Дома канадская технология

Конструкционные узлы скандинавского каркасного дома. Часть 1.

Наружные и внутренние стены разделяются на различные типы в зависимости от их конструкционных особенностей и задач.
Легкие стены выполняются из деревянного каркаса, деревянных двутавровых профилей или из тонких стальных профилей. Такие стены обшиваются плитными материалами или вагонкой. См. рис. 9.1.

Рис 9.1 Легкая наружная стена из деревянного каркаса с горизонтальной наружной обшивкой из вагонки

  1. Внутренняя обшивка
  2. Пароизоляция
  3. Стойка стенового каркаса
  4. Теплоизоляция
  5. Ветрозащитная плита
  6. Рейка, обеспечивающая вент. зазор
  7. Вент. зазор
  8. Наружная обшивка

В качестве несущей конструкции тяжёлых стены используется железобетон, пенобетон, кирпич. В странах Скандинавии, есть требование, чтобы такие стены были дополнительно утеплены. В таких случаях к тяжёлым стенам изнутри пристраивают изолированный утеплённый деревянный каркас.
Тяжёлые стены – могут быть выполнены на основе несущего деревянного каркаса с кирпичной облицовкой. См. рис. 9.2.

Рис 9.2 Тяжёлая наружная стена из деревянного каркаса с кирпичной наружной облицовкой

  1. Внутренняя обшивка
  2. Пароизоляция
  3. Стойка стенового каркаса
  4. Теплоизоляция
  5. Ветрозащитная плита
  6. Минеральная вата повышенной плотности для утепления фасадов
  7. Анкер для закрепления кирпичной кладки
  8. Вент. зазор
  9. Кирпичная облицовка

Несущие стены – это стены воспринимающие нагрузки от перекрытий и/ или кровли. В первую очередь каркас стен рассчитывается на способность воспринимать вертикальные нагрузки, но также он должен быть рассчитан на то, чтобы придать необходимую жесткость все конструкции здания.
Ненесущие стены – называются лёгкими. В более крупных строениях, несущие конструкции которых выполнены из стали или бетона ненесущие стены называются заполняющим каркасом.
Деревянные каркасы стен по норвежской технологии
Деревянный каркас стены состоит из стоек, вписанных в раму из досок верхней и нижней обвязки стены. Обычно шаг стоек принимают равным 600 мм. В несущих наружных стенах стойки располагают соосно балкам нижележащего перекрытия.
Проёмы обрамляются горизонтальными связями. В несущих стенах над проемами нужно монтировать перемычки — балки жёсткости, передающие нагрузку с верхней обвязки на стойки расположенные с обеих сторон проёма.
Существуют также конструкции с перекрёстным каркасом. В этом случае по несущему каркасу стены набивается обрешётка с шагом, адаптированным под ширину листов теплоизоляции или под выбранный тип обшивки. См. рис. 9.3.

9.3 Конструкция деревянного каркаса стены – наименования деталей.

  1. Торцевая балка перекрытия
  2. Нижняя обвязка деревянной каркасной стены
  3. Стойка стенового каркаса
  4. Горизонтальные связи, обрамление проёма
  5. Перемычка – балка жесткости над проёмом
  6. Верхняя обвязка деревянной каркасной стены
  7. Укосина — деревянная диагональная связь
  8. Обрешетка для создания перекрёстного каркаса

Требование к качеству пиломатериалов для строительства деревянной каркасной стены по норвежской технологии
Согласно требованиям норвежской нормативной документации деревянные каркасы стен нужно строить из доски, соответствующей классу качества не ниже C18, что в свою очередь соответствует третьему сорту по ГОСТ 8486-86Е.

Размеры пиломатериалов должны соответствовать номиналу.
Покоробленность пиломатериалов может значительно уменьшить несущую способность деталей каркаса. См. рис. 9.4.

Рис. 9.4 Продольная покоробленность по пласти и по кромке

  1. Продольная покоробленность по пласти: стрела прогиба не должна превышать 8 мм для доски длиной 2,0 м.
  2. Продольная покоробленность по кромке: стрела прогиба не должна превышать 3 мм для доски длиной 2,4 м.

Выбор сечения пиломатериалов каркасной стены
Толщина каркасной стены выбирается исходя из двух условий:

  1. Должна обеспечиваться достаточная несущая способность стен с учетом нормативных нагрузок для каждого конкретного региона.
  2. Должны быть выполнены санитарно-гигиенические нормы по тепловой защите.

