Технологии строительства

История деревянного домостроения насчитывает несколько тысячелетий. На Руси из древесины строили практически всё: от простой деревянной изгороди до церквей, царских хором и крепостей. К сожалению, этих строений на сегодняшний день почти не осталось из-за постоянных пожаров и непрекращающихся войн.
Современные деревянные дома пользуются все большей популярностью из-за своей надёжности, долговечности, несложной обработки, а самое главное — экологичности. Считается, что в доме из древесины идеальная среда для обитания организма с точки зрения влажности воздуха, кислородного баланса, чистоты. Климат внутри деревянного дома не под силу повторить ни одному современному кондиционеру.
По технологии строительства деревянные дома делятся на:
каркасные дома;
дома из оцилиндрованного бревна;
дома из строганого бревна;
дома из клееного бруса;
опорно-брусовые дома.
Наиболее перспективным считается каркасное домостроение, являющееся одной из самых гибких систем деревянного строительства. Оно даёт большие возможности для создания разнообразных архитектурно-планировочных решений, высокого эксплуатационного качества и ремонтопригодности.

Недавно в рамках проекта была представлена инновационная система строительства каркасных зданий, которая может быть использована для возведения как жилых временных строений, так и для школ, клиник и других зданий. В системе используются легкодоступные материалы, такие как песок, гравий и земля. Кроме того, система настолько проста в исполнении, что с ее помощью сами беженцы смогут построить себе временное убежище.

Строительная система включает в себя каркас из металлических труб и ограждений из металлической сетки. Рабочие помосты используются в качестве кровли, на которую насыпается земля для улучшения теплоизоляции и в дальнейшем создания «зеленой крыши». Стены формируются из металлических ограждений, внутреннее пространство которых заполняется гравийно-песчаной смесью. Пол делается из фанеры, и, как говорят разработчики, в здании даже можно установить систему сбора дождевой воды.

RE:Build представляет новую систему каркасного строительства временных убежищ

RE:Build представляет новую систему каркасного строительства временных убежищ

Согласно оценкам разработчиков, группа из десяти работников без какого-либо опыта в строительстве вполне способна собрать с помощью этой системы каркасное здание площадью 16 м х 16 м всего за две недели, под руководством одного специалиста из компании Pilosio Building Peace.

RE:Build представляет новую систему каркасного строительства временных убежищ

RE:Build представляет новую систему каркасного строительства временных убежищ

До настоящего времени в раках проекта RE:Build было построено два каркасных здания школы в Иордании, в лагере беженцев Za’atari и в парке им. королевы Рании. Сметная стоимость строительства каждой школы составила 30000 евро (примерно 32900 долларов США), сюда были включены также затраты на материалы, транспорт и проектирование. Теперь команда RЕ:Build работает над проектом строительства школы, рынка, жилого района, общественной столовой и информационного центра для другого лагеря беженцев в Сомали.
Проект RE:Build был запущен компанией Pilosio Building Peace (некоммерческое подразделение производителя оборудования для строительной и нефтедобывающей отраслей Pilosio S.p.A) в сотрудничестве с бывшим директором компании Architecture for Humanity Кэмероном Синклера и архитектором Поуй Кацаели.

Анна Уэбстер, студентка Архитектурной школы в Кассе от Лондонского столичного университета, разработала проект простого, но крепкого дома, который, по ее мнению, идеально подходит для сельской местности в Гане, где он и был построен. Проект Nkabom был разработал для участия в конкурсе, организованном некоммерческой организацией Nka Foundation, в котором было предложено спроектировать и построить практичное и недорогое жилье для одной семьи в южном регионе Ганы.
Конструкция дома Nkabom сочетает в себе традиционные глинобитные стены, построенные из саманного кирпича, и экраны из переработанного пластика.

Nkabom — новый дом из саманного кирпича и переработанного пластика

Сама архитектор отмечает несколько преимуществ глинобитных стен – абсолютную негорючесть, прочность, простоту строительства, а также отсутствие необходимости использования дополнительной теплоизоляции.

Nkabom — новый дом из саманного кирпича и переработанного пластика

В целях предотвращения вымывания глины из стен, архитектор оштукатурила их натуральным герметиком, полученным из крахмала местного растения маниоки. Значительная часть внутренней структуры дома была создана с использованием переработанных материалов, которые обычно оказываются на стихийных свалках под ближайшими кустами (вывоз мусора в деревнях Ганы не практикуется). Толстые пластиковые пакеты, используемые для транспортировки чистой воды в регионе, были переделаны в большие листы, из которых были сделаны кровля и стекла в доме.

Nkabom — новый дом из саманного кирпича и переработанного пластика

Как утверждает архитектор, строительство дома Nkabom обошлось в 7865 долларов США и в настоящее время его отдали для постоянного проживания семье директора местной школы. На видео, представленном ниже, демонстрируется весь процесс строительства глинобитного дома.

Сегодня «умными» окнами, которые способны при необходимости блокировать солнечный свет и тепло, уже никого не удивишь. Ну а как насчет генерации электричества под действием солнечного света? Ведь, как правило, фотоэлектрические панели имеют темный, почти черный цвет, что способствует максимально возможному поглощению солнечных лучей. Впрочем, недавно исследователи факультета материаловедения Миланского университета им. Биккока (Италия) совместно со своими коллегами из Центра передовой солнечной фотофизики в Лос-Аламосе (США) разработали новое нетоксичное покрытие из квантовых точек, которое превращает любое стекло в прозрачный электрический генератор.
Покрытие из квантовых точек образует люминесцентный (самосветящийся) солнечный концентратор, который в дневное время способен поглощать солнечные лучи, проходящие сквозь прозрачное стекло.

Новые прозрачные окна, генерирующие электричество от энергии солнца

Как объясняют ученые, фракция света, прошедшего через окно, поглощается наноразмерными частицами, диспергированными на оконное стекло, которые эмитируют фотоны в инфракрасном диапазоне, невидимом для человеческого глаза. Эти фотоны направляются на солнечные элементы, расположенные по краям окна, которые генерируют электрический ток. По мнению исследователей, прозрачное окно-генератор способно вырабатывать электричество, достаточное для питания домашнего кондиционера или обогревателя.

Новое покрытие из квантовых точек практически готово для коммерциализации и внедрения в массовое производство в краткосрочной и среднесрочной перспективе. Это означает, что в скором времени мы сможет превращать не только крыши, но и все поверхности здания, включая окна, в генераторы солнечной энергии.

Согласно оценкам ученых, покрытие всех окон Всемирного торгового центра в Нью-Йорке, имеющих общую площадь 72000 кв. метров, слоем из квантовых точек обеспечит выработку электричества, достаточного для энергоснабжения 350-ти средних квартир.

Кризис беженцев, наконец, привлек внимание мировой общественности, но компания IKEA стремится помогать людям, бегущим от войн, конфликтов, социальных потрясений и стихийных бедствий, в течение уже многих лет. Вот и недавно специально для беженцев из районов конфликтов и стихийных катастроф компания представила вариант решения жилищной проблемы. Better Shelter Housing Unit – именно так называется новая версия доступного, устойчивого и простого в транспортировке временного жилья.
Компания IKEA представила модульное временное жилье на солнечных батареях для беженцев

Этот модульный корпус, который, по словам шведских дизайнеров-разработчиков, может быть собран всего лишь за 4 – 8 часов командой из четырех человек (даже необязательно строителей), при этом он настолько прочен и надежен, что может прослужить своим владельцам значительно дольше, чем другие конструкции временного жилья, имеющиеся в настоящее время на рынке. Ожидаемый срок службы одной единицы временного жилья составляет 3 года, и дом можно разобрать и повторно использовать в случае необходимости. Кроме того, Better Shelter Housing Unit поставляется в комплекте с крышными солнечными батареями, которые будут поставлять энергию для светодиодного освещения и зарядки небольших устройств.

Компания IKEA представила модульное временное жилье на солнечных батареях для беженцев

Как утверждают разработчики, дом для временного размещения предоставляет все необходимые условия для комфортного проживания, включая биотуалет, резервуары для питьевой воды и отопительную систему. При этом он будет продаваться по цене, доступной большинству семей беженцев. Основной корпус состоит из трех частей, которые поставляются на место в разобранном виде.

В заключение стоит добавить, что Better Shelter Housing Unit разработан компанией IKEA Foundation совместно с Управлением верховного комиссара ООН по делам беженцев. На видео, представленном ниже, показан процесс сборки временного жилья и установки солнечных батарей.

Разрабатывая военные приюты и солнечные панели, аккумуляторы и дроны, инженеры продолжают доказывать, что японское древнее искусство оригами может быть использовано для чего то большего, чем просто для складывания бумажных журавликов. А недавно исследователи из университета штата Иллинойс в Урбана-Шампейн, технологического института Джорджии и Токийского университета, также вдохновившись техникой оригами, разработали новую конструкцию «zippered tube» («трубка-молния»), которая обладает достаточной жесткостью, чтобы выдерживать значительные нагрузки.
Новая зигзагообразная конструкция основана на технике под названием Миура-ори. В сложенном виде она занимает чрезвычайно маленькую площадь. По словам исследователей, соединив под углом две такие конструкции, можно получить всенаправленную структуру, которая не складывается и практически не поддается деформации на скручивание и сжатие. Компоновка из нескольких оригами-трубок позволяет создавать достаточно жесткие структуры, которые можно использовать для строительства таких сооружений, как арки, навесы, башни и мосты.

Новая конструкция в стиле оригами может быть использована для строительства зданий и мостов

Исследователи обращают внимание, что созданные ими образцы оригами-трубок сделаны из бумаги, и даже в этом случае они имеют высокую прочность. Но данная технология применима и к другим материалам, например, к металлу или пластику.

Изменяя угол соединения трубок, можно добиться различной степени жесткости всей структуры. Таким образом, как полагают ученые, трансформировать и изменять функциональные характеристики структур можно в режиме реального времени, адаптируя их для реальных условий использования.

Еще одним важным преимуществом данной технологии является ее масштабируемость. Другими словами, с ее помощью можно создавать как огромные и прочные строительные сооружения, так и микроскопические конструкции в виде наноразмерных роботов и биомедицинских устройств.

Традиционная юрта представляет собой портативную, круглую палатку, покрытую шкурами и используемую в качестве жилого помещения кочевниками в степях Центральной Азии. Многие сравнивают юрты с вигвамами, которые строили раньше многие индейские племена. А недавно архитектурная компания Aurora из Колорадо представила модель сборного дома, которая является современной интерпретацией традиционной юрты.
Дом-юрта Freedom Yurt Cabin включает в себя энергоэффективные окна, хорошую изоляцию и настоящую входную дверь (вместо шкур). Дом построен на деревянном каркасе, изготовленном из красной сосны, и поставляется с напольным покрытием. Стены изготовлены из интегрированных панелей с изоляцией из стекловолокна, и имеют коэффициент изоляции R 9,7. Потолок является многослойным – сердцевина сделана из жесткой полиизоциануратной пены с коэффициентом изоляции R 13,7. Внутренняя обшивка потолка изготовлена из натурального дерева и поддерживается стальным кольцом крыши. А крыша сделана из прочного винилового материала DuraLast, с купольным отверстием в центре, покрытым прозрачным акриловым материалом.

Yurt-3

Дом-юрта оснащен теплосберегающими Low-E окнами с отражающим покрытием и стальной дверью с хорошей изоляцией. Для строительства дома бетонный фундамент не требуется – это означает, что он может быть перемещен с относительной легкостью на другое место. Сооружение идеально подходит для использования в качестве дополнительной спальни, рабочего места, гостевого домика или зимней беседки. Дом-юрта Freedom Yurt Cabin поставляется заказчику без мебели, но к концу текущего года компания планирует начать продажу сборных предметов мебели для дома.

Дом-юрта поставляется в виде комплекта из готовых модулей. Компания разработала несколько моделей различных размеров. Самая маленькая модель имеет площадь 20,1 кв. м и состоит из 12 стеновых панелей – ее можно приобрести за 12000 долл. США. Средняя по размерам модель имеет площадь 27 кв. м и поставляется с 14-ю стеновыми моделями. Она стоит около 14000 долл. США. Ну и самая большая модель площадью 35 кв. м имеет 16 стеновых панелей и стоит 16000 долл. США. Как утверждает компания, для сборки дома понадобится два выходных дня и два человека, которые даже могут не обладать специальными навыками в строительстве.

Вполне логичным бы было думать, что чем больше солнечного света попадает на фотоэлектрическую панель, тем больше вырабатывается электроэнергии. Однако, на практике это далеко не так – фотоэлементы под действием солнечного тепла нагреваются и теряют часть своей эффективности. Но ученые из университета Брунеля в Лондоне придумали новое применение солнечному теплу, нагревающему солнечные панели, — они создали гибридную систему, которая превращает всю крышу в солнечный генератор.
Запатентованная система сочетает в себе плоские тепловые трубы с фотоэлектрическими элементами, поэтому она не только вырабатывает электроэнергию, но и нагревает воду. Тепловые трубы используются для отвода тепла от поверхностей техники и оборудования, которое должно поддерживаться в охлажденном состоянии (например, персональные компьютеры, центры обработки данных и т.д.).

Лондонские ученые представили новую гибридную солнечную систему для домов

В данной системе используются плоские тепловые трубы, размерами 4мм х 400 мм, которые оптимизируют сбор солнечного излучения. Отводя тепло от солнечных панелей, тепловые трубы предотвращают перегрев фотоэлементов и тем самым поддерживают их эффективность на должном уровне. В ходе тестирования гибридной системы ученые обнаружили, что тепловые трубы способствовали охлаждению фотоэлементов на 15 процентов, по сравнению со стандартным механизмом охлаждения, используемого сегодня в крышных солнечных установках.

Лондонские ученые представили новую гибридную солнечную систему для домов

В настоящее время прототип гибридной солнечной системы тестируется учеными на стандартном трехкомнатном жилом доме в НИИ по строительству в Уотфорде, Великобритания. Уже сейчас они отметили некоторые интересные особенности системы. Так, тепловые трубы оказались настолько эффективными, что они могли захватить энергию от утренней росы, испаряющейся с поверхности панелей.

Остается надеяться, что такая энергоэффективная и производительная система в недалеком будущем появится в продаже на потребительском рынке.

Несмотря на то, что европейские дома практически полностью возводятся из дерева, стоит рассмотреть и металлический вариант каркаса, который обладает значительными преимуществами. В качестве металлического основания используется термопрофиль, который обладает высокой пожаро стойкостью, не подвергается коррозии и влиянию грибков, значительно уменьшает вес конструкции и служит более 100 лет. Деревянный же каркас имеет срок эксплуатации до 60 лет и подвергается влиянию всех вышеперечисленных факторов.

Схема деревянного каркасного дома

Стоит обратить внимание на то, что возведение любого вида каркаса чревато последствиями. Плохая сборка значительно снизит срок эксплуатации жилья, а ненадежная герметизация швов уменьшит теплопроводность строения. Поэтому лучше не экономить и доверить строительство профессионалам.

Изготовление фундамента для каркасного дома

Как известно, фундамент является основой строения и влияет на срок его службы. Технология строительства каркасных домов предусматривает использование трех видов фундамента – ленточного, столбчатого и плиточного. Выбирая фундамент необходимо уделить внимание двум основным факторам:

Весу конструкции;
Структуре грунта.
Для посадочного или илистого грунта идеальным вариантом станет плиточный фундамент. Он помогает равномерно распределить нагрузку на грунт, в отличие от столбчатого и ленточного фундамента. Для обустройства такого основания необходимо снять верхний слой почвы, тем самым снизив вероятность ее сжатия, а потом вырыть котлован, создать песчаную подушку и уложить плиту.

Для другого грунта подходят как ленточный, так и столбчатый фундамент, который способен выдержать нагрузку каркасного дома и обеспечить его долговечность. Очень важно после анализа фундамента правильно просчитать вес конструкции и, исходя из него, выбрать необходимый тип.

Виды кровли

В каркасном строительстве применяются те же типы кровли, что и в кирпичных и деревянных домах. В зависимости от проекта кровля и особенностей чердачного помещения кровля может быть мансардной, двускатной или многощипцовой. Особой популярностью для жилых домов пользуются двускатные и мансардные крыши. Эти конструкции не представляют трудностей в монтаже и покрываются любым материалом. Кровля должна соответствовать климату и хорошо противостоять ветрам и осадкам.

Каркасный дом в разрезе

При выборе кровельного материала для каркасных домов необходимо учитывать архитектурные особенности проекта, наклон конструкции, срок эксплуатации материала и финансирование проекта. Для обустройства кровли прекрасно подходит такое покрытие:

Метало черепица. Применяется для отделки кровли с наклоном 25-45°. Срок службы при должном уходе составляет 35 лет;
Битумный шифер или ондулин применяется для кровли с уклоном 35-40° и служит не менее 50 лет;
Асбоцементный шифер при окрашивании служит до 40 лет, без дополнительной обработки до 30. Применяется для отделки кровли с уклоном 25-45°;
Кровельная сталь используется для крыш с 18-30° уклона. Срок эксплуатации материала составляет до 30 лет.
Подбор кровли должен осуществляться с учетом обустройства мансардного помещения. Если оно планируется жилым, то потребуется дополнительное утепление и тщательная разработка кровельного каркаса.

Порядок строительства каркасного дома

Четкое соблюдение порядка обеспечит правильность работ и поможет учесть все детали. Этот алгоритм дает гарантию того, что дом будет монтироваться по всем строительным нормам и прослужит долгое время.

Для начала стоит выбрать оптимальное место. Для строительства требуется выбрать оптимальную почву и уровень расположения грунтовых вод, учесть все климатические особенности места и расположение коммуникационных систем. После этого можно производить разметку и закладку подходящего фундамента. При монтаже деревянного каркаса в фундамент укладываются два венца из обработанного бруса на которые монтируется деревянный каркас. При строительстве металлического каркаса такая операция не производится.

Каркас из термопрофиля

Далее следует возведение каркаса и его наружная обшивка. Во время монтажа обшивки устанавливаются окна и двери. Благодаря тому, что дом не деформируется и не усаживается монтаж окон можно осуществлять непосредственно во время строительства. За этим этапом осуществляется утепление, если во время строительства не использовались готовые щиты, которые в момент внутренней обшивки просто закрываются гипсокартоном.

Обшивка каркасного дома ОСП

Ну и когда весь каркас собран и обшит, собираются внутренние перегородки, обустраиваются полы и потолки, проводятся коммуникации. В последнюю очередь монтируется крыша и производится внутренняя и внешняя отделка.

Каркасное строительство является не только самым популярным и недорогим, но и полностью обеспечивает дому долговечность, функциональность и комфорт. Затраты на последующую эксплуатацию значительно минимизируются за счет утеплителей и высокой теплопроводности конструкции. Огромным преимуществом является быстрое возведение и ввод здания в эксплуатацию, а также долговечность высокая экологичность материалов, которые помогают создать уютное и полезное жилье за минимальный срок.

При строительстве собственного дома с нуля предпочтение отдается теплым, комфортабельным и надежным проектам. До недавнего времени огромной популярностью пользовались постройки из кирпича, пенобетона и других надежных материалов, которые гарантировали долгосрочную эксплуатацию и полную безопасность. Деревянные постройки, столь популярные в европейских странах, считались не надежными, не эстетичными и дешевыми.

На данный момент деревянные строения постепенно вытесняют остальные виды, благодаря своей экологической чистоте и относительной дешевизне проектов. Помимо этого, особой популярностью пользуются каркасные дома, которые по своей стоимости становятся доступной и реальной альтернативой тесным городским квартирам. На участках вблизи города возводятся красивые и практичные дома, которые по своим качествам ничем не уступают квартирам и кирпичным соседям. За приемлемую стоимость в кратчайшие сроки возводится комфортабельное жилье со значительным увеличением площади и за ту же сумму.

Во многих близлежащих странах технологии каркасного строительства получили огромное распространение и признание уже давно. Чтобы понять принципы каркасного строительства и убедиться в его функциональности и практичности, необходимо выявить все плюсы и минусы технологии и сравнить ее с остальными способами возведения домов. Прежде всего, необходимо понять, что представляет собой каркасный дом и какие материалы понадобятся для его монтажа.

Из чего строится каркасный дом и его виды в зависимости от материалов?

Понятие «каркасный дом» стоит воспринимать буквально. Здание действительно будет состоять из внутреннего каркаса, который будет обшиваться с внутренней и внешней стороны специальными материалами. Для внешней и внутренней обшивки используются как листовые материалы (ЦСП, OSB и фанера), так и погонажные (блок-хауз, вагонка или имитация бруса). Внутренности стен наполняются любым утеплителем – стекловатой, минеральными ватами, пенополистиролом или пенопластом. Основная нагрузка здания распределяется на каркас, который может быть как деревянным, так и металлическим, хотя первый вариант используется намного чаще.