Основные и наиболее распространенные соединения в каркасном доме проще и надежнее выполнять с помощью специального крепежа . Для каждого из них существует свой крепеж, обеспечивающий прочность и стабильность всей конструкции. Он прост в применении и позволяет отказаться от таких трудоемких соединений как врезка «вполдерева» или различных «замков».
Соединительный крепеж для сборки каркасных деревянных строительных конструкций применяется давно: стягивающие скобы, болты и хомуты. Очень часто используется при строительстве каркасных домов. Сегодня он стал разнообразней и совершенней. Крепеж не только упрощает и ускоряет сборку строительных конструкций, но и делает их более прочными и стабильными. Наиболее эффективно крепеж используется при возведении сборно-каркасных домов. Соединительный крепеж для сборки строительных деревянных конструкций слишком разнообразен, чтобы его описать в одной статье. Поэтому на примере каркасного дома рассмотрим лишь часть крепежа, но наиболее применяемого и серийно производимого.
Соединительный крепеж изготавливают из холоднокатаного стального листа толщиной 2,0 - 4,0 мм, в виде перфорированных (с отверстиями) пластин, уголков, держателей, опор для балок, коннекторов (пластин с игольчатыми шипами — соединителей), а также башмаков под несущие стойки и колонны, монтируемые непосредственно на фундамент. В зависимости от назначения (размеров соединяемых деталей и передаваемых на них нагрузок), каждый вид такого крепежа представлен в нескольких вариантах исполнения: по размерам, конфигурации перфорации (отверстиям) и даже с дополнительными элементами (ребрами) повышенной жесткости.
Перфорация крепежа регламентирует толщину гвоздей и стягивающих болтов, а также их количество: с одной стороны, их достаточно для надежной фиксации соединения, с другой, не происходит растрескивание древесины. Такой крепеж может иметь различные покрытия, защищающие его от коррозии: цинковое, грунтовка или полимерно-порошковая краска. Часть соединительного крепежа используется и для ремонтных работ (например уголок при устройстве каркаса внутренних перегородок). Поэтому, выбирая такой крепеж (типоразмеры, толщина металла, вариант конструкции, перфорация, ребра жесткости и защитное покрытие), следует представлять, какие нагрузки он будет испытывать при эксплуатации.
Соединительный крепеж имеет ряд неоспоримых преимуществ перед классическими соединениями при строительстве малоэтажных деревянных домов и, в первую очередь, сборно-каркасных, в которых приходится делать массу различных узловых соединений.
Во-первых, нет необходимости выполнять трудоемкие и требующие немалого мастерства классические соединения типа врезки “вполдерева” или затяжных замков. Не происходит расщепление деревянных конструкций от чрезмерно большого количества и размеров гвоздей и болтов: нормированная перфорация крепежа (отверстия) не позволяет использовать слишком толстые гвозди и вбивать их близко к краю бруска.
Во-вторых, классическая врезка приводит к снижению прочности бруса за счет уменьшения его сечения в местах соединений (выборка древесины). Стальной соединительный крепеж, наоборот, создает дополнительное усиление конструкции узлов.
: используют в стыковых соединениях, в которых действуют нагрузки на растяжение, например при сращивании бруса для затяжки или изготовлении ферм крыши.
Крепежные пластины используют в соединениях, испытывающих нагрузки на растяжение. Их накладывают на соединение с двух сторон и стягивают: болтами — 2 отверстия диаметром 11 мм и гвоздями — остальные отверстия диаметром 7,5, 5 и 4,5 мм. Размеры отверстий задают диаметр используемых болтов и гвоздей: их задача — обеспечить необходимую прочность соединения, не допуская расщепления древесины.
: применяют в различных угловых соединениях (стен, стоек с несущей рамой, стягивающей балки, стропил крыши и т. д.). Уголок с ребром жесткости имеет более высокую устойчивость к нагрузкам на изгиб.
Крепежные уголки применяют при угловом соединении между собой стен или верхнего стягивающего бруса с фермой крыши. Представлены различными типоразмерами и несколькими конструкциями, включая усиленные ребром жесткости. Уголки накладывают на соединение с двух сторон и стягивают: болтами- 2 отверстия диаметром11 мм и гвоздями — остальные отверстия диаметром 7,5, 5 и 4,5 мм. Болты для фиксации применяют лишь в особо прочных соединениях.
Установка балок чердачного перекрытия или стропил крыши с помощью крепежных уголков. Перфорация крепежа обеспечивает оптимальное количество, толщину и расположение гвоздей с точки зрения нагрузок, возникающих в узле соединения и исключает расщепление древесины. Уголки с ребром жесткости более устойчивы к нагрузкам на изгиб.
Держатели и опоры балок
Держатели и опоры балок : незаменимы при устройстве перекрытий (пол и чердак) в каркасных домах. Выдерживают большие нагрузки на растяжение в различных угловых соединениях. Держатель предназначен для фиксации балки перекрытия на стене, колонне или другой балке во время строительства. Опора (или башмак) позволяет устанавливать балку на стенах или колоннах уже возведенного здания (при реконструкции).
Опора бывает универсальной (состоит из раздельных левостороннего и правостороннего элементов) - подходит для балок любого сечения и специализированной - для балок конкретного сечения. Кроме того, опора может иметь исполнение для открытого монтажа или под отделку. Башмаки для стоек и колонн: башмак заанкеривают болтами или заливают бетоном в фундамент или основание. Его конструкция позволяет, даже после установки, регулировать свою высоту (± 25 мм).
Держатель балки используют при устройстве деревянных перекрытий, когда она лежит концами на стенах или других балках. Каждое соединение фиксируют с двух сторон. Поэтому держатель бывает левосторонний и правосторонний. Его прибивают гвоздями. Количество и размер гвоздей регламентировано отверстиями диаметром 5 мм.
Состоит из двух отдельных частей — левосторонней и правосторонней и подходит к балкам различного сечения. Соединение фиксируют с двух сторон болтами и гвоздями. Преимущественно такие опоры производят одного типоразмера и из листовой стали толщиной не менее 2,5 см.
Рассчитана уже на конкретное сечение балки и представлена несколькими типоразмерами и двумя вариантами конструкции: 1 и 3 — под последующую отделку, чтобы скрыть выгнутые наружу их вертикальные «крылья» под крепеж; 2 — без последующей отделки («крылья» скрыты).
Опору балки используют при устройстве деревянных перекрытий, когда ее нельзя опереть на сами стены или колонны (например устройство перекрытия в существующем здании). Каждое соединение фиксируют с двух сторон болтами и гвоздями. В нашем примере опорами соединены две коротких балки через центральную стойку — практичное решение часто возникающей проблемы.
Башмаки для несущих стоек и колонн устанавливают (заанкеривают) в бетонном фундаменте во время его заливки (а к готовому крепят болтами). Существуют различные конструкции башмаков: 1 и 4 — для заливки в бетоне; 2 и 3 — крепятся болтами; 1 и 2 — стойку устанавливают в башмак; 3 и 4 — башмак врезают в стойку; все конструкции, будучи смонтированными, могут поворачиваться вокруг собственной оси и регулироваться по высоте.
Стойку или колонну устанавливают на смонтированном башмаке и фиксируют необходимым количеством болтов: 1 — стойку устанавливают в башмак; 2 — башмак врезают в стойку. В таком состоянии стойку можно развернуть на нужный угол вокруг оси и регулировать по высоте в диапазоне ± 25 мм.
Коннекторы
Коннекторы : предназначены для сложных узловых соединений в фермах крыш, перекрывающих пролеты 7,5 и более метров. Конектор представляет собой плоскую пластину, в теле которой, путем штамповки, вырублены игольчатые гвозди (или шипы) определенной конфигурации. Их изготавливают как в виде пластин с конкретными размерами, так и лентой (шириной 25 - 152 мм), разрезаемой на необходимую длину. Конекторы впрессовывают шипами в древесину (поперек волокон) с двух сторон соединения. Принцип работы с конекторами хорошо понятен на примере монтажа фермы крыши, где два конектора (с 2-х сторон) позволяют собрать узел сразу из 3-х деталей.
Коннекторы — специальный соединительный крепеж
Коннекторы — специальный соединительный крепеж. Он позволяет собирать и усиливать сложные узловые соединения 3-х и более деталей, например, в фермах крыш с пролетами боле 7,5 м. Конектор представляет собой плоскую пластину, в теле которой вырублены игольчатые шипы. Изготавливают в виде готовых пластин с конкретными размерами или ленты (шириной 25 — 152 мм). Их впрессовывают шипами в древесину с двух сторон соединения.
Когда создают современную каркасную конструкцию, то используют саморезы, гвозди или шурупы. Это достаточно удобный вариант крепежа. А в древности такие деревянные
конструкции создавали без единого гвоздя или шурупа. Мастера умели создавать скрытый шип-паз. Такое крепление было очень прочным. Созданные еще несколько веков назад,
западноевропейские фахверковые дома живут и сегодня, потому что тот шип-паз, который применяли плотники того времени, - это мастерство, без которого невозможно было
построить каркасный дом. Скорее всего гвозди и разнообразные скобы уже были, но они не использовались в то время, по причине их чрезвычайно высокой стоимости. Крепление
шип-паз во многом себя оправдывает, потому что при нем дерево соединяется с деревом, и это считается более целесообразным, чем крепить саморезами или гвоздями дерево к
дереву. И все же сегодня саморезы и гвозди – популярный тип метизов, а мастеров, владеющих мастерством устройства точного и надёжного типа «косой зуб», «ласточкин хвост»
сегодня почти нет. Хотя такие альтернативные соединения вполне приемлемы и даже предпочтительны и в наше время.
Прочность каркасной конструкции и ее жесткость зависит не только от качества соединений и качества самого используемого материала, но и от способа крепления, и грамотно
распределенных нагрузок на этапе проектирования. Если соединения сделать неправильными или перегруженными, то в скором времени они проявят себя поющими звуками и скрипами.
Чтобы конструкция не разболталась, нужно строго соблюдать технологию сборки и следить за качеством сборки элементов каркаса. Чтобы саморезы не подвергались коррозии,
они должны быть оцинкованными или обработанными иными способами против коррозии. Можно дополнительно окунуть их в олифу, грунтовку или какой-нибудь иной защитный состав во
время завинчивания или хорошо обработать после, хотя это будет уже менее эффективно.
На самом деле, гвозди успешно заменяют на саморезы различных типов. Потому что они обладают целым рядом преимуществ. Основное же достоинство – они надежно закрепляют все элементы. В отличие от гвоздя, саморез обладает резьбой. Это позволяет его вкручивать в любые материалы: будь то дерево, пластмасса, гипсокартон, фанера или металл. Для металла используют специальные саморезы, с более прочной структурой и меньшей резьбой. К тому же саморезы, при такой же длине, как и гвоздь, обладают повышенными качествами по прочности удержания на выдёргивание или растяжение. Даже маленький саморез будет прочно держать любой материал, и, скорее всего, не будет ослабляться со временем, как может быть с гвоздем при сборке мебели. Это позволяет успешно применять саморезы там, где гвозди могут испортить внешний вид. И что еще важно, саморезы при необходимости могут быть легко удалены, так как имеют резьбу и шлиц для выкручивания.
Несколько советов и хитростей при использовании саморезов и гвоздей в строительстве
Количество использованных гвоздей еще не гарантирует прочность конструкции.
Располагать гвозди нужно «с умом». Желательно не бить их в край доски, чтобы не расколоть. Забивать гвозди лучше «под углом» – так они надежнее держат.
Если нужно забить гвоздь в определенное место, но есть риск расколоть доску, предварительно затупите острие, гвоздь не будет раздвигать волокна и расщеплять доску, а будет их сминать.
Длину гвоздя желательно подбирать таким образом, чтобы он немного не выходил из материала, к которому прибиваем. Слишком тонкий гвоздь держать будет плохо. Длинный – забивать долго, а прочнее не будет если он выйдет наружу или ещё расколет доску.
Там, где конструкция «работает на отрыв», вместо гвоздей лучше использовать саморезы необходимого диаметра. Это надежнее.
Саморезы предпочтительнее и там, где на конструкцию передаются какие-либо вибрации, например: двери, окна; а также, где мы ведем обшивку по дереву каким-либо иным материалом: ДВП, ЦСП, фанерой, пластиком и т.п., а также при креплении к деревянным конструкциям, к примеру: металлических подвесов проводов, флагштоков и т.д. В таких местах гвозди со временем «вылезают», и их приходится добивать, что прочности не добавляет. Лучше сразу заменить такой «живой» гвоздь на саморез или шуруп.
Саморезы также используют в тех местах, которые, вероятно, впоследствии придется разбирать, это облегчит разборку и не повредит разбираемый материал.
Чтобы саморез не расколол дерево при завинчивании, можно предварительно высверлить отверстие такого же или меньшего диаметра.
Намного легче закручивать саморез, если смазать его мылом или обмакнуть в масло.
Быстро завернуть много саморезов вам поможет дрель, в патрон которой устанавливается бита или отвертка. Если есть возможность, воспользуйтесь специальным шуруповертом. Работать им будет, конечно, удобнее. В этом случае скорость сборки на саморезах будет такая же, как и на гвоздях.
В разделе, Скачать документы, инструкции, программы
есть документ: Соединения на гвоздях, винтах и шурупах. Выбор крепежа для деревянного
домостроения, требования и методы испытаний.
Стандарт подготовлен Ассоциацией деревянного домостроения в рамках принятой программы «Общая программа работ по нормативно-техническому обеспечению производства и
применения деревянных конструкций». Очень подробный документ с объяснениями: какой и где использовать крепёж, его тип и размер.
А сейчас очередной факт: что произошло с саморезами всего за несколько дождливых дней.
В 2013 году, летом, у моего дома было покрашено крыльцо. Перед покраской в середине лета все доски были сняты (благо всё держалось на оцинкованных саморезах). Доски были
слегка прошлифованы ручным электро рубанком, чтобы не торчали заусенцы и краска легла ровнее. Так как доски за пару лет полностью высохли и их подстрогали, то пришлось их
прикручивать на новые места вплотную друг к другу, но без особого фанатизма. Всё было сделано быстро без щелей и покрашено кроющим антисептиком "Винха", которым и покрашен
весь дом. Каково было моё удивление, когда, приехав по осени на дачу (осень выдалась на редкость дождливая), я обнаружил, что там, где доски понизу были привинчены на один
целиковый брус каркаса крыльца, доски были оторваны и вышли за пределы крыльца почти на 5см! С учётом того, что всего-то досок не более чем 1,8м по ширине, и они не
подвергались прямым осадкам (максимум редкими косыми дождями по хорошо прокрашенной поверхности).
Так как уже было достаточно холодно, то не стал ничего делать, оставив на следующий год. На первом фото ниже видно, что произошло с оцинкованными саморезами 4х40 мм:
саморезы в шести крайних досках (из всего двадцати) были сломаны на 3 части. Первая часть - головка и тело 0,8-1 см было в доске снаружи, часть тела прим 1-1,5 см торчало
из доски внутри, и примерно 2 см осталось в брусе каркаса крыльца, из которых вывернулось всего несколько штук, а большинство не удалось подцепить. Поэтому пришлось доски
прикручивать саморезами под небольшим углом чтобы не попасть в обломки, оставшиеся в брусе, рис.2.
Саморезы для каркасного строительства необходимо использовать осмотрительно. Многие начинающие застройщики делают свой выбор в пользу шурупов. Они полагают, что именно резьбовое соединение придаст конструкции прочность и долговечность. На оцинкованные саморезы возлагаются большие надежды относительно их устойчивости к коррозии. Гвозди сегодня незаслуженно забыты. Эти крепкие и надежные метизы по непонятной причине считаются пережитком прошлого. Мало кому хочется часами размахивать молотком, рискуя нанести себе травму. С шурупами все намного проще: они просто вкручиваются в дерево, легко извлекаются, если допущена ошибка. На самом деле, решая вопрос, саморезы или гвозди использовать при возведении каркасного дома, нельзя быть категоричным. Применение найдется обоим типам крепежа. Остановимся на плюсах и минусах каждого вида.
Для работы с деревом необходимо приобретать шурупы с широким шагом между витками резьбы. Метизы для металла имеют меньший диаметр и шаг резьбы. Они не обеспечивают необходимой прочности крепления, так как древесина намного мягче металла.
Делая выбор в пользу шурупов в качестве крепежа для каркасного дома, следует учитывать ряд факторов:
- Изделия имеют довольно высокую стоимость. Она на порядок выше, чем у гвоздей. Чтобы собрать многочисленные каркасы, потребуется несколько тысяч шурупов. А это обойдется в круглую сумму.
- Шурупы изготовлены из каленого металла. Использовать их можно только в соединениях, где нагрузка приходится на отрыв. При поперечном давлении металл легко ломается.
- Если саморез сломается, то извлечь отломанный фрагмент будет невозможно. Это может стать проблемой, если проводится точная работа.
- Вкручивание шурупов проводится с помощью шуруповерта. Если использовать электрический инструмент, то возникнут неудобства с кабелем. Ресурс аккумуляторного прибора ограничен. Уже через час работы сядут оба аккумулятора. Строительство будет приостановлено.
- Для стягивания деревянных фрагментов нужно использовать шурупы с резьбой только на нижней части. Только так будет достигнута плотная и надежная стяжка.
Однако не стоит однозначно отказываться от использования шурупов в строительстве каркасного дома. Без саморезов не обойтись при установке замков, монтаже уголков и петель. Метизы с резьбой нужны при работе с хрупким материалом, который разрушается от удара.
При проведении отделочных работ используются специальные саморезы со сверлом на конце и широкой шляпкой.
Такими метизами крепится гипсокартон и панели сайдинга. С помощью шурупов можно крепить тонкие обшивочные рейки, предварительно просверлив в них отверстия. Специальными шурупами с резиновыми шайбами прикручивается профнастил к обрешетке.
Решая, какие шурупы покупать для строительства, не следует выбирать изделия, покрытые цинком. Стоят они намного дороже обычных метизов, но также ржавеют от сырости. Лучше потратиться на шурупы из нержавеющей стали. Они прослужат десятилетия без потери эксплуатационных характеристик. Метизы из нержавейки можно будет выкрутить при демонтаже здания.
Выбор в пользу гвоздей
Эти изделия имеют многовековую историю использования в строительстве деревянных зданий. При вбивании гвоздя в дерево происходит раздвижение его волокон и плотное обжатие металла. Даже гладкий гвоздь обеспечивает достаточно плотную фиксацию деталей. Что касается нагрузки на сдвиг, то сломать гвоздь практически невозможно. Он может погнуться, но не лопнуть. Скорее треснет брус или доска. Чтобы обеспечить надежную фиксацию на отрыв, необходимо использовать гвозди с резьбой или насечками. Такие изделия работают не хуже дорогостоящих саморезов.
Рассмотрим, какие гвозди можно использовать на различных этапах строительства:
- При создании перекрытия. Как правило, создается многослойный пирог из досок и бруса. Лаги могут иметь толщину до 150 мм. Крепить их к балкам нужно гладкими гвоздями длиной 200-250 мм. Прибивать половые доски к лагам нужно винтовыми гвоздями, длина которых в 2 раза больше толщины доски.
- При монтаже каркаса. Собирают его из бруса сечением 110х50 мм. Лучшим выбором для скрепления таких фрагментов являются гвозди 100 мм с насечками.
- При монтаже обшивки. Толщина щитов для внутренней и внешней обшивки варьируется в пределах 20-30 мм. Оптимальным вариантом является использование 60 мм гвоздей с насечками или резьбой.
- При обшивке вагонкой или блок-хаусом. Чтобы не портить внешний вид обшивки метизами, целесообразно воспользоваться гвоздями без шляпок. Длина таких изделий должна быть на 2-3 см больше толщины обшивки.
- При монтаже окон. Гвозди используются только в том случае, если оконные рамы крепятся к стенам с помощью пластин. Если выполняется сквозное крепление, то используются длинные саморезы или анкерные болты.
При работе с гвоздями необходимо использовать молотки разного веса и конфигурации. Для забивания гвоздей длиной 100-200 мм необходимо иметь инструмент весом от 1 кг. Изделия средней длины (50-100 мм) нужно забивать молотком весом 300-500 г. При работе с метизами для отделки вполне достаточно маленького молотка весом 100-200 г. Покупать гвозди лучше оптом.
Узлами каркасного дома называют важные места, которые нужно обязательно строить определенным образом, чтобы они выполняли роль, которая в них заложена технологией.
Несколько догм каркасного домостроения.
1. Каркасный дом должен собираться на гвозди . Любые заявления, что его можно собирать на саморезы или уголки — ненужные мифы для каркасного домостроения. Строители всего мира строят каркасные дома на гвоздях (если не считать японцев, которые строят их на огромных деревянных штифтах и из огромного бруса, но не на саморезах же). Строители — халтурщики попытаются убедить вас в обратном, но вы им не верьте. Верьте мне и строительным кодам.
2. В каркасном доме практически не используются железные уголки. Они там не нужны. Исключением является работа с фермами, где те используются для удобства их установки. Это правило не касается стальных “башмаков”, которые применяются для подвеса лаг дома или террасы на балки “сбоку”. Хотя и это соединение можно часто заменить на соединение “на опорную доску”.
3. Для каркасного дома используются гвозди 90 мм (каркас) и 60-70 мм (пол и обшивка). Гвозди больших размеров не требуется даже при работе с доской толщиной 50 мм и тем более, если у вас каркасный дом из доски 40 мм толщиной. Перестраховка с использованием гвоздей больших размеров не нужна и приводит лишь к увеличению стоимости дома.
Итак, перейдем к конкретным узлам и гвоздевому бою в них.
Пол каркасного дома
Как приколотить обвязку лаг второго этажа к двойной обвязке стены (справедливо и для первого этажа):
Крепление лаг второго этажа (справедливо и для первого этажа):
Бой гвоздей в лаги перекрытия через обвязку лаг (справедливо и для первого этажа, где вместо обвязке — лежень или ):
Гвоздевое соединение лаг перекрытия на центральной несущей стене каркасника:
Сколько гвоздей нужно бить в перемычку лаг над центральной опорой:
Разметка плит черного пола
Черный пол и его крепление к лагам пола (справедливо и для обшивки стен плитным материалом):
Стены каркасного дома
Забиваем гвозди в нижнюю обвязку стены:
Верхняя обвязка стены дома к стойкам стены:
Сбиваем каркасные стойки стены к нижней обвязке и черному полу:
Каркасные стойки в середине дома крепим к нижней обвязке и лагам перекрытия в середине дома:
Вторая верхняя обвязка дома крепится к нижней обвязке и стойкам каркасной стены:
Сдвоенная стойка проема под хидер:
Гвозди в хедер окна (проема) дома:
Укосина в стене дома:
Дополнительная доска для крепления ГКЛ на потолок:
Часто можно услышать мнение, что каркасные дома - один из самых простых, рациональных и недорогих видов конструкций зданий. Опираясь на это представление, многие застройщики выбирают для строительства именно каркасные технологии, думая об экономии и, даже, о возможности построить дом своими силами. К сожалению, представление о простоте и дешевизне каркасных технологий относится лишь к тем, не соответствующим никаким строительным нормам и правилам постройкам, которые возводятся гастарбайтерами и неопытными любителями делать все своими руками. Впрочем, тоже самое можно сказать и о постройке своими руками рубленых домов из дерева .
Каркасные технологии действительно имеют много преимуществ, но, только в тех случаях, когда дом возводится опытными строителями из промышленно произведенных комплектующих для каркасного домостроения. Неопытный или неграмотный строитель, работая с каркасной технологией, может допустить гораздо больше ошибок, чем при строительстве дома из массива дерева или каменных материалов. Там где, при постройке дома из массивных стеновых материалов требуется всего несколько технологических операций, каркасные технологии потребуют гораздо большего количества технологических «проходов». При большем количестве операций значительно возрастает риск совершения ошибок, несоблюдения технологий и неправильного использования материалов. Поэтому, каркасные дома, построенные без проекта и привлечения квалифицированных специалистов «на авось» или на доверии к гастарбайтерам, могут быть недолговечными, вскоре потребовать капитального ремонта из-за неудовлетворительных потребительских качеств (промерзание, намокание утеплителя, большие расходы на отопление, гниение конструктивных элементов, разрушение, как отдельных элементов, так и всей конструкции в целом). К сожалению, в России существенно ограничен перечень нормативной строительной документации, по проектированию и строительству каркасных домов. В настоящее время действует свод правил 2002 года СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом» , разработанный на основе устаревших Национальных норм по жилищному строительству Канады 1998 года.
