Одной из самых быстровозводимых, достаточно легких деревянных конструкций считается каркасный дом. Его основой считается каркас, сделанный из деревянных бревен. Иногда такой каркас делается с применением металлических деталей. Каркас имеет:
- обвязку;
- обшивку;
- вертикальные стойки;
- теплоизоляционные материалы.
Каркасная технология
Деревянные каркасы стен каркасной конструкции «фахверк»
Каркас — основа всего строения и состоит из отдельных элементов: досок, брусьев, комбинированных балок различной конфигурации. Эта пространственная сборная конструкция ограничивает заданный строительный объём и воспринимает все нагрузки, действующие на объект. Правильный подбор деталей по геометрическим размерам, их расположение и соединение определяют несущую способность стен, условия монтажа строения и заполнения стеновых конструкций теплоизоляционнымиматериалами с последующим покрытием каркаса обшивками из фанеры, плит или наборных щитов. Каркасные строения обычно имеют нижнюю обвязку из брусьев, по которой устанавливают стойки из досок, ограничивающие оконные и дверные проёмы, и являющиеся опорной системной конструкцией всего сооружения. Стойки внешних стен представляют собой вертикальные элементы, к которым крепятся внутренняя обшивка и фасадное покрытие. Они опираются на нижние опорные пластины или обвязочную балку. На каркасе закрепляют стеновую обшивку из древесных материалов (фанеры, OSB, ЦСП) или вагонки, стеновое пространство заполняют теплоизоляционным материалом, фиксируемым в ячейках каркасной стены, и закрывают с другой стороны фанерой, гипсокартоном и другими облицовками. Стойки изготавливают обычно из мерных пиломатериалов сечением 38×89 мм2 или 38×140 мм2. (американская конструкция «2 by 4»). В зависимости от воспринимаемых стеной нагрузок, типа, толщины, размеров и условий крепления обшивки расстояние между стойками может составлять 300, 400 и 600 мм. Ширина стоек зависит от толщины слоя теплоизоляционного материала. Верхняя и нижняя обвязочные балки, к которым крепят стойки каркаса, имