Ода бревну или О! Да! бревно!

Давно хотел высказаться в пользу бревна.

Сначала ссылки на материалы которые попадались при изучении вопроса:
http://les.novosibdom.ru/book/export/html/519
http://astravision.com.ua/article/obrabotka-dereva/stroenie-drevesiny-mikrostroenie-drevesiny-2.htm
http://www.wood-work.ru/articles/articles_635.html
http://1brus.ru/vybor/60-chto-luchshe-brus-ili-brevno

Те бревна которые мы получаем свалив дерево состоят из множества трубок которые как буд-то склеены между собой.Причем структура этих трубок бывает очень и очень сложной. Даже бывает что некоторые трубки как-бы пронизывают друг друга. Это можно увидеть если начать колоть березовые чурки спиленные у комеля. Такие чурки даже после того как они расколоты на части трудно отделить друг от друга т.к. волокна одного слоя переплелись с волокнами другого слоя.
Немного картинок:

Итак чем же так хорошо бревно?

1. Прочность

Теоретически бревно состоит из вложенных друг в друга трубок. Трубки конечно не все с ровными стенками и не все с целыми стенками. Но разрыв стенок этих трубок находится в местах обрубленных веток. В итоге это все выглядит как переплетение слоев разной конфигурации и толщины. Вот все эти трубки несут на себе как изгибающие нагрузки так и сжимающе-разрывающие усилия. Получается, что нагрузку испытывают вложенные друг в друга трубы склеенные между собой.
Это довольно крепкая конструкция. Прочность конечно же зависит от диаметра бревна.
Но если мы будем сравнивать с брусом толщиной такой же как диаметр бревна, то брус тут явно проигрывает.

Картинка с сайта, где рассказывают как делать мозаику из чурочек:

Вот здесь на картинке видно, что слои дерева которые находятся в углах бруса они уже на являются частью одной, условно говоря, трубки. Или, иными словами, внешние трубки были разрушены когда бревно обрезалось на пилораме. И вообще говоря, теперь у бруса прочность в большей части зависит от прочности того "вписанного" в квадрат бревна.
То есть бревно того же диаметра как и толщина бруса крепче будет.
Самый лучший вариант когда брус был сделан из идеально ровного бревна и центр квадрата бруса совпадает с центром бревна. Но обычно или центры не совпадает или бревно не ровное.

И это означает, что когда на пилораме спиливают края, то повреждают слои более близкие к центру и поэтому прочность бруса резко уменьшается до прочности того условного бревна которое еще осталось целым. Кроме того сучки и пороки уменьшают прочность. Конечно положительно влияет на прочность, то что слои все-таки бывают сильно перепутаны и даже если не перепутаны,то между слоями есть связи за счет которых слои держатся вместе. Но если сравнивать прочность необработанного бревна (особенно если оно кривое), то сделанный из него брус будет намного слабее этого бревна.
Да еще нужно учитывать, что все бревна имеют разные диаметры на верху и внизу, и соответственно брус не может получиться больше чем самый малый диаметр.
Теперь мои мысли про оцилиндрованные бревна. Тут тоже не все хорошо.
Ну во первых опять же оцилиндрованное бревно не может получиться больше самого маленького диаметра изначально бревна.

Ну и опять же  - если бревно кривое, то вот такой станок срежет часть слоев.

Вот тут видите на бревнах разводы? типа текстура дерева... Вот это и есть срезанные слои  - те самые трубки которые создают прочность.

А вот тут что происходит? Все до единого слоя срезаны...

или вот - смещение центра:

НО! есть одно неоспоримое преимущество оцилиндрованного бревна если говорить про прочность - такое бревно практически никогда не используется в одиночку. такие бревна укладываются в срубы. Сруб стоит на фундаменте и все бревна давят на друг друга и поэтому не испытывают ломающих и изгибающих нагрузок. Хотя это не преимущество самого бревна, а преимущество его использования.

И еще! Не стоит использовать оцилиндрованные бревна в качестве балок перекрытия и прочих одиночных элементов каркаса, рассчитывая получить такую же прочность как от цельного бревна!

По прочности оцилиндрованное бревно объективно хуже чем цельное бревно .

Таким образом получаем, что используя целые, не обработанные (или почти не обработанные) бревна мы можем использовать более тонкие бревна и получать такие же прочностные характеристики как брус в квадрат которого вписывается диаметр используемого бревна.

