ДЕРЕВЯННЫЙ БРУС ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ СТЕН

Полезная модель касается деревообрабатывающей промышленности, а именно элементов конструкции стен деревянных строений, которые могут быть использованы при возведении малоэтажных деревянных зданий и сооружений, таких как жилые экологически чистые деревянные дома, бани, хозяйственные постройки и пр.
Известна конструкция профильного длинномерного бруса, используемого для возведения стены деревянного строения, на поверхности которого выполнены шипы в виде ласточкина хвоста (см. RU 2286427, МПК E04B 1/10, Стена деревянного здания, опубликовано 27.10.06.). При установке брусья образуют наружные и внутренние вертикальные ряды стен. Противоположные брусья каждого ряда смещены по вертикали друг относительно друга и связаны между собой в замок шипами, выполненными вдоль их внутренних стыковочных поверхностей с образованием протяженного лабиринтного стыка, обеспечивающего внутреннюю теплоизоляцию стены. Такая конструкция обеспечивает непродуваемые стыки без использования теплоизоляционных материалов.
Рассмотренная конструкция деревянных элементов для возведения стен имеет следующие недостатки. Во-первых, у профильного длинномерного бруса очень сложная конструкция. Выполнение на поверхности этих элементов шипов типа ласточкина хвоста является сложной технологической операцией, которая требует больших затрат труда и специальное технологическое оборудование. Сложность также состоит в том, что трудоемкие операции формирования шипов подобной конструкции являются недостаточно точными, и существует проблема стыковки соседних брусьев друг с другом, часто сопровождающаяся доработкой смежных участков соседних брусьев. Длинномерные деревянные элементы укладывают в два ряда, формируя внешнюю и внутреннюю поверхность, что увеличивает трудозатраты и материальные затраты на возведение стен. Проблема также заключается в использовании длинномерных брусьев, что требует несколько человек для их монтажа.
Задачей является удешевление изготовления строительных деревянных брусьев, облегчение их установки, монтажа, ускорение процесса возведения самого здания при высоких показателях непродуваемых стыков соседних элементов.
Задача решается конструкцией деревянного бруса для возведения стен, снабженного шипом для стыковки с соседним брусом. Отличием от наиболее близкого вышеприведенного аналога является выполнение бруса сборным, состоящим из внутренней ламели (детали) и облицовочных его деталей - внешних ламелей, все прямоугольной формы, каждая из внешних ламелей установлена жестко на своей внешней поверхности внутренней ламели, с двух ее противоположных сторон, с одинаковым сдвигом относительно нее по величине и направлению - как по вертикали, так и по горизонтали, с образованием по горизонтали с одной стороны бруса П-образного шипа, а с противоположной стороны П-образного паза, и по вертикали с одной стороны бруса П-образного шипа, а с противоположной стороны П-образного паза. При этом указанный выше сдвиг должен быть не более половины соответствующего размера внутренней ламели, а горизонтальные и вертикальные размеры внутренней ламели бруса меньше соответствующих размеров внешних, облицовочных ламелей на величину изменения указанных геометрических размеров внутренней ламели в процессе эксплуатации бруса. Разность в геометрических размерах по длине и высоте внутренних и внешних ламелей зависит от типа выбранной древесины и размеров деталей бруса и определяется возможным увеличением геометрических размеров внутренней ламели, выполненной из определенной породы дерева, на единицу ее длины/высоты при ее увлажнении.
На чертеже фиг.1 представлена конструкция сборного деревянного бруса, на фиг.2 - вид этого бруса сверху, на фиг.3 - вид сверху фрагмента стены, возведенной из этого бруса, с угловым вертикальным столбом - узлом сопряжения предлагаемых брусьев, две сопрягаемые грани которого по высоте снабжены шипами.
Брус на чертеже фиг.1 представляет собой сборную конструкцию из четырех деревянных просушенных деталей прямоугольной формы, выполненных из любого строевого хвойного леса: сосны, ели, лиственницы и др. Брус состоит из внутренней части - ламели 1, и двух внешних ламелей 2 и 3. Внутренняя ламель 1 может быть простой или сборной. При сборной внутренней ламели она состоит из нескольких деталей, одинаковых или неодинаковых по толщине, жестко соединенных по торцевым поверхностям по всему их периметру стягивающими скобами 4, жестко скрепляющими их. На фиг.2 показана внутренняя ламель 1, выполненная из двух одинаковых деталей 1а и 1б. Соединение частей внутренней ламели 1 может быть упрочнено использованием саморезов 5 (фиг.1) в так называемый шип. Внутренняя ламель 1 со стороны своих внешних плоскостей 6 и 7 соединена с внешними, облицовочными ламелями 2 и 3 соответственно. Размер каждой внешней ламели может составить следующие габариты: длина 600 мм, высота 150 мм, толщина 40 мм. Этот размер предпочтителен, если стену возводит один человек. Размеры внутренней ламели 1 по длине и высоте выполнены меньше, чем соответствующие размеры внешних ламелей 2 и 3 примерно на 4-5%, что обеспечивает зазор между внутренними ламелями 1 соседних брусьев, расположенных в возведенной стене снизу, сверху и с боков. Этот зазор необходим при температурном перепаде для усушки и отсыревания, «движения, дыхания» внутренних ламелей, которые всегда имеют место при эксплуатации сборных брусьев летом и зимой, осенью и весной, в жару, холод, дождь, сырую погоду, без возникновения внутренних напряжений торцевого воздействия этих деталей друг на друга. Разность в геометрических размерах по длине и высоте внутренних и внешних ламелей зависит от типа выбранной древесины и определяется возможным изменением геометрических размеров деревянной детали на единицу длины детали из определенной породы дерева.
Внешние, облицовочные ламели 2 и 3 установлены на внутренней ламели 1 с одинаковым для обеих ламелей 2 и 3 по величине и направлению сдвигом относительно внутренней ламели 1 в двух взаимно перпендикулярных направлениях, как это показано стрелками на фиг.1 - по высоте (вертикали - относительно расположения в стене) - например, на 50 мм, и по длине (горизонтали), например, на 100 мм. При этом образуется горизонтальный паз 8 с одной стороны, а с другой, противоположной стороны - выступ 9, а также вертикальный паз 10 и выступ 11. При этом сдвиг должен быть не более половины соответствующего размера внутренней ламели. При большем сдвиге внешней ламели по отношению к внутренней конструкция бруса и стены будут менее прочными и жесткими. Внешние ламели 2 и 3 жестко соединены с внутренней ламелью 1 по соединяемым поверхностям с помощью саморезов с внутренней своей стороны (не показано). При этом все детали выполнены прямоугольной формы, все поверхности выполнены гладкими, струганными, что обеспечивает деталям указанной сборной конструкции плотное прилегание сопрягаемых поверхностей по всей площади сопряжения.
На фиг.3 показан фрагмент стены из описанного выше бруса, вид сверху, который содержит угловой столб 12, выполненный по двум своим сопрягаемым граням с шипами 13 и шипами 14, которые расположены по высоте этих граней под 90° друг относительно друга в случае ориентации смежных стен под этим же углом. Столбы могут быть выполнены с пазами вместо шипов, но они при тех же параметрах сечения будут менее мощными, и будут выдерживать расчетные нагрузки меньшей величины. При выполнении углового столба 12 с шипами 13, 14 сопрягаемые с ним брусья должны быть ориентированы к столбу пазами 8, как это показано на фиг.3. На фиг.3 показан также второй угловой столб 15, расположенный с другого конца стены, который выполнен с пазом 16, встречным шипу 14 первого углового столба 12.