Как правило, в Норвегии толщина каркасных стен для жилого дома установлена в 198 мм, с дополнительным утеплением по перекрёстной обрешётке – 50 мм. См. рис. 9.3. Таким образом суммарная толщина теплоизоляции стандартного скандинавского дома составляет ~250 мм. При этом вариации возможны, например, иногда каркас стен собирают из доски 36х148 с перекрёстной обрешёткой изнутри и снаружи.
Чтобы знать точно, какую толщину каркасных стен выбрать – согласно норвежским строительным правилам, нужно пользоваться специальными таблицами. Таблица 9.1 показывает взаимосвязь между сечением стоек в наружных несущих стенах, нормативной снеговой нагрузкой и максимальной шириной двухэтажного дома. Данные, приведённые в таблице 9.1, предусматривают шаг стоек 600 мм, конструкцию кровли из свободно опертых ферм с тяжёлым кровельным покрытием (керамическая черепица).
Таблица 9.1 Максимальная ширина дома (м) для деревянных каркасных несущих стен, выполненных из досок заданного сечения.
Шаг стоек: 0,6 м;
Класс качества древесины: C18 (3-й сорт);
Количество этажей: 2;
Высота каркасной стены: 2,4 м;
Конструкция кровли: свободно опертые фермы;
Тип кровельного покрытия: тяжёлое.

  1. Если ширина дома превышает 12 м, необходимо заказать комплексный расчёт несущих конструкций у опытного конструктора, т.к. в этом случае нужно учесть природный ландшафта на месте строительства, форму здания и другие факторы, определяющие нагрузки на каркас строения.
  2. Сечение стоек высоких каркасных стен также должны рассчитываться опытным инженером, т.к. чем выше высота стоек, тем большее значение имеет нормативная ветровая нагрузка и тем больше фактический прогиб стоек. Толщина стоек в высоких каркасных стенах должна быть не меньше 48 мм.

В таблице 9.2 показана взаимосвязь между высотой несущих наружных стен, шириной дома, нормативной снеговой нагрузкой и сечением стоек каркаса для одноэтажного каркасного дома по норвежской технологии. Данные, приведённые в таблице 9.2, предусматривают максимальную нормативную снеговую нагрузку 3,5 кН/м².
Узнать подробности технологии расчёта и изготовления деревянных каркасных стен большой высоты можно в оригинальном норвежском руководстве №523.252: https://yadi.sk/i/pHe82IkVgivY2
Таблица 9.2 Максимальная высота стоек несущей наружной каркасной стены (м)
Шаг стоек: 0,6 м;

Класс качества древесины: C18 (3-й сорт);
Количество этажей: 1;
Конструкция кровли: свободно опертые фермы;
Нормативная снеговая нагрузка: ≤ 3,5 кН/м².

Сечения стоек каркаса несущих внутренних стен зависит от конструкции дома, от того как распределяются нормативные нагрузки. См. рис. 9.5.

Рис. 9.5 Нагрузка на внутренние несущие стены может значительно отличаться в зависимости от конструкции дома.
На рис. 9.5(A) видно, что внутренние стены первого этажа не являются несущими, так как конструкция кровли предусматривает свободно опёртые фермы. Тем не менее, внутренняя стена подполья в данном случае является несущей, так как на неё опирается перекрытие.
На рис. 9.5(B) внутренние стены первого этажа являются несущими, так как конструкция дома предусматривает эксплуатируемый лофт, опирающийся на внутреннюю стену.
На рис. 9.5(C) все внутренние стены являются несущими, так как они воспринимают нагрузки с кровли, перекрытия лофта и с цокольного перекрытия.
Внутренние ненесущие стены должны быть также рассчитаны на нагрузку от навесной мебели, полок и санитарного оборудования. Расчёта на прочность конструкции в данном случае недостаточно, для комфорта жильцов конструкции дома должны быть также рассчитаны и на зыбкость. Всё имеет значение, неприятные вибрации перегородок могут возникнуть даже от резкого закрытия двери или из-за перепада давления воздуха в помещениях.
Таблица 9.3 показывает рекомендованные сечения стоек для деревянных каркасных внутренних стен в малоэтажных деревянных каркасных домах, построенных по настоящей норвежской технологии. Шаг стоек принят равным 600 мм.
Таблица 9.3 Рекомендованные сечения стоек для деревянных каркасных внутренних стен
Шаг стоек: 0,6 м;
Класс качества древесины: C18 (3-й сорт);
Максимальная ширина дома: 10 м (расстояние между несущими стенами);

Пример выбора сечения стоек для постройки каркасных стен по оригинальной норвежской технологии.

