паз предыдущего древоблока –
RU 2522571  С2,  2014 г.
Недостатки известной технологии заключаются в следующем:
- древоблоки не скрепляют и не уплотняют, что приводит к появлению  зазоров между ними  и, следовательно,  к снижению тепловых характеристик стены;
- древоблоки делают на основе клея, что снижает показатель экологичности:
дом не «дышит»;
- при строительстве есть отходы.
Известно также формирование деревянной многослойной панели, содержащей корневой сегмент, выполненный из нескольких слоев досок, сплочённых по рёбрам, и два наружных отделочных слоя, также выполненные из сплочённых по рёбрам досок, при этом, слои выполнены из шпунтованных досок, слои досок корневого сегмента панели скреплены между собой деревянными нагельными соединениями с определенным шагом, по меньшей мере, часть нагелей пересекает все слои досок корневого сегмента панели насквозь под углом к нормали слоёв, а корневой сегмент и наружные отделочные слои панели соединены при помощи шпоночных соединений, причем шпонки по форме соответствуют форме шпоночных пазов, выполненных на наружных поверхностях досок корневого сегмента и на внутренней поверхности наружного отделочного слоя, ориентированных перпендикулярно или параллельно направлению волокон досок и имеющих в поперечном сечении форму трапеции с большим основанием, расположенным в теле слоя - RU 92053  U1, 2010 г.
Недостатки известной технологии  следующие:
- технологическая сложность, т.к. исходный материал для досок требует предварительной подготовки, вследствие чего происходит удорожание конечного продукта;
- при формировании панели не предусмотрено уплотнения слоёв, что влияет на тепловые свойства стены;
- при строительстве есть отходы.
Наиболее близким из аналогов можно принять  способ изготовления элементов массивных деревянных стен домов, включающий укладывание слоёв досок в массив панелей и крестообразное расположение досок в соседних слоях, на этапе укладывания и крепления слоёв формируют требуемый наружный контур готового элемента массивной стены с  учётом скосов крыш и требуемые контуры внутренних проемов под окна и двери и располагают контуры под окна и двери требуемым образом относительно наружного контура элемента стены, а затем укладывают слои в пространство между наружным контуром элемента и контурами окон и дверей –
RU 2405086  С1,  2010 г.
Указанный способ изготовления деревянных домов обладает следующими недостатками.
Слои досок крепят,  но не уплотняют, что будет отрицательно сказываться на ветрозащите и тепловых свойствах стен.
При создании стен  слои досок закрепляют алюминиевыми гвоздями или шпильками,
что не позволяет создавать конструкцию дома, состоящую только из деревянных элементов.
С помощью всех рассмотренных  выше способов сборки деревянных домов невозможно возведение строительных конструкций с дугообразным извивом стен - овальных,  выгнутых и т.п., не имеющих углов, т.е. представляющих собой одну цельную конструкцию, без межэтажных и угловых стыков.
В связи с указанными недостатками, техническая задача, решаемая изобретением, состоит в  создании способа строительства деревянного здания,  при котором сборка дома, осуществляемая  из  готовых досок определённого размера - прямых, а также -  гнутых,  реализует возможность строительства деревянных зданий как обычных, так и с дугообразным извивом стен,  может производиться непосредственно у заказчика на объекте и не требует привлечения специальной техники.  Кроме того, строительство может осуществляться специалистами среднего уровня.
Эта задача решена в способе строительства деревянного здания,  при котором формируют каркас, на который  крепится необходимое количество слоёв   деревянных досок,  в части слоёв доски размещены под углом  к доскам, находящимся в соседнем слое,  стены и стыки стен  формируют путём последовательного наращивания слоёв прямых досок или  прямых и гнутых досок,  затем  уплотняют стены  путём стягивания всех образующих соответствующие стены слоёв досок  при помощи стягивающих стержней с резьбой – через отверстия,  или при помощи саморезов,  последующую фиксацию слоёв досок производят или  при помощи нагелей,  которые  размещают в слоях каждого ряда с шагом, обеспечивающим плотную фиксацию слоёв, для чего оси  нагелей располагают под углом 20 – 70 град.  к  нормали слоёв,  или фиксируют  при помощи саморезов,  затем  стягивающие стержни с резьбой удаляют, а проделанные для них отверстия закрывают нагелями.