Используя оцилиндрованные как обычные бревна тоже нужно брать бревна большего диаметра, с запасом.

2. Долговечность

И опять речь пойдет про те же самые слои. Они как раз и создают защиту для следующих слоев. Я имею ввиду защиту от внешний воздействий , таких как влага, которая может приносит споры грибов и разные бактерии, которые разрушают древесину. Споры грибов постоянно летают в воздухе и опять же первыми от них (от грибов) страдают внешние слои бревна. Это видно часто на спилах старых бревен. Снаружи более серые слои а потом идут более светлые слои.
Конечно всякие сучки и трещины дают возможность грибам и бактериям проникать глубже.
Но проникновение через слой древесины происходит дольше, чем между слоями. Это тоже видно на сколах и спилах бревен.

Отсюда делаем вывод, что нарушение целостности слоев дает больше возможности для проникновения гнили внутрь дерева.
Вот поэтому оцилиндрованные бревна категорически не рекомендуют использовать без пропитки и спец обработки от грибов, гнили и насекомых.
Собственно целые бревна тоже рекомендуется обрабатывать, но опять же если оценивать в сравнении, то цельное бревно опять выигрывает.

3.Усыхание и искривления

Не для никого не секрет, что любые пиломатериалы (брус, доски) делаются из сырого (недавно живого дерева). А после того как материал высыхает он начинает усыхать и искривляться примерно вот так как показано на картинке:

а после того как это все высыхает в собранном виде получается следующее:

Это все происходит из-за того что часть волокон срезана и поэтому при усыхании всех оставшихся слоев они стягивают к себе остальные. И из-за того что из одних слоев влага выходит быстрее чем из других.
Сдается мне что и целые бревна искривляются, но не так сильно, т.к. все слои на месте и усыхают все пропорционально.

Но главный вывод: сушить нужно все и цельные бревна и оцилиндрованные и брусья и доски.
И сушить нужно специальным образом. А вот бревна могут высохнуть и самостоятельно еще на корню, правда там есть опасность поедания насекомыми-древоточцами. Но это отдельная история.

Значит и тут бревно предпочтительней.

4. Удобность использования.

Вот тут то бревно проигрывает по все пунктам.
Чтобы использовать цельное бревно в срубах нужно много подготовительных работ, которые могут сильно уменьшить плюсы цельно бревна. Станки делают подготовку быстрее и точнее, но сильно портят защитные слои. Подготавливая бревна руками можно максимально сохранить цельность слоев.

Для каркасных конструкций цельные бревна это вообще великое зло...

Бревна часто кривые и искривляются во всех направлениях. Разные размеры срезов тоже создают много проблем и при сборке каркасов. Вообще это довольно затруднительная работа собрать каркасную конструкцию из бревен. Здесь нужно использовать специальные хомуты, которыми можно фиксировать концы бревен. И получается что узлы каркаса практически не возможно собрать из дерева. 

Получается что при существующих строительных технологиях все преимущества целого бревна уходят почти на нет?
Но нет! не для того я начинал писать эту статья , чтоб на этих строках сдаться...
Так вот есть все таки технологии, которые позволяют очень даже хорошо использовать цельные бревна в строительстве. Некоторые технологии уже забыты, но возрождаются, а некоторые появились совсем недавно и теперь начинают использоваться. Проблема с новыми технологиями заключается в том, что  они плохо изучены. Мало есть еще методов прочностных расчетов для конструкций.
Итак что за технологии:
Ну срубы из обычного бревна даже и рассматривать не будем, итак все понятно. Единственно хочется заметить что сейчас есть возможность использовать электроинструменты для подготовки бревен к сборке сруба и это значительно облегчает труд.
А вот дальше просто картинками покажу как же велико разнообразие использования бревен в каркасном строительстве:

Как видите здесь тоже специально готовит бревно. Нужно концы бревен подрезать соответственно узлу соединения.

Мой каркас из бревен для геокупола, тоже не исключение - концы бревен я обрезал под определенным углом:

а вот тут используются не прямые бревна и очень даже в тему и красиво и прочно:

А вот теперь про очень интересный способ использования бревен (и не только ) - Ресипрокальные конструкции! что это такое? все просто - это самоопирающиеся конструкции:
Для лучшего понимания вот такая картинка - на этом все основано:

На этом простом принципе можно собрать простые конструкции типа той которую я собрал из саморезов. Хорошая идея для возведения мостиков.