В этой статье мы приведем краткий обзор основных ошибок и нарушений технологии каркасного домостроения.
Строительство без проекта.
Это универсальная «генеральная» ошибка при выборе любой технологии строительства. Однако именно в каркасной технологии цена ошибок может быть особенно высока и привести к перерасходу средств вместо их экономии как из-за применения избыточного количества материала (каркас из бруса большого сечения) так и необходимости ремонтов из-за недостаточных сечений балок, редкого шага их установки , разрушения конструктивных элементов из-за неучтенных нагрузок, неправильно выбранных способов соединения в узлах и крепежных материалов, биологического разрушения дерева из-за нарушения паро-влагоотведения.
Строительство из дерева «естественной влажности».
Практически нигде в цивилизованных странах не строят дома из сырой древесины, также как и раньше на Руси никогда не строили домов из свежесрубленных стволов деревьев. В СП 31-105-2002 п. 4.3.1 говорится: «Несущие конструкции (элементы каркаса) домов данной системы изготовляются из пиломатериалов хвойных пород, высушенных и защищенных от увлажнения в процессе хранения». Сырое дерево - это лишь полуфабрикат для производства стройматериалов. В России продавцы и поставщики деликатно называют сырые пиломатериалы древесиной «естественной влажности». Напомним, что свежесрубленное дерево имеет влажность 50-100%. Если дерево сплавлялось по воде, то влажность составляет 100% и более (количество воды превышает количество сухого вещества). «Естественная влажность» обычно подразумевает, что дерево немного высохло при обработке и транспортировке, и влаги в нем содержится от 30 до 80%. При сушке на открытом воздухе количество влаги уменьшается до 15-20%. Нормальной же равновесной влажностью высушенной промышленным способом древесины, находящейся в контакте с атмосферой будут величины влажности 11-12%. При усушке влажного дерева длины пиломатериалов сокращаются на 3-7%, а объем древесины на 11-17%. Использование древесины «естественной влажности» для строительства каркасных домов приводит к неконтролируемой усушке дерева, которая изменяет линейные размеры элементов конструкции, может привести к деформациям, растрескиваниям и разрывам древесины с разрушением крепежных элементов. При усушке деревянного каркаса раскрываются многочисленные щели и зазоры, значительно увеличивающие теплопроводность стен каркасного дома, разрывающие изоляционные материалы, препятствующие проникновению влаги. При усушке дерева увеличивается его плотность, что приводит к лучшей проводимости вибраций и звуков.
Строительство из пиломатериалов без предварительной антисептической обработки.
Даже в самом правильно спроектированном каркасном доме неизбежно выпадение определенного количества конденсата на разделах сред, которых в каркасных домах гораздо больше, чем в постройках из массивных материалов. Увлажненное дерево, содержащего в своей структуре полисахариды, является прекрасной питательной средой для различных форм микрофлоры и микрофауны, представители которой способны разрушить структуру дерева за короткий промежуток времени. В СП 31-105-2002 (п. 4.3.2) говорится о том, что антисептической обработке подлежат все деревянные элементы, расположенные ближе 25 см от уровня земли и все деревянные элементы, выполненные не из сухого дерева.
Неправильное использование материалов.
В классической каркасной технологии угловые стойки каркаса не должны изготовляться из бруса или из трех сбитых вплотную досок - в этом случае обеспечены повышенные теплопотери через «холодные углы». Правильный «теплый угол» собирается из трех вертикальных стоек, расположенных во взаимно перпердикулярных плоскостях.
Для обшивки каркаса используются материалы, способные нести нагрузки. Например, ОСП должно быть конструкционным и предназначено именно для наружных работ.
Утепление вертикальных каркасных стен допустимо только жесткими плитами утеплителя. Засыпные и рулонные утеплители из-за усадки и сползания со временем могут использовать только на горизонтальных поверхностях или в кровлях с уклоном до 1:5. При использовании экономичных версий плит утеплителей малой плотности рекомендуется для предупреждения сползаний закреплять каждый ряд плит распорками между плитами. Данное решение удорожает конструкцию, увеличивает теплопроводность стены, поэтому выгоднее использовать качественный более дорогой утеплитель более высокой плотности. Размер проемов между стоек каркаса не должен превышать поперечный размер плит утеплителя - 60 см. Еще лучше, если размер проема уменьшен до 59 см, чтобы исключить щели между стойками и плитами утеплителя. Нельзя заполнять стены обрезками утеплителя - будет много щелей.Неправильное крепление материалов.
Черные саморезы можно использовать только для крепления листовых материалов. Использование черных саморезов в силовом каркасе, тем более в каркасе из влажного дерева может привести к разрыву этих ненадежных крепежных изделий, имеющих низкую прочность на срез.
Во всех случаях сборки силовых элементов каркаса используются оцинкованные гвозди, либо хромированные или латунированные саморезы минимальным диаметром 5 мм. Использование перфорированных стальных крепежных элементов без перевязки деревянных элементов не всегда гарантируют проектную прочность каркаса.
Крепежные элементы балок и других элементов силового каркаса недопустимо крепить к ОСП плитам, тем более гвоздями.
При прибивке листовых элементов гвоздями или прикручивании их саморезами недопустимо утапливание шляпки или головки глубже плоскости поверхности материала. С точки зрения конструкционной прочности заглубление головки или шляпки на половину толщины материала считается отсутствующим элементом крепления и должно быть продублировано правильно установленным саморезом или гвоздем.
Минимальное расстояние от края обшивочного материала до шляпки или головки крепежного элемента составляет 10 мм.
С 2012 года Международный строительный код для жилых зданий (International building code, п. 2308.12.8) требует для предупреждения сдвига при землетрясении, ветровой нагрузке и т.п. закреплять каркас всех вновь возводимых каркасных зданий к фундаменту анкерными болтами через прижимные пластины размером не менее 7,6 на 7,6 мм при толщине стали пластин не менее 5,8 мм. Минимальный диаметр болтов или анкеров составляет 12 мм.
Строительство каркасных домов по «новаторским» технологиям.
Наиболее распространенная в мире технология каркасного строительства предусматривает последовательную сборку «платформ» - перекрытий с полами, с последующей сборкой на них стен и установкой их в вертикальное положение. В этом случае строителям удобно передвигаться по сплошной поверхности, удобно работать с материалами, любые отклонения от проектного положения могут быть устранены до начала возведения стен, а сами перекрытия надежно покоятся на подлежащих конструкциях. Отечественные строители почему-то стараются изобрести свои собственные варианты постройки каркасного дома со сборкой стен «по месту», смешивая технологию постройки каркасного дома с технологией фахверка или «столбы и балки» с устройством перекрытий в последнюю очередь, что чревато необходимостью врезки или «подвешивания» балок перекрытий, необходимостью передвигаться по временным настилам, с высокой вероятностью получить травму при падении с высоты.
Ошибки работы с балками перекрытий каркасного дома.
Больше всего ошибок совершается с креплением балок. Лучше всего опирать балки на верхнюю обвязку несущих стен, на прогоны. Запрещается уменьшать сечение балки путем запила выреза для стыковки с обвязкой. При необходимости стыковки балки перекрытия с обвязочной балкой или прогоном балки должна крепиться через подкладной опорный брусок с пробитием гвоздями, либо с помощью стальных опор балки. Стальная опора балки должна иметь высоту равную высоте балки и крепиться гвоздями через все крепежные отверстия. Крепление балок с помощью опор меньшего размера, непробитие всех крепежных отверстий, крепление черными саморезами, крепления только на гвоздях без опорного бруска являются ошибками.
Наиболее распространенный шаг балок перекрытий в мировой практике каркасного домостроения составляет от 30 до 40 см. Такой шаг балок позволяет получить прочные перекрытия, не прогибающиеся под ударной нагрузкой. Устройство перекрытий с шагом более 60 см вообще не рекомендуется. Минимальная толщина листовых материалов для настила полов по балкам перекрытий составляет 16 мм для шага балок 40 см.
Часто балки-прогоны, работающие на изгиб, сплачивают из досок плашмя, а не устанавливая их на ребро.
Несущая способность перекрытий увеличивается, если покровный листовой материал черных полов дополнительно приклеивается к балкам перекрытий.
Несущая способность каркасных перекрытий может быть увеличена за счет жестких поперечных связей балок. Такие связи устанавливаются с шагом 120 см и могут служить опорой для внутренних ненесущих перегородок (через черный пол). Также поперечные распорки служат препятствием для распространения пламени при пожаре.
Как правильно просверливать отверстия в балках перекрытий:
Двутавровые балки:
Композитные двутавровые балки перекрытий можно прорезать или просверливать только в определенных местах по спецификации производителя. Не должны нарушаться верхние и нижние элементы двутавровых балок. На одну балку допускается не более 3-х отверстий. Одно отверстие диаметром до 40 мм может быть просверлено в любой части двутавровой балки за исключением опорных частей. Двутавровые клееные балки Дерево-ОСП-Дерево имеют обозначение «Верх». При самостоятельном изготовлении балок на основе ОСП следует учитывать направление силовой оси материала.
Балки перекрытий из пиленой древесины:
Ошибки работы с обшивкой каркасного дома.