Кроме того,  предлагаются конкретные выполнения операций способа, заключающиеся в следующем:
- в части слоёв доски размещают под углом  от 5 до 90 град. по отношению  к доскам, находящимся в соседнем слое;
- при формировании каркаса его элементы крепят между собой при помощи нагелей,  либо иных крепежных элементов;
- соединение стыков стен осуществляют при помощи нагелей  или саморезов;
- доски в части слоёв располагают параллельно доскам соседних слоёв,  при этом, доски в  параллельных слоях, размещённых  ближе к внутренней стороне здания,  располагают по отношению друг к другу  так, чтобы доска одного слоя закрывала зазор между досками другого слоя, а  величина зазора не превышает ширину доски;
- слои создают из шпунтованных досок;
- часть досок в слоях выполняют из некондиционного материала, например, из обрезков;
з
- при уплотнении  производят послойное стягивание, при котором стягивают первыенесколькослоёв досок, к которыматем крепят последующие слои;
-  при фиксации слоёв досок саморезами,  их устанавливают  так, чтобы они скрепляли слои  на глубину, не выходящую за толщину скрепляемых слоёв досок;
- при фиксации слоёв досок нагелями,  оси нагелей,  расположенных в одной плоскости, параллельны друг другу и не параллельны осям нагелей, расположенных в другой параллельной плоскости;
-  производят дополнительно облицовку путём выравнивания наружных досок и выступающих частей нагелей и, при необходимости, ошлифовывают до нужного состояния;
- производят дополнительно облицовку путём установки облицовочного материала в соответствии с проектом.
Способ проиллюстрирован рисунками,  где  на фиг. 1 показан каркас со сформированными стенами из слоёв деревянных досок,  на фиг. 2  показано формирование стыка прямоугольных стен путём соединения  наслаиваемых  прямых досок стыкуемых стен,  на фиг. 3 – конструкция здания из прямых и гнутых досок с овальными стенами, как частный случай конструкции дугообразного извива,  на  фиг. 4 – формирование овального изгиба из прямых и гнутых досок  последовательным наращиванием слоёв,  на фиг. 5 – параллельное размещение соседних слоёв досок с зазором,  на фиг. 6  – уплотнение путём стягивания слоёв досок  при помощи стягивающих стержней с резьбой,  на фиг. 7  – уплотнение стягиванием слоёв досок  при помощи саморезов,  фиг. 8 и 9 – фиксация слоёв досок при помощи нагелей.
Каркас  1 прямоугольного здания по фиг. 1 имеет стык (угол) 2 стен 3, 4, сформированный  путём соединения  наслаиваемых  прямых досок 5 стыкуемых стен 3, 4.
Доски в соседних слоях, как правило,  располагают под углом от 5 до 90 град. по отношению к доскам, находящимся в соседнем слое, но может быть часть слоёв, где доски соседних слоёв лежат параллельно друг другу.
При ориентировании досок 5 смежных слоёв под углом друг к другу, угол устанавливают от 5 до 90 град., что  позволяет уменьшить вероятность расшатывания конструкции при её эксплуатации. При этом оптимальным является угол 90 град.
Доски 5, уложенные в  параллельные слои, могут располагаться по отношению друг к другу с зазором 6  (фиг. 2).
Конструкция 7 здания с овальными стенами 8 (дугообразным извивом), показанная на фиг. 3,  формируется последовательным наращиванием слоёв  прямых досок 5 и гнутых досок 9, как показано на фиг. 4.
Расположение как прямых досок 5, так и гнутых досок 9 по отношению друг к другу с зазором 6, формирует  воздушные пространства в массиве стен 3, 4 или 8,  увеличивая их  теплоизоляционные свойства и уменьшая расход материалов.
На фиг. 5 показано два  слоя  10, 11 прямых досок 5,  которые лежат  параллельно друг другу  с зазором 6 таким образом, чтобы доска 5 слоя 10 закрывала зазор 6 соседнего слоя 11.  Величина зазора 6 не превышает ширины доски 5.
На фиг. 6 и 7 показаны варианты способов уплотнения слоёв досок 5 (9).
На фиг. 6 - уплотнение при помощи стягивающего стержня 12 с резьбой  (с применением  крепёжных балок) – через отверстие 13.
На фиг. 7 - уплотнение  саморезом 14,  который устанавливают  так, чтобы он скреплял  слои  на глубину, не выходящую за толщину скрепляемых слоёв досок 5 (9).
После стягивания слоёв досок 5 (9), осуществляют их фиксацию с помощью нагелей или саморезов,  размещаемых в отверстиях 15 (показано на фиг. 8, 9)  после удаления из них средств уплотнения - стягивающих стержней 12  и/или саморезов 14.
При фиксации слоёв досок 5 (9),  нагели 16 размещают в слоях каждого ряда с шагом,  обеспечивающим плотную фиксацию слоёв, для чего оси  нагелей 16 располагают под углом 20 – 70 град.  к  нормали слоёв досок 5 (9),    причем оси нагелей 16, расположенных в одной плоскости, параллельны друг другу и не параллельны осям нагелей, расположенных в другой параллельной плоскости.
Реализация способа строительства деревянного здания  происходит следующим образом.
Каркас  1 создаётся  аналогично  обычной каркасной технологии. Ставится брус нижней обвязки, выставляются угловые стойки, стойки и поперечины для дверей и окон, а также - верхняя обвязка. В отличие от каркасной технологии, промежуточные стойки в каркасе, как правило, не ставятся.  Элементы каркаса крепятся между собой при помощи нагелей, либо иных крепежных элементов.
При создании цельнодеревянной конструкции после заполнения внутренней части каркаса 1 и достигнутого наращивания слоёв досок 5 (9), обеспечивающих устойчивость конструкции, крепежные элементы,  использованные вместо нагелей, снимаются и заменяются  на  нагели.
При комбинированной конструкции,  для  обеспечения плотности соединения досок и необходимой устойчивости,  а также исходя из возможностей,  крепление слоёв  может производиться  при помощи саморезов, гвоздей, нагелей двойного крепления, нагелей с фиксатором и др.,  обеспечивающих  в последующем - при стягивании досок - беспрепятственное сжимание слоёв и их фиксацию.
Слои создаются из досок 5 (9).   Толщина досок и количество слоёв определяются климатическими условиями, целесообразностью и зависят от заданных параметров по толщине стены.
Для обеспечения большей ветрозащиты,  доски части слоёв, ближних к наружной стороне здания,  располагают параллельно доскам соседних слоёв. Доски в параллельных слоях размещают так, чтобы  доска одного слоя прикрывала стык  досок предыдущего слоя. Доски следующих двух слоёв лежат под углом к доскам предыдущего слоя.  Доски в эти слоях  применяют предпочтительно шпунтованные.
Доски используют, как правило, с низким содержанием влаги.
Для усиления свойств конструкции часть или все слои могут создаваться из шпунтованных досок, имеющих симметричные шип и паз, с помощью которых можно легко прикрепить доски друг к другу. Выполнение слоёв из шпунтованных досок позволяет снизить воздухопроницаемость слоя.
После формирования стены заданной толщины,  производят уплотнение следующим образом.
В массиве образованной стены сверлят отверстия 13.  В них вставляют стержни 12
с резьбой  (фиг. 6),  при помощи затягивания гаек производят уплотнение слоёв.
Стягивание слоёв стены возможно также с помощью саморезов 14  (фиг. 7).   Саморезы  14 располагают с противоположных сторон стены, но могут быть и с одной стороны.  Глубина установки саморезов 14 определяется расчётным путём и должна обеспечивать сохранение теплоизоляционных свойств стены.
