Партнеры журнала:

Деревянное домостроение

Криволинейное изобретение

Современный деревянный дом - это уже не покосившаяся изба, а капитальное благоустроенное жилье. Сегодня строятся дома в самых разнообразных архитектурных стилях, но все они так похожи друг на друга. Автор этого материала сделал попытку в корне изменить конструкцию существующих элементов деревянных домов. В результате трехлетней работы появились технология изготовления уникальных криволинейных деревянных деталей, чертежи станков для их производства, а также технология строительства с их использованием.

Где-то я это уже видел

План первого этажа
План первого этажа

Несмотря на растущую популярность деревянных домов, их бесспорную экологичность и отличный вид, их строительство всегда вызывает вопросы.

Помимо традиционных: пожаробезопасность, срок службы такого дома и цена, - возникают вопросы и относительно архитектурных форм и стилей.

Определить архитектурный стиль деревянного здания не так просто. Глядя на любой каменный дом, можно сразу назвать стиль, в котором он построен. С деревянными постройками дело обстоит сложнее. Они бывают  традиционного русского стиля; «под хай-тек» - с большими оконными площадями; с колоннами; отделанные сайдингом; смешанного архитектурного стиля. И все-таки, просматривая фотографии деревянных домов в профильных журналах, рекламных проспектах и на выставках, понимаешь, что где-то это ты уже видел. В каждом проекте повторяются углы капитальных стен и пересечения смещенных в «пол дерева» стен с остатками. Кроме углов, типовыми элементами являются эркеры, террасы, балконы, тамбуры и беседки.

У автора появилась идея в корне изменить конструкцию перечисленных элементов деревянных домов. После соответствующих расчетов и опытных работ были получены промышленные образцы, компьютерные модели криволинейных деталей, различные модули на их основе и, конечно же, модели домов с использованием криволинейных деревянных деталей. Все это оформлено в виде заявок на изобретения, полезные модели и промышленные образцы. По некоторым заявкам патенты уже выданы, по другим на данный момент идет стандартная процедура оценки патентоспособности.

Воплощение изобретения








Конструкции стен из криволинейных деталей

Рассматривая новую технологию строительства, весь процесс можно подразделить на этапы. Первым является непосредственно изготовление криволинейных деревянных деталей. Разработаны три способа и соответственно три комплекта оборудования, каждый из которых может использоваться отдельно. Первые два предназначены для изготовления простейших криволинейных деталей, третий - для сложных (прямой участок с криволинейным; два криволинейных участка, но с разными знаками (перелом дуги) и другие комбинации).

Основным элементом криволинейной деревянной стены является деталь-сегмент (ДС) с индивидуальными характеристиками криволинейности, а также характеристиками сечения. Понятно, что для сборки конкретного угла дома или эркера применяются ДС с одними и теми же характеристиками криволинейности и сечения. Главными параметрами детали являются:

  • осевой радиус кривизны R (обычно 1-2 м);
  • угол сегмента (оптимальный 30°);
  • профиль сечения;
  • торцевые пазы различных форм;
  • не менее двух установочных технологических сверлений, расположенных так, чтобы отверстия ДС соседних рядов, смещенных наполовину, всегда совпадали - для установки стягивающих шпилек.
Заготовкой для этих ДС является лафет высотой как у деталей, а шириной, высчитываемой по формуле: B=A+t+(R-a)(1-cos/2). Заготовка раскраивается на заготовки-сегменты. Автор разработал два типа станков, каждый из которых может выполнить эту операцию с большой точностью. Для установочных данных приведены формулы расчета. Далее заготовка-сегмент обрабатывается на радиально-фрезерном станке (одном из двух разного типа); и для установочных данных также применяются формулы расчета. ДС почти готова - осталось высверлить два технологических отверстия и изготовить торцевые пазы. Кроме того, используя «сухой материал» или заготовки из клееных ламелей, можно в заводских условиях путем склеивания изготовить цельный угол или эркер с углом сегмента от 30 до 360°.

