При укладке досок необходимо помнить, что, чем дальше выпиленная доска отстоит от центра бревна, тем больше будет в ней протяженность годовых колец и тем сильнее при высыхании она покоробится. Кроме поперечного коробления досок, в тех случаях когда они выпилены из косослойных бревен, наступает их скручивание.
Правильное расположение гвоздей при прибивке полов, которое препятствует короблению досок, показано на рис. 6.
Рис. 6:
а — коробление досок при естественной сушке; б — закрепление досок, препятствующее короблению при высыхании
Половые доски в момент их прибивки к лагам должны быть плотно прижаты друг к другу. Для этого, уложив без зазора несколько досок, к лагам прибивают приспособление, изображенное на рис. 7, и с помощью клиньев сжимают их.
Рис. 7.Приспособление для сборки полов:
1 — доски пола; 2 — балка; 3 — скоба; 4 — клинья
В течение нескольких лет, после окончательного высыхания пола, возможны образования небольших щелей между досками и небольшое коробление. При очередной окраске пола эти щели зашпаклевываются, а половые доски частично простругиваются.
Но в настоящее время в подавляющем большинстве случаев полы застилают линолеумом или специальными ковровыми материалами. По прибитым доскам прокладывается слой утеплительного картона, пергамина и оргалита, который окрашивается. На него стелится слой линолеума или коврового материала. Такой пол не требует периодической окраски, более теплый, его легко чистить.
Конструкция потолка в значительной степени зависит от этажности строения. Учитывая, что земельные участки стоят дорого и зачастую не превышают 12 соток, дачные дома возводят в два этажа. Чаше всего над рубленым домом сооружается мансарда[17], которая используется для круглогодичного проживания.
Поэтому сооружение потолка первого этажа будет рассматриваться с учетом строительства мансарды, жилая площадь которой приблизительно равна жилой площади первого этажа.
На семью в шесть человек общая площадь дома с учетом размещения в ней кухни-столовой, ванной, туалета и лестницы на второй этаж должна быть не менее 100 м2. Исходя из этого, продемонстрируем возможные варианты сооружения потолка и стропильной фермы мансарды. Для иллюстрации предлагаемых решений рассмотрим планировку дома на рис. 8, а внешний вид и сечение — на рис. 9. При составлении проекта учитывалось, что наименьшая протяженность наружных стен будет у квадрата, и длина бруса, имеющаяся в широкой торговле, составляет 6,5 м.
Рис. 8.Планировка дома:
1 — коридор; 2 — жилые комнаты; 3 — лестница в мансардное помещение; 4 — кухня-столовая; 5 — туалет; 6 — душевая
Рис. 9.Планировка дома (сечение по А-А)
Внутренняя стена, выполненная из бруса, необходима для опоры нижнего бруса стропильной фермы. Потолочные балки, к которым крепится потолочная подшивка, могут быть врезаны в противоположные стены (рис. 10) или подвешиваться к нижнему брусу стропильной фермы (рис. 11).
Рис. 10.Крепление потолков на врезной балке:
а — по открытым черепным брускам: 1 — нижний брус стропильной фермы; 2 — пол мансардного помещения; 3 — врезная потолочная балка; 4 — черепные бруски; 5 — накат; 6 — утеплитель потолка; 7 — пергамин; б — по закрытым черепным брускам; 1 — врезная потолочная балка; 2 — подшивка к балке; 3— брусья щитов; 4 — подшивка щитов; 5 — облицовка потолка; 6 — утеплитель потолка
Рис. 11.Подвесной потолок:
1 — нижняя балка стропильной фермы; 2 — потолочная балка; 3 — планка подвески; 4 — тяги подвески; 5 — хомуты подвески; 6 — брусья щитов; 7 — подшивка щитов; 8 — пол мансардного помещения; 9 — утеплитель потолка
В том случае, если настил потолка прокладывается по черепным брускам и плоскость потолка образуется из выступающих балок и заглубленного наката, он в эстетическом плане не достаточно красив, кроме того, со временем темнеет и обновлению не подлежит (рис. 10,а). Если настил потолка изготовлен в виде щитов, опирающихся на черепные бруски, то панель потолка будет плоской и его можно обшить фанерой, окрасить или оклеить обоями светлого тона (рис. 10,б). Такой потолок может периодически обновляться
Еще один вариант — подвесной потолок. В этом случае потолочная балка подвешивается на металлических подвесках к нижнему брусу стропильной фермы второго этажа. Таких подвесок у каждой балки может быть три и более, при этом балки могут иметь меньшее сечение и даже быть составными.
Потолочные балки, опирающиеся на противоположные стены, несмотря на значительное сечение, в процессе эксплуатации провисают, и это провисание устранить невозможно. В случае подвесного потолка провисание устраняется за счет регулирования длины подвесок.
Если нижний брус стропильной фермы одновременно служит и потолочной балкой, то полы второго этажа могут подшиваться непосредственно к ней, но в этом случае уменьшается звукоизоляция между этажами и отсутствует проветривание.
Как видно из рис. 10 и 11, между слоем утеплителя, расположенного на потолке, и нижним брусом стропильной фермы должно оставаться расстояние в 10–15 см для вентиляции как стропильных ферм, так и потолочных балок.
В предлагаемом строении размеры фундамента и стен выбирались из расчета их теплоизоляционных свойств, заведомо зная, что их прочностные характеристики выше предъявляемых требований. Вместе с тем такие элементы, как потолочные балки и стропильные фермы, требуют прочностного расчета. Учитывая, что журнал не рассчитан на специалистов, расчет будет упрощен.
Потолочная балка
Нагрузка на потолочную балку складывается из веса балки, веса подшивки потолка и веса утеплителя. Предельный прогиб — 1/200 ее длины.
В качестве потолочной балки необходимо использовать брус наибольшей прочности, соотношение сторон которого 5:7, а высота — 1/24 его длины. Предположим, что необходимо перекрыть пролет шириной 500 см. Высота балки 500/24 = 20,8 см, а ширина 20,8/7х5 = 14,8 см. Исходя из расчета, необходимо взять брус (22–25)х15 см.
Стропильная ферма
Деревянная стропильная ферма, собранная на гвоздях, не может гарантировать жесткость узлов, в силу чего для упрощения расчетов может рассматриваться как собранная на шарнирных соединениях. В таком виде ферма схематично представлена на рис. 12. В этом случае не учитывается часть нагрузки, передаваемой на другие элементы фермы.
Рис. 12.Схематическое изображение стропильной фермы
Древесина стареет, и поэтому установка более прочных элементов ведет к большей долговечности. Выявим элементы фермы, работающие под нагрузкой на изгиб: ЕМ — стропила фермы, нагружены собственным весом, весом крыши и весом снегового покрова. Ветровая нагрузка при уклоне крыши менее 30° не учитывается.
АВ — нижние брусья стропильной фермы, нагруженные собственным весом, весом полезной нагрузки и весом подвесного потолка.
Остальные элементы фермы работают на сжатие, и их сечение может быть назначено из конструктивных соображений — 10х10 и 10х15 см.
Конструктивно назначим высоту стойки СД в 1,5 м и определим уклон крыши. Из решения прямоугольного треугольника находим, что уклон крыши равен 17°.
В настоящее время наиболее распространенным материалом в сельском строительстве является волнистый шифер и гофрированное оцинкованное железо. Металлические крыши сооружаются при уклоне более 15°, а шиферные — более 28°. Из этого следует, что крыша должна быть покрыта металлическими листами. При углах наклона крыши более 30° стропильная нога ЕД рассчитывается не только на изгиб, но и на сжатие. В данном случае стропила могут рассчитываться как однопролетная балка на следующие нагрузки: сосредоточенная нагрузка — вес человека с инструментом; равномерная нагрузка — вес снега, вес кровли с настилом, вес стропильной ноги.
Стропила ЕД являются диагональю прямоугольного треугольника, образованного сторонами 5 и 1,5 м и ее длина равна 5,22 м.
1 м2 металлической крыши, включающий вес стропил, обрешетки и кровли, весит Рк = 35 кг/м2. Коэффициент перегрузки для собственного веса конструкции пк = 1,1. Снеговая нагрузка Рс зависит от угла наклона крыши и климатического района (см. рис. 13).
Рис. 13.Карта распределения снеговой нагрузки по районам
Снеговая нагрузка при угле наклона крыши менее 25° соответствует приведенной в таблице 3. Коэффициент перегрузки от снеговой нагрузки пс = 1,4.
Таблица 3. Вес снегового покрова в кг/м2
№ климатического района ∙ Вес снегового покрова, кг/м2
1 ∙ 50
2 ∙ 70
3 ∙ 100 (Московская обл.)
4 ∙ 150
5 ∙ 200
Согласно рис. 14 стропила ЕМ стоят на расстоянии 1,5 м друг от друга.
Рис. 14.Схематичное изображение перекрытия первого этажа
Такой шаг дает возможность устанавливать окна для освещения мансарды. Расчетная нагрузка Рр = (пкРк + псРс)∙1,5, где 1,5 — шаг стропил, а применительно к Московской области Рр = (1,1∙35 + 100∙1,4)∙1,5 = 267,75 кг/пог. м = 268 кг/пог. м.
Наибольшие усилия возникают в середине стропил, так как в этом месте наибольший изгибающий момент. Необходимые формулы для расчета однопролетных балок приведены в таблице 4.