Опытные дома, построенные в Отаниеми в 1950—1951 гг.
В качестве опытного здания был выбран тип каркасной конструкции (рис. 9), разработанный отделом переселенческих вопросов Министерства сельского хозяйства.
Для удобства исследований в зданиях были сделаны следующие изменения: сняты перегородки, удалены печные конструкции, вместо цоколя здания были поставлены на столбы для того, чтобы температура под зданиями соответствовала температуре наружного воздуха.
Для опытных домов были выбраны участки на возвышенном месте, покрытые редким лесом, во многих местах вблизи находились скалы.
Опытные здания были построены в ряд на расстоянии 50 м друг от друга с коньками, направленными с севера на юг. При строительстве домов преследовалась цель — ограничить влияние солнца и ветра до минимума и сделать его примерно одинаковым для всех зданий. Длительными измерениями было установлено, что опытный район действительно хорошо защищен от ветров.
Чтобы исключить оседание зданий и их движение под влиянием замерзания грунта, фундаментные столбы были доведены до скалы. Деформацию фундаментов можно было имитировать при помощи клиньев, вводимых между лежнями и фундаментными столбами.
Кровля была сделана из простой дешевой цементной черепицы. Так как уклон крыши у отдельных зданий был различным, то была возможность наблюдать, не протекают ли крыши.
Основная цель заключалась в максимальном снижении строительных расходов, поэтому исследования начинались с самых слабых конструкций.
Опытное здание I, или «опилочный дом». Это здание должно было соответствовать обычному финскому дощатому дому с опилочной засыпкой. Конструкции были выбраны следующим образом.
Стены в направлении от внутренней к наружной поверхности (рис. 9) состояли из горизонтальной дощатой обшивки (нестроганая) толщиной 22 мм; серого картона; опилочной засыпки толщиной 127 мм и стоек через 50 см сечением 38x127 мм; косой обшивки толщиной 22 мм под углом 45°; реек сечением 25х51 мм через 50 см под углом 45°; вертикальной наружной обшивки, нестроганой, сечением 19x127 мм; нащельников сечением 13x38 мм.
Между наружной и косой обшивкой имелся воздушный зазор толщиной 25 мм, предназначенный для предотвращения проникновения воды сквозь косую обшивку в засыпку, одновременно он служит вентиляционным каналом (рис. 10 и 11). Это решение имело еще то преимущество, что для изоляции от дождевой воды не надо применять обшивочного картона, затрудняющею вентиляцию стены. Эта конструкция кажется выгодной с точки зрения и практики и теории. Не единственным- недостатком является утолщение стены на 25 мм. По возможности расстояние между стойками нужно назначать по ширине картона с учетом того, что в швах листы картона должны перекрывать друг друга на 20 см. Поэтому расстояние между стойками равнялось 50 см (рис. 12).
Важным обстоятельством, которым на практике часто пренебрегают, является оседание опилок под окнами, где образуется пустота. Для исправления этого недостатка под окнами необходимо прикреплять достаточно толстую дополнительную теплоизоляционную плиту. Эту изоляцию можно рекомендовать с полным основанием.
В соответствии со шведскими исследованиями сечение стоек назначено 38x127 мм, которое по сравнению с сечением 51x102 мм лает на 25 мм большую толщину слоя засыпки.
Раньше утверждали, что стопка толщиной 38 мм слишком тонка, но по опыту и утверждениям плотников это не вызывает никаких трудностей. Нижние концы наружной дощатой обшивкг скошены внутрь для обеспечения стока воды.
Нижнее перекрытие, считая сверху, состоит из особо твердой волокнистой плиты толщиной 3 мм; разреженного настила сечением 32x102 мм с зазорами 25 мм; лаг сечением 51x102 мм через 50 см; балок сечением 76x229 мм через 100 см; слот опилок толщиной 330 мм; серого картона; дощатой подшивки толщиной 19 мм.
Особо твердая волокнистая плита была поставлена в виде настила чистого пола для опыта в декабре 1950 г. Устройство нижней дощатой подшивки сомнительно. Положительной стороной является быстрота изготовления, если только есть достаточно места. Недостатком следует считать то, что даже при использовании гвоздей большого размера нет полной уверенности в прочности прикрепления досок, если опилки уплотняются трамбовкой. К тому же при отрыве некоторых досок картон может порваться, что с точки зрения плотности перекрытия было бы вредно. Картон прижимается к балкам рейками.
Использование высоких балок оправдывается в данном случае тем, что для опилочной засыпки требуется достаточная высота.
Верхнее перекрытие (сверху вниз) состоит из опилочной засыпки толщиной 35 см; балок сечением 51x152 мм через 50 см; картона; потолочной панели толщиной 13 мм по нижним поверхностям балок.
Такая конструкция требует особой аккуратности при уплотнении опилочной засыпки. Во время этой работы было отмечено, что гвозди могут легко вырываться. С другой стороны, гвозди размером больше 51 мм не рекомендуются, так как при этом легко конденсируется вода, гвозди ржавеют и становятся видимыми. Другой вариант в виде обычного черного пола сравнительно дорого и трудоемок.