Но можно собирать более сложные конструкции, типа такой:

А вот так можно делать круглые крыши:

И вот вроде бы можно даже купол собрать... Но есть у меня сомнения по поводу как бревно на бревне держаться будет? не понятно. Здесь на картине трубки просто на скотче держится:

Так что есть где и как использовать бревно в строительстве, но к сожалению редко кто занимается таким строительством профессионально. А строительные компании, которые берут на себя гарантии сомневаются в долговечности и прочности. А сертифицировать некому...Нет методов как расчетов так и испытаний...
Надеюсь вот эта моя статья приблизит использование некоторых технологий с бревнами в широкой массе.

А кроме всего прочего есть еще и глиночурка:

В этой технологии подойдет любое бревно, любого диаметра и любой кривизны.
Здесь нужно соблюдать два главных принципа:
1. Толщина стен должна быть не меньше, чем у кирпичных стен, т.к. глина плотный материал и он будет являться мостиком холода.
2. Чурки должны располагаться в стене так, чтобы тот край который в дереве (из которого эту чурку выпилили) был ближе к корню оказался внутри дома. Это объясняют тем, что волокна в дереве так устроены что они "качают" влагу по капиллярам вверх по стволу. И соответственно влага должна выходить из дома а не входить в него.
Конечно фундамент для дома из глиночурки должен быть как для кирпичного дома - мощный.

Я вот пока не пойму как замазывают трещины в чурках? Это же сквозные дыры на улицу?

6. Стоимость

Из чего складывается стоимость готового материала для строительства? Будем опять же сравнивать стоимости использования целого бревна и обработанных материалов
Ну цена использования деляны для вырубки (есть какие-то расценки в лесничествах) она для всех видов материала будет участвовать в формировании себестоимости.
Доставка материала тоже. Правда здесь нужно учесть, что так как толщина бревна может быть меньше для выдерживания нагрузок по сравнению с обработанными (как мы говорили ранее), то одной погрузкой можно привезти больше полезного материала. То есть в случае, когда мы везем бревна на обработку, то мы везем еще и то, что будет от бревна отрезано и выброшено (хорошо если не выброшено...). Вот здесь мы явно экономим.
Ну сама обработка конечно же стоит денег. Имеется ввиду изготовление досок или брусьев. А если будет изготавливаться клееный брус, то здесь себестоимость сразу возрастает в разы. Сейчас некоторые клееные материалы дешевле, так как из изготавливают как раз из отходов производства. Типа кто-то оплатил доставку и обработку первоначальной древесины и теперь тот кто обработал получил бесплатные обрезки и теперь "по дешевке" продает всякие клееные материалы. Вся нагрузка при таком подходе ложится на того кто заказывает качественный пиломатериал изначально.
Далее идет сушка (некоторые виды пиломатериала не сушат, а сразу продают. Такой материал может высохнуть на складе, но обычно не успевает). Качественная сушка материала тоже не бесплатное удовольствие. Только по тому, что нужно достаточно большое помещение где нужно поддерживать температуры и влажность в нужных параметрах. И к тому же материал сушится обычно под нагрузкой, чтобы материал не сильно искривлялся и не шел винтом. Хотя я считаю это не сильно помогает, возможно я не прав.
Бревно же даже если сушить не требует нагрузки. И вообще у меня есть некоторые подозрения что сушить бревна нужно на корню еще в лесу. Валить нужно уже сухое дерево и сразу везти на стройку.
А еще есть пропитка и обработка от гнили и насекомых. И опять целое бревно выигрывает. Расходы на пропиточные материалы для него меньше в разы чем на обрезанные материалы.
У бревна нужно очень тщательно обработать торцы и места обрубленных сучков и трещины.
Остальная площадь не сможет впитать много пропиточных растворов. А вот пиломатериалы нужно пропитывать по всей поверхности со всех сторон.
И последний момент  - чем толще материал, тем дороже он обходится на всех этапах. Валить его тяжелей, грузить тяжелей, везти тяжелей. То есть нужно использовать дорогую мощную технику. Так как цельное бревно в любом случае может нести большую нагрузку, то мы экономим на всех этапах, потому что выбираем меньший диаметр бревна.
Например, для моего каркаса мы с ребятами вручную распиливали и грузили упавший сухостой (сухостой упал , но недоупал, а наклонился и оперся на ближайшие деревья). перевозили бревна на простой Газельке. То есть транспортные расходы были не значительными. и труд не тяжелым. 