  1. Значения, приведённые в таблице 9.1. предусматривают конструкцию кровли из свободно опертых ферм, т.е. нагрузки с кровли в этом случае передаются только на наружные несущие стены. В таблице 9.1 мы видим, что здание с такой конструкцией кровли и каркасом несущих стен из доски 36х148 может иметь максимальную ширину 5,2 м в регионах с нормативной снеговой нагрузкой 4,5 кН/м². Если же каркас стены собрать из доски 48х148 максимальная ширина дома в этом случае составит 11,4 м.
  2. Если конструкция кровли предусматривает использование наслонных стропил, см. рис. 9.5(C), то вертикальная нагрузка на наружные несущие стены уменьшиться в 2 раза по причине перераспределения нормативных нагрузок на внутреннюю стену. В таком случае, значения максимальной ширины дома, приведенные в таблице 9.1, будут указывать на расстояние между наружной и внутренней несущими стенами. В регионе с нормативной снеговой нагрузкой 4,5 кН/м² в таком случае можно строить двухэтажные каркасные дома с наружными несущими стенами из доски 36х148 мм и общей шириной дома до 10,4 м – с двумя пролётами по 5,2 м, см. рис. 9.5(C).

Расчёт обвязки и стоек деревянной каркасной стены

состоит из двух основных этапов:

  • расчёт стоек деревянной каркасной стены на продольный изгиб;
  • расчёт обвязки каркасной стены на смятие в месте опирания на неё стойки каркаса.

Стойки деревянной каркасной стены рассчитаны в основном на восприятие вертикальных нагрузок. В деревянной стойке силы сжатия направлены вдоль волокон, а в деревянной обвязке каркасной стены силы сжатия направлены поперёк волокон. В деревянной каркасной стене с каждой стойки на обвязку передаётся сумма нормативных нагрузок (снеговая, ветровая, собственный вес), доходящая до 25 кН (что соответствует ~2,5 т).
Незакреплённая обшивкой стойка превышает допустимый продольный прогиб по оси Y даже при совсем малой нагрузке. Недопустимые напряжения в стойке 36х148 высотой 2,4 м в таком случае возникнут уже при нагрузке 4,1 кН (что соответствует ~410 кг). См. рис. 9.6. и таблицу 9.4.
Рис. 9.6 Обвязка и стойка деревянной каркасной стен. Продольный изгиб по осям X и Y.

  1. Место опирания деревянной стойки на обвязку деревянной каркасной стены.

Таблица 9.4 Предельные значения суммы нормативных нагрузок (кН), приходящихся на деревянную стойку высотой … (м)
Класс качества древесины: C24 (2-й сорт);
Климатический класс: 1 и 2;

Обшитые стойки деревянной каркасной стены рассчитывают на продольный прогиб только по оси X. Если мы посмотрим в таблицу 9.4, то увидим, что если каркас обшит, то для этой же стойки сечением 36х148, высотой 2,4 м несущая способность составит 42,8 кН (что соответствует ~4,28 т). В малоэтажном домостроении таких нагрузок на одну стойку практически не бывает, поэтому в данном случае необходимо сделать расчёт обвязки каркасной стены на смятие в месте опирания на неё стойки каркаса. В данном случае площадь поперечного сечения стойки 36х148 мм = 5328 мм². Зная, что для деревянной обвязки каркасной стены изготовленной из доски класса качества C24 (2-й сорт) предел прочности на смятие 3,6 Н/ мм², мы узнаем максимальную нагрузку на 1 стойку: 5328*3,6=19,2 кН (что соответствует ~1,92 т).
Каркасные стены из стальных и двутавровых профилей
1.Каркасные стены из двутавровых профилей на древесной основе.
В место цельных деревянных досок можно использовать двутавровые профили, в которых в качестве полок используются деревянные бруски или LVL-брус, а в качестве стенок OSB или HDF.
Каркасы стен, выполненные из двутаврового профиля на древесной основе, собираются за небольшими исключениями по тому же принципу, что и каркасы из цельных деревянных деталей. См. рис. 9.7.
Рис 9.7 Конструкция каркасной стены деревянного дома из двутавровых профилей

  1. Нижняя обвязка
  2. Стойка
  3. Горизонтальные связи, обрамление проёма
  4. Перемычка – балка жесткости над проёмом
  5. Верхняя обвязка

Чтобы рассчитать максимальную ширину дома, каркас которого состоит из двутавровых профилей на древесной основе, воспользуйтесь таблицей 9,5, при этом пролёты балок в перекрытиях такого дома не должны превышать 5,0 м.
Таблица 9.5 Максимальная ширина дома (м) для каркасных несущих стен, выполненных из деревянных двутавровых профилей (h=200 мм).
Шаг стоек: 0,6 м;

Высота этажа: 2,4 м;
Конструкция кровли: свободно опертые фермы;
Пролёт балок междуэтажного перекрытия ≤ 5,0 м.

Узнать подробности технологии изготовления деревянных каркасных стен из двутавровых профилей можно в оригинальном норвежском руководстве №523.261.
Каркасные стены из тонких стальных профилей
Из стальных профилей выполняют в основном каркасы ненесущих стен, перегородок или изготавливают заполняющие каркасы для последующей установки в бетонные и стальные каркасы зданий. Также тонкие стальные профили используют для внутренних перегородок в помещениях с повышенными требованиями по пожаробезопасности. См. рис. 9.8.
Рис. 9.8 Заполняющий каркас из тонких стальных профилей.
На строительном рынке представлено большое разнообразие стальных профилей различной формы, толщины, габаритных размеров, предназначенных для использования в различных областях строительной отрасли, в том числе рассчитанных на необходимую толщину утепления. Ширина стальных профилей для каркасных стен варьируется от 70 до 200 мм. Сборка каркасов стен из стальных профилей производится с помощью саморезов или заклёпок.
Узнать подробности технологии изготовления каркасных стен из тонких стальных профилей можно в оригинальном норвежском руководстве №524.233.
Конструкционные узлы скандинавского каркасного дома
Нижняя обвязка деревянной каркасной стены
Нижнюю обвязку деревянной каркасной стены делают, как правило, двойной — т.е. перед установкой каркасов стен под них устанавливают деревянные лежни.
Для этого есть несколько причин:

  • если дом собирается из стеновых панелей заводского производства, то их удобнее устанавливать на заранее смонтированные по цокольному перекрытию лежни, которые будут служить направляющими;
  • на бетонные фундаменты, поверх гидроизоляции устанавливают импрегнированные промышленным способом лежни, чтобы таким образом увеличить срок службы деревянного каркасного дома;
  • двойная нижняя обвязка служит в качестве закладной доски для крепления внутренней обшивки стен.

Для надёжного соединения по углам дома, доски нижней обвязки должны монтироваться внахлёст, перекрывая друг друга. Стыки по длине также должны быть выполнены с нахлёстом в 600 мм. См. рис. 9.9 и 9.10.
Рис. 9.9 Устройство нижней обвязки деревянных каркасных стен по норвежской технологии

  1. Технология «Платформа» — стены монтируются поверх чёрнового пола (1.1) на цокольном перекрытии, который одновременно является рабочим настилом. Применяется в тех случаях, когда монтаж происходит быстро, в хорошую погоду. При этом обязательно применение влагозащищенных плит OSB-3 с соединением гребень-паз для защиты цокольного перекрытия от попадания влаги в случае осадков.
  2. Технология «Сухой монтаж» — утепление и герметизация цокольного перекрытия производиться после монтажа наружной обшивки и кровельного покрытия дома, когда остаточная влажность деревянных конструкций будет ≤ 13%. В таком случае каркасы стен устанавливаются на лежни, смонтированные по каркасу цокольного перекрытия. В каркас цокольного перекрытия встраивается закладная доска (2.1), к которой в дальнейшем крепятся доски пола. Особенностью технологии «сухой монтаж» является то, что по балкам цокольного перекрытия можно монтировать сразу чистовой пол из шпунтованной половой доски. Согласно норвежским строительным правилам, крепить нижний направляющий лежень к цокольному перекрытию, нужно на 2 гвоздя 3,4х95 (или 3,1х90 для барабанных гвоздезабивных пистолетов) каждые 500 мм. Вторая доска, непосредственно нижняя обвязка стенового каркаса крепится к направляющему лежню аналогичным образом.
  3. Монтаж стен на бетонные фундаменты. Под каркасами стен укладывают гидроизоляцию, поверх неё устанавливают импрегнированные промышленным способом лежни, чтобы таким образом увеличить срок службы деревянного каркасного дома. В этом случае импрегнированные промышленным способом лежни крепятся к фундаменту с помощью разжимных анкер-болтов. Вторая доска, непосредственно нижняя обвязка стенового каркаса крепится к импрегнированным лежням на 2 гвоздя такой длины, чтобы не нарушить целостность гидроизоляции, проложенной под импрегнированными лежнями.

Рис. 9.10 Принцип монтажа цокольного перекрытия по бетонной ленте фундамента. Импрегнированные лежни, торцевые балки цокольного перекрытия, направляющие лежни, нижняя обвязка каркасов стен по углам должны монтироваться с перекрытием стыков.