Брус из четырех деталей в соответствии с фиг.2 собирается следующим образом. Одна из внешних ламелей 2 стягивается с внутренней ламелью 16 с ее внутренней стороны при помощи саморезов с требуемыми сдвигами относительно нее по вертикали на 50 мм и горизонтали на 50-300 мм. Далее собирается другая внешняя ламель 3 с внутренней частью 1а ламели 1 таким же образом с тем же сдвигом. После этого обе половины бруса стягиваются скобами 4 по периметру внутренней ламели, обеспечивая надежное закрепление обеих частей бруса друг с другом, с образованием по горизонтали и по вертикали бруса шипов 9 и 11, с других соответствующих сторон - пазов 8 и 10.
Стена такой конструкции собирается следующим образом. На фундамент (не показано), при необходимости с гидроизоляцией (не показано), устанавливаются угловые столбы 12, 15, снабженные по высоте шипами 13, 14, выполненными под 90° друг относительно друга в соответствии с ориентацией смежных стен. Расстояние между столбами 12, 15 должно быть кратно длине брусьев для минимизации подгонки элементов конструкции друг к другу; в противном случае для завершения кладки ряда брусьев необходимо использовать брус меньшей или большей длины по отношению ко всем остальным, выполненным стандартной длины. Затем на фундамент между столбами 12 и 15 для жесткости укладывается целиковый брус (не показано), длина которого равна расстоянию между столбами, верхняя грань которого выполнена с шипом по всей длине целикового бруса, т.е. стены. Нижний целиковый брус стягивается со столбами через готовые отверстия с помощью крепежных болтов, чем достигается прочность и жесткость конструкции. На целиковый нижний брус устанавливают брусья, снабженные в нижней своей части пазом, встречным шипу целикового бруса, а сверху шипом. В ряду все брусья устанавливают в соответствии с ориентацией их шипов 9 и пазов 8, обеспечивая взаимодействие соседних по горизонтали брусьев, как показано на фиг.3. За счет выполнения размеров внешних ламелей 2 и 3 бруса больше, чем соответствующие размеры внутренней ламели 1, брусья легко собираются, не требуя подгонки друг к другу, как в детском конструкторе «лего». Во втором сборном ряду брусья собирают, устанавливая на шипы 11 брусьев первого ряда брусья с пазами 10 второго ряда. Ряд за рядом стена возводится в течение небольшого времени. При завершении стены по высоте на ее верхнюю часть также укладывают второй целиковый брус длиной, равной длине стены, который выполнен с пазом по всей его длине, и в который входят верхние шипы 11 верхнего ряда брусьев. Второй целиковый брус также крепится к столбам 12 и 15 по аналогии с первым. При выполнении брусьев небольших габаритов стену может возвести один человек, не прибегая к помощи других строителей.
Возможны варианты изготовления стены. При использовании соседних угловых столбов, выполненных с шипами, которые расположены навстречу друг к другу, брусья, расположенные у второго столба, должны быть выполнены с двумя пазами по горизонтали. При использовании одного углового столба с шипами на одной его грани, чтобы не использовать в стене брусья с двумя пазами, а использовать все одинаковые стандартные брусья, с шипом и пазом по горизонтали, необходимо второй угловой соседний столб выполнить так, чтобы на его грани, встречной грани первого столба с шипами, были выполнены пазы 16, как это показано на столбе 15 фиг.3. Условие выполнения стены длиной, кратной длине стандартного бруса, не является обязательным, если в стену вводятся брусья разной длины. Сборная конструкция бруса из внутренней ламели 1 и внешних ламелей 2 и 3, которые закреплены на внутренней ламели 1 со сдвигом в вертикальной и горизонтальной плоскости, обеспечивая сборку в шип и необходимую толщину стен при заданном коэффициенте теплопередачи, дополнительно перекрывают мостики холода, которые образуются в месте соединения внутренних ламелей 1, повышая тепловые свойства стены. За счет перекрытия швов - соединений соседних брусьев как по высоте, так и по длине, установка брусьев не требует утепления швов, что также ускоряет сборку стен.