Если конструкция дома непростая и для «перехлеста» стыков требуется сложная деталь, то она изготавливается третьим способом. Так можно получить оцилиндрованное бревно или профильный брус в виде волны с шагом, углом сегмента и осевым радиусом который требуется по технологии. Сечение заготовки (бруса) при этом соответствует высоте детали плюс допуск на обработку. А ширина (волна) определяется по формуле: B=A+t+2R (1-cos/2), где A -диаметр сечения, t - допуск на обработку, R - осевой радиус ДС,  - угол сегмента ДС. Станок разработан для изготовления сложных криволинейных деталей.

Изготовление узлов сопряжения (круглых и профильных чашек) отличается от традиционного тем, что как минимум для одной из двух сопрягаемых деталей требуется криволинейная чашка. Предположим, что сопрягаются стены из оцилиндрованного бревна диаметром 240 мм, одна из которых криволинейная, с осевым радиусом 1500 мм, а другая прямая. Очевидно, что на криволинейной детали фрезеруется прямая чашка, а на прямой детали - криволинейная, с осевым радиусом 1500 мм. Станки для фрезерования этих чашек (два вида) разработаны автором. Когда пересекаются стены со сложной конфигурацией и знак кривизны меняется на противоположный или переходит в прямой участок, фрезеруются чашки, форма которых совпадает с сопрягаемой деталью. Автором также разработаны правила составления разверток криволинейных стен. Все детали доставляются на строительную площадку в полной заводской готовности.

Второй этап - строительство. Традиционно деревянные дома из бревна и бруса строились со смещением сопрягаемых стен по высоте в «пол дерева», считавшимся наиболее надежным. В этом случае бревна всех рядов были перевязаны при помощи узлов сопряжения. Таким образом, классический способ строительства заключается в укладке перпендикулярных стен со смещением «в пол дерева», то есть в половину ряда.

Чтобы понять изложенное ниже, необходимо ввести условное название смещенных относительно друг друга стен - эшелон. Стена, которая установлена без половины дерева (безымянник), будет 1-м эшелоном, стена на безымяннике - 2-м эшелоном. Эти обозначения помогут разобраться в новой технологии строительства. На плане 1-го этажа в аксонометрической проекции видно, что все основные прямые, в том числе и наружные стены, находятся на 1-м эшелоне; там же и криволинейные стены, которые являются продолжением прямых. На 2-м эшелоне находятся криволинейные угловые и внутренние стены, а также часть прямых стен. Одним словом, в каждом проекте расположение эшелонов будет разным в зависимости от конструкции углов и общей планировки дома.

Все детали дома собираются с использованием нагелей и шпилек, с утеплителем или без него. Сборка криволинейных стен из ДС производится, как правило, с порядным смещением соседних рядов по осевому радиусу на половину угла сегмента детали. Если угол сегмента детали - 30°, смещение составит 15°. В этом случае просверленные в цехе отверстия для установки стягивающих шпилек всегда будут совпадать. Между рядами укладывается джутовый утеплитель, между торцами устанавливаются нагели (прямые или «ласточкин хвост» - в зависимости от цеховой фрезеровки) и укладывается джутовый утеплитель. Если стеновым материалом является склеенный из ДС модуль с углом сегмента до 360°, то сборка осуществляется таким же способом.

Конструкция стены из криволинейных деталей очень устойчива и воспринимает любые нагрузки, характерные для деревянных домов. Автор уверен, что криволинейные стены существенно повышают общую конструктивную прочность деревянного здания.

Текстура деревянных стен хвойных и твердолиственных пород очень красива, а рисунок фрезерованных под углом криволинейных деталей становится ярким. К преимуществам криволинейной стены можно отнести меньшую площадь теплопередачи, которая частично компенсирует больший расход сырья. А для получения заготовок сегментов вполне подойдет кривой пиловочник.

Применение криволинейных бревен и бруса - это большой шаг вперед. Он расширяет возможности архитекторов и заказчиков, позволяет возводить исключительно красивые дома с необычными для деревянного домостроения формами.

Александр НЕЛИДОВ