894

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА

УДК 693.94

В.Д. Азанов – студент; М.Н. Черникова – научный руководитель, старший преподаватель,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

БЫСТРОВОЗВОДИМАЯ КАРКАСНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

Аннотация. В данной статье я рассмотрел быстровозводимые каркасные технологии строительства, виды строительства каркасных домов из дерева, достоинства и недостатки строительства каркасных домов , а также их стоимость.

Ключевые слова: строительство, технологии, каркас, конструкции

Быстровозводимые каркасные дома появились в нашей жизни не так уж давно. Их замечательные эксплуатационные качества, доступная цена и сравнительно быстрое возведение сделало данный тип строений чрезвычайно популярным. Сейчас строения такого типа возводятся практически повсеместно.

История

Если углубиться в прошлое, то станет очевидным, что технология каркасного строительства попала к нам из Канады (канадские дома). Жители страны должным образом оценили такое жилье, теплое, уютное и быстровозводимое.

Канадский дом Отказу от возведения стандартных домов с использованием срубов и начало строительства быстровозводимых каркасных строений способствовали следующие факторы:

Уменьшение числа лесных массивов заставляет задуматься об альтернативных способах ведения строительства;

Размеры строений из цельного дерева ограничены длиной имеющихся бревен; быстровозводимые постройки этого недостатка лишены;

Применяя данную технологию, строителям удается возводить достаточно габаритные жилища, имеющие много комнат и оригинальную планировку. Отличные энергоэффективные качества этих построек, их эффективность и бюджетность вывели данный способ строительства жилья на первые места в центральных, а также северных регионах России.

Быстровозводимые сооружения: технологии

Самые распространенные технологии: канадская, немецкая и финская

Канадская технология заключается в следующем. Сначала сколачивается каркас, который потом будет обшит ДСП или ОСИ плитами. У технологи имеются свои нюансы, поэтому отдельные факторы могут стать причиной снижения качества строительства или увеличения его сроков.

По финской методике строительство осуществляется похожим образом. На специальных фабриках изготавливаются целиком модули (это могут быть уже

311

комнаты, или только стены), которые собираются в целое здание на месте нахождения будущего дома.

Немецкая технология (фахверковые дома) предполагает изготовление особого строительного комплекта (промышленным способом). Последний представляет собой каркас, полностью зашитый в панели. Он доставляется на место строительства и, наподобие конструктора, собирается.

Специалисты полагают, что оптимальной «золотой серединой» можно считать технологию Германии из бруса. Именно ее использование позволяет достигать максимального качества за минимальные сроки. Перемещение же таких комплектов гораздо проще и дешевле, чем аналогичных канадских элементов.

Конструкция каркасного дома

Строительство дома по каркасной технологии во многом похоже на сборку конструктора. Что входит в этот «конструктор» и как его правильно собрать?

Конструкция каркасного дома представлена элементами, связанными очень крепко друг с другом. Их изготовление происходит на заводах. Производители для создания раскосов, обвязок и стоек каркаса применяют брусья с различным сечением от 50*100 мм до 100*100 мм. В последующем все эти элементы соединяются на месте строительства дома при помощи скоб, гвоздей и шипов. Расстояние между ними определяется размерами обшивочного материала и требованиями к условиям жесткости. При этом технология, по которой происходит возведение каркасного жилища, строго прописана. Только при ее соблюдении можно построить надежный дом. Например, при создании чердака и цоколя нужно выдержать определенное расстояние, оно должно быть равно промежутку, образованному между основными стойками каркаса. Тогда нагрузка на несущие элементы в последующем будет распределяться равномерно.

При создании каркасного строения обязательным условием является использование атмосферостойкой наружной обшивки. Она должна обеспечивать надежную защиту от влаги и продувания. А чтобы готовый каркас обладал максимальной жесткостью, в ходе его устройства требуется использовать дощатые подкосы. Сами стены такого дома состоят из следующих элементов:

деревянные стойки;

утеплитель;

отделочный слой;

обвязка.

Быстровозводимые каркасные здания: преимущества

Неоспоримыми преимуществами строений, возводимых по каркасным технологиям, являются следующие:

Скорость возведения. Постройку можно собрать максимально быстро. Ни одна другая технология не дает возможности возводить коттедж настолько быстро.

Точность. Отдельные части строений, или крупные элементы, изготавливаются промышленным способом, в заводских условиях. Поэтому они абсолютно подходят друг к другу. Мастерам на площадке остается лишь, строго следуя

312

инструкции, собрать их в единое целое. К канадской технологии это не слишком относится, так как по ней сборку производят непосредственно на участке.

Бюджетность. Возведение каркасных строений обходится заказчикам значительно дешевле, чем строение обычных коттеджей. Такой тип жилища является более доступным для широких слоев населения.

Ход строительства не зависит от времени года и от температуры окружающей среды.

Мало отходов. Готовые блоки и конструкции попадают на стройплощадку фактически в готовом виде. На месте проводятся работы по их доводке и сборке.

Легкий фундамент. Особенности конструкции каркасного строения избавляют от необходимости обустройства солидного основательного фундамента. Сам каркас достаточно жесткий для того чтобы противостоять различным механическим воздействиям, в том числе и сейсмическим.

Виды каркасных домов

По классической технологии сначала собирают каркас из верхний и нижней обвязок, вертикальных стоек и поперечных балок, затем обшивают его листовыми материалами, утепляют, делают внутреннюю отделку. Утеплитель монтируется враспор в промежутки между стойками. Шаг стоек делают чуть меньше, чем ширина листов утеплителя, чтобы обеспечить плотное прилегание без щелей.

Выделяют несколько видов каркасных домов:

Дома из SIP-панелей (канадские).

Технология «Платформа».

Каркасно-щитовые дома по немецкой технологии.

Каркасно-рамочные, в том числе фахверковые.

Каркасные дома с ДОК.

Дома из SIP-панелей

SIP-панели или сэндвич-панели — готовые щиты небольшого размера с утеплителем внутри, которые используют для перекрытий и стен. В качестве утеплителя обычно используется полистирол, его вклеивают между двумя листами ОСП и прессуют. ОСП — ориентированно-стружечная плита, смесь щепок и стружки, проклеенная смолами. Слой утеплителя немного короче плит, это углубление нужно для крепления к брусу. Для соединения панелей применяют принцип «шип-паз», места стыков перед установкой запениваются монтажной пеной. Крайняя панель присоединяется к лагам перекрытия или брусьям каркаса.

SIP-панели производят в заводских условиях, это ускоряет сборку дома на месте. Технология широко используется в Канаде и США, поэтому дома, построенные с ее помощью, часто называют «канадскими».

Недостатки: проект должен предусматривать систему принудительной вентиляции, иначе будет образовываться конденсат. Использование готовых заводских панелей значительно дороже, чем обычное утепление и монтаж ОСП.

313

Технология «Платформа» — сборка стен на полу

Щиты для стен собирают в горизонтальном положении на плоскости пола, который служит платформой, а затем поднимают. Иногда обшивка тоже крепится, пока щит лежит. Чтобы каркас не перекашивался, делают укосины — дополнительные наклонные подпорки. Укосины врезают под углом в верхнюю и нижнюю обвязки, для прочности прибивают к каждой вертикальной стойке. Если стены делают из плитного материала, то конструкция получается достаточно жесткой, тогда укосины ставят временно, а потом убирают. Щиты для второго этажа собирают на перекрытии. Такая «послойная» сборка позволяет обойтись без строительных лесов.

Каркасно-щитовые дома по немецкой технологии — практичность и энергоэффективность

Немецкий вариант каркасно-щитовых домов — рекордные сроки строительства и готовые стеновые панели. Большие щиты полностью собирают на заводе и привозят на стройку уже со вставленными окнами, обшивкой и даже с проложенными коммуникациями. Однако размеры панелей требуют для транспортировки мощную технику, которая не всюду в состоянии проехать и развернуться. Другой недостаток — сложность контроля качества панелей со стороны заказчика при их производстве на заводе.

К достоинствам таких домов, помимо быстрого возведения, относят энергоэффективность. Практичные немцы учитывают затраты не только на строительство, но и будущую эксплуатацию. Если зима окажется морозной, то стоимость обогрева загородного дома выльется в значительную сумму, поэтому строение должно хорошо «держать» тепло.

Каркасно-рамочные и фахверковые дома — монтаж утеплителя в «раму»

Каркасно-рамочный способ — возведение каркаса из бруса и досок, которые образуют «рамы» для монтажа обшивки и утеплителя. При выполнении внутренней отделки есть возможность спрятать коммуникации в стены, но это же оборачивается минусом, если впоследствии понадобится переделка. На передний план выходит «человеческий фактор», так как готовых щитов нет, пирог стен полностью собирается вручную.

Фахверковые дома отличает характерный каркас с наклонными балками, который виден снаружи и выделен цветом. Традиции фахверка родом из средневековья, но тогда пространство между брусьями заполняли камнем и глиной, а сегодня для домов в этом стиле характерны большие площади остекления.

Основная нагрузка приходится на каркас, которому наклонные элементы придают жесткость, поэтому стекло для заполнения пространства между балками используют, не опасаясь, что оно лопнет. Для каркаса обычно берут клееный брус, он не деформируется и не трескается. Толщина бруса зависит от требований к толщине теплозащитного слоя. Фахверк обладает всеми достоинствами каркасного дома: малым удельным весом, отсутствием усадки, но плюс к этому — оригинальным внешним видом. Однако эстетическая привлекательность имеет обратную сторону: разработка индивидуального проекта в этом стиле обходится дороже, чем для традиционного «каркасника».

314

Каркасные дома с ДОК

Использование двойного объемного каркаса устраняет мостики холода, позволяет строить теплые дома для круглогодичного проживания высотой до 5 этажей. Вертикальные стойки располагаются со смещением в шахматном порядке. Утеплитель укладывают в два слоя, полностью устраняя щели. ДОК — каркас повышенной прочности, позволяет увеличить нагрузку на перекрытия. Технология делает возможным проектировать дома сложной конфигурации.

Достоинства и недостатки каркасной технологии

Достоинства:

1.Сроки строительства — главный, и зачастую, решающий аргумент для заказчика. После того как застынет фундамент, простой проект собирают за две недели. Строительство дома большой площади со сложным архитектурным решением занимает несколько месяцев.

2.Материалы, используемые в каркасном строительстве: клееный брус, доски, ОСП-плиты, SIP-панели, не деформируются от перемены влажности.Можно сразу приступать к чистовой отделке.

3.Экономия на всех этапах: облегченный фундамент, невысокие транспортные расходы, недорогие материалы и монтаж.

4.Использование мелкозаглубленных фундаментов.

5.Возможность строительства на сложных грунтах.

6.Современные утеплители обеспечивают хорошую теплоизоляцию и позволяют жить в каркасном доме круглый год.

7.Всесезонность строительных работ.

8.Допускается прокладывание коммуникаций в полостях стен. Недостактки:

1.Основной недостаток — небольшой срок эксплуатации, 50-80 лет. Однако любую деревянную постройку нужно ремонтировать, при должном уходе дом простоит дольше.

2.Каркасные дома — малоэтажные. Исключение — проекты с каркасом из металлических профилей. При деревянном каркасе не рекомендуется делать три этажа, но мансарда вполне допустима.

3.Перепланировка в щитовых домах невозможна, а в каркасно-рамочных зависит от проекта: некоторые стены убираются, если они не несущие. Но вопрос нужно обязательно согласовать с авторами проекта.

4.Низкая шумоизоляция.

5.Если в качестве утеплителя используется пенопласт, дом может пострадать от грызунов.

6.Низкая пожаробезопасность — относительный недостаток. Существуют утеплители, стойкие к возгоранию, например, базальтовая вата. Деревянные части строения обрабатываются защитными составами

А что с ценой?

Цена является немаловажным фактором при выборе той или иной технологии строительства дома. Ниже в таблице 1 представлены цена строительства каркасных домов в зависимости от вида строительства.

315

Таблица 1

Характеристика цен строительства каркасных домов

Вывод. Успешное овладение современными технологиями производства и монтажа быстровозводимых домов предоставило людям широкие возможности. Теперь практически каждый желающий может стать владельцем легкого, быстровозводимого и недорого жилья. Строительство таких домов активно осваивается в Финляндии, России, Германии и многих других странах.

Литература

1. www.PRO-karkas.ru – технологии каркасного строительства 2.www.karkasblog.ru – каркасные загородные дома

УДК 633.1:631.542.4

М.С. Ефимов – студент; Л.И. Шлякова – научный руководитель, старший преподаватель,

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ БРУС NATURI®

Аннотация. В данной статье рассматривается технология строительства деревянных домов из фрезерованного вертикального бруса, по технологии соединения шип-паз, исключающая этапы штукатурки, но при этом показывающая высокую энергоэффективность и прочностные характеристики.

Ключевые слова: вертикальный брус ,технология Naturi, современное домостроение.

Для начала обратимся к истокам данной технологии. Упоминания о первых выполненных строениях по технологии вертикального бруса датируются началом нашей эры, а их родиной является Норвегия, где-то в это время зародилась технология - вертикальный бочарный палисад. Суть ее заключалась в том, что делался своеобразный каркас с нижней и верхней направляющей. Бревна распиливались пополам и забивались между направляющих, предварительно обработав все смолой. Таким образом получался очень крепкий и надежный дом. Ведь ствол дерева, поставленный вверх, может выдержать нагрузку в 7 раз большую, чем уложенное горизонтально.

316

При классическом способе строительства, т.е. горизонтальной укладке постройки имеют свои минусы: они неизбежно дают усадку, поэтому жилые помещения рекомендуется вводить в эксплуатацию не раньше, чем через полгода после завершения строительства дома. А технология строительства из вертикального бруса не даёт усадки. Такой дом можно заселять сразу после завершения его строительства. Трудоемкость процесса возведения классического деревянного жилья и с вертикально расположенными брусьями практически одинакова. Так же метод вертикальной укладки бруса интересен и тем, что позволяет строить стены округлой формы.

Технология Naturi – это совокупность исторического опыта и открытий в деревянном домостроении. В конце 80-х начала 90-х годов австрийский инженер Георг Ганаус, всю жизнь проработавший на деревоперерабатывающем предприятии, задался целью сделать такую технологию вертикального бруса, которая бы исключила этапы штукатурки, обшивки, утепления. Целью инженера было создать технологию, которая позволит создать настоящий деревянный дом без использования клеев, утеплителей и других посторонних элементов. Тогда и родилась основа данной технологии, главным в которой является соединение шип-паз. Элементы дома держатся за счёт деревянных нагелей, проходящих как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Многоуровневая система соединений обеспечивает домам Naturi высочайший показатели прочности, устойчивости, надёжности и энергоэффективности. Технология начала активно развиваться в Австрии в конце 90-х годов.

Суть этой новинки в технологии домостроения вот в чем. Стена собирается по принципу паззла из небольших брусьев. Брус имеет сложный рисунок поперечного сечения, что позволяет, используя систему соединения паз/гребень и дополнительное крепление с помощью нагеля, собирать стену практически любой толщины и формы. Вертикальный сруб деревянного дома имеет огромную прочность. Это достигается за счёт того, что дерево изначально сухое и содержащее небольшой процент влаги, поступает на строительную площадку в специальной термоизоляционной плёнке, а после сборки немного набирает влагу из воздуха и, разбухая, брусья буквально намертво сцепляются друг с другом. Одной из особенностей технологии NATURI заключается в том, что для наружной и внутренней отделки можно использовать разные сорта древесины: снаружи отделать здание не пропускающей влагу и не гниющей лиственницей, а изнутри - полезным для здоровья и микроклимата кедром.

Если взять стену из бруса Naturi, толщиной 200 мм, то данную стену можно использовать в первую очередь для внутренних перегородок, а также для внешних стен для домов площадью до 150 кв.м. По нормам, установившимся на рынке деревянного домостроения, эта толщина стены подходит и для домов большей площадью, поскольку аналогом по теплосберегаемости является клееный брус с толщиной стены 240 мм.

Сопротивление теплопередаче данной наружной стены: R0=2,05 (м2*ºC)/Вт Стена толщиной 300 мм – это удачный выбор для наружных стен дома посто-

янного проживания с точки зрения сохранения тепла и продуваемости.

317

Эта стена отвечает всем нормам и правилам СНиПа и также не имеет аналогов в сравнении с классическими технологиями деревянного домостроения (толщина стены из клееного бруса или бревна должна быть не менее 400 мм, чтобы показать сравнимые параметры по теплу).

Согласно экспертизе государственного научно-исследовательского института тепловой техники и акустики в Вене, стена Naturi толщиной 300 мм имеет показатель U=0,3 W/m2K, а сопротивление теплопередаче данной наружной стены:R0=3,15 (м2*ºC)/Вт.

Стена толщиной 400мм позволяет построить массивный дом с минимальными затратами на отопление. Совместно с такой толщиной стены рекомендуется использовать утепление кровли не менее 350 мм и высокоэффективные окна с двумя рамами. Всё это наряду с наибольшими показателями звукоизоляции и сейсмоустойчивости, и сопротивление теплопередаче наружной стены(R0=4,12 (м2*ºC)/Вт) ― аналог кирпичной стены толщиной в 1260 мм

Плюсы

1.Дом фактически собирается по принципу конструктора. Все элементы заранее изготовлены на заводе, а для монтажа брусьев из-за их легкости не требуется прибегать к помощи сложной техники, что сокращает время на возведение дома;

2.Стены имеют огромную прочность и ровную геометрию, а благодаря гибкости монтажа у дизайнеров и заказчиков появляется возможность придавать стенам любую эксклюзивную форму;

3.Для стен не требуется дополнительное утепление или ветрозащита, а дом может выдержать большую снеговую нагрузку;

4.Практически отсутствует усадка дома, стены благодаря соединению паз/гребень и дополнительному креплению нагелем не ведёт даже при сезонных температурных колебаниях;

5.Дом по окончании возведения готов к заселению, а поверхность стен имеет вид финишного покрытия, избавляя своих владельцев от необходимости производить финишную отделку.

Недостатки

1.Из-за сложной системы соединения брусьев для их изготовления необходимо применять высокоточное токарно-фрезерное оборудование;

2.Возведение дома можно доверить только хорошо обученной и высококвалифицированной бригаде сборщиков;

3.Все детали будущего дома проходят через систему компьютерного моделирования, так как самое небольшое отклонение от проекта может привести к накоплению погрешностей, а один неровно уложенный или кривой брусок способен испортить всю стену.

Вывод

Вертикальный брус Naturi это безусловно современная уникальная технология, полученная с помощью достижений в деревообработке и инженерных решений. Онапозволяет возводить легкие, прочные и комфортные здания разнообразной

318

формы. Таким образом, возможно из тонкомерной древесины эффективным способом за короткие сроки создавать здоровые жилые помещения в любом варианте без феномена «усадки деревянного дома».

Данная технология требует высокой ответственности от этапа производства вертикального бруса, до этапа сборки деревянной конструкции. Так-как любая малейшая погрешность может испортить готовый продукт.

Литература

1.Сайт https://www.naturi.su/

2.Сайт http://www.cyclowiki.org/wiki/Naturi

3.Сайт https://www.vistadom.ru/tehnologiya-naturi/

4.Сайт https://www.calc.ru/Vertikalniy-Brus.html

УДК 626.82

В.Е. Калашникова – студентка; В.А. Волосухин – научный руководитель, профессор,

ФГБОУ ВО Донской ГАУ, г.Новочеркасск, Россия

ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАНАЛОВ ПЕРЕБРОСКИ СТОКА

Аннотация. Для решения водохозяйственных проблем во всем мире используется межбассейновое перераспределение стока с помощью крупных каналов переброски стока, служащих для передачи свободных водных ресурсов в наиболее напряженные по водообеспечению регионы.

Ключевые слова: водохозяйственные проблемы, водные объекты, переброска стока, водные ресурсы, деформации русел каналов, зарастание.

Ряд крупнейших каналов вместе с другими водными объектами и гидротехническими сооружениями образуют крупные водохозяйственные системы, призванные обеспечить рациональное использование водных ресурсов, улучшить условия проживания и водообеспечения населения на большой территории. Именно такой подход является наиболее целесообразным, когда каналы переброски стока должны рассматриваться не как самостоятельные водные объекты, а как составные элементы управляемой водохозяйственной системы, включающей реки, водохранилища, озера и специальные сооружения – плотины, шлюзы, насосные станции, водозаборы.

В процессе использования каналов могут возникать различные деформации русел, заиление, зарастание русел водной растительностью, повреждение и деформации противофильтрационных облицовок, значительная фильтрация, подъем уровня грунтовых вод, подтопление и засоление прилегающих к каналам территорий, ухудшение качества воды.

Деформации (размыв и заиление) русел каналов сказывается, прежде всего, на изменении шероховатости ложа. В деформируемых земляных руслах вместо зернистой шероховатости образуются рифели, дюны. Размыв или заиление русла

319

изменяют первоначальную форму поперечного сечения, что приводит к изменению пропускной способности русла.

Впроцессе эксплуатации одного из первых каналов переброски стока на юге России – Невинномысского канала, возникали различные виды деформаций. Верхняя часть русла в зоне переменных уровней подвергается размыву. В процессе деформаций вместо откоса 1:1,5 образуется вертикальная стенка («подсечка») высотой 0,5 – 1,5 м. Происходит размыв и деформация береговой линии в плане. В основном, эти деформации характерны у изгибов канала и его вогнутых берегов.

На отдельных участках Невинномысского канала наблюдаются оползни и оплывины откосов там, где нагорные каналы для отвода ливневых вод заилены. В зонах подпора и на выпуклых берегах происходило отложение наносов, объемы которых были значительными в первые годы эксплуатации.

Вдальнейшем после образования профиля равновесия заиление русла прекратилось.

Впериод эксплуатации каналов появляется проблема борьбы с зарастанием растительностью. При зарастании резко возрастает шероховатость русла, что в большей степени уменьшает пропускную способность каналов. Кроме этого, в этих каналах падают скорости, что вызывает интенсивное их заиление.

С точки зрения ограничения биологического загрязнения (развития водорослей) на облицованных каналах необходимо проводить регулярную их очистку от водорослей и ила. При этом в облицованных каналах должны обеспечиваться повышенные скорости течения (максимальные скорости в зоне развития водорослей

–не менее 0,5 м/с) и достаточно высокая мутность воды, ограничивающие развитие водорослей на откосах.

Снижению развития водорослей способствует также увеличение крутизны откосов и глубины канала, что будет соответствовать поперечному сечению, близкому к гидравлически наивыгоднейшему x [1].

Вместе с тем известно, что незначительное зарастание каналов, пока оно не вызывает существенного гидравлического сопротивления, полезно. Так как корневая система растительности защищает откосы от разрушения, растительность очищает воду от нефтепродуктов, от бактериального загрязнения, не допускает цветения воды. Поэтому важно систематически поддерживать в канале незначительное обрастание.

На Невинномысском канале наблюдается зарастание канала камышом и тростником в приурезных полосах шириной до 0,8 м. Эти полосы растительности предохраняют откосы от размыва. Такое незначительное зарастание русла канала в береговой полосе заметного влияния на увеличение шероховатости ложа канала не оказало.

При значительной фильтрации из каналов происходит подъем уровня грунтовых вод в приканальной зоне и подтопление прилегающей территории, что негативно сказывается на продуктивности сельскохозяйственных земель. Для изучения фильтрации при эксплуатации каналов наиболее рационально использование метода изолированных отсеков и метода точечных фильтромеров.

320