  1. На ленту фундамента укладывается гидроизоляция, поверх неё монтируют импрегнированные промышленным способом лежни (1).
  2. На импрегнированные лежни опирают каркас цокольного перекрытия. Затем стеновые панели заводского производства устанавливают на заранее смонтированные по цокольному перекрытию лежни из обычной доски (2), которые служат в качестве направляющих;

Герметизация стыка между импрегнированным лежнем и фундаментом. Норвежские строительные правила позволяют использовать в этих целях специальные ленты из минеральной ваты, полиуретановые и резиновые ленты.
Верхняя обвязка каркасной стены
Согласно норвежским строительным правилам верхняя обвязка каркасной стены должна быть двойной, если проектом не предусмотрено иное решение. Двойная верхняя обвязка хорошо подходит для крепления внутренней обшивки в тех случаях, когда потолок уже смонтирован. Также двойная обвязка обеспечивает бо́льшую жесткость деревянных каркасных стен и помогает выровнять каркасные стены для того, чтобы смонтировать по ним стропильную систему. Поэтому важно выбирать наиболее прямые доски для изготовления верхней обвязки каркасных стен. Верхнюю обвязку крепят к стойкам на 3 гвоздя 3,1х90 горячей оцинковки. Доски верхней обвязки стен должны монтироваться с перекрытием стыков, как показано на рис. 9.11.
Рис. 9.11 Верхняя обвязка скандинавской каркасной стены.

  1. Угловая стойка каркасной стены
  2. Двойная верхняя обвязка
  3. Торцевая балка междуэтажного перекрытия
  4. Потолок

Выравнивание деревянных каркасных стен
При поднятии деревянных каркасных стен необходимо выровнять их по отвесу. Вначале по шнурку выравниваются нижние обвязки, затем проверяются отвесом угловые стыки. В окончание выравниваются по шнурку верхние обвязки стен и устанавливаются изнутри помещения упоры, подпирающие наружные каркасные стены, не давая им завалиться во внутрь. Чтобы облегчить работу по выравниванию деревянных каркасных стен, необходимо изначально монтировать стойки так чтобы прогиб образованный продольной покоробленностью по кромке смотрел вовнутрь помещения. Тогда будет легко монтировать внутреннюю отделку, применяя специальные подкладки для выравнивания внутренней поверхности деревянных каркасных стен. Согласно норвежским национальным стандартам NS 3420 отклонения по вертикали относятся к 3% классу точности RC. Это означает что при высоте потолка 2,4 м максимально допустимые отклонения стоек от вертикали должны быть ≤ 7 мм.
Расчёт длины стоек каркасной стены
Расчёт длины стоек каркасной стены нужен для достижения желаемой высотой потолка. В Норвегии в малоэтажных деревянных домах стандартная высота потолка 2400 мм. См. рис. 9.12 и 9.13.
Рис. 9.12 Измерение высоты потолка по норвежскими стандартам.

  1. Высота этажа – 2700 мм
  2. Высота потолка – 2400 мм
  3. Высота помещения по каркасу (без отделки)

Рис. 9.13 Пример типичной скандинавской деревянной каркасной стены. См. далее пример расчёта длины стойки для обеспечения заданной высоты потолка.
При расчёте длины стоек принимают во внимание:

  • толщину пола (A) от нижнего уровня нижней обвязки и выше
  • толщину потолка (B) от верхнего уровня верхней обвязки и ниже
  • общую толщину двойных нижней и верхней обвязок (C = C1 + C2 )

Если высоту потолка обозначить буквой H, то формула расчёта длины стойки (L) деревянной каркасной стены примет вид: L= H + A + B — C Пример расчёта длины стойки для обеспечения высоты потолка 2400 мм для стен, изображённых на рис. 9.13:

Проектирование каркасных домов по строительной сетке
Описанная норвежская технология сборки каркасов стен с двойной верхней обвязкой без дополнительных балок жёсткости подразумевает проектирование по сетке 600 мм чтобы таким образом на стройплощадке балки, распорки, стойки и стропила можно совпадали по осям. Угловой стык фронтонной и продольной стены показано на рис. 9.14, рекомендуется фронтонные стены делать по всей ширине дома, и стойки фронтонных стен располагать симметрично линии конька — чтобы по длине стойки получались одинаковыми.
Рис. 9.14 Сборка каркаса по сетке 600 мм. Угловой стык фронтонной и продольной стены.
Продолжение: Конструкционные узлы скандинавского каркасного дома. Часть 2.
Все справочные материалы предоставлены норвежским НИИ Byggforsk Sintef.

Источник: https://www.forumhouse.ru/entries/11118/

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *