Способы соединения бревен в срубе. Способы вруба бруса и бревен: варианты угловых соединений и их различия

Прочность и теплотехника деревянного строения в немалой степени зависят от типа угловой врубки. Строители старых славянских поселений не держали в секрете варианты ее изготовления. Благодаря их устным мастер классам смогли сохраниться проверенные народные технологии. Плотницкие традиции существенно обогатились за счет иноземного опыта и внедрения полезных усовершенствований. Багаж знаний накоплен весомый. Теперь в деревянном строительстве применяются разнообразные способы вруба бруса и бревен, одним из которых предстоит воспользоваться для возведения собственной баньки.

Два «коренных» семейства врубов

Основополагающий критерий деления методов врубки на два крупных класса – наличие либо отсутствие перепусков. Так народные мастера называли остатки бревна, а затем и бруса, выходящие на торцах за пределы контура деревянного строения. Опираясь на данный показатель, в технологиях сооружения срубов выделяю две главные схемы рубки:

«В чашу», согласно которой углы вырубаются с остатком . Это самый распространенный способ, имеющий массу вариаций отечественного и зарубежного происхождения. Минус узловых чаш в ощутимом расходе вовсе не дешевого материала, плюс в отличной теплоизоляции угла. Да и выглядят рубленные в чашу строения весьма эффектно.
«В лапу» или по-простому «без остатка» . Согласно нему контур строения выстраивается четко по плану. При равнозначном с предыдущей технологией расходе материала внутренние габариты строения получаются больше. Рубленные в лапу углы требуют обязательной облицовки, иначе они будут продуваться и мокнуть. Срубы, построенные без перепусков, можно обшить вагонкой, блок-хаусом, оштукатурить, облицевать кирпичом или сэндвич-панелями. В отличие от вариантов с чашами здесь применимы, а порой и рекомендованы все направления отделки.

Одно из фундаментальных правил гласит о том, что все угловые соединения должны выполняться по единой схеме. Раз врубка бруса и бревеннесущих стен велась по схеме «в чашу», то и перегородки врубать нужно будет точно так же. Сразу обращаем внимание, что для угловых соединений в бревенчатых венцах применимы все существующие способы. А вот баня из бруса рубится преимущественно в лапу, но изредка применяется и ряд чашеобразных типов.

Оба класса угловых врубок «обросли» внушительным количеством дочерних подвидов, различающихся по сложности изготовления и теплотехническим качествам. Выбор наилучшего способа определяют:

опыт исполнителя;
климатическая специфика местности;
период, предпочитаемый для принятия банных процедур.

Для сборки венцов дачной баньки, эксплуатируемой только в летнюю пору, подойдут простейшие способы врубки. Особенно если хозяин собирается соорудить баню на дачном участке самостоятельно. Заказчику бригады мастеров, нуждающемуся в теплом строении для круглогодичного использования, не стоит отказывать себе в выборе сложной технологической схемы. Сведения о различиях и особенностях врубок помогут и самостоятельному исполнителю, и рачительному нанимателю строителей, стремящемуся деньги тратить не зря, сделать разумный выбор.

Варианты рубки с остатком

Наиболее доступным для начинающего плотника методом изготовления углового узла признают рубку в чашу, т.е. с остатком бревна на торце. В «чашечном» классе есть простенькие и сверхсложные технологии. В деревянном строительстве важно понять: то, что проще рубить, меньше будет греть и служить. Однако без плотницких навыков и познаний в данном искусстве за изготовление сложных конструктивных выемок лучше не браться.

Алгоритм изготовления простой чаши

Для производства рубки в простую чашку в бревне выбираются по бокам две выемки в форме полуцилиндров и продольная межвенцовая борозда, называемая лунным пазом. Все углубления в бревне делают сверху, что очень удобно для мастера, но нехорошо для стен. В развернутые к небу отверстия легко просачивается влага и попадает пыль через сопряжения, потерявшие из-за усушки плотность. Поэтому простые чаши нуждаются в постоянном обновлении конопатки.

Обладателю оцилиндрованного материала не нужно мучиться с предварительной подготовкой. Калиброванные бревна имеют единый размер, зачастую в них уже выбраны монтажные пазы. Даже изготовление угловых выемок производители оцилиндровки могут сделать, если к ним поступит заказ и вразумительная проектная документация. Покупателю пиленого леса предстоит провести обработку: окорить, высушить, выбрать продольную лунообразную борозду для надежной состыковки венцов, а затем уже приступать к рубке в чашу.

Последовательность работ по изготовлению простой чаши:

Окоренное бревно уложим на подобающее ему в срубе место для разметки.
Если продольная межвенцовая борозда еще не сделана, на тонком торце нижнего бревна, в верхней части которого предстоит делать выемки, начертим линию, равную ширине будущего паза.
Раздвинем ножки заводской или самодельной черты на ширину размечаемой монтажной борозды.
Приставим черту ножками к горбам уложенного в сруб бревна и примеряемого к нему верхнего собрата, затем процарапаем острыми ножками черты на нижнем бревне точный профиль верхнего элемента, «окаймив» бревно со всех сторон.
Завершив разметку паза, раздвинем ножки черты на расстояние, равное половине от среднего радиуса укладываемого сверху бревна.
Приставим опять ножки чертежного плотницкого инструмента к примеряемому и к лежащему поперек нижнему бревну, чтобы обрисовать полуцилиндры будущих угловых выемок.
Снимем примеряемый верхний элемент сруба, а на нижнем бревне сделаем запилы, не доходящие до глубины начерченных углублений 7-10мм.
Выберем топором отмеченные выемки и доработаем поверхность шерхебелем.

Способ изготовления углового соединения, основанного на технике рубки сруба в чашу с шипом, представлен на видео:

Нет особой разницы в последовательности действий. Рубить можно сначала паз, потом угловые выемки или в обратном порядке. Главное, чтобы все три конструктивные составляющие были точно вытесаны. Попыхтеть по любому придется: нужно будет примерять и стесывать излишки, если в сруб не «сядет» верхнее бревно. Поэтому с окончательной выборкой до процарапанных линий торопиться не стоит. Чистовую обработку желательно постепенно доводить до ума, чтобы слишком большими выборками не испортить материал. В старину первый раз начисто стесанные монтажные выемки мазали дегтем и укладывали на него верхний элемент. Замаранные отметины указывали, где еще нужно подтесать.

Дочерние варианты чаши

Рубка сруба в чашу привлекает неопытных исполнителей простотой и сравнительно небольшими трудозатратами. Однако без дополнительных замковых элементов она плохо держит тепло. Для строительства летней баньки это вполне приемлемо. Для возведения более теплой постройки замковый узел лучше дополнить присеком. Способ рубки усложниться, но теплотехника улучшится.

В списке ближайших «родственников» технологии вруба в чашу числятся:

Рубка в охлупень (она же в охлоп) , представляющая собой зеркальное отражение чаши. Данный способ также называют сибирской рубкой. Отличается тем, что угловые замки и лунный паз просто перевернуты вниз. Нижняя ориентация выемок исключает проникновение влаги и пыли в узловые сопряжения, благодаря чему не портится утеплитель и не мокнет сруб.
Чаша с выступом. Она появилась в результате народного усовершенствования способов в охлоп и в обло, согласно которым вырубки делают либо сверху, либо снизу бревна. Рубка чаши с выступом позволяет расположить продольный паз снизу, а угловые выемки вверху или поступить наоборот. Т.к. в чашу укладывать нужно будет бревно с межвенцовой бороздой, конфигурация выемки не может быть по-прежнему полуцилиндрической. Поэтому в чаше появился скругленный выступ, повторяющий радиус продольной монтажной борозды.
Рубка в охряп. Заключается в формировании двух равнозначных прямоугольных вырубок на верхнем и нижнем боку. Вариант проще простого, но годный только для сооружения хозяйственных построек.
Охлоп с присеком. С целью оптимизации прочности и теплоизоляции угла в чаше оставляют присек – это невыбранная четверть в чаше с внутренней стороны угла. Для состыковки нужна еще будет ответная выемка в сопрягаемом бревне.
Рубка в курдюк. Отличается от простой чаши наличием в выемке дополнительного шипа, повышающего прочность углового узла. Шип-то и называют курдюк или потёмок. Он дал название методу и повысил теплотехнические качества бревенчатой стены. Ориентировать рубку в курдюк можно в обе традиционные стороны. Чашу изначально рубят на половину ее высоты, затем вытесывается шип. Переносят размеры сформированного шипа на сопрягаемое бревно без особых ухищрений: накатывают на сруб и засечками отмечают, где нужно рубить ответный паз.

Довольно требовательными по отношению к мастерству и опыту исполнителя считаются два способа рубки сруба в крюк. Первый из них предопределяет вырубку половины чаши, а оставшаяся, не вытесанная половина должна четко состыковаться с полукруглой вырубкой сопрягаемого бревна. Вторая технология напоминает чашу с присеком, но бревна при этом отесывают на один кант, а отесанной стороной поворачивают внутрь строения. При рубке в крюк сохраняется максимальная мощность бревна, благодаря чему углы получаются теплыми и надежными.

Вот так проводится рубка в простой крюк:

Заморские технологии врубов с остатком

Принципиально канадская и шведская схемы рубки схожи с сибирской техникой «в охлуп». Только угловые пазы и выемки к ним имеют не округлую в сечении, а трапециевидную конфигурацию. Это веский плюс, т.к. при усадке славянские чаши расширяются, из-за чего нуждаются в периодической подконопатке. Канадская и шведская выемка после усадки плотно «садиться» на отесанное под нее бревно. Не остается вообще никаких зазоров, а с годами состыковка еще и самопроизвольно уплотняется.

Техника исполнения у них разная. Внешние различить можно по частично отесанным в районе замка бревнам «канадского» сруба и заточенным на шесть граней симпатичным «шведским» перепускам. У канадской технологии есть неплохой упрощенный последователь – рубка в седло.

Крайне требовательным моментом всех схем вруба с остатком является именно длина части бревна, выступающей за пределы контура строения. Излишне коротким перепуск делать нельзя, иначе он отколется. Чтобы желание сэкономить не привело к аварийному состоянию сруба, ГОСТом за номером 30974-2002 четко регламентированы предельные расстояния: от торца бревна до центра врубаемой чаши должно быть не меньше 1,4 диаметра обрабатываемого бревна.

Видео-демонстрация норвежской рубки:

Способы рубки без остатка

Вариантов рубки срубов в лапу значительно меньше, чем методов с чашей. Причиной их появления были не экономические соображения, а стремление переделать деревянный терем в роскошный дворец путем отделки. Вырубленные в лапу углы существенно холоднее. Капилляры на торцах открыты, поэтому внешнюю сторону угловых соединений в лапу настоятельно советуют зашивать хотя бы досками.

Для сооружения сруба с применением техники «в лапу» подойдет брус, лафет – стесанное на два вертикальных канта с противоположных сторон бревно. Пригодна оцилиндровка и обычный кругляк с вертикальными левым и правым затесами – «болванами». Длина болвана, т.е. длина бокового затеса, равна самому большому диаметру используемого материала. Ширина болвана, т.е. расстояние между затесами, равна 2/3 либо 3/4 диаметра вершины самого тонкого в приобретенной партии бревна. Его-то и нужно первым выявить и «оболванить» в качестве эталона для других бревен, чтобы в процессе работы не обнаружилось, что часть материала не подходит под размер запланированной лапы. Кстати, болваны можно вытесать сразу на всех бревнах, а потом заняться изготовлением лап выбранного типа.

Общая инструкция по изготовлению лап

Прямая лапа – самая простая схема в «лапном» классе, так что можно попытаться сделать ее собственноручно. У нее все линии предстоящей тески строго вертикальны и горизонтальны. Чтобы угол продувался меньше, лапу можно дополнить присеком, вытесав данное конструктивное дополнение с внутренней стороны угла. Самым надежным соединением в классе считается косая лапа, потому что наклонные плоскости не дают выворачиваться элементам сруба и старательно сохраняют тепло.

Рубятся все вариации в равнозначной последовательности:

Подготовленный к обработке болван снова отесываем сверху и снизу. Глубина затесов должна быть равна ширине болвана. В результате у нас получиться параллелограмм с одной воображаемой стороной и развернутым к нам квадратным сечением;
Торец параллелограмма расчерчиваем на 8 равнозначных горизонтальных частей.
Согласно выбранному типу лапы и табличным размерам на расчерченной плоскости отмечаем и соединяем точки;
Размечают линии будущих затесов с требующимися уклонами плоскостей и присеками, если решено, что они должны быть;
Аккуратно удаляем находящиеся за разметкой излишки и по первой готовой лапе делаем шаблон для переноса размеров на следующие бревна.

Нет необходимости самостоятельно рассчитывать размеры косых лап, они имеются в таблицах. Мастера их рубят неспешно, скрупулезно. Лунный паз выцарапывают по уложенным в сруб бревнам, раздвигая ножки черты на величину выявленного зазора.

Угловые врубки в брусе

Формировать округлое соединение в брусе сложно, да и не нужно, потому что для состыковки брусовых венцов разработаны свои методики. На базе лап были созданы идентичные варианты с очень похожими названиями: охряп, полдерева, курдюк.

Однако у бруса есть собственные, специфические способы и виды угловых соединений с применением вставных или выпиленных в материале шипов. Стены по традиции деревянного зодчества «пронизываются» нагелями - вертикальными деревянными гвоздями по 25-30 см в диаметре и высотой, равной 0,8 от высоты сруба. Следует помнить, что между элементами любого соединения в брусчатом и бревенчатом срубе нужно оставить вертикальный зазор для компенсации стандартной усадки, последующей за строительством. В чашах и лапах предельная величина зазора 0,5 см, в монтажных продольных пазах 1,0 см.

Для получения на выходе высокого процента пиломатериалов из круглых брёвен, применяют несколько разных технологий, включающих определённые циклы действий. По времени распиловка круглого леса и трудозатратность процесса бывает разной, в зависимости от выбранного метода обработки, места проведения работ, сезона. Так, некоторые предприятия строят цеха по первичной обработке сырья рядом с местом заготовок леса и экономят на этом.

В обработку идут не только стволы, но и большие ветки. Заготовки круглого леса сортируются по размерам и наличию коры. Стволы, не прошедшие сортировки, используются в дальнейшем для черновых работ (изготовления строительных лесов и др.). При приёмке сырья от поставщика проверяется не только кубатура, но и наличие повреждений, гнили, сучков – такие материалы не соответствуют техническим условиям. Изъяны древесины снижают на выходе процент готовой продукции, а сучки могут повредить оборудование.

Перед распиловкой часто проводится окорка стволов (удаление коры на специальном станке) – этот процесс необязателен, но считается экономичным:

из-за отсутствия застрявших камушков и песка в коре пила сохраняется от преждевременного износа;
повышается качество стружечного материала;
некоторые предприятия не принимают в обработку горбыль с неокоренных брёвен;
погрешность результатов при сортировке леса с помощью электроники снижается.

Типы раскройки леса

Прежде всего надо определиться с типом распила – их несколько. Тангенциальный – разрез идёт по касательной к годичным кольцам, поверхность получается с узорами в виде колец, арок. Доски, полученные таким способом, дешевле, но имеют высокие проценты усушки и разбухания.

Радиальный – разрез по радиусу, перпендикулярен годичным кольцам, рисунок равномерный, выход доски небольшой, но она отличается повышенным качеством и большей прочностью.

Рустикальный – проводится под любым углом, видны дефекты, сучки, заболонь и др.

Способы распила

Для каждого конкретного случая выбирается способ распила.

Вразвал – самый экономичный, почти без отходов, высокий процент готового леса. На выходе получаются необрезные доски и два горбыля.

С брусовкой – вначале получают двухкантный брус, необрезные доски, два горбыля. Затем брус распиливается перпендикулярно спилу на обрезные доски, по краям получаются две необрезные доски и два горбыля.

Секторный – вначале бревно распиливается на 4–8 секторов, а затем каждый из них на радиальные или тангенциальные материалы. Иногда в центре выпиливаются несколько необрезных досок.

Развально-сегментный – при таком распиле в центре ствола выпиливают две или несколько необрезных досок, а по бокам – из сегментов распиливаются обрезные односторонние доски.

Брусово-сегментный – похож на развально-сегментный, только в середине бревна выпиливается двухкантный брус, который затем распиливается на обрезные доски. Процент выхода пиломатериалов большой.

Круговой – после отпила одной или нескольких необрезных досок бревно поворачивается на 90 0 и отпиливаются следующие доски. Такой метод применяется, когда крупное бревно поражено в центре ядровой гнилью. С его помощью отделяется здоровая от низкокачественной древесины.

Агрегатный – с применением фрезерных инструментов и круглых пил одновременно с качественными пиломатериалами получают на выходе технологичную щепу (вместо горбылей и реек). Такая комплексная обработка леса позволяет рационально использовать сырьё и трудовые затраты. Получается безотходное производство готового пиломатериала.

Необходимый инструмент

Выбор инструментов зависит от количества планируемой готовой продукции, её качества и размеров изделий. Чаще всего распил выполняют циркулярной пилой. На определённых этапах производства требуется применение специальных станков.

Циркулярная пила выполняет точные надрезы в любых направлениях, прекрасно справляется с любыми размерами бревна, подходит для профессионального и домашнего использования.

Применяется для домашнего использования, когда надо заготовить небольшое количество пиломатериалов. Проще выполнить более трудную работу с помощью бензопилы, чем покупать дорогое оборудование. К ней понадобятся только специальная насадка, закрепитель для ствола и направляющие распила.

Станки для снятия коры. Они довольно дорогие, но при регулярном использовании на предприятии, где выполняются большие объёмы работ, быстро окупаемы. Их необязательно использовать, но желательно, потому что при этом можно получить ряд экономических преимуществ и удобств в производственном процессе.

А также понадобится:

Дисковый станок – для получения из леса необрезных материалов на выходе.
Ленточная пилорама даёт выход качественных пиломатериалов и низкий процент отходов.
Рамная пилорама – не нуждается в фундаменте и её можно устанавливать прямо в местах лесозаготовок.
Универсальные станки способны дать на выходе даже из низкосортной древесины качественный материал.

На предприятиях с массовым производством для получения сверхточных и качественных изделий устанавливаются целые комплексы современного оборудования, и распиловка леса проводится любой сложности.

Технологическая карта распиловки

Для подсчёта оптимального процента получения из бревна готовых пиломатериалов составляется карта распиловки леса. Эти расчёты можно сделать самостоятельно или воспользоваться специальной компьютерной программой. Такую информацию ещё можно получить в обычном справочнике, где собрана информация о проведении лесопильных работ.

Карта раскроя позволяет определить, сколько будет на выходе готовых изделий, какой процент отходов пойдёт на переработку. По этим данным, можно определить конечную стоимость продукции. Результат может во многом зависеть от породы леса. Существуют некоторые меры для увеличения процента выхода пиломатериалов.

Процент пиломатериала на выходе – это готовая для использования в работе, полезная древесина. Отходы – сырьё для получения плит МДФ, ДСП, ДВП. Эти объёмы будут зависеть от диаметра дерева, видов изготавливаемых изделий из цельной древесины, варианта пиления.

Процент из кругляка

Точный подсчёт каждого кубометра древесины – дорогого натурального сырья, важен на каждом деревообрабатывающем предприятии. Кубометры круглого леса подсчитывают несколькими способами.

По объёму транспорта. На каждый вид транспорта подсчитывается и устанавливается своя кубатура леса. Например, в вагоне вмещается 70,5 кубов круглой древесины. Тогда в трёх вагонах её будет 22,5 кубов. Такой метод подсчёта ускоряет приёмку сырья, особенно это важно при большом количестве поступившего груза. Но при этом существует большая погрешность в результатах подсчётов таким способом.

Расчёт по объёму одного ствола. Если вся лесозаготовка состоит из одинаковых по размеру лесоматериалов, то подсчитав объём одного, можно сосчитать их все и умножить на кубатуру одного. Такой способ более точный, но требует много времени и привлечения большего количества работников для приёмки груза.

Автоматизированные системы с измерительными рамками. Эти измерения дают более высокие проценты точности, чем проводимые людьми. Когда брёвна проходят через измерительную рамку, то учитываются все утолщения и кривизна ствола и даже сучки. При этом можно сразу и сортировать стволы.

Способ подсчёта путём умножения объёма на коэффициент. Измеряется высота, ширина, длина штабеля и умножается на коэффициент. Такой подсчёт быстрый, но с низким процентом точности. Применяется когда надо срочно определить количество кубометров.

Зависимость итогового процента выхода от технологии пиления

Чтобы увеличить выход готовых пиломатериалов, необходимо оптимизировать сам процесс распиловки. Особенно это касается работы с заготовками, имеющими кривизну, повреждения или другие изъяны:

Сначала надо выбрать и запустить в производство только качественный лес.
Затем выбрать стволы с повреждениями на торцах (гнилью, трещинами) и сделать отторцевание этих мест.
При участке ствола с гнилой сердцевиной, надо его удалить, а оставшуюся древесину разрезать на пиломатериалы. Они будут короче, но лучшего качества.
А также для получения высококачественной доски подходит метод кругового распила.
Выше процент выхода при распиловке лесоматериалов с большим диаметром.

Выход также зависит от качества бревна, сорта древесины, используемого оборудования. Новое качественное, хорошо настроенное оборудование позволяет обрабатывать стволы почти без потерь.

Эффективность раскроя леса можно увеличить, если принимать заранее специальные меры. Для этого надо произвести точные расчёты с помощью цифровых программ. Если это делать вручную, то процент брака на выходе будет больше. Следует заранее учесть, что из хвойных пород леса получается больше процент на выходе пиломатериалов. Потому что стволы у них ровные, большие, менее подвержены гниению и поэтому почти без брака. Из лиственных большой объём часто выбраковывается.

Для рационального использования древесины лучше брать короткие брёвна. Но в отечественном производстве обычно для распиловки берут стволы длиной от 4 м и более. Из-за их кривизны на выходе получается большой процент брака.

Дерево является одним из самых распространённых строительных материалов на земле, насчитывающим многовековую историю. Из дерева строят дома, бани, церкви, возводят элитные коттеджи и временные постройки. Повсеместная распространённость и доступность древесины, обеспечивают этому материалу повышенную привлекательность в глазах застройщиков.

Наш портал уже подробно рассказывал, и . Продолжаем начатый цикл статей.

Итак, из нашего материала вы узнаете:

Как построить тёплый и комфортный бревна.
Как рассчитать необходимую толщину стен.
На какие особенности необходимо обратить внимание при выборе ширины паза.
Какие бывают виды рубки.
О каких нюансах необходимо знать перед началом строительства бревенчатого дома.

Расчёт толщины стен сруба и диаметра бревна

Будет ли тепло в деревянном доме, если диаметр брёвен равен 25, 30, 35 и более см. Это - один из главных вопросов, которые должен задать себе любой застройщик, задумавший построить дом из окорённого или оцилиндрованного бревна. Согласитесь, что неразумно , если потом выяснится, что толщины стен недостаточно, чтобы с комфортом пережить суровую зиму. Утеплять дом снаружи или изнутри – тоже не вариант: пропадёт вся эстетика бревна. Остаётся усиленно топить бревенчатый дом и увеличить расходы на энергоносители или заранее просчитать достаточную толщину стен применительно к региону проживания.

В одной из наших прошлых статей мы уже подробно рассказывали, для каменного дома. На первый взгляд кажется, что сделать расчёт для бревенчатого дома просто - надо узнать требуемое нормированное теплосопротивление стен (R) вашего региона проживания. Для этого находим эти данные в Интернете. Например, для упрощённого расчёта (для Москвы и Московской области) возьмём R = 3.0 (м²*°С)/Вт.

Теперь нам надо узнать фактическую величину теплосопротивления стены, сложенной из бревна определённого диаметра. После чего мы сможем узнать (на основании расчёта), соответствует ли сопротивление теплопередачи нормативам. Для этого нужно воспользоваться следующей формулой:

R= d/λ, где:

d - толщина материала;

λ - коэффициент теплопроводности материала Вт/(м·°C).

Именно здесь кроется первый подводный камень. Коэффициент теплопроводности дерева (λ) представлен в следующей таблице:

Как видно, в ней приведены три значения. Какое из них брать, и что означают «обычные» и «влажные» условия?

Hermes-sz Пользователь FORUMHOUSE

Коэффициент теплопроводности материала (в том числе и утеплителя) во многом зависит от его влажности. А эксплуатационная влажность материала зависит от климатической зоны и режима использования помещения.

Например, теплопроводность сосны и ели (в сухом состоянии) поперек волокон (тепловая энергия из деревянного дома выходит наружу поперёк бревна) составляет 0.09 Вт/(м·°C). При нормальных условиях эксплуатации (А) и при эксплуатации во влажной зоне (Б) коэффициент теплопроводности материала увеличивается и составляет 0.14-0.18 Вт/(м·°C).

Если материал переувлажнён, увеличивается его коэффициент теплопроводности, и уменьшается термическое сопротивление конструкции. Поэтому, для примерного расчёта, возьмём следующее значение: материал стен - сосна, коэффициент теплопроводности материала (усреднённое значение в нормальных условиях эксплуатации) – 0.15 Вт/(м·°C).

Чаще всего коэффициент теплопроводности материалов и утеплителей указывается в сухом состоянии, т.е. полученный при лабораторных испытаниях, которые отличаются от реальных условий эксплуатации. Об этом нужно помнить, производя самостоятельный расчёт.

Итак, с коэффициентом теплопроводности дерева мы разобрались. Остаётся выбрать толщину стены, для которой требуется произвести расчёт. И здесь кроется второй подводный камень. Брёвна укладываются друг на друга, т.е. есть паз. Причём, в зависимости от диаметра бревна (D), требований заказчика, меняется ширина паза (H), а значит и фактическая ширина этого узла в привязке к толщине бревна. Эта взаимосвязь представлена на следующем рисунке.

Видно, что при одинаковом диаметре брёвен, в зависимости от конструктивных особенностей узла примыкания брёвен, ширина паза может варьироваться. Поэтому просто подставить в вышеприведённую формулу толщину выбранного бревна нельзя. Нужен некий общий знаменатель, который можно использовать для расчёта. Для решения этой задачи воспользуемся опытом пользователя нашего портала с ником zaletchik .

zaletchik Пользователь FORUMHOUSE

Я хочу жить в рубленом доме. Газа на участке нет, и не предвидится. Регион проживания - Московская область. Значит - остро стоит вопрос уменьшения затрат на отопление. Отапливать дом собираюсь котлом, работающим на дизельном топливе. Эти вводные данные вынудили меня заняться изучением теплофизических свойств сруба.

Сначала zaletchik рассчитывал теплохарактеристики , вычисляя среднее значение толщины ограждающей конструкции. Такой подход был не совсем корректен, т.к. теплопотери считались прямо пропорционально толщине стены. В результат мозгового штурма и общения с пользователями FORUMHOUSE, zaletchik сделал более правильный расчёт.

zaletchik

Для корректного расчёта теплопроводности стен рубленого дома я рассчитал толщину сруба из бруса, обладающего такими же теплоизоляционными свойствами, что и сруб из бревна определённого диаметра (D).

Оставив за рамками статьи подробности расчётов, с которыми можно ознакомится в теме , сразу перейдём к полученным коэффициентам, которые нужны нам для расчёта.

Для различных значений ε (H/D отношение толщины паза к диаметру бревна ) вычислены соответствующие значения μ (Hэфф*D отношение толщины бруса к диаметру бревна , имеющие одинаковые теплопроводящие свойства). Результаты сведены в таблицу.

Для наглядности рассмотрим следующий пример. Допустим, диаметр бревна, используемого в строительстве сруба – 45 см. Ширина паза – 23 см. Отсюда: ε = 23/45 = 0.5. Теперь находим в таблице значение μ, соответствующее полученной цифре. Это – 0.83. Далее находим толщину стены, сложенной из бруса, в отношении к диаметру бревна, имеющих одинаковые теплопроводящие свойства: 0.83*45 = 37.4 см. Переводим в метры – 0.374 м.

R = d/λ, где:

d - толщина материала;

λ - коэффициент теплопроводности материала Вт/(м·°C). В нашем варианте бревна из сосны – 0.15 Вт/(м·°C).

R = 0.374/0.15 = 2.49 (м²*°С)/Вт

Либо, можно воспользоваться такой формулой:

R = μD/λ, где:

μ - коэффициент, берется из таблицы, указанной выше;

D - диаметр бревна в м;

λ - коэффициент теплопроводности древесины.

R = 0.83*0.45/0.15 = 2.49 (м²*°С)/Вт

Одним из факторов, определяющих теплосопротивление стен, является диаметр бревна и порода древесины.

Ранее мы указывали, что для Москвы и Московской области R = 3.0 (м²*°С)/Вт. Исходя из полученного результата, для стен, сложенных из сосновых брёвен, R = 2.49 (м²*°С)/Вт. Т.е. стена не дотягивает до регламентируемого значения теплосопротивления. Можно увеличить диаметр бревна или выбрать другую древесину – кедровую сосну. Коэффициент теплопроводности этого материала (диаметр бревна и ширину паза оставляем без изменений) – 0.095-0.10 Вт/(м·°C).

Производим расчёт.

R = 0.83*0.45/0.10 = 3.74 (м²*°С)/Вт

Т.е., норма по фактическому сопротивлению теплопередачи перекрыта.

Можно пойти по другому пути и воспользоваться другой формулой, чтобы узнать необходимый диаметр бревна из соотношения: ширина паза в полдиаметра бревна.

D = Rtp*λ/0.83, где:

Rtp – регламентируемое теплосопротивление стены;

λ - коэффициент теплопроводности древесины;

Делаем расчёт для сосны.

D = 3.0*0.15/0.83 = 0.54 м.

Воспользовавшись данной методикой и «играя» с разными величинами – меняя диаметр бревна, ширину паза, древесину – можно произвести самостоятельный расчёт и выбрать оптимальную толщину стены бревенчатого дома.

zaletchik

Мои прадед и дед были специалистами по строительству срубов, лесозаготовке и деревообработке. От них я узнал о требуемой ширине паза в 1/2...2/3 диаметра бревна.

Также на теплоэффективность бревенчатой стены влияет не только ширина паза, но и профиль бревна - его сечение: круглое или т.н. полубревно, обтёсанное с двух сторон - лафет. Стесав древесину, мы уменьшаем теплосопротивление стены, т.к. бревно в стене работает всем своим сечением.

Конечно, результаты данного упрощённого расчёта ориентировочны. Большая часть теплопотерь в доме происходит через окна, систему вентиляции, кровлю и фундамент. Т.е. тёплый деревянный дом - это сбалансированная система, где все узлы работают в тесном взаимодействии и соответствуют друг другу. Нет смысла делать стены из бревна диаметром в 0.4-0.5 метра и выбирать широкий паз, если дом продувается через щели , а углы промерзают .

Особенности рубки сруба

Чтобы выбрать оптимальный вариант рубки бревенчатого дома и тем самым сделать его тёплым, нужно понять, какие варианты рубки существуют, и чем они отличаются друг от друга. Сначала надо дать определение таким понятиям, как врубка и венец.

Hermes-sz

Врубка - это соединение различных деревянных частей сруба между собой.

При правильной врубке нагрузки равномерно перераспределяются между брёвнами. Для этого все соприкасающиеся части должны плотно прилегать друг к другу. Также в этих местах не должна скапливаться влага, которая со временем может вызвать гниение древесины.

Венец - это сруб дома, состоящий из четырёх брёвен, уложенных в горизонтальной плоскости. По углам венец связывается врубкой. В процессе возведения дома венцы укладываются друг на друга - получается стена.

Следует помнить, что от диаметра бревна и ширины паза зависит количество венцов, что влияет на расход материала, а значит - на конечную цену и теплотехнические свойства сруба. Например, для возведения стены высотой в 3 метра из бревна диаметром в 25 см и 40 см потребуется разное количество венцов. При строительстве дома из бревна большего диаметра уменьшается количество врубок, замков, межвенцовых соединений. Т.е. мест, которые впоследствии могут продуваться, что приведёт к теплопотерям.

Выбирая бревно для сруба, необходимо соблюсти баланс между диаметром бревна, его стоимостью (цена за материал) и цены за работу с таким бревном.

Мастерам работать с бревном большого диаметра сложнее физически. Также может потребоваться использование спецтехники - крана.

Кроме этого, при выборе в качестве строительного материала окорённого бревна, помним о таком параметре как сбежистость.

Сбежистость - разница в толщине бревна в соотношении диаметра комля и верхушки. Окорённое бревно, не прошедшее, в отличие от оцилиндрованного бревна, машинную обработку, не может быть полностью ровным. Его нижняя часть (особенно при большой длине бревна) всегда толще, чем верх. Чтобы стена получалась ровной, при строительстве рубленого дома мастера, при укладке венцов, чередуют разные по толщине брёвна.

Саму рубку принято делить на два типа:

Без остатка (в лапу).
С остатком (в чашу).

Рубка без остатка, или в чистый угол, предполагает максимальное использование всей длины материала.

При такой рубке получается прямой угол, что увеличивает полезную площадь дома и сокращает расход бревна. Но, исходя из практического опыта, можно сказать, что такой вид угла подвержен промерзанию. Чтобы этого избежать, ещё в старину углы дома, срубленного «в лапу», обшивали накладными досками, или как вариант, дом впоследствии обкладывали кирпичом. Это препятствовало промерзанию и продуванию углов.

Рубка с остатком – более затратный, но и более теплоэффективный вариант. Т.к. концы бревен выступают по углам дома, этот узел более защищён от продувания, заливания дождём и промерзания.

Оставив за рамками данной статьи всё многообразие различных видов рубки, сделаем упор на ключевых особенностях трёх основных видов рубки сруба. Это:

Русская рубка;
Канадская рубка;
Норвежская рубка.

В нашей стране традиционно деревянные дома строят из круглых брёвен. Вдоль бревна делается полукруглый паз. Угловой замок делается врубкой в «обло» в чашу. Название пошло от слова «облый», т.е. круглый. Чаша может быть расположена вниз или вверх.

Если чаша расположена вниз (рубка чаши «в охлоп»), то такое соединение считается более влагоустойчивым, а бревно лучше сохраняется.

При выборе этого типа рубки нужно учесть одни нюанс.

Hermes-sz

Основной недостаток русской рубки заключается в том, что бревна усыхают вдоль и поперек волокон неодинаково. В результате, после усадки, бревна недостаточно плотно сидят в срубе.

При уменьшении диаметра бревна происходит изменение формы соединительных чаш. Чаши раскрываются и из полукруглых становятся овальными. Появляются щели. В результате сруб приходится ещё раз конопатить. Кроме этого, открытый утеплитель подвержен воздействию неблагоприятных атмосферных явлений. Он напитывается водой, а бревна могут начать гнить.

Этого недостатка лишен сруб, выполненный по-фински. Принцип тот же, что и в русской рубке, за исключением того, что в этом варианте межвенцовый паз делается меньшего радиуса (заовален). Таким образом, верхнее бревно опирается на нижнее только краями (поднутрение).

В результате при усадке брёвен края межвенцового паза не раскрываются, брёвна сидят плотно, щелей нет, а утеплитель не подвержен воздействию ветра и дождя.

Этап разделения пиловочника на заготовки можно считать основным в лесопильном производстве. Данная статья будет из серии «как это сделано», мы одним глазком заглянем на пилораму, попробуем растолковать некоторые актуальные термины, которые периодически попадаются рядовому потребителю.

Именно на этой стадии получают доску и брус, погонажные изделия, которые потом становятся заготовками или деталями, которые мы используем в быту или на стройплощадке. От того, какую схему раскроя выбрал производитель, каким оборудованием он воспользовался - зависит качество и рабочие характеристики пилопродукции, а также сортность изделий, процент ценностного выхода изделий и полученных неделовых отходов. Рациональность распиловки кругляка во многом определяет экономическую эффективность лесопильного производства в целом.

Сырьё

Круглые лесоматериалы (пиловочник, кругляк) - это и есть сырьё для производства пиломатериалов. На пилораму для последующего раскроя привозят брёвна и кряжи из хвойных или лиственных пород. Бревном называют верхнюю и среднюю часть хлыста, а кряжем - нижнюю комлевую его часть. Кряжи идут в основном на создание специальных изделий (типа: шпона и стружки, бочек, обувных колодок, лыж, деталей судов и самолётов, ружейных элементов…). Брёвна используют для создания пиломатериалов общего назначения - доски, бруса/бруска, строительных погонажей.

Что касается понятия «хлыст» - то в лесозаготовке так называют весь ствол дерева, которое было повалено, без корня и веток.

Интересно, что к качеству и техническим характеристикам пиловочника предъявляются требования государственных стандартов. Например, ГОСТ 9463 — 88 «Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия») содержит информацию по разделению пиловочника на сорта - выделено 1, 2 и 3 сорт. Нормативный документ указывает нам оптимальную толщину и длину кругляка для конкретных сфер использования. Также в нём даны оптимальные припуски и дефекты, которые могут быть допущены в пиловочнике каждого из трёх сортов. По размеру кругляк разделяется ГОСТом на мелкий (6-13 см в диаметре), средний (14-24 см), крупный (24 и больше сантиметров). Аналогичные данные по другим породам собраны в ГОСТ 9462 — 88 (Лесоматериалы круглые лиственных пород).

Чтобы получить качественный брус или доску, ответственные производители применяют исключительно живой и здоровый лес, который по всем критериям соответствует положениям актуальных гостов. Как показывает практика, получить долговечные и надёжные конструкции из сухостоя и горельника не получается, так как подобная древесина очень часто сильно повреждена насекомыми, склонна к гниению, обладает низкими прочностными характеристиками.

Методы раскроя бревна

Принципиально можно выделить два подхода к раскрою кругляка. Это - распиловка и фрезерование. В некоторых случаях данные технологии комбинируются. Фрезерование происходит на брусующих станках, которые обычно обрабатывают кругляк со всех сторон одновременно, выдавая брусья с заданным профильным сечением или четырёхкантный (когда все четыре стороны плоские). Довольно часто фрезерование комбинируется с пилением.

Раскрой пилением выполняется на линиях и станках нескольких типов - вертикальными рамами, ленточными станками, дисковыми установками с одним или несколькими кругами. В зависимости от того, сколько оснасток используется в каждом проходе, раскрой классифицируют на:

Групповой,
Индивидуальный.

При групповом раскрое используется несколько пил/дисков, которые распускают бревно сразу на несколько изделий, что имеют сечение, соответствующее выставленным оператором дистанциям между ножами. При индивидуальной распиловке, единичная оснастка последовательно вырезает из кругляка отдельные заготовки.

Выделяют несколько видов раскроя кругляка в зависимости от направления продольных пропилов и количества проходов.

1. Метод «вразвал» заключается в параллельном расположении пропилов, которые выполняются несколькими пилами (рамы, несколько кругов) или одной пилой - соответственно выполняться может за один проход или за несколько. Таким способом обычно получают необрезную доску с разным направлением волокон, её края с острым обзолом могут затем быть срезаны для получения обрезной доски. Метод вразвал считается оптимальным при работе с пиловочником диаметром до 180 мм или если бревно имеет искривление.

2. Метод «с брусовкой» используют для нарезки пиломатериалов с разными размерами сечения и разной ориентацией волокон в изделиях. В качестве сырья тут в основном используются крупные пиломатериалы (от 24 см). Суть способа заключается в минимум двух проходах, когда изначально из бревна производят двухкантный брус (только 2 стороны опилены), а затем уже его кроят на необрезные доски с одинаковой или разной толщиной. В толстом кругляке диаметром от 300 мм брусьев может быть выпилено несколько.

3. Метод «брусо-развальный» похож на раскрой вразвал, только тут кроме краевых необрезных досок, получается также крупная средняя часть бревна в виде двухкантного бруса, что потом нарезается по методу «с брусовкой».

4. Секторный и сегментный способ , как правило, применяют для деления кряжей, чтобы получить изделия специального назначения с тангенциальным или радиальным расположением. Эти два метода характеризуются предварительной нарезкой кругляка на сегменты или сектора, которые затем распускаются на доски или брусья методом вразвал или с брусовкой.

5. Круговой способ чаще всего используется, когда используется крупный пиловочник диаметром более 32 сантиметров, сердцевина которого поражена внутри гнилью, или если он имеет ложное ядро. Применяя такой подход, мастерам удаётся выпилить качественные пиломатериалы, оставляя дефекты в отходах. Делают круговой распил индивидуальным способом - одной оснасткой. Сначала отделяют один горбыль, бревно укладывается на полученную плоскость, и перпендикулярно ей выполняется следующий проход. Потом заготовка переворачивается, производится продольный пропил под 90 градусов к предыдущей плоскости.

Существует ещё несколько десятков способов распиловки, которые применяются не так часто. Особняком среди них стоят варианты, разработанные для создания пиломатериалов, склеенных из разной формы отрезных участков.

Планирование раскроя

При делении пиловочника на доску и брус неизбежно появляются отходы в виде стружки, обрезков торцевых участков, горбылей и реек с обзолом, вырезанных пороков и дефектов… При грамотном подходе к планированию работ производитель может повысить выход деловой продукции, более рационально используя ценное сырьё.

Для достижения оптимального раскроя в соответствие с техническими условиями, прежде всего, необходимо также правильно оценить исходные характеристики кругляка. В целом важным фактором может оказаться:

Диаметр и длина бревна.
Сбежистость, размер сердцевины бревна.
Искривления пиловочника.
Наличие критичных пороков и дефектов.
Порода древесины.
Влажность сырья.
Необходимые характеристики продукции на выходе - спецификация (расположение волокон, форма сечения, длина…).
Технологичность производственных мощностей.

На основании анализа имеющегося сырья принимается решение о выборе метода распиловки, чтобы как можно более полно использовать бревно, в том числе его сбеговую часть. Данные работы сейчас всё чаще выполняют при помощи специальных программ, которые учитывают поставленные задачи и приоритетность сечений, на выходе выдают карты оптимального раскроя, подходящего для конкретного типа используемого оборудования. По таким картам оператор пилорамы собирает постав и производит раскрой.

Поставом называется комбинация пильной оснастки и дистанционных прокладок, которая обеспечивает получение пиломатериалов заданных сечений. По сути, постав - это план-схема для последующего деления.

Чаще всего характеристики постава проще отобразить рядом цифр. Например, возможен такой вариант пиления вразвал: 20-20-40-40-20-20 - где в центре имеем две доски толщиной 40 мм, а по краям - по две доски толщиной 20 мм. А так выглядит постав пил для раскроя с брусовкой:

1-ый проход 20-20-150-20-20 (один брус двухкантный 150 мм и 4 доски).
2-ой проход 19-32-40-40-32-19 (шесть досок получится из центрального бруса).

Кстати, по данным примерам поставов, можно увидеть некую закономерность. Во-первых, из центра кругляка режут более массивные изделия, а краевые зоны идут на получение более тонких пиломатериалов. Во-вторых, в приоритете всегда должна быть симметрия постава, хотя иногда используются и несимметричные схемы. В-третьих, предпочтение обычно отдают распиловке с брусовкой, как методу наилучшим образом приспособленному под рациональное использование лесоматериалов.

Распиловка кругляка на доску и брус выполняется продольным способом, но в линию также может включаться оборудование для поперечного пиления. На некоторых производствах машинным способом производится вырезание дефектов, удаление/заделка сучков пробками на клею, склеивание заготовок из отрезков, освобождённых от дефектов. Для оптимизации процесса деления кривого пиловочника нередко применяются операции предварительной разметки и предварительного фрезерования.

Нередко возникает необходимость из бревна получить брус прямоугольного сечения. Сделать это не так уж и сложно.

Если вы уже знаете, как правильно отесывать бревна, то вытесать брус для вас также не составит труда. Главное при этом правильно разметить бревно, чтобы получить брус нужного размера.

Отесывание бревна на два канта мы уже рассматривали в статье о подготовке бревен .

Давайте теперь посмотрим, как из бревна вытесать прямоугольный или квадратный брус .

Разметка бревна для получения прямоугольного бруса

При разметке следует быть внимательным и учитывать, что диаметр комлевой и вершинной частей различаются. Поэтому лучше всего начинать разметку с конца с меньшим диаметром.

Закрепите бревно любым удобным для вас способом, как описывалось в статье о подготовке бревен.

Проведите окружность, после чего наметьте ее диаметр в виде вертикальной черты, соединяющей верхнюю точку окружности с нижней. Для работы используйте специальный плотницкий циркуль с закаленными металлическими концами.

Получившийся диаметр нужно разделить на три равных отрезка и провести через их концы перпендикуляры так, чтобы они пересеклись с окружностью.

После этого точки пересечения с окружностью соедините, чтобы получился прямоугольник.

Наиболее выгодным считается соотношение сторон 5:7, то есть 10:14, 15:25, 20:28 и т.д. – это будут выгодные сечения.

Разметка бревна для получения квадратного бруса

В некоторых случаях требуется получить брус квадратного сечения. В этом случае окружность делится двумя перпендикулярными друг другу диаметрами, после чего точки пересечения диаметров с окружностью соединяют прямыми линиями.

Все основные операции по разметке торцов бревен для получения прямоугольного и квадратного бруса показаны на рисунке ниже.

Основные операции по вытесыванию бруса из бревна

Сначала намечают центральную ось (диаметр).

Потом размечают торцы бревна так, как описывалось выше.
После этого вдоль размеченного с торцов бревна с помощью намеленного шнура намечают линии отески.

Для этого шнур закрепляют по краям бревна в защепах, сделанных топором, так, чтобы шнур был внатяжку. После этого шнур немного оттягивают, как тетиву лука, и отпускают. Ударившись об бревно, шнур оставляет линию. По этой линии и будет производиться отеска.

Сначала по отесываемой стороне через 20-40 сантиметров делают надрубы топором, не доходя до линии отесывания несколько миллиметров.

После этого топором производят грубую отеску, снимая основной слой дерева, продвигаясь от надруба к надрубу. Когда основной слой снимаемой древесины будет удален, отесываемую поверхность зачищают либо аккуратными отесывающими ударами топора, либо шерхебелем.

Сегодня брус редко вытесывают из бревен топором. Для этого существуют фрезерно-брусующие линии, производящие брус в промышленных масштабах. Однако при строительстве бани у вас может возникнуть ситуация, когда потребуется вытесать плоскую поверхность на одной или нескольких сторонах бревна. Поэтому основные приемы вытесывания из бревна бруса или отесывания бревна на 1-2 канта нужно знать.

При строительстве бани в настоящее время широко используется ручной электро- и бензоинструмент. Если вы будете делать плоскость бензопилой, то последовательность операций будет такой же – разметка, надрубы вдоль отесываемой стороны, черновое снятие слоя древесины, и только потом доводка до линии оттески с помощью топора или электрорубанка.

Теперь вы знаете, как отесать бревно, как вытесать из бревна брус . В других статьям поговорим о том, как правильно сделать паз в брусе или бревне , как правильно пилить дерево , как строгать доски и брусья .

Последние публикации:

Даже правильно выложенной кирпичной печи, со временем требуется ремонт. Высокие температуры, нарушение тяги, механические повреждения кладки – все это приводит к появлению дефектов, которые требуют устранения. Ведь хорошая тяга и отсутствие трещин в стенках –…