Начну пожалуй с конца. С объявлений.
1. В проекте, довольно много непривычных решений, теор. обоснований, заявленные параметры - вопиют о невозможности технической реализации, а экономика реализаций - нереально низка, поэтому сразу:
В рамках проекта, построен полигон. Дом с топовыми характеристиками, гараж, веранда... и заявленная экономика уже стала фактической.
2. Проект объявлен свободным (freewаre), можно использовать любые наработки, денег не нужно.
3. В рамках проекта, будет выложено еще два дома, аналоги "трешки" и "двушки". Критерии:
- жизнь на этих площадях апробирована тиражами в десятки миллионов, десятками лет.
- у нас, очень небогатая страна и чем лезть вначале в ипотеку, а потом в петлю, хотелось бы дать дополнительный вариант получения собственного жилья. без ипотек вообще, либо с минимальными кредитами.
- Стоимость "двушки" (36 м2, домик 6*6 внутри, утепленная коробка) - будет в пределах 400 тыс.руб. В конструкцию будет заложена возможность расширения, жесткость полов (чтоб исключить разговоры про "прутики-батутики" - в районе 1/600, теплозащита дома, близко к "топить не нужно". Для условий Вологды и постоянном проживании двух человек. Т.е. это пассивник.
Планы выложить к следующему отопительному сезону. Причины - просты, в этом сезоне - не успел с утеплением "полигона" (потолок утеплен на четверть от проектного, слой 100-150 мм от 550 мм по проекту), соответственно, нет апробации ряда решений.
Сейчас, дом 9*11 обогревается одним электроконвектором 1.5 кВт, температура в доме этой зимой +10 - +16С, расчетные потери через верхнее недоутепленное перекрытие, до 1.2 кВт из 1.5 - располагаемых.
Критерий оптимальности.
В теории управления, слово "оптимальный" - табу. В работах, народ извращается с "оптимизация" , "квазиоптимальный"... - потому что за "оптимальный", сразу начинают бить. Ногами и с криками, мол докажи, гад, что ничего лучшего, быть не может!
Тем не менее, слово в названии проекта оставлено. Считайте - приглашением к дискуссии (только не ногами :) )
Существует десятки способов (материалы и конструктивы) построить дом.
Как выбрать способ, что является критерием?
С этим - все просто, цена. Причем не просто цена, а цена владения, комплекс затрат, от проектирования, строительства, до эксплуатационки на весь срок службы.
И - сразу получаем решение. Разумеется, это шалаш! Ну, или чум, палатка... И не спорьте, дешевле фиг сделаешь. Все верно, но... - так не интересно :)
Поэтому, дополним наш критерий - ограничениями. Объективные (выразимые в числах) ТХ дома - должны быть не хуже "городских", т. е. построенных профессионалами. Жесткость перекрытий, прочностные, освещенность, микроклимат, звукозащита, теплозащита, срок службы, эксплуатационные издержки....
Тот способ строительства, при котором эти параметры достигаются меньшей ценой - оптимален. Остальные - нет и идут лесом. Да, вот так вот - жестко.
За рамками проекта, остаются вопросы дизайна, архитектуры, в какой-то мере, планировок.
Причина проста - нет консенсуса. Проект ограничен грамотной инженерной коробкой, системами управления, недорогим фасадом. Разумеется, это не отменяет возможности лепить полированный гранит на стены, ставить колоннады с кариатидами и башни с флюгерами. Кому это надо. Но в целом, проблематика обитателей рублевки - не интересует.
Если хотите - это изба 21 века. Изба, как массовый (любой мужик...), недорогой, простой дом. 21 века - с современными жесткими требованиями к комфорту, электроникой, системой управления домом.
Так из чего таки строить?!
Каменный, брусовый, рубленый, каркас, саман, блоки... - все эти дома, отличаются в по сути стенами. С них и начнем.
У стены - три основных задачи:
- нести нагрузки
- удерживать тепло
- выполнять функции ограждения (дождь, снег, ветер) и не выносить мозг с обслуживанием.
Кирпич.
Берем классику. Кирпич, М150, полтора кирпича. Смотрим, как с несущей. А круто с несущей! На погонный метр, аж 570 ТОНН!
Ладно, прикидываем нагрузки. Пусть домик 9*9, кровля 100 м2, снеговая 320 кг/м2, вес кровли и перекрытия 10 тонн, все это держится на трех несущих стенах, общей длиной 27 м, а на погонный метр приходится аж полторы тонны нагрузки. При несущей - 570 ТОНН!
А что делают остальные 570-1.5=568.5 тонн? А ничего. Они лежат. Ну в смысле из каждых 380 см2 стены, 1 см2 работает, остальные - просто так.
Их нужно купить, привезти, сгрузить, каждый в руках подержать, поднять на стену, уложить... - чтоб лежали не выполняя функции. Тренд такой.
В машиностроении, это называется переразмеренностью и за переразмерянность в 380(!) РАЗ - дают "пожизненный расстрел через повешенье". Не буду говорить за что именно вешать, потому что сегодня весь толерантный и политкорректный.
В машиностроении, это капот легковушки, толщиной 380 мм, чтоб значит БТР в кустах сдох. От зависти.
Бред? Конечно, но в строительстве - прокатывает. Ну и естественно, вопрос, а нафига собственно, почему не вложить кирпича в 380 раз меньше?
А потому, что у этого материала, при великолепной несущей, отвратительная прочность на разрыв. И при малейшем изгибе, его рвет. И теряется то, что в строительстве называют устойчивостью (стенка падает).
Ладно, смотрим дальше. Что у нас с теплозащитой, может она такой перерасход покрывает? А с теплозащитой у нас все грустно. Десятикратный дефицит, по отношению к совр. теплоизоляторам.
С функцией ограждения у кирпичной стены - терпимо, но на общий вывод - не влияет:
Кирпич, является материалом, принципиально непригодным, для современного малоэтажного строительства.
Бревно, брус.
С ними интересней. Дерево, сугубо анизотропный материал. Существенно разные свойства в разных направлениях. Смотрим, как это используется в конструкциях деревянных домов.
СП "Деревянные конструкции". Несущая до 50 лет, вдоль волокон - 14МПа (140 кило на см2), поперек - 1,8МПа (18 кг на см2), разница в 7,8 (!) РАЗ.
Как используется этот факт в конструкции, как нагружают? - Правильно, по идиотски, поперек волокон, уже на этом этапе, увеличивая потребность в древесине в 7,8 раз.
Изменения размеров от влажности. Вдоль волокон 0,15%, поперек 8%. Разница в 53 (!) РАЗА. Как используют этот факт в конструкции? - Опять самым идиотским способом. Годами ожидая "окончательной" усадки, когда трехметровая стена из сырых бревен, в пределе садится на 15-20 см. На бревно. И этот размер, будет гулять пожизненно, подклинивая двери, либо заставляя делать в них избыточные зазоры. Это называется "дом - живет".
Ладно, смотрим по функциям стены. Брус 200*200 (возьмем посолиднее). 18 кг/см2, погонный метр несет 45 ТОНН. Реальную нагрузку, уже прикидывали - 1,5 (полторы) тонны. Переразмерянность (бездарный перерасход материала) в 30(!) раз.
Давайте прикинем, насколько уменьшится материалоемкость стены, при правильном использовании материала (нагрузка вдоль волокон).
Трехметровая стенка из бруса 200 - 0,6 м3 дерева. Для несения нагрузки в полторы тонны вдоль волокон, минимальное сечение 11 см2. Это одна досочка 25*44 мм. Объем 0,0033 м3. Предельная разница в материалоемкости 0,6/0,0033=182 РАЗА.
По сути, бревно/брус - способ бездарно извести огромное количество хорошего материала.
Теплозащита. Теплопроводность сосны и елки в условиях Б - 0,18 Вт/(м*С), современных утеплителей 0,04 Вт/(м*С), дефицит при равном слое - 4,5 раз. 200 мм бруса, по теплозащите - близко к 45 мм минваты. Дерево - холодный материал.
Ребята, а нафига сегодня так строить? Понятно, что тот гениальный мужик, который придумал избу, придумал ее под топор, потому что больше у него ничего не было. Сейчас-то, можно как хочешь распилить, склеить, скрепить...
Ответы крутятся вокруг: - А мы всегда так строили и вообще (далее вариации на темы экологичности, наших дедов, стены дышат, эстетику...)
Бог с ней с эстетикой, деревяшки, дело конечно приятное, но не настолько, чтоб мириться с ухудшением показателей в ДЕСЯТКИ раз.
Соответственно, закономерный вывод:
- дерево (бревно, брус), является материалом, принципиально непригодным для современного малоэтажного строительства.
Пенобетон, саман, бетон...
Ровно к тем же выводам, придем анализируя все эти материалы. Бешеный перерасход материала по обеспечению несущей, дефицит по теплозащите.
Что осталось, из чего строить.
А при дальнейшем анализе любого материала, выяснится, что строить вообще нельзя. Не из чего строить, все материалы перебрали, все не то. Короче - доанализировались :)
Нет в природе материала, одинаково хорошо решающего задачи стены. Физически нет. Слишком разные это задачи.
Любая моностена (стена из одного материала) - порочна.
Но строить-то надо :) И выход из ситуации - простой. Решать каждую из задач, своим материалом.
Нагрузки нести каким-то силовым каркасом, теплозащиту организовывать эффективными утеплителями, ограждать какими-то листовыми фасадными материалами, сайдингом...
Каркасы.
Собственно тоже по материалам. Дерево (разумеется нагружая вдоль волокон), железобетон, сталь.
Железобетон - крайне привлекателен. Надежность, цены... из объективных минусов - значительные тепловые неоднородности (мостики холода в стене). При этом, в малоэтажке распространен крайне мало. Возможно, потому что требует серьезного проектировщика, спецтехники, квалифицированного строителя.
Сталь. В частности ЛСТК (легкие, стальные тонкостенные конструкции). Сегодня - дорого, в разы дороже дерева при организации той же несущей. При этом, становится экономически целесообразным для мест, где нет дорог. Доставить пустой двадцатифутовый контейнер на Чукотку, сегодня обходится под миллион и на первое место, выходит странный тенико-экономический параметр. Сколько килограмм потенциальной несущей, я смогу запихать в объем вон того контейнера. Тут - дерево проигрывает.
Дерево. На сегодня по целому ряду причин - лидер
- экономика. На сегодня, это самый недорогой способ построить стену с необходимыми ТХ.
- огромная нормативная база (IRC2018)
- эта база, позволяет, по сути, свести серьезное проектирование к выбору данных из нескольких таблиц и соблюдению определенных (простых) правил в конструктивах.
- не требует квалификации от строителя. Требования, по существу сводятся к навыкам: отмерить и отпилить доску с погрешностью в пару мм (на торцовой пиле - делает любой). Таскать доски. Колотить гвозди. В современных деревянных каркасах - исключены врезки, шипы, нагели... - плотник не нужен.
Собственно, подошли к выбору. Деревянный каркас.
Варианты, выбор типа каркаса, модификации этого каркаса - будут рассмотрены в следующей статье.