7. Живое - не живое?

Тут я немного порассуждаю про то какое дерево лучше брать для строительства.
Сдается мне что брать для сборки каркасов и срубов лучше именно сухостой.
Почему?
Но сначала ссылки, потому что мои мысли рождались на основе изучения материала:
http://budmaydan.com/dom/suxostojnaya-sosna-chto-takoe-suxostoj/
http://xn--80ajbwpejjci7c.xn--p1ai/suhostoy/
http://doska46.com/chto-takoe-suxostoj/
Так почему? Потому что это уже готовая древесина, она усохла так как надо, ее не поведет и не изогнет.
Но как мы видим из статей по ссылкам сейчас строительство из сухостоя очень дорогостоящее мероприятие. Почему?
Потому что не любой сухостой подойдет. Сухостой это мертвое дерево  - почему оно умерло может быть несколько причин для этого: 

1. Естественное старение

2. Нарушение целостности важных слоев древесины, через которое дерево получает питательные вещества. Например был ураган и надломил дерево и оно умерло, но не упало.

3. Пожар в лесу.

4. Насекомые древоточцы.

5. Заболевание корней или всего дерева
Вот первые два случая мертвых деревьев вполне пригодны для строительства. Древесина при этом не пострадала и имеет хорошие прочностные характеристики.
А вот следующие причины очень сильно снижают прочность древесины. Конечно если вовремя обработать бревно от древоточцев, то можно получить вполне рабочую древесину, но это плохо контролируется в принципе.

Вот как пожар влияет на прочность древесины не могу понять, видимо древесина больше страдает от грибков и древоточцев сразу после пожара. И к тому же сразу после потушенного пожара древесина внутри может оказаться еще сырой и будет какое-то время сохнуть.
Так вот уберечь деревья в лесу от болезней, грибков и насекомых очень трудно. Поэтому найти качественный сухостой бывает не просто.
А потом если вы нашли сухостой где-нибудь на уступе горы  - как его оттуда забрать? Ну если только вы не собираетесь прямо на уступе строить себе жилище (такое бывает :)).
И получается объективно строиться из качественного сухостоя это дорого.
Но! если вы часто ходите по лесу и наблюдаете за ним и вовремя подрубаете деревья подлежащие санитарной вырубке, то тем самым можно специально подготовить себе сухостой и отследить чтобы он не успел заразиться насекомыми и грибком.
То есть и здесь есть выход, но он требует серьезных изменений в системе обслуживания лесов.
Вот если бы на некоторый участок леса был грамотный дорожащий им хозяин ил несколько хозяинов, то такая схема вполне могла бы сработать.
Здесь хочется коснуться вопроса традиций... Я слышал, что на Руси существовали традиции подготовки леса:
http://www.kramola.info/vesti/protivostojanie/derevo-v-russkoj-stroitelnoj-tradicii
http://casa-madera.ru/news/myths/306-kak-les-dlya-srubov-vybirali-i-zagotavlivali-mify.html

Естественно много разных мифов, но опора на логику, факты и знание основных законов физики помогает понять о чем идет речь.

Так вот если даже не было стойкой сформированной традиции подготовки строительного леса "на корню", то думаю стоить развивать такие традиции.
Сейчас попытаюсь описать как я это вижу:
Во-первых не плохо чтобы дети высаживали деревья вместе со взрослыми примерно с такой мотивацией: "вот эти деревья мне для постройки моего дома или для дома близких и друзей".
Здесь закладывается изначальные мысли о бережном отношении к природным ресурсам.
А дальше за деревьями нужно присматривать. Нужно наблюдать как идет процесс роста дерева. В нужный момент можно подготовить дерево к рубке.
То есть весь процесс  роста деревьев должен быть под контролем... Это конечно сложная кропотливая работа...Но вот такой выход я вижу...
Другой выход это просто покупать то, что продают и строить из того этого. Возможно это на первых порах будет дешевле. А во сколько обойдется реконструкция это сложно оценить, может 10 лет простоит, а может и 50.

То есть в последнем подходе есть элемент не предсказуемости...

Ну вот в общем что я хотел высказать в пользу обычного цельного бревна!

Бревна рулят! Особенно сухостой!

Присматривайте сухостой, используйте не очень толстые бревна - тоже сгодятся.
Дешево и сердито!

Всем Счастья!