Окна были обычные — двухрамные стандартные, открывающиеся наружу и внутрь (рис. 13 и 14). Дверь двойная, открывающаяся также наружу и внутрь. Промежутки между коробкой и каркасом стены были зашпаклеваны просмоленной паклей, а картон был загнут и прибит обойными гвоздями через 5 см (рис. 15, 16, 17).
Зазор между окном и коробкой был уплотнен витой ватой и бумагой. Закрывая окна и двери изоляционными плитами, удалось уменьшить потери тепла.
Конструкция каркаса и крыши показана на рис. 18.
Нижнее перекрытие было утеплено засыпкой, уплотненной ногами до толщины 32,5 см. Среднее значение ее объемного веса 0,256 кг/дм3.
Засыпка была неоднородной: стремились к тому, чтобы около стен было как можно больше одних опилок.
Объемный вес секции между стойками стены приведен в табл. 1.
Трамбование засыпки между обшивками наружных стен производилось куском доски.
Верхнее перекрытие: 782 кг + 912,5 кг = 1694,5 кг.
Опытный дом II, или дом из плит «раумалевю» (рис. 19). В одном из опытных домов было решено использовать в качестве изоляции исключительно плиты раумалевю. Деревянных ломов такого тина — стационарных в Финляндии мало и поэтому опыт их строительства незначителен. Зато в сборных домах обычно используются плиты раумалевю.
Нормальный размер плит 122x274 см. Для этих плит характерны большая пористость и малый объемный вес 60 кг/м3 (пористые волокнистые плиты имеют объемный вес 270 кг/м3). При относительной влажности воздуха φ=65% коэффициент теплопроводности λ=0,034, а при φ=95% соответственно λ=0,044. На практике λ=0,035.
Плиты очень мягки и являются исключительно теплоизоляционным материалом, который не может нести нагрузки. В данном случае их пришлось при помощи реек плотно прикреплять в воздушном пространстве между стойками и балками. Во время работы у плит, в их нынешнем виде, были отмечены некоторые слабые стороны, а именно: трудная разрезаемость и неудобство обращения с ними. В условиях стройки их приходится переносигь на носилках и разрезать на большом столе до нужных размеров. Это очень трудно в условиях, когда плиты нужно предохранять от дождя, и для этого стол для разрезания плиты приходится помещать в ту же комнату, где ведутся работы. Что касается распиловки, то рекомендовалась пила с мелкими зубьями. Во время работы пила тупеет уже после распиловки 2 м, оставляя весьма неровный след, что с точки зрения плотности стыка весьма нежелательно (рис. 20).
Были испробованы и другие средства для разрезания этих плит, из которых наиболее пригодным оказался нож. Кромки, сделанные ножом и на заводе, показаны на рис. 21, 22. Однако нож приходилось точить очень часто, что сильно нарушало ритм работы.
Лучшими качествами плит раумалевю является мягкость и в некоторой степени эластичность, вследствие чего при разрезании этих плит не приходится очень точно придерживаться заданных размеров. Кусок плиты делается всегда немногим больше, чем расстояние между стойками или балками, и с уплотнением ставится на место. Плита настолько упруга, что она не нуждается в особом прикреплении но кромкам.
Каркас был сделан таким же, как у «опилочного здания», т. е. расстояние между стойками было около 50 см.
Конструкция стены, начиная с внутренней поверхности, состояла из горизонтальных нестроганых досок толщиной 22 мм; картона; стоек сечением 38x127 мм через 50 см; плиты раумалевю толщиной 4 см (между стопками), прикрепленной рейками; горизонтальных досок толщиной 22 мм через 60 м, между которыми поставлены диагональные раскосы; вертикальной дощатой обшивки толщиной 22 мм с нащельниками из реек сечением 13х38 мм.
Для экономии пиломатериалов вместо обычной косой обшивки поставлен лишь сильно разреженный слой досок для прикрепления наружной обшивки.
В стене был поставлен только один слой картона, да и тот с одной стороны соприкасался непосредственно с воздушным зазором. Этот обшивочный картон, очевидно, подвержен нагрузке разностью давлений, так что с течением времени можно опасаться ослабления его уплотняющего действия. Вероятно, что из-за этого конструкция излишне упрощалась, по крайней мере в отношении плотности здания.
Большим преимуществом теплоизоляции типа раумалевю является возможность ставить ее после прибивки наружной обшивки. Тогда неблагоприятные климатические условия не могут мешать работе или повредить изоляцию. По опыту, полученному па стройке, раумалевю в некоторой степени боится влияния дождя.
Было бы выгодно применять такой шаг между стойками, чтобы количество отходов плит было минимальным. Наилучшее внутреннее расстояние между стойками немного меньше 61 см.
Нижнее перекрытие состояло из балок и лаг таких же, как у предыдущего дома.
Конструкция (снизу вверх) состояла из черного пола толщиной 22 мм, прибитого к нижней поверхности балока картона; балок сечением 76х229 мм через 100 см; двух слоев плит раумалевю толщиной но 4 см между балками, всего 8 см; реек сечением 51х162 мм через 50 см; обшивочного картона типа Туенхаари № 2; шпунтованного настила толщиной 32 мм.
В качестве варианта обсуждалось создание воздушного зазора между слоями плит или между нижней плитой и черным полом. Однако это едва ли выгодно, так как отделенные друг от друга более тонкие слои плит раумалевю в горизонтальном положении хуже прижимаются к балкам. Практичнее всего прижать плиты раумалевю единым слоем к черному полу. В результате получается большая плотность между черным полом и балками, с одной стороны, и плитами — с другой, а также значительная экономия в реечных работах. Ценность теплоизоляционных качеств воздушных зазоров очень сомнительна, если не достигнуто удовлетворительной плотности в местах соединений.
Картон нижнего перекрытия был соединен с Соответствующим уплотняющим слоем стены отдельной полоской, которая проходит под слоем плиты раумалевю, пока не отгибается вверх у наружной поверхности слоя стенной плиты. Между стойками прибивали в этом месте доску, которая плотно прижимала картон к стыку стенной плиты и плиты пола.
С внутренней стороны .прибивали рядом куски, которые прижимают стенную плиту к доске и полоске картона, а также плиту нижнего перекрытия к ее основанию. Этому способу уплотнения мешали стойки, у которых полоску картона приходилось огибать вокруг стоек, а тогда получалось много стыков из-за необходимости разрезать картон. Уплотняющий эффект обшивочного картона Тиенхаара на нижней поверхности настила сомнителен, так как он целиком висит в воздухе. Изоляционный картон был, правда, уложен параллельно лагам, причем края накладывались друг на друга на лагах через одну, но хорошее уплотнение имело место только на ширине лаг. Разность в давлениях может вызвать нагрузку на висячий картон.
Расстояние между балками пола целесообразно назначать также с учетом минимальных потерь материала, а именно: расстояние в свету между балками должно быть равно 61 или 120 мм, т. е. 1/4 или 1/2 ширины плиты.
Так как ширина нижнего перекрытия больше длины одной плиты, то пришлось наращивать плиты. Цельную плиту в каждом слое укладывали от противоположных стен. Так перекрывались стыки. Стык изоляционной бумаги Тиенхаари и картона стены был сделан так, что последний был загнут горизонтально, и тем самым соединение получилось плотным между крайней лагой и. настилом пола.
Верхнее перекрытие (снизу вверх) состояло из потолочной панели толщиной 13 мм; картона; балок сечением 51х152 мм через 50 см; двух слоев плит раумалевю толщиной по 4 см,, всего 8 см.
В зданиях таких размеров высота чердака у карнизов слишком мала для работы. Поэтому слои плит раумалевю были уложены до устройства крыши и черепичной кровли. Так как эта стадия работ длилась несколько дней, уложенные плиты приходилось укрывать брезентом на случай ненастной погоды. Это было удобнее сделать установкой стропил с укладкой временной редкой обрешетки.
Предпосылкой аккуратного соединения стены с перекрытием является установка в первую очередь стенных плит. Таким образом, наружную дощатую обшивку необходимо делать в первую очередь после установки каркаса (рис. 23, 24).
Плиты раумалевю перекрытия можно соединить со слоем стеновых плит прижатием сверху или же вталкиванием сбоку. В последнем случае избегается возникновение напряжений в стеновых плитах, которые могут вызвать изгибы в стенной плите и неплотное соединение у краев. Соединение сбоку было устроено-в виде затягивающей рейки, расположенной на наружной поверхности стенной плиты (рис. 25).
При укладке плит верхнего перекрытия соблюдался тот же принцип, что и при укладке нижнего перекрытия, т. е. стыки, отдельных слоев не совпадали.
Непосредственное соединение теплоизоляционных слоев перекрытия и торцовой степы было невозможным, так как крайняя балка верхнего перекрытия приходилась между ними. Зазор между слоем стенной плиты и балкой был заполнен куском плиты раумалевю, и необходимый прижим был достигнут куском рейки„ установленным снаружи.
Картон проложен в верхнем углу по внутренней стороне Поддерживающих балок (рис. 26).
Устройство углов было сравнительно просто, так как главная теплоизоляция стены была сосредоточена в одном слое.
Уплотнение дверных и оконных коробок было произведено отбросными кусками плит раумалевю. Картон был выведен наружу, прибит к коробке и на нем была еще прибита рейка (рис. 27).
Уплотнение самого окна было произведено так же, как и в других домах, свитой ватой и клееной бумагой.
Как и в здании с опилочной засыпкой, балки нижнего перекрытия проходят через стену, находящуюся со стороны веранды,, что, конечно, имеет значение для плотности пола (рис. 28).
Опытный дом III, или дом из волокнистых плит (рис. 29). В качестве третьего опытного здания был построен дом, в котором в качестве теплоизоляции использовались исключительно пористые волокнистые плиты, удобные в работе. Механически они сравнительно прочны, нести их может один человек. Распиливание производится быстро обыкновенной пилой и след получается ровный. Поверхность настолько плотна, что плита может быть использована непосредственно в качестве внутренней обшивки помещения, лучше всего на потолке, но можно и на стенах. Нормальный размер плит 122x274 см и обычная толщина 13 мм.
Волокнистая плита является акустическим изолятором. В диапазоне частот 200—4000 гц коэффициент поглощения звука у нее 0,35—0,65. Значение коэффициента% волокнистых плит равно 0,035 в абсолютно сухом состоянии и 0,040 в воздушно-сухом.
Для сборных деревянных домов пористые волокнистые плиты являются, хорошим строительным материалом, что подтверждается обширной практикой. Разработан ряд известных патентованных методов, которые основаны на использовании волокнистых плит вместе со строгаными и шпунтованными пиломатериалами. Задачей же комитета по волокнистым плитам было ознакомиться с возможностями использования волокнистых плит в качестве теплоизоляции при строительстве домов непосредственно на месте. Для пористых волокнистых плит свойственно то, что их нельзя располагать между нестрогаными несущими конструкциями (стойками и балками), а выгоднее прикреплять к ним в виде единых поверхностей. Так достигается гораздо лучшая плотность и ровная поверхность для облицовочных картонов. В этом случае пригоночные и реечные работы с плитами незначительны. Перед началом работ имелось несколько вариантов конструктивных решений.
В качестве нижней обвязки каркаса был взят брус сечением 127x152 мм в стоячем положении. Вариантами сечения стоек были 51x102, 51x76 и 76x76 мм. При расположении стойки шириной в па правлении стены стена получается тоньше, что является важным обстоятельством, так как из-за воздушных зазоров стена получается тол те обычной. При таком расположении стоек их шаг легче совпадает со стыками плит. Можно предполагать, что стена становится из-за этого более шаткой, но полученный опыт и расчеты показывают (австралийские нормы), что это не играет роли в малых зданиях. Зато приходится выбирать особенно прямой материал. В малых зданиях, как и в летних дачах, сечение 51x76 мм вполне достаточно но прочности.
Чтобы приобрести опыт необычного решения, для стоек было принято сечение 51x162 мм с широкой гранью но направлению стены.
Оси стоек требовалось установить на расстоянии, равном половине ширины волокнистой плиты, т. е. на расстоянии 61 см. Естественно, что не всюду можно применять этот шаг (например, в месте окон и дверей), в этих случаях плиты легко прирезаются по месту.
Конструкция стены (снаружи внутрь) состояла из полушпунтованной дощатой обшивки сечением 16х27 мм; обшивочного картона Туенхаару № 2; волокнистой плиты толщиной 13 мм; 22-миллиметрового воздушного зазора, образуемого раскосами сечением 22х162 мм, и вертикальными рейками сечением 22X61 мм, расположенными вдоль стоек; волокнистой плиты толщиной 13 мм; стойки широкой стороной вдоль стены; обшивочного картона Тиенхаару № 2; горизонтальной дощатой обшивки размером 22х162 мм.
Основным вопросом при проектировании стены было расположение слоев волокнистых плит. Во время прибивания слоев волокнистых плит к поверхности стоек следует учесть, что из-за ограниченной длины гвоздей по одну сторону стойки нельзя расположить больше чем две плиты плюс воздушный зазор. Таким образом, если плиты не устанавливаются между стойками, то имеются два основных варианта: а) основная теплоизоляция снаружи, б) основная теплоизоляция внутри.
Прикрепление плит снаружи проще, но плиты, располагаемые с наружной стороны, следует укрывать от дождя, пока не прибита дощатая обшивка. Горизонтальную обшивку необходимо прибивать минимум на одну стену сразу, но желательно на все стены за один прием, хотя в этом случае увеличивается опасность повреждения дождем.
При прикреплении пористых плит с внутренней стороны стоек в качестве облицовки требуется еще один слой досок или особо твердых волокнистых плит, так как волокнистые плиты механически недостаточно прочны.
При первом варианте, конечно, следует стремиться организовать работу так, чтобы прикрепление плит производилось в сухую погоду. Можно, конечно, подумать о временной защите их от дождя, например, брезентом, но это едва ли осуществимо в практике маленьких строек.
При втором варианте каркас удается сделать значительно проще по сравнению с первым вариантом.
Пространственную жесткость здания было решено обеспечить волокнистыми плитами и дощатой обшивкой. Для усиления этого эффекта в воздушный зазор между волокнистыми плитами под углом примерно 45° были прибиты доски, которые образуют Х-образные фигуры на каждой стене, проходя через несколько секций между стойками. Можно подумать о внутренней дощатой обшивке под углом 45° вместо горизонтальной. Однако изготовление косой обшивки более трудоемко но сравнению с использованной системой «X».
Обшивочный картон был расположен горизонтально вокруг углов.
При проектировании нижнего перекрытия было принято решение, необычное, в финских условиях, — устройство теплоизоляции исключительно слоями изоляционных плит с воздушными прослойками между ними.
Конструкция нижнего перекрытия, считая снизу вверх, состояла из балок сечением 76х178 мм через 61 см; обшивочного картона Туенхаару № 2; двух слоев волокнистой плиты толщиной 13 мм, 22-миллиметровой воздушной прослойки, в которой имеется доска сечением 22х102 мм над каждой балкой; волокнистой плиты толщиной 13 мм; 22-миллиметровой воздушной прослойки, в которой имеется доска сечением 22х102 мм над каждой балкой; волокнистой плиты толщиной 13 мм; обшивочного картона Туенхаару № 2; шпунтованного настила сечением 32х102 мм.
Чтобы стыки плит совпадали с балками (через одну), шаг между осями балок был выбран равным 61 см. Большая ширина и меньшая толщина балок были бы статически, конечно, выгоднее, но в пользу сделанного выбора говорили следующие обстоятельства.
- а) для пористых плит, воспринимающих нагрузку, получалась большая площадь опирания;
- б) прибивание волокнистых плит и устройство их стыков практически проще при более толстых пиломатериалах.
Пол такой конструкции (нижнее перекрытие) имеет гораздо меньшую толщину, чем в случае применения засыпки. Балки пола укладываются на брусок сечением 51х51 мм, прибитый к нижнему краю обвязки.
Доска, создающая воздушную прослойку, под нагрузкой верхних слоев прижимается плотно к стыку плит над балками. Поперечные стыки плит пришлось подпереть с нижней стороны поддерживающей доской, установленной между балками.
Преимуществом избранного варианта является сравнительная простота конструкции и быстрое выполнение, так как волокнистые плиты в основном только укладываются на место. Возникновение скрипа маловероятно.
Нижнее перекрытие можно было бы изготовить из одних волокнистых плит, укладывая их на рейки между балками. Однако тогда терялась бы сравнительно хорошая плотность и трудоемкость возросла бы во много раз. Сомнительно, стоило ли бы при таком решении для теплоизоляции использовать волокнистые плиты, когда для засыпки имелось почти готовое пространство.
Верхнее перекрытие, считая снизу вверх, состояло из волокнистой плиты толщиной 13 мм; обшивочного картона Тионхаару № 2; 22-миллиметровой воздушной прослойки, образуемой досками толщиной 22 мм, пришитыми вдоль каждой балки; волокнистой плиты толщиной 13 мм; балок перекрытия сечением 51х127 мм; двух слоев волокнистых плит толщиной 13 мм; обшивочного картона Туенхаару №2; дощатого настила сечением 22х102 мм.
В связи с наличием стыков волокнистых плит балки верхнего перекрытия были установлены с тем же шагом — 61 см. Верхние слон волокнистых плит выведены до наружной поверхности стоек, где они упираются в волокнистые плиты стен. Поэтому стойки приходится обрезать на уровне нижней поверхности плиты (рис. 30, 31).
Другим возможным вариантом было выпиливание в плитах отверстий для стоек, чем создавались бы трудпоуплотняемые швы. Обрезывание стоек статически не выгодно. Размещение всех волокнистых плит с внутренней стороны стоек устранило бы этот недостаток, так как стойки можно было бы довести необрезанными до крыши. Решение строительной конструкции зависит существенно от конструкции верхнего перекрытия. Стропила не могут быть укреплены до укладки теплоизоляционных плит. Таким образом, крыша могла быть построена лишь после этой операции, так что для защиты от дождя приходилось пользоваться брезентом. Если же защитным брезентом не пользоваться, то волокнистые плиты пришлось бы располагать между балками или прибивать к их нижним граням. Так можно было бы построить крышу до укладки плит в перекрытие. Если чердак не используется и крышу можно опустить как можно ниже, то последнее решение конструкции перекрытия дает еще то преимущество, что балками можно пользоваться в качестве затяжек стропил. Однако, если имеются опилки, то прибегают к перекрытию с засыпкой. Тогда волокнистые плиты у нижней поверхности служат в основном как уплотняющие слои и как элементы, поддерживающие обшивочный картон. Волокнистые плиты являются также опрятным потолком для комнат.
Роль воздушных прослоек в качестве теплоизоляции с течением времени становится менее надежной. Воздушные прослойки служат свободными каналами для утечечных потоков, если таковые образуются, например, из-за коробления пиломатериалов, движения фундаментов или вредительства крыс и мышей. Конструкции с воздушными прослойками сложны, особенно в углах. От строительных рабочих в этом случае требуется высокая квалификация и большая аккуратность. Особую заботу вызывает то,, что каждую воздушную прослойку необходимо уплотнять в виде изолированного объема. Одновременно необходимо следить за тем, чтобы объем воздушной прослойки не был связан с другим, более холодным пространством. Примером могут служить пространства между стойками и между балками. Казалось бы естественным, чтобы все более или менее широкие воздушные зазоры по мере возможности засыпались опилками или стружкой.
Опытный дом IV, или дом из стружки и волокнистых плит (рис. 32). В этом доме основной теплоизоляцией служила засыпка. а дополнительной — слои волокнистых плит, частично заменяющие доски и исключающие утечку воздуха. Если засыпка в каком-нибудь месте оседает, то между волокнистыми плитами образуется замкнутое воздушное пространство, служащее довольно хорошим теплоизолятором.
Шведские исследования показывают, что крепко прибитый к стойкам слой волокнистых плит придает значительную жесткость каркасу, частично заменяя косую обшивку. Далее следует заметить, что слой волокнистых плит пригоден в качестве внутренней облицовки стен комнат. Такие конструкции позволяют производить вентиляцию непосредственно через стены. Кроме того, при такой конструкции стены можно исключить наружный слой строительной бумаги и этим избежать трудоемкой операции. Целью плотной наружной обшивки и вентилируемого воздушного зазора под ней является предотвращение капиллярного всасывания наружной влаги (например, осадков) в слон теплоизоляции. Если все же такой влаге удастся временно проникнуть в стену, то вентилируемый воздушный зазор способствует быстрому высыханию стены. Имея в виду именно это назначение, в Норвегии стали применять пористые волокнистые плиты, пропитанные битумной эмульсией. Гигроскопические свойства этих плит такие же, как у обычных волокнистых плит, так что их применение не мешает движению влаги изнутри наружу. Стойкость плиты против капиллярно-всасываемой воды значительно больше, чем у обычных волокнистых плит.
Конструкция стены, считая изнутри наружу, состояла из пористой волокнистой плиты толщиной 13 мм; горизонтального стоя досок толщиной 19 мм; картона; стружечной засыпки толщиной 102 мм, сильно уплотненной; пористой волокнистой плиты; проветриваемого воздушного зазора с досками, прибитыми косо через 30 см; дощатой наружной обшивки толщиной 22 мм.
Нижнее перекрытие, считая сверху, состояло из линолеума (Яспе II); дощатого настила толщиной 32 мм; воздушной прослойки высотой 25 мм; реек над балками; двух слоев пористых волокнистых плит толщиной 13 мм; слоя стружки толщиной 178 мм (в горизонте балок); картона, огибающего балки сверху; черного дощатого пола.
Верхнее перекрытие, считая сверху, состояло из стружки толщиной 30 см; картона, пропущенного под балками перекрытия; досок толщиной 19 мм; пористой волокнистой плиты толщиной 13 мм.
Так как, кроме стружечной засыпки, в качестве теплоизоляции имеется два слоя волокнистых плит, то толщина каркаса была принята 102 мм при сечении стоек 51х192 мм. Чтобы стыки волокнистых плит совпадали со стойками, шаг между стойками равен кратной доле ширины плит. Так получается шаг между стойками, равный 61 см, т. е. половине ширины плиты. Сечение угловых стоек 102х102 мм. Обвязка стены — деревянный брус 152х127 мм. Наружную поверхность стоек приходится делать вровень с наружной поверхностью обвязки. В этом случае волокнистая плита может быть продолжена вниз по боковой поверхности бруса обвязки.
В верхней части стены имеется поперечная доска (38х127 мм), на которой размещаются балки перекрытия. Эта доска врезана в стойки с внутренней стороны на глубину 19 мм, чтобы ее внутренняя поверхность и поверхность досок стены были в одной плоскости. Шаг балок верхнего перекрытия, как и балок пижнего перекрытия, равен 61 см. Балки расположены рядом со стойками, к которым они прибиваются гвоздями.
Жесткость стены обеспечивается двумя горизонтальными слоями досок и двумя слоями волокнистых плит. Практика показала, что подобная конструкция достаточно жестка и устойчива. После двухлетней эксплуатации в этом опытном доме не было отмечено каких-либо повреждений степ.
По верхним концам стоек плашмя уложена обвязка сечением 51х102 мм. На пес опираются стропила из досок сечением 51х102 мм. В качестве ригелей и накладок служат доски 25х102 мм. Внизу в плоскости верхней кромки каркаса также имеются парные доски 25х102 мм.
Окна здесь такие же, как и в ранее описанных опытных домах: обычные двойные переплеты, открывающиеся наружу и внутрь. Зазоры между коробками и каркасом уплотнены льняной паклей, а сами окна клееной бумагой. Дверь также двойная, открывающаяся наружу и внутрь.
Конструкция стены под окном была следующая: рядом с наружным слоем волокнистых плит, со стороны засыпки была добавлена полоска волокнистой плиты шириной 25 см, чтобы место соединения окопной рамы и волокнистой плиты было достаточно плотным и чтобы воздушное пространство, образующееся после осадки засыпки, служило эффективной теплоизоляцией.
Во время работы заметили, что гвозди, используемые для прикрепления черного пола, были малы. Когда стружечную засыпку трамбовали, доски отрывались от балок и тогда картон легко рвался. Использованный в этой конструкции метод укладки картона через балки оказался ненадежным. Было трудно пригнать картон плотно к боковым поверхностям балок, и между балкой и картоном оставался зазор, который мог вызвать утечку в теплоизоляции. Поэтому лучше прибивать картон при помощи реек к нижней грани балок, как было сделано в доме I. Другая возможность — это провести картон прямо под балками, как в доме II, по это удается только тогда, когда под полом имеется .достаточно места для работы.
Опытные дома, построенные в Отаниеми в 1952 г.
На опытной площадке в течение зимы 1951/52 г. было воздвигнуто два опытных дома из волокнистых плит заводского изготовления (дома V, VI), которые по своему типу отличались от предыдущих. Вначале в них также не было окоп. Поскольку дома были одинаковы по конструкции, здесь приводится описание конструкции лишь дома VI (рис. 33).
Конструкция стены (VIa) изнутри состояла из твердой волокнистой плиты; пористой волокнистой плиты толщиной 13 мм; воздушного зазора 13 мм; пористой волокнистой плиты; 13-миллиметрового воздушного зазора; пористой волокнистой плиты; воздушного зазора; наружной дощатой обшивки толщиной 16 мм.
Слои от первого до шестого представляют собой особую панель заводского изготовления. Воздушные зазоры по периметру панели уплотнялись полосками пористой волокнистой плиты.
Конструкция нижнего перекрытия, считая сверху вниз, состояла из дощатого настила толщиной 20 мм; твердой волокнистой плиты; пористой волокнистой плиты толщиной 13 мм; воздушного зазора 13 мм; пористой волокнистой плиты 13 мм, воздушного зазора 13 мм; пористой волокнистой плиты толщиной 13 мм; твердой волокнистой плиты.
Здесь панель состоит из слоев от второго по восьмой. Отличается она от стенной панели тем, что па обеих поверхностях имеется твердая волокнистая плита и, кроме того, уплотнение воздушных зазоров по периметру плит осуществлено деревянными рейками, а не пористыми волокнистыми плитами, как в предыдущем случае.
Конструкция верхнего перекрытия, считая сверху, состояла из твердой волокнистой плиты; пористой волокнистой плиты толщиной 13 мм; воздушного зазора 13 мм; пористой, волокнистой плиты толщиной 13 мм; воздушного зазора 13 мм, пористой волокнистой плиты толщиной 13 мм; твердой волокнистой плиты.
Панель составлена из слоев от первого до седьмого и аналогична панели пола.
Конструкция каркаса состояла из стоек стены. Угловые имели сечение 102х102 мм, а остальные — 76х76 мм. Кроме того, к наружным ребрам стоек прибиты рейки 19х25 мм, к которым прижаты стенные панели. Расстояние между стойками 80 см. Степная конструкция опирается на обвязку 102х76 мм, к которой пришита доска 51х102 мм для поддержания панелей.
Балки нижнего перекрытия имеют размеры 127х63,5 мм; в нижней части к ним прибиты планки 13х51 мм, создающие опорные поверхности для панелей. Расстояние между балками 80 см. Верхнее перекрытие подвешено к стропильным конструкциям. При помощи фанерных листов опорные узлы стропильных ферм сделаны жесткими (рис. 34).
Сборка здания. Все детали были доставлены па место в готовом виде (рис. 35). Па фундаментные столбы были уложены куски картона, пропитанного битумом; готовая нижняя обвязка была уложена па место (рис. 36). Балки были помещены в гнезда, сделанные в обвязке и в прогоне, и прибиты гвоздями лишь после того, как все они были уложены. После этого были прикреплены угловые стойки. Промежуточные стойки степ были установлены в гнезда в нижней и верхней обвязках. Стойки были связаны горизонтальными досками, прибитыми с наружной стороны, а угловые стойки укреплены при помощи раскосов. Угловые степные напели были установлены па место и прикреплены временно. .После этого прикрепили наружную дощатую обшивку, причем каждая доска была прибита к каждой стойке одним гвоздем. Когда наружная обшивка была готова, были подняты па свои Места стропила и соединены ветровыми связями. Обрешетку крыши прибивали к стропилам с шагом, соответствующим расположению горизонтальных опорных реек под черепицу, а по обрешетке прикрепили твердую волокнистую, плиту. Рейки, идущие по скату, были положены Посередине волокнистой плиты и на ее стыки.
Когда несущие конструкции дома были таким образом установлены на место, начали прикрепление изоляционных панелей. Вначале были уложены панели нижнего перекрытия и тут же зашпаклеваны стыки, затем установлены степные панели и зазоры уплотнены просмоленной паклей (рис. 37). К стойкам с помощью шурупов прикрепляли твердую волокнистую плиту с прокладкой полоски пористой плиты. Потом укладывали панели верхнего перекрытия. В заключение были уложены и прикреплены настил пола и карнизы.
Дом был сделан сначала без окон, дверью служило маленькое отверстие в стене.
Изменения, сделанные позже в опытных домах
Дом I. В связи с исследованиями до настоящего времени не осуществлено каких-либо изменений.
Дом II. II-а — это обозначение относится к дому из плит раумалевю в его первоначальном виде, который был описан выше. II-6 — дом, в котором ранней весной 1952 г. в стоне основная теплоизоляционная плита раумалевю толщиной 4 см была заменена плитой толщиной 7 см; остальные конструкции были оставлены без изменений.
Дом III. III-а — дом из волокнистых плит в первоначальном состоянии с конструкциями в соответствии с описанием. III-б — дом, в котором 1—3 февраля 1951 г. были произведены следующие изменения: из стен были удалены слои обшивочной бумаги, а внутренние слои волокнистой плиты в стене и на потолке были заменены такими же новыми. Из верхнего перекрытия был удален внутренний слой обшивочной бумаги. Таким образом, новые конструкции были следующие.
Конструкция стены, считая снаружи, состояла из дощатой обшивки толщиной 10 мм; волокнистой плиты толщиной 13 мм; воздушного зазора 22 мм, волокнистой плиты толщиной 13 мм; воздушного зазора 51 мм; слоя горизонтальных досок толщиной 22 мм; волокнистой плиты толщиной 13 мм.
Верхнее перекрытие, снизу вверх, состояло из волокнистой плиты толщиной 13 мм; воздушного зазора 22 мм; волокнистой плиты 13 мм; балок перекрытия; двух слоев волокнистых плит толщиной 13 мм; изоляционного картона Туенхаару № 2; слоя .досок толщиной 22 мм; опилочной засыпки толщиной 15 см.
Нижнее перекрытие, считая снизу вверх, состояло из балок сечением 76х178 мм через 61 см; изоляционного картона Туенхаару № 2; двух слоев изоляционных плит толщиной 13 мм; воздушного зазора 22 мм, в котором находятся доски толщиной 22 мм в местах балок; изоляционной плиты толщиной 13 мм; воздушного зазора 22 мм; волокнистой плиты толщиной 13 мм; изоляционного картона Туенхаару № 2; настила толщиной 32 мм.
Дом IV. В связи с исследованиями до сих пор не произведено каких-либо конструктивных изменений.
Дом VI. VI-а — заводской сборный деревянный лом в первоначальном виде согласно описанию. VI-б — дом, в котором летом 1952 г. были осуществлены следующие изменения. Чтобы оценить влияние окон па расход тепла, к внутренней поверхности стен и в нижнем перекрытии под настил пола добавили по два слоя толщиной 13 мм пористых волокнистых плит, а к нижней поверхности верхнего перекрытия соответственно три слоя. VI-в — дом, в котором между 28 января и 7 февраля 1953 г. были сделаны окна — одно большое и два меньшего размера. VI-г — дом, наружные стены которого осенью 1953 г. были снабжены внутренним воздушным пространством в 32 мм для выяснения влияния способа отопления на комнатный климат. К наружной поверхности воздушного пространства до высоты 120 см от поверхности нижнего перекрытия была прикреплена алюминиевая бумага блестящей стороной к комнате. Воздушное пространство было создано вертикальными рейками толщиной 32 мм с расстоянием между ними 61 см, к которым затем был прибит слой твердых волокнистых плит так, что у границ с потолком и нижним перекрытием были оставлены зазоры 5 см. Вместо твердой плиты в окнах было вставлено оконное стекло. В нижней части каждой секции между рейками были установлены электрические нагреватели (рис. 38).
Важнейшие технические характеристики строительной бумаги, использованной в опытных домах
Технические характеристики строительной бумаги, использованной в опытных строительствах, приведены в табл. 2.
Экономическое сравнение домов в Отаниеми
Детальные записи о количестве рабочих часов и использованных материалов были сделаны только по домам I, II, III и IV, по домам V и VI расходы не были подсчитаны. Дома I и II построены при почасовой оплате труда, а дома III и IV при сдельной оплате. Этот факт несколько затрудняет сравнение трудоемкости.
Для возможности сравнения стоимости производства квалифицированных работ по домам I и II были приняты фактические расходы на зарплату по ставке при почасовой оплате, а по домам III и IV приведенные. Последние были вычислены умножением той же ставки при почасовой оплате труда на число фактически проработанных часов, умноженное на отношение действительной часовой выработки к тарифной ставке сдельщиков. Это отношение оказалось равным 1,54. Кроме того, по всем четырем домам добавлено по 35 тыс. марок на вспомогательные работы.
С учетом сказанного получены сравнительные суммы расходов на производство работ (табл. 3).
При подсчете расходов на стройматериалы исходили из предположения, что все дома построены в соответствии с одним стандартом; в частности, что во всех домах полы сделаны из шпунтованных досок и линолеума, а в домах I и II, кроме того, были отделаны внутренние поверхности стен и потолков так же, как в домах III и IV. Согласно этому для разных домов получаются следующие сравнимые расходы на стройматериалы: по дому I 287 900 марок, по дому II 313 790, по дому III 292 900, по дому IV 273 660 марок.
Расходы на стройматериалы оказались весьма близкими но всем четырем домам.
Итоговые стоимости домов приведены в табл. 4.
В эти цифры не включена стоимость фундаментов, которая могла быть принята равной для всех домов в сумме по 30 тыс. марок, из которых на материалы приходится 16 тыс. и на работу 14 тыс. марок.
Таким образом, строительные издержки разных домов почти одинаковы. Наибольшее расхождение со стоимостью дома, взятого за основу для сравнения (дом I), не превышает 4,5%.
Стоимость 1 м2 различных заполнений. В качестве одного из интересных экономических показателей приводится стоимость 1 м2 верхнего перекрытия, нижнего перекрытия и стены для разных домов, подсчитанная в части трудовых издержек в соответствии с подрядными договорами (табл. 5).
Издержки на отопление. Этот расчет основан на расходе тепла на отопление опытных домов без жильцов. В качестве топлива приняты смешанные дрова по цене 0,36 пенни/ккал (пенни = 0,01 марки). Средние издержки на топливо за один отопительный сезон для. разных домов определились в суммах: по дому I 10 500 марок; по дому II 12 300 марок; по дому III 13 700 марок; по дому IV 10 100 марок.
Из вышеприведенных экономических сравнений еще трудно делать окончательный вывод о преимуществе какого-либо из типов домов. Однако видно, что по всем показателям дома I и IV были выгоднее, чем дома II и Ш. Поскольку дома I и IV представляют собой так называемые засыпные дома (главным изоляционным материалом являются или опилки, или стружка), можно сказать, что в условиях Финляндии эти дома все еще остаются самыми лучшими из типов малых домов, выполняемых плотниками. С точки зрения экономии материалов можно ожидать, что так называемые комплексные дома (дом IV) получат все более широкую поддержку среди застройщиков.
Потребность в рабочей силе при возведении домов V и VI указана в табл. 6.