-
Возможно послойное стягивание саморезами 14, при котором стягивают первые несколько слоёв. Затем к ним крепятся последующие слои. Частота размещения саморезов  определяется размерами используемых досок и другими параметрами конструкции и  должна обеспечивать плотную фиксацию  крепление слоёв досок после снятия стягивающих механизмов.
Фиксацию слоёв осуществляют  при помощи нагелей 16. Нагели устанавливают так, чтобы они проходили через все слои и размещают в каждом ряду досок 5 (9),  расположенных во внешнем слое с шагом, обеспечивающим плотную фиксацию слоёв, как было указано выше.
После установки нагелей, саморезов или иных крепежных элементов, стягивающие стержни 12 с  резьбой удаляют, а проделанные для них отверстия 13 закрывают нагелями 16.   Можно так же  закрыть и заполнить отверстия 13  любым материалом, обеспечивающим теплозащиту.
Формирование стыков 2 стен 3, 4 обычного дома с углами (фиг. 1) осуществляют  последовательным  наращиванием слоёв  прямых досок 5, причем, концы слоёв одного слоя стены прикрывают концы слоёв другого (фиг. 2).  Стягивание и фиксацию производят средствами,  аналогичными вышеописанным при создании стены.
.
Формирование конструкции здания с дугообразным извивом стен из прямых досок 5 игнутых досок9 (фиг. 3) осуществляют  последовательным наращиванием слоёв досок 5 и 9 (фиг. 4)Стыки стен (углы)  в этом варианте формирования стен здания  отсутствуют (округлая форма здания), т.е. угловое соединение стен осуществляют при помощи использования гнутых досок 9,  в результате чего получается единая неразрывная конструкция  стены  от первого этажа до последнего,  в которой отсутствуют межэтажные и угловые стыки.
При строительстве зданий с использованием такого варианта,  при формировании стены используется естественная гибкость досок, либо используются доски,  прошедшие фабричную (специальную) обработку, в результате которой доски поставляют на объект уже в согнутом виде.
Такой вариант дома обладает высокими сейсмостойкими качествами за счет
того, что стены от первого этажа до последнего представляют  единую конструкцию без межэтажных и межстенных стыков.
Дома по этой технологии могут строиться многоэтажными.  При этом
отличительной особенностью является то, что стены этажей взаимоувязаны между собой, представляя  единую конструкцию без межэтажных стыков и являются неразрывными.
Облицовкой готового дома могут служить последние слои досок. В случае создания стен дома с использованием нагелей (цельнодеревянная конструкция), доски и выступающая часть нагеля выравниваются и, при необходимости, ошлифовываются до нужного состояния.
В случае использования саморезов,  их утапливают в доски лицевого слоя, а затем прикрывают декоративной шляпкой, которая может быть выполнена из дерева или иного материала в соответствии с пожеланиями заказчика. Поверх стен может быть установлен   облицовочный материал в соответствии с проектом. Также возможна штукатурка стен дома.
Таким образом,  предлагаемый способ строительства деревянного здания,  по сравнению с известными технологиями, обладает следующими достоинствами.
Технологичностью, которая обусловлена тем,  что сборка досок в слои может
производиться непосредственно у заказчика на объекте и не требует привлечения большого количестватехники, вследствие чего возможно строительство в труднодоступных местах.
Также - простотой в изготовлении:  дом может быть собран двумя специалистами
среднего уровня  без высоких профессиональных знаний и навыков.
Нет проблемы с устранением щелей между многочисленными венцами, как в
традиционных деревянных домах.
Готовый дом не подвержен усадке и готов к эксплуатации с момента окончания
строительства.
Известная технология с  использованием клея в качестве соединения деревянных панелей, является  в некоторой степени вредной и, кроме того,  при этом дом не "дышит".
При использовании  гвоздей и других металлических средств крепления панелей,  дом "дышит", но создаются помехи электромагнитным волнам, что приводит к нарушению  естественного электромагнитного поля.
Применение  вышеописанной технологии строительства и использовании  в качестве средств уплотнения и фиксации только нагелей, мы получаем цельнодеревянный дом, стены которого построены только из дерева, без использования клея и металлических соединений, т.е.  дом  экологичен, т.к. он «дышит».