Деревянные детали заводского изготовления

В дополнение к мерным пиломатериалам заводами выпускаются разнообразные заранее запроектированные и изготовленные на заводах детали и изделия: решетчатые балки для межэтажных перекрытий, стропильные фермы, стены и т.д., используемые в строительстве каркасов домов. Эти изделия могут по качеству быть такими же или даже лучше, чем мерные пиломатериалы, и в то же время на них, как правило, расходуется меньше древесины хвойных пород. Детали заводского изготовления помогают лучше использовать лесные ресурсы. Ниже дается описание различных выпускаемых заводами деталей.

Мерные (стандартные) пиломатериалы и другие деревянные элементы часто соединяются в составные заводские изделия и конструкции с помощью клеев или стальных соединительных деталей, а иногда обоими методами. Примером наиболее часто используемой конструкции является стропильная треугольная ферма. Все чаще и чаще встречающейся конструкцией является ферма с параллельными поясами, решетка которой делается из металла или дерева. Также все чаще применяются деревянныфе двутавровые балки с полками их пиломатериалов и стенкой из фанеры или ориентированной стружечной плиты (OSB) (рис. 23).

Такие изделия позволяют разнообразить проектирование домов, поскольку у них более широкие пролеты и в них можно размещать оборудование и коммуникации. Кроме того, при использовании в качестве конструкций каркаса крыш они дают возможность устанавливать более толстые слои теплоизоляции.

Листовые и панельные изделия

В строительстве деревянных каркасных домов кроме мерных пиломатериалов применяются также и другие деревянные элементы в виде листов и панелей. Фанера и ориентированная стружечная плита, например, используются для придания жесткости конструкциям крыш, стен и полов, помимо того, что они создают ровные поверхности, на которые накладывается отделка из других материалов. Широкое применение во внутренней и наружной отделке находят также древесностружечные, древесноволокнистые и твердые древес­новолокнистые плиты.

Фанера – один из самых распространенных и часто применяемых древесных материалов. Она используется в устройстве обшивок (основания полов, под гидроизоляцию крыши и т.п.), во внешней отделке, в некоторых случаях – во внутренней отделке и во встроенной мебели.

Фанера делается из тонких слоев древесины, склеенных так, что направление волокон в каждом слое противоположно их направлению в соседнем слое. Толщина листа фанеры варьируется от 6 до 22 мм. Как и мерные пиломатериалы, фанера имеет сортность, которая учитывается при ее использовании. Все сорта обшивочной фанеры и ориентированных стружечных плит выпускаются с наружным клееным слоем. Для бетонных опалубок фанера покрывается специальным слоем.

Ориентированная стружечная плита (OSB) изготавливается из специально подготовленной крупноразмерной стружки. Стружка в слоях механически ориентируются: во внешних слоях они направлены вдоль длинной стороны листа, во внутренних – перпендикулярно. Ориентированная стружечная плита используется в основаниях полов, настилах крыш и обшивках стен, а также для стенок двутавровых балок.

Древесноволокнистая плита изготовляется из склеенных под давлением древесных волокон и выпускается без дополнительной обработки или пропитанная асфальтовой мастикой. Пропитанная плита используется для обшивок стен.

Древесностружечная плита используется в основном как обшивка или для элементов внутренней отделки (например, для изготовления полок и других деталей встроенной мебели). Часто такая плита облицовывается пластиком или другим декоративным отделочным материалом и используется для изготовления дверей встроенной мебели. Этот же материал служит основой для обычной или формованной кухонной панели.

Твердая древесноволокнистая плита, как и обычная древесноволокнистая плита, изготавливается из деревянных волокон, но имеет повышенную плотность и твердость.

Применяется во многих столярных изделиях и мебели. Внешняя отделка дома из твердой древесноволокнистой плиты с окраской может заменять деревянную, виниловую или алюминиевую отделку. Большие панели, отделанные краской или текстурой, часто применяются для создания декоративного эффекта внутри дома или на его наружных стенах.

Сборные конструкции стен

Основой системы сборных конструкций стен, изготовленных в заводских условиях, являются конструкции стеновых панелей, произведенных на специальной технологической линии.

Конструкции проектируются при помощи компьютерных программ, которые представляют комплексную систему обработки данных и включают в себя коммерческую, производственную и монтажную части.

Рамная конструкция стены, включая ее тепло- и звукоизоляцию, изготавливается непосредственно на производстве.

Изготовление сборных конструкций стен на производстве способствует ускорению монтажных работ, так как внешняя и внутренняя архитектура проекта была спроектирована и детализована при помощи компьютерных программ.

Стеновые панели изготавливают из сухой (влажность древесины не более 18 %) строганной доски из древесины хвойных пород не ниже ІІ сорта.

Заводское изготовление конструкций стен и крыши позволяет выпускать конструкции в полном соответствии с проектом и довести точность размеров до миллиметра, что исключает необходимость трудоемкой подгонки конструкций на строительной площадке. Поставка несущих конструкций на строительную площадку производится готовыми к установке стеновыми панелями.

Наружная стена деревянно-каркасного дома почти всегда имеет функцию несущей вертикальной конструкции, которая передает нагрузки от межэтажного и кровельного перекрытий и от наружной кровли на фундаментную стену или же посредством фундаментной балки на фундаментные колонны. Ввиду высокой прочности древесины при сжатии каркас обычно возводится из толстых сортаментных досок, размеры которых определяют по толщине утеплителя. Жесткость наружной стены обеспечено преимущественно конструктивными элементами самой стены, а также качеством сборки, сделанной на производстве.

Расчетные размеры и элементы жесткости каркаса принимают по условиям объекта с учетом расчетной ветровой нагрузки.

Несущие балки заводского изготовления 

Балки с деревянной решеткой применяются в конструкциях перекрытий, плоских крышах, в качестве стропильных балок и стропил, конструкционных элементов. Применение таких балок позволяет без всяких сложностей осуществлять монтаж проводки, отопления, климатических систем и т.д.

Отдельная проводка помещается в монтажных каналах или балочных перегородках.

Использование балок заводского изготовления повышает производительность труда, включая экономию материала при монтажных работах. Не требуется применение средств механизации при монтаже перекрытий.

• Преимущества балок с деревянной решеткой:
• прочные – высокая удельная прочность позволяет проек­тировать большие пролеты;
• балки более прямые с более точными размерами;
• более легкие и удобные в применении по сравнению с обычными пиломатериалами;
• долговечные – благодаря своему составу балки не подвержены усадке и деформации;
• экономически выгодные – обеспечивают экономию времени и затрат;
• удобные в применении – легко поддаются резке, сверлению и укладке с использованием обычных столярных инструментов;
• проходят проверку на качество, выпускаются на заводе с соблюдением технических норм.

Качество пола (при использовании балок с решеткой). Ниже описываются факторы, оказывающие влияние на качество и характе­ристики пола. Их следует принимать во внимание при проектировании системы пола с использованием балок с решеткой:

• балки большой высоты обеспечивают большую жесткость пола, таким образом снижается возможность прогиба;
• пол с использованием балок большей высоты может являться более экономичным решением по сравнению с использованием балок меньшей высоты;
• приклеивание полового настила значительно улучшает качество пола (на 5–7 %);
• использование прогиба при динамической (живой) нагрузке обеспечивает большую жесткость пола;
• большая толщина материала полового настила обеспечивает более высокое качество пола;
• использование хорошо подготовленных опор, тщательное соблюдение строительных процедур, правильное применение крепежных деталей имеет большое значение для качества пола.

Крепежные элементы

Крепежные элементы деревянных конструкций можно подразделить на несколько групп. Первая обеспечивает соединение двух деревянных элементов, вторая – соединение каменной конструкции и деревянного элемента, а также специальное групповое применение.

Все эти элементы являются составной частью системы и поставляются в комплекте с конструкциями.

Ассортимент крепежных элементов содержит:

• крепление для большой нагрузки, предназначенное для фиксации балки с балкой, балки и кладки;
• крепление для небольшой нагрузки, предназначенное для соединения деревянных элементов;
• анкерные элементы для крепления кровли к мауерлату;
• анкерные угольники для крепежа стропил или деревянных балок;
• ветровые пояса;
• угловые муфты, шипованные пластины для создания монтажных соединений.

Преимущества крепежных элементов:

• быстрый и несложный монтаж;
• высокая ]]>несущая способность крепежа]]>;
• выполнение соединений невозможных в классических плотницких конструкциях;
• для монтажа крепежных элементов не нужно высококвалифицированных рабочих;
• каждый вид крепежных элементов имеет инструкцию к применению, которая делает монтаж легким и доступным;
• сокращение сроков монтажа (высокая производительность труда на стройке по сравнению с другими типами конструкций).

Вид дома, выполненного в деревянном каркасе, в разрезе

Конструкции из древесины с соединительными пластинами Стропильные фермы

Промышленное производство стропильных ферм с исполь­зованием соединительных пластин впервые появилось в Северной Америке. В течение последних тридцати лет эта технология проникла в Европу, где получила существенное развитие.

Первые соединительные пластины пришли в Европу через Швейцарию и Бельгию, и уже в 1964 году в Германии был выставлен положительный протокол. Предшествующими ему испытательными тестами руководил профессор Молер из университета в Карлсруэ. В настоящие время конструкции с использованием соединительных пластин применяются практически по всей Европе.

С помощью промышленно изготовленных несущих стро­пильных конструкций можно построить практически любые типы крыш, мансард, чердачных помещений, мансардных окон, окон в крыше и т.д. Кровли с использованием соединительных пластин применяются практически во всех типах сооружений, например: семейные жилые дома, промышленные, сельскохозяйственные, спортивные и коммерческие сооружения, включая реконструкцию зданий и плоских крыш. Кроме стропильных конструкций в заводских условиях можно изготавливать панели стен, решетчатые рамы, большепролетные помещения, полностью изготовленные из древесины, опалубку для бетонных конструкций.

Основной системой являются стропильные фермы, соединенные в узлах стальными крепежными элементами со штампованными зубьями, которые называются соединительными пластинами.

Такие фермы могут иметь опорный пролет до 30 метров и в современных сооружениях заменяют традиционные соединения с помощью стоек и стропил. Соединительные пластины изготавливаются в широком ассортименте из оцинкованной листовой стали различной толщины (1–2 мм) различных качественных характеристик. Для применяемых в агрессивной среде конструкций при соединении отдельных заготовок можно использовать соединительные пластины, изготовленные из нержавеющей стали.

Стропильные конструкции больших пролетов изготавливаются из пиломатериалов толщиной 50–60 мм и высотой профиля до 240 мм.

Для кровельных конструкций с меньшим пролетом можно использовать пиломатериалы толщиной 40 мм. Против гнили, древоразрушающих грибов и древоточцев древесина обычно обрабатывается антисептирующими средствами.

Можно проектировать конструкции в соответствии с учетом норм, применяемых в различных государствах, норм DIN и т.п.

Изготовленные в заводских условиях деревянные конструкции отличаются большой рентабельностью не только благодаря экономии материалов, но и за счет сокращения сроков строительства. Конструкции изготавливаются в цехе, после чего перевозятся на строительную площадку, где и монтируются. Большепролетные конструкции крыши могут изготавливаться в виде монтажных узлов, отдельно перевозимых на место строительства, где их монтируют в общую конструкцию кровли и устанавливают в проектное положение.

Стропильные конструкции изготавливаются на специальной технологической линии.

Конструкции проектируются при помощи компьютерных программ, которые представляют комплексную систему обработки заказов, включая коммерческую, производственную и монтажную части.

Валымы

Изготовление вальмы зависит от сдвигающего усилия в кровле, мощности мауерлата и несущей способности стен. Все вальмовые системы производятся с помощью стропильных конструкций. Самая простая форма вальмы составлена из несущей фермы, изготовленной из нескольких надежно соединенных между собой треугольных стропильных конструкций, ряда поддерживающих стропил и стропильных ферм. Такая конструкция вальмы, однако, ограничена размером пролета – максимум 5 метров.

Следующим исполнением вальмы в заводских условиях является конструкция, составленная из трапециевидных ферм, имеющих одинаковую с главной фермой высоту, где собственно вальма составлена из стропил, прикрепленных к фермам. Эта система весьма выгодна для производства, т. к. все фермы в вальме имеют одинаковые размеры. В данной конструкции необходимо надежное укрепление верхних поясов вальмовых ферм для предотвращения искривления.

Система с распределенными по высоте трапециевидными фермами и удлиненными верхними поясами является следующим конструктивным примером решения вальмы.

Вальма в этом случае складывается из трапециевидных постепенно снижающихся ферм и треугольных ферм, прикрепленных к главной вальмовой несущей конструкции крыши, которая обычно удвоена или утроена. Количество трапециевидных ферм обусловлено статическими расчетами и шагом потолочных балок. Такой тип вальмы позволяет построить конструкцию с пролетом до 30 метров.

Осевое расстояние треугольных ферм, расположенных на главной пальмовой конструкции кровли, не должно превышать 3 метров.

Вальма с распределенными по высоте трапециевидными фермами может иметь две конструктивные модификации. В первом решении верхние пояса треугольных ферм удлинены через верхние пояса распределенных по высоте трапециевидных ферм. Верхний пояс отдельных трапециевидных ферм удлинен таким образом, чтобы можно было сделать вальмовое ребро.

Во втором решении треугольные фермы закреплены на главной вальмовой несущей конструкции без нахлестки верхнего пояса.

Между трапециевидными фермами размещены элементы из толстых досок, создающих опорную конструкцию для главных балок, реек или обшивки. Несомненно, что вышеописанные способы не являются единственно возможным решением проектирования вальмы из ферм, однако эти решения часто применяются на практике.

Вальма с распределенными по высоте трапециевидными фермами и удлиненными верхними поясами

Вальма с одинаковой высотой вальмовых ферм

Ендова

Очень часто горизонтальная проекция здания имеет Т-образную форму, поэтому в конструкции кровли создается ендова. Можно решать этот тип кровли с помощью ферм. Ендова состоит из ендовых и главных ферм. Первая ферма ендовы может также иметь функцию подвесной балки для ферм главной кровли. В данном случае такая ферма имеет удвоенное или утроенное выполнение. Такое конструктивное решение, однако, имеет ограничения в пролете и нагрузке. При большом пролете или увеличении нагрузки нужно добавить в конструкцию дополнительные опоры. В большинстве случаев классические диагонали ендовых ферм заменяются вертикалями, которые помещаются на верхних поясах главной кровельной конструкции.

Нижний пояс разжелобковых ферм может быть разрезан вдоль таким образом, чтобы образовались опорная площадь для правильного закрепления к верхнему поясу главной кровельной конструкции или расклинки на месте размещения.

Подобным способом, как разжелобок Т-образной формы, создается конструкция ребра. Такая система угловых ферм может быть применена в любой кровле и не зависит от пролета или уклона плоскости крыши.

Конструкция ендовы

Фронтонные фермы

В случае, если крыша не заканчивается щитом из кладки, его можно заменить фермой. Обычно такая ферма состоит только из вертикальных стержней решетки для облегчения крепежа обшивки щита фронтона. В большинстве случаев такие фермы имеют опору по всей длине. В случае, когда фронтонная ферма имеет опору лишь по краям, она решается как обычная ферма с классическим размещением диагоналей, с дополнением конструкционных стоек, выполняющих такую же функцию, как в предыдущем случае.

Решение фронтонного свеса

Конструкция низа фронтона решается различным способом. Можно применить так называемую фронтонную лестницу, которая спроектирована как составная часть всей крыши. Она поставляется на стройку в скомплектованном виде и монтируется к верхнему поясу первой фермы.

Специфические типы крыш

В заводских условиях можно легко изготовить и весьма необычные типы крыш, например, стропильную конструкцию крыши купола костела.

Конструкция фронтонного свеса с применением фронтонной лестницы 

При проектировании ферм с использованием соединительных пластин можно применить комбинацию клееной древесины сдельной. Такая комбинация используется в ситуациях, где необходимо выполнить некоторые нетипичные требования инвестора или архитектора. Особенно это касается ферм с экстремальной нагрузкой, арочных потолков и т.д.

Арочные типы ферм

Современная система проектирования позволяет довольно легко спроектировать арочные фермы с применением соединительных пластин, где нижние пояса складываются из полигональных сегментов.

При конструкции гладкой арки без точек излома верхние пояса можно срезать или спроектировать арку с помощью главных балок или кровельных реек. Более дорогостоящим решением является применение клееной древесины на арочных поясах и цельной древесины на диагоналях.

Большепролетные конструкции

Возможность применения ферм с использованием соеди­нительных пластин при строительстве сооружений с пролетом более 30 метров без внутренних опор широко используется в проектировании большепролетных конструкций.

Применение ферм с соединительными пластинами можно встретить в складских, спортивных, сельскохозяйственных и коммерческих сооружениях. Фермы для большепролетных сооружений можно проектировать в широкой шкале конфигураций – стандартные стропильные фермы с высотой до 5 метров, так и рамные, арочные или другие фермы.

Особое внимание стоит уделить конструкции из решетчатых рам, узлы которых связаны с помощью соединительных пластин. Рамы расположены на расстоянии около 3 метров друг от друга. Между ними спроектированы главные балки, несущие главное покрытие и одновременно, совместно с продольными стяжками, обеспечивающие стабильность рамы.

Преимущества системы заводского изготовления в строительстве большепролетных конструкций

Экономия, надежность, долговечность – этими словами можно коротко охарактеризовать преимущества деревянных большепролетных конструкций, изготовленных в заводских условиях.

Далее приведены преимущества деревянных конструкций, имеющие влияние на цену конструкции и строительства в целом:

• несложный фундамент: деревянная конструкция сама по себе легкая и не требует массивного фундамента, как бетонная конструкция;
• удовлетворительные противопожарные качества и коррозийная стойкость;
• быстрый и не сложный монтаж, который в большинстве случаев не нуждается в тяжелой механизации;
• возможность достижения большого пролета без применения внутренних опор;
• легкий и экономный монтаж отопления, электропроводки, санитарного оборудования, климатических систем и т.д.;
• экономия материала при заложении фундамента сооружения (внутренние капитальные стены распределение проводки и т.д.);
• не требуется высококвалифицированного рабочего персонала.