Обычному человеку, решившему купить или построить себе деревянный бревенчатый дом очень сложно понять, почему существует так много различных типов соединения деревянных бревен в срубах, какой из них лучше и почему. Мы попытаемся разъяснить в этой статье основные принципы соединения деревянных бревен.
Производители деревянных бревен, утверждают, что их бревна никогда не усохнут, не треснут и не деформируются. Это может быть правдой. Но только в том случае, если бревно сделано не из древесины, а из какого-нибудь другого материала! Нельзя сказать, что эти процессы невозможно каким-то образом контролировать, но полностью их не избежать. Деревянное бревно рано или поздно подвергается усадке или набуханию.
Строительство деревянных бревенчатых домов зародилось тысячи лет назад в северных регионах, изобиловавших лесами. Причиной приверженности человека к деревянному бревну и тогда и сейчас является то, что оно лучше всех сохраняет тепло в холодном климате. Правда, сейчас люди выбирают деревянные бревенчатые дома еще и из эстетических принципов.
Использование деревянного бревна в строительстве домов подразумевает, что оно станет преградой между температурными условиями различного уровня комфортности. Вот здесь-то и возникают сложности с выбором типа соединения бревен. Поскольку тип соединения является дополнительным, помимо самого бревна, фактором удерживания температурной разницы в помещении и на улице, то он тоже должен зависеть от температурных условий и перепадов влажности воздуха. Возьмем, к примеру, зиму. На улице воздух холодный и обычно более влажный, в помещении – теплый и более сухой. Это факт, если конечно мы не предпримем что-нибудь, чтобы повысить влажность в деревянном бревенчатом доме. Итак, поскольку в доме воздух теплый и более сухой, деревянные бревна сохнут быстрее, чем снаружи, где воздух холодный и более влажный. То есть бревно по периметру постоянно подвергается воздействию противоположных условий окружающей среды. Половина деревянного бревна, находящаяся в доме всегда будет усыхать быстрее, чем его вторая половина, выходящая на улицу.
Почему бы тогда сразу не строить деревянный бревенчатый дом из более сухого бревна, спросите вы? Более сухое деревянное бревно покрыто трещинами и продольными щелями, величина которых обычно зависит от степени усушки бревна. Каждая трещина, совпадающая со стыком, способствует нежелательному притоку воздуха. Законопатить же все трещины, которые после полной усушки могут превратиться в опасные щели, невозможно и практически нереально. Самый лучший способ избежать подобной проблемы – предварительная подгонка деревянных бревен с маркировкой до их растрескивания и постоянный 100% контроль над возникновением потенциально опасных продольных трещин в бревнах стен. В конце концов, промаркированный сруб не подразумевает, что вам когда-либо придется пользоваться уплотнителями и замазками. Он — показатель мастерства плотника, как, например, в производстве мебели. Посчитали ли бы вы мебель мастерски изготовленной и красивой, если она вся покрыта замазкой?
Но вернемся к бревнам. Поскольку деревянные бревна в жилом доме постоянно подвергаются воздействию тепла, они еще около 3-5 лет после сборки сруба будут терять влагу, усыхать до тех пор, пока их уровень влажности не сравняется со среднегодовым показателем влажности окружающей среды. Только потом влажность деревянного бревна будет едва заметно повышаться или понижаться в зависимости от времени года.
Что такое усадка? Усадка сруба связана с двумя факторами – усушкой и компрессией (сжатием) деревянного бревна. Грубо говоря, оба эти фактора составляют по 50% усадки. Указанные значения незначительно колеблются для разных пород дерева.
Усушка – это потеря в объеме (в диаметре и окружности) деревянного бревна, которая нарушает плотность соединения бревен.
Компрессию вызывает нагрузка на данное деревянное бревно и соединение его с соседними бревнами, которая усиливает плотность соединения бревен.
Рассмотрим основные типы соединения деревянных бревен в доме.
Начнем с самого распространенного – соединения «в круглую чашу» (round notch). Его иногда путают с «норвежской чашей» (a saddle notch). Представьте себе угловое соединение из двух перпендикулярно расположенных деревянных бревен, которые различаются по высоте на 1/2 диаметра бревна. Если в одном деревянном бревне паз не вырезан, то оно перекрывается следующим бревном, паз у которого вырезан снизу. Форма паза при этом дугообразная. Поскольку деревянные бревна практически не дают усадку в длину, по продольной оси, паз не изменится в ширину, но усохнет в высоту. Перпендикулярное бревно, для которого был вырезан упомянутый паз, тоже подвергнется усушке в диаметре. Проще говоря, круглый паз со временем становится менее плотным по вертикали из-за усушки в диаметре того деревянного бревна, которое перекрывается бревном с пазом.
«Норвежский замок» — это клиновидный замок, образующий при виде сверху как бы «седло», боковые поверхности которого тщательно шлифуются прямо в процессе изготовления самого норвежского замка. Он используется в основном для соединения овального полубруса – лафета. Лафет – это ствол толстой северной сосны с двумя срубленными до идеально плоской поверхности противоположными сторонами. В норвежском самозаклинивающемся замке после усушки деревянного бревна при отсутствии нагрузки сверху образуется щель, составляющая половину от вертикальных щелей круглого паза. И, наоборот, при хорошей нагрузке благодаря затесам под углом 45 градусов в угловых соединениях открываемые между чашами щели задавливаются под весом вновь даже при усыхании бревна. Как можно избежать ослабления замка? Если продольное соединение деревянных бревен («шведский замок» или лобовая врезка с двумя зубьями) несет на себе слишком большую нагрузку, угловой замок будет неплотным. Поэтому строители используют сейчас технологию нарезания верхних продольных пазов. Продольный паз некоторое время остается в параллельном положении над деревянным бревном, с которым он должен состыковаться, до тех пор, пока давление сверху или усадка в замке не заставит его войти в непосредственный контакт с этим бревном. Сегодня эта технология широко применяется при соединении деревянных бревен с продольными пазами, поскольку она обеспечивает более плотное соединение.
«Ласточкин хвост» — это замок для сохранения плотности которого обязательно требуется нагрузка сверху. Однако его вертикальные поверхности, также как и в случае с круглой чашей, подвергаются сильной усушке.
Единственное соединение, которому усушка идет на пользу, — это самозаклинивающийся «норвежский замок». Усушка деревянного бревна заставляет горизонтальный клин входить глубже в паз нижнего из двух пересекающихся бревен. При этом вершина клина находится на уровне продольного центра перпендикулярно расположенного бревна.
В подведение итогов следует указать, что замки с видимыми вертикальными поверхностями при усушке раскрываются. А самозаклинивающиеся замки по типу «норвежского» становятся после усадки деревянного бревенчатого дома плотнее при достаточной нагрузке сверху. С другой стороны «норвежский замок» привлекателен с эстетической точки зрения. 4 срезанные под углом 45 градусов поверхности в замке образуют ромб.
В качестве продольного соединения деревянного бревна в зависимости от профиля паза может использоваться «шведский замок», или соединение «шип-паз», с простым и двухборозчатым пазом. Но главное правило, касающееся всех этих соединений, состоит в том, что чем больше паз с нижней стороны бревна, тем слабее становится соединение при усушке. Продольные пазы при усушке способствуют расширению древесного волокна и растрескиванию бревна. Глубокие пазы с нижней стороны деревянного бревна, часто используемые фирмами-производителями, гораздо хуже для продольного соединения, чем неглубокий паз «шведского замка», в котором вес бревна переносится на внешние края. В соединении с двухборозчатым пазом используется похожий принцип, но нижний паз (напоминающий 2 зуба) здесь совсем неглубокий. В том же бревне вырезается V-образный желоб для стыковки с нижним пазом следующего деревянного бревна. Кроме того, V-образный желоб предотвратит возникновение трещины снизу. Поскольку количество древесины, вырезанной из нижнего паза, минимально, а верхний паз так или иначе больше, трещины возникают внутри V-образного желоба, а не на поверхности деревянного бревна. Возникающее из-за расширения трещины давление переходит на края верхнего паза, что приводит к ослаблению плотности соединения.
Как бы то ни было, существует очень простой способ узнать, какое соединение деревянных бревен и какой тип замка подходит вам для вашего деревянного бревенчатого дома. Достаточно просто осмотреть несколько домов (которым не менее 5 лет) разных производителей и сравнить, как время повлияло на тот или иной тип соединения деревянных бревен.