По зарубежным строительным кодам и рекомендациям Американской ассоциации инженерной древесины (APA) обшивать каркас плитами ОСП можно как вертикально, так и горизонтально. Однако, если плита ОСП нашита вдоль стоек каркаса, то ось силы (обозначена на панели ОСП стрелками и надписью Strength axis) будет параллельна стойкам. Такое расположение плит пригодиться лишь для усиления слабых стоек каркаса, работающих на сжатие без значительных боковых и касательных нагрузок (что почти нереально в реальных условиях эксплуатации). Если же плиты ОСП нашиваются перпендикулярно стойкам, они усиливают каркас здания для восприятия касательных и боковых нагрузок, возникающих при воздействии ветра, подвижек основания при движении грунтов. Особенно актуальна горизонтальная обшивка панелями ОСП в каркасах с отсутствующими укосами, для придания требуемой жесткости конструкции. Если листы ОСП укладываются поперек стоек, то силовая ось будет перпендикулярна им, и листы ОСП выдержат большую нагрузку на сжатие и на растяжение. Так, например в отечественном СП 31-105-2002. "Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом" приводится (таблица 10-4) рекомендуемые параметры минимальной толщины фанеры для облицовки каркаса: если волокна фанеры параллельны стойкам каркаса при шаге 60 см, то минимальная толщина фанеры составляет 11 мм. Если же волокна фанеры располагать перпендикулярно стойкам, то можно использовать более тонкие листы толщиной 8 мм. Поэтому предпочтительнее листы ОСП нашивать длинной стороной не вдоль, а поперек стоек или стропил. Для наружной обшивки одноэтажных каркасных домов можно использовать ОСП толщиной 9 мм. Но при строительстве двухэтажных домов и любых домов в зонах сильных ветров минимальная толщина ОСП для наружной обшивки составляет 12 мм. Если каркасный дом обшивается мягкими волокнистыми плитами типа Изоплата, то в конструкции каркаса обязательно должны быть укосины, обеспечивающие боковую жесткость конструкции.
Между всеми листовыми материалами обшивки должны быть оставлены зазоры на температурное расширение величиной 2-3 мм. Если этого не сделать, то при расширении листы «вздуются».
Стыковка листов обшивки осуществляется только на стойках и поперечинах. Листы пришиваются «вразбежку», чтобы цепной перевязкой обеспечить большую прочность конструкции силового каркаса. Наружная обшивка должна связывать каркас стены с нижней и верхней обвязкой.
«Пироги» полов стен и кровли каркасного дома.
Основная ошибка к конструкции каркасных пирогов перекрытий , стен и кровли - возможность намокания утеплителя от проникновения внутрь влаги. Общее правило постройки стен в отапливаемых помещениях - паропроницаемость материалов должна увеличиваться изнутри кнаружи. Даже в полу, где часто делают наоборот: пароизоляцию укладывают со стороны грунта, а паропроницаемую мембрану - со стороны помещения.
В любом утепленном пироге каркасного дома изнутри должен быть сплошной слой пароизоляции. «Сплошной слой» действительно означает, что пароизоляция не должна иметь никаких дефектов: листы должны быть склеены с нахлестом по всему защищаемому контуру, без исключений. Например, почти все строители на этапе сборки каркаса забывают прокладывать пароизоляцию под место примыкания внутренних перегородок к внешним стенам согласно типовым схемам устройства примыканий пункта 7.2.12 СП 31-105-2002.
Дополнительно все зазоры между листовыми материалами обшивки во влажных помещениях и на кровле должны быть проклеены гидроизоляционными материалами, чтобы предупредить попадание влаги внутрь утепленных «пирогов».
Кроме предупреждения попадания влаги в утепленный пирог следует обеспечить и выведение влаги: снаружи каркасная стена должна быть либо обшита плитами ОСП, которые является «умным» паропроницаемым материалом, способным увеличивать паропроницаемость при увлажнении среды, либо защищена полупроницаемой мембраной, обеспечивающей удаление влаги из утеплителя. Дешевые однослойные мембраны обладают неудовлетворительной паропроницаемостью, и требует устройства воздушного зазора между утеплителем и мембраной. Также дешевые однослойные мембраны плохо защищают от проникновения влаги снаружи. Предпочтительно использовать дорогие супердиффузионные мембраны, которые обладают действительно хорошей паропроницаемостью и могут монтироваться прямо по утеплителю.
Вентиляция каркасного дома.
Образно говоря, внутреннее пространство правильно построенного каркасного дома идентично внутреннему пространству термоса: теплопотери через стены очень небольшие, а перенос влаги через стены чаще всего практически отсутствует (но может сохраняться при использовании ). Соответственно, должна отводиться наружу. Без продуманной это становится невозможным. В каркасном доме в каждом помещении должны быть установлены вентиляционные клапаны, либо окна должны иметь режим микропроветривания или встроенные щелевые вентиляционные клапаны. На кухне и в санузле должна быть установлена вытяжная вентиляция. За рубежом каркасные дома для постоянного проживания практически не строят без приточно-вытяжной вентиляции с системой рекуперации.
В завершении статьи приводим иллюстрации широко распространенной "народной" конструкции каркасного дома, в котрой, при ближаейшем рассмотрении нет ни одного правильно выполненного элемента.
Типичные ошибки, которые мы описали в статье, являются легко предотвратимыми. Прежде чем начинать строить свой первый каркасный дом или нанимать строителей, детально изучите пусть уже и слегка устаревший, но единственный доступный на русском языке свод правил по каркасному домостроению СП 31-105-2002. Обратив внимание на все детали и тонкости созданий силового каркаса здания и обеспечение долговечности его эксплуатации, вы сможете избежать дорогостоящих ошибок при строительстве или заказе своего каркасного дома.