Деревянный брус стены здания (варианты) с универсальным углом сруба
Предлагаемый в изобретении новый тип стенового бревна или бруса для деревянных стен зданий, поскольку он имеет в угловой врубке только плоские поверхности (а в случае стеновых бревен из 4- или 6-гранного в поперечном сечении бруса - также со стороны паза и гребня, в отличие от элементов круглого поперечного сечения, где эти поверхности криволинейны), максимально упрощает его изготовление и сборку каркаса бревенчатого здания и тем самым снижает его стоимость, а при использовании 6-гранного стреловидного в поперечном сечении стенового бревна - еще и сберегает до 30% исходного материала в сравнении, например, со стенами из прямоугольного бруса и позволяет улучшить свойства такого элемента стены и деревянного сруба в целом (см. фигура 10), чем опять-таки снижается стоимость строительства такого здания и понижаются его эксплуатационные расходы.
Настоящее изобретение касается модели сопряжения поперечных бревен деревянных стен в углу сруба вне зависимости от того, из каких в поперечном сечении бревен этот сруб составлен - или круглых, или 6-гранных, или 4-гранных. В особом случае, когда стеновое бревно 6-гранного поперечного сечения (хотя подобным образом можно пользоваться при устройстве стен из бревен и иного поперечного сечения, например 4-гранного), собственно стеновое бревно выгоднее изготавливать, используя относительные различия в свойствах древесины ядра и древесины внешних слоев дерева и улучшая за счет этого, к примеру, влагостойкость деревянного сруба.
История деревянного зодчества демонстрирует нам множество различных моделей стыков бревен в углах поперечных деревянных стен (и, как правило, при устройстве стен производится лишь поверхностная обработка бревен, без использования качественных различий структуры собственно древесины).
Но эти угловые стыки (см., например, патенты JP05156726А, JP2000345610A, JP2003119930A, WO95/07395A, WO91/12389A, учебные пособия Hakalin, Pekka "Rakennan hirrestä", Ojala, Kari "Parempi pientalo: näin rakennat oman kotitalon" и т.д.) зачастую отличаются то ли сложностью их изготовления, то ли недостаточными тепло- и водоизоляционными свойствами как самого угла сруба, так и деревянной стены в целом (напр., у Сагияма Акира в патенте JP2000345610A на стр.6 и 7 представленные образцы углов сруба технически весьма трудно осуществимы, сечение стены в уровне горизонтального стыка соседних по вертикали стеновых бревен составляет лишь около трети их толщины на уровне середины бревна, а степень использования древесины - см. приведенные на стр.5 сечения круглого и предлагаемого стеновых бревен - меньше половины. Аналогичные слабые стороны выявляются и в образцах, представленных в патенте Адачи Сатору (JP05156726А), Виктора Вальтерса (WO91/12389A) и т.д.).
Предлагаемая модель стенового бревна (вне зависимости от того, какого поперечного сечения элемент бревенчатой стены рассматривается - 6-гранного, 4-гранного или круглого, в вариациях - неотесанного, отесанного на один кант или отесанного на два канта) наряду с простотой изготовления исключает возможность проникновения дождевой воды как внутрь здания, выполненного из названных элементов, так и в швы между соседними в стене элементами (как в самой стене, так и в углу пересечения стен), а стена деревянного здания, выполненного из таких элементов, имеет одинаковую толщину в любом месте снизу до верху (лишь в стенах, выполненных из круглого неотесанного бревна, ее толщина на уровне шва между соседними по высоте бревнами стены на 25% ниже, нежели на уровне середины бревна - но не на 50%). Кроме того, при тепловой обработке (перегретым паром с температурой от 195°С до 230°С, в зависимости от примененной породы древесины) значительно повышается долговечность стен из подобных элементов, а также их внешний вид (хотя при этом несколько - на 10-15% - повышается стоимость изготовления здания из подобным образом обработанных элементов) и практически прекращается разбухание элементов стены поперек волокна при изменении влажности окружающего воздуха (вдоль волокна оно и без обработки незначительно).
Нельзя не учитывать при возведении подобных стен и простоту выполнения работ, поскольку в углах срубов, выполненных из перечисленных элементов, все сопрягаемые поверхности плоские, а в стенах из 6- и 4-гранных элементов - так и вовсе все поверхности плоские.
Вдобавок ко всему вышеперечисленному деревянные стены, выполненные из элементов 6-гранного поперечного сечения, позволяют использовать на 30% больше исходного материала, нежели стены, выполненных традиционным способом, а также элементы подобного поперечного сечения повышают влагостойкость стен за счет использования различий свойств древесины ядра дерева в сравнении со свойствами древесины внешних слоев ствола дерева.
В представленной графически на чертежах Фигуры 1a, 1b, 1c, 1d и 1е (как в обычном виде 1-1, так и в его прозрачном - для наглядности - варианте 1-2) новой модели углового сруба, вне зависимости от того, в стенах из какого в поперечном сечении бревна она применяется - круглого (1а, 1b или 1c), 6-гранного (1d) или 4-гранного (1е) - она универсальна (для нее важно лишь единственное - чтобы в концах бревен на некотором протяжении в местах устройства стыка поперечных стен имелись две вертикальные параллельные поверхности на равных расстояниях от продольной оси стенового бревна, что, как правило, имело место и в традиционных образцах деревянного зодчества), снабжена одинаковыми по величине, треугольными в поперечном сечении поперечным пазом (поз.2) с нижней стороны стенового бревна и продольным гребнем (поз.1) с верхней стороны по его середине (см. Фигура 1-1, Фигура 1-2).
От того, какого очертания продольные поверхности стенового бревна в его поперечном сечении со стороны паза (с нижней стороны бревна) и со стороны гребня (с верхней стороны бревна) - то ли плоские горизонтальные, см. Фиг.1е, то ли цилиндрические, см. Фиг.1а, 1b или 1c, или треугольные, см. Фиг.1d, модель угла сруба не изменяется - это влияет лишь на относительную величину расхода древесины пиловочника при изготовлении стенового бревна: если в неотесанных круглых (угол сруба типа «а») бревнах она составляет более 90%, в 6-гранных (угол сруба типа «d») бревнах эта величина еще чуть более 80%, то в 4-гранных (угол сруба типа «е») она уже ниже 60%.
И хотя в деревянных стенах из 6-гранного бревна (стеновое бревно, в котором применена модель угла сруба типа «d») процент применения пиловочника по прямому назначению не самый высокий, примененный в данном случае способ изготовления стенового бревна позволяет значительно улучшить его свойства: когда из круглого пиловочника сначала изготавливаем 6-гранный брус, его далее распиливаем на три равновеликих ромбовидных в поперечном сечении части с углами 60 и 120 градусов и сторонами, равными радиусу круглого пиловочника, из каждого второго угла поперечного сечения 6-гранного бруса до его центра, см. Фиг.2а, Фиг.9 и Фиг.10. После этого из шести ромбовидных частей, полученных от распиловки двух 6-гранных бревен на три равновеликих части каждого, собираем три равновеликих стреловидных в поперечном сечении стеновых бревна таким образом, что ядровую часть круглого пиловочника размещаем в верхних внешних углах сборного стенового бревна, см. Фиг.2b. Таким образом мы повышаем влагостойкость стенового бревна и бревенчатой стены в целом. Также для улучшения внешнего вида бревенчатых стен срезаем нижнюю кромку стенового бревна с наружной (при желании также и с внутренней) стороны на 10
50 мм (в зависимости от толщины стенового бревна), см. Фиг.8, под тем же углом относительно вертикальной поверхности бревенчатой стены, как и находящаяся под этой кромкой плоская поверхность гребня стенового бревна. Тем самым мы удаляем одновременно из стенового бревна его наиболее слабую часть, состоящую из древесины внешней стороны ствола дерева.
Другой способ повышения влагостойкости и прочности деревянных стен (как, впрочем, и иных деревянных конструкций), разработанный VTT (Finland), состоит в термообработке (см. Möller, Kai, Otranen, Lassi "Puun lämpökäsittely") ромбовидных составляющих стреловидного стенового бревна еще до формирования готового изделия (ничто не мешает также сочетать оба выше названные метода - см. лист.2 строки 33-50 и лист 3 стр.6-10 - повышения качеств стенового бревна).
При устройстве бревенчатых стен непосредственно из круглого дерева их вертикальные поверхности также можно стесать либо частично (с внутренней стороны, а также в некоторой мере и с наружной, см. Фиг.1«b»), либо полностью (с обеих сторон, см. Фиг.1«с»).
Для предотвращения замокания теплоизоляции в горизонтальном шве между венцами от дождевой воды в стенах из 4-гранного бруса также обрезаем кромку деревянного бруса, но на сей раз верхнюю, на ширину 2050 мм под углом 45 град с одной (наружной) или с обеих сторон и закрепляем их каким-либо известным способом, исключающим проникновение дождевой воды внутрь продольного горизонтального шва между соседними по вертикали прямоугольными бревнами стены и утечку теплого воздуха из помещений наружу, под нижней гранью 4-гранного стенового бруса, см. Фиг.2«с» (следует заметить, что при этом не требуется и установки шипов в венцах).
Детальнее изобретение поясняется нижеперечисленными чертежами, в которых:
Фигура 1-1 представляет собственно конструкцию угла сруба:
«а» - в стенах из круглого бревна,
«b» - то же, из отесаного с одной (частично, возможно, и с другой) стороны,
«с» - то же, из отесаного с двух сторон,
«d» - в стенах из 6-гранного стреловидного в поперечном сечении бревна,
«е» - в стенах из 4-гранного в поперечном сечении бруса;
Фигура 1-2 представляет то же, что и 1-1, но в прозрачном варианте;
Фигура 2 представляет:
«а» - разделение 6-гранного бруса, полученного в результате какого-либо известного способа обработки круглого пиловочника, на три равновеликих ромбовидных в поперечном сечении части, из которых (после обработки их перегретым водяным паром с температурой порядка двухсот градусов в зависимости от примененной древесины) двух собирается одно готовое стреловидное в поперечном сечении стеновое бревно с повышенной влагостойкостью (см. Фиг.2«b»), а из третьего - половина второго, «b» - составное стреловидное в поперечном сечении 6-гранное стеновое бревно с улучшенными качествами по водостойкости и теплоизоляции, не требующее установки вертикальных шипов в горизонтальных продольных швах между пазом верхнего и гребнем нижнего бревна в силу формы его поперечного сечения (лишь в углах сруба следует установить стяжки снизу доверху для создания единого деревянного каркаса здания), «с» - 4-гранное стеновое бревно с перемещенными под его нижнюю грань верхними углами, срезанными под углом 45 градусов, и закрепленными там каким-либо из известных способов, исключающих проникновение в горизонтальный продольный шов между венцами сруба дождевой воды и просачивание теплого воздуха изнутри деревянного сооружения наружу (и аналогично стенам из 6-гранного бревна не требующее установки шипов в швах между венцами);
Фигура 3 представляет угол сруба, сложенный из круглого бревна, и круглое бревно с угловой врубкой нового типа;
Фигура 4 представляет то же из круглого бревна, отесанного с одной (внутренней) стороны (и, при необходимости, частично и с другой);
Фигура 5 - то же, с дух сторон;
Фигура 6 представляет угол сруба, сложенный из 6-гранного стреловидного в поперечном сечении бревна, и 6-гранное бревно с угловой врубкой нового типа;
Фигура 7 представляет угол сруба, сложенный из 4-гранного бруса, и 4-гранный брус с угловой врубкой нового типа;
Фигура 8 представляет часть наружного фасада возле угла сруба со срезанными нижними кромками составляющих его бревен, улучшающими внешний вид сооружения и влагостойкость его стен;
Фигура 9 нагляднее представляет разделение 6-гранного бревна на три равновеликих ромбовидных составных части с углами 60 и 120 градусов и сторонами, равными радиусу круглого пиловочника (исходного материала);
Фигура 10 представляет способ разделки круглого пиловочника для изготовления стенового бревна нового типа, сберегающего порядка 30% исходной древесины, производимый простейшими механизмами (например, циркульными или ленточными пилами - или фрезами, если используется тонкий лес и горбыль получается слишком тонким и в силу этого непригодным для его дальнейшей переработки в доску - лишь в щепу для целлюлозы), и новый тип угловой врубки, предельно упрощающий его изготовление и сборку, поскольку здесь отсутствуют какие-либо криволинейные поверхности.
Поскольку все поверхности стенового бревна (и в пазе, и в гребне, и в угловой врубке) двухмерные (плоские), то и в качестве утеплителя в венцах можно использовать тонкий - толщиной в 2-4 мм - утеплитель (например, из древесного волокна), что обеспечивает плотное и надежное сопряжение всех элементов деревянное сруба, изготовленного из бревна подобного типа.
1. Брус стены, отличающийся тем, что он выполнен из двух брусков, образованных путем распиловки шестигранного равностороннего в поперечном сечении бруса на три одинаковых и равновеликих ромбовидных с углами 60 и 120° и сторонами, равными радиусу исходного круглого пиловочника в поперечном сечении части.
2. Брус стены, выполненный по п.1, отличающийся тем, что составляющие его бруски могут быть подвергнуты до сборки обработке перегретым водяным паром и соединены между собой таким образом, что древесина ядра находится в верхнем ребре наружной поверхности стенового бревна; при этом может быть срезана нижняя кромка стенового бруса с наружной или с наружной и внутренней стороны на ширину 10-50 мм под тем же углом относительно вертикальной поверхности стены, что и находящаяся под этой кромкой поверхность гребня стенового бревна.
3. Брус стены, выполненный из прямоугольного в поперечном сечении бруса, отличающийся тем, что верхние кромки бруса срезаны и закреплены под нижними кромками.
4. Угол сруба, в котором пересекаются стеновые бревна круглого сечения или брусья, выполненные по пп.1-3, отличающийся тем, что содержит плоские грани, расположенные с нижней стороны в концах каждого верхнего из пересекающихся в углу сруба стеновых бревен или брусьев венца поперек его продольной оси и образующие острый направленный вверх угол в поперечном пазе, которым верхнее стеновое бревно или брус угла сруба опирается на гребень, находящийся на конце нижнего бревна или бруса угла сруба в венце по его середине с верхней стороны, образованный плоскими поверхностями поперек нижнего бревна или бруса венца сруба с его обеих верхних сторон, составляющий острый кверху направленный угол.
