Добавить в закладки

Двухэтажный дом из бруса: немного расчетов

X

Возможно ли строительство двухэтажного дома из бруса? Каким должен быть его фундамент? Нужно ли дому дополнительное утепление?

На эти вопросы мы постараемся ответить в статье.

Прежде, чем приступить к строительству, выполним некоторые расчеты.

Прежде, чем приступить к строительству, выполним некоторые расчеты.

Принципиальная возможность

А что, собственно, может помешать нам строиться? Разумеется, предел прочности древесины на сжатие. Если под массой дома нижний венец деформируется или начнет разрушаться — хорошего в этом мало.

Давайте попробуем оценить максимальную нагрузку на первый венец для дома 8 на 8 метров, построенного из соснового бруса сечением 150 миллиметров.

Высоту этажа примем равной 3 метрам, суммарную массу дома — удвоенной массе наружных стен.

Справка: прочность сосны на сжатие при приложении усилия поперек волокон — 415 кг/см2 при влажности 15% и 210 кг/см2 при влажности более 30%. Плотность древесины оценивается примерно в 500 кг/м3.

  • Общая протяженность внешних стен равна 8х4=32 метра.
  • Площадь наружных стен (проемами и фронтонами мы намеренно пренебрегаем) — (3х2)х32=192 квадратных метра.
  • Объем бруса будет равным 192х0,15=28,8 м3.
  • Масса стен — 28,8х500=14400 кг.
  • Общую массу дома можно примерно оценить в 28800 килограммов.
  • Площадь горизонтальной поверхности одного венца равна (8х4)*0,15=4,8 м2, или 48000 см2.
  • Таким образом, удельное давление на первый венец можно оценить в 28800/48000=0,6 кг/см2.

Понятно, что наша оценка не учитывает массы факторов и весьма приблизительна; однако при 350-кратном запасе прочности (и это в худшем, заметьте, случае) о чрезмерной нагрузке на материал можно не заботиться.

Наибольшая нагрузка приходится на первый венец. Однако от пределов прочности древесины она далека.

Наибольшая нагрузка приходится на первый венец. Однако от пределов прочности древесины она далека.

Фундамент

Каким может быть фундамент?

Поскольку рассчитанная нами масса здания невелика, мы можем обратить свое внимание на два конструктивных исполнения, наиболее популярные при строительстве своими руками.

  • Мелкозаглубленный ленточный фундамент из железобетона используется при строительстве из заведомо более тяжелого кирпича, поэтому особых сомнений не вызывает.
  • Более дешевый фундамент на винтовых сваях требует предварительного расчета. Нам нужно оценить общее количество свай: оно не должно оказаться чрезмерно большим, иначе экономия окажется сомнительной.

Давайте рассчитаем фундамент, на который сможет встать двухэтажный дом из профилированного бруса размером 9х9 метров. Сечение бруса — 240х240 миллиметров; высота этажа — 3,2 метра. Материал — плотная и тяжелая лиственница.

Лиственница популярна, прежде всего, благодаря своей устойчивости к гниению.

Лиственница популярна, прежде всего, благодаря своей устойчивости к гниению.

Расчет массы

Справка: плотность лиственницы при оптимальной для строительства влажности бруса около 18 % оценивается в 660 кг/м3.
Точное значение зависит от региона произрастания: куб европейской лиственницы весит всего 530 кг, зато древесина с Алтая часто переваливает за 730 кг/м3.

  • Общая протяженность стен равна 9х4=36 метров.
  • Площадь стен (пренебрегая проемами и фронтонами) — 36х(3,2х2)=230,4 м2.
  • Их объем при толщине стены в 24 сантиметра — 230,4х0,24=55,296 м3.
  • Масса получается простым умножением объема на плотность: 55,296х660=36495,36 кг.
  • Как мы помним, масса дома при условии сбалансированности его конструкции примерно равна удвоенной массе несущих стен. 36495х2=72990 кг, или (округленно) 73 тонны.

Расчет количества свай

Теперь давайте снова обратимся к справочным данным.

Несущая способность винтовой сваи зависит от:

  • Прочности самой сваи.
  • Размера ее лопастей, которые опираются на плотные слои грунта.
  • Несущей способности грунта под ней. Понятно, не на поверхности, а на уровне лопастей.

При этом основные ограничения накладывает последний пункт: сталь обычно способна вынести без деформации куда большие нагрузки, чем почва.

Возьмем минимум — значения, рекомендуемые производителями без проведения геологических изысканий (то есть в расчете на наименьшую несущую способность грунтов).

  1. Для сваи размером 76/200 (труба/лопасти) рекомендуемая нагрузка — 1000 кг.
  2. Для 89/250 — 2000 кг.
  3. Для 108/300 — 2500 кг.

Итак, нам потребуется не менее 73/2,5=30 (с округлением до целого числа) свай размером 108/300. Поскольку наш жилой дом имеет площадь, равную 9х9=81 м2, одна свая будет в среднем приходиться на 2,7 м2 его площади.

Планировка двухэтажного дома из бруса 10х10 метров требует установки свай не только под несущими стенами, но и под внутренними перегородками.

Планировка двухэтажного дома из бруса 10х10 метров требует установки свай не только под несущими стенами, но и под внутренними перегородками.

Расчет затрат

Средняя цена сваи такого типоразмера — примерно 3000 рублей, что даст нам расходы на фундамент в 90 000. Разумеется, при самостоятельном монтаже: если вкручивать сваи с привлечением гидробура, расходы увеличатся как минимум до 150 000 рублей.

Много это или мало?

Скажем так: стоимость материалов для изготовления ленточного фундамента такого размера оценивается примерно в 150-160 тысяч рублей. Услуги наемных рабочих обойдутся еще как минимум в сотню.

Итак, в общем случае двухэтажные дома из бруса прекрасно уживаются с легким винтовым фундаментом.

Теплоизоляция

Как построить дом, в котором не будет холодно зимой? Или, формулируя точнее — какой толщины должны быть стены, чтобы расходы на отопление не были чрезмерными? Нужно ли брусу утепление?

Калькулятор для расчета количества утеплителя (эковаты):

 

Что утепляем
Плотность кг/м3
Площадь утепления, м2:
Толщина утеплителя, см:
Масса кг:
Кол-во мешков (15кг):
Горизонтальные конструкции (пол, потолок)
35

 

 

 

 

Наклонные конструкции (мансарда)
50

 

 

 

 

Вертикальные конструкции (стены)
65

 

 

 

 

Влажно-клеевое нанесение
70

 

 

 

 

 
 
 
ИТОГО:
 
 

Инструкция по подбору толщины материала для стен связана с двумя параметрами, которые опять-таки придется искать в справочниках.

  1. Нормы теплового сопротивления стен — свои для каждой климатической зоны. Понятно, что чем холоднее зима, чем больше перепад температур между домом и улицей — тем больше утечки тепла через стены и тем лучше должны быть их теплоизоляционные качества.
  2. Между тем теплопроводность разных материалов заметно различается. Если 25 сантиметров пенопласта обеспечат прекрасную теплоизоляцию даже на севере Якутии, то 25 сантиметров кирпичной кладки тепло в доме явно не удержат.
На фото - зимний Якутск. Здесь особые требования к утеплению.

На фото — зимний Якутск. Здесь особые требования к утеплению.

Зароемся в справочники.

Сопротивление теплопереносу

Требования для разных регионов России изложены в СНиП 23-02-2003.

Приведем значения для нескольких городов из разных климатических зон.

  • В Анадыре тепловое сопротивление стен должно быть не менее 4,89 м2*С/Вт.
  • В Верхоянске климат еще суровее: там минимум — 5,6 м2*С/Вт.
  • В Красноярске — 3,59 м2*С/Вт.
  • В Курске — 2,9 м2*С/Вт.
  • В Мурманске — 3,68 м2*С/Вт.
  • В Москве — 3,15 м2*С/Вт.
  • В Салехарде — 4,46 м2*С/Вт.
  • В Санкт-Петербурге — 3,06 м2*С/Вт.
  • В теплом Сочи — всего 1,83 м2*С/Вт.

Теплопроводность

Она измеряется в количестве ватт тепловой энергии, которые теряются через стену метровой толщины при разнице на ее сторонах в один градус (Вт/м*С).

В общем случае чем выше плотность материала, тем выше и его теплопроводность.

  • Для елового бруса различают теплопроводность вдоль волокон (0,18 Вт/м*С) и поперек волокон (0,09).
  • Для кирпича — 0,56.
  • Для пенобетона — 0,09 — 0,28 в зависимости от плотности.
  • Брус из лиственницы обладает теплопроводностью 0,13 Вт/м*С поперек волокон и 0,26 — вдоль.
  • Минеральная вата при плотности 50 кг/м3 — 0,048, при 100 кг/м3 — 0,056.
В таблице - дополнительная информация о теплопроводности некоторых материалов.

В таблице — дополнительная информация о теплопроводности некоторых материалов.

Расчет

Он прост: чтобы получить минимальную толщину стены в метрах, нужно умножить нормированное сопротивление теплопереносу на теплопроводность материала. Так, для елового бруса в Сочи минимальная толщина равна 1,83х0,09=0,1647 метра.

Что делать, если в вашем распоряжении материал меньшего сечения? Выполнить наружное утепление любым паропроницаемым материалом.

Если, к примеру, в том же Сочи вы решили строиться из 10-сантиметрового бруса, вам потребуется дополнительное утепление, компенсирующее недостающие 65 миллиметров толщины стены. (см. также статью Как утеплить дом из бруса снаружи для создания в нем комфортной атмосферы)

Как рассчитать толщину утепления?

  1. При толщине 0,1 метра еловый брус обеспечит сопротивление теплопереносу в 0,1/0,09=1,1 м2*С/Вт.
  2. Утепление бруса должно обладать термическим сопротивлением в 1-83-1,1=0,73 м2*С/Вт.
  3. Минимальная толщина слоя минваты плотностью 50 кг/м3 составит 0,73х0,048=0,35 метра. Соответственно, пятисантиметровых матов вполне достаточно.
Наружное утепление деревянного дома.

Наружное утепление деревянного дома.

Вывод

И прочность, и остальные характеристики бруса позволяют строить из него двухэтажные дома без каких-либо ограничений. Видео в этой статье готово дополнить рассмотренную тему наглядными сведениями. Успехов в строительстве!

загрузка...
Добавить в избранное Версия для печати
Поделитесь:
Автор: Виктор
Опубликовано: 02.05.2014





Остались вопросы? Задайте их в нашей группе вконтакте



Please leave this field empty.

Задайте вопрос эксперту

Обязательно приложите ФОТОГРАФИЮ проблемы! Чем яснее проблема - тем проще ответить эксперту





Удалить

Удалить

Удалить

Удалить

Добавить файл

Ответ эксперта придет вам на почту. Обычно время ответа от 30 минут до 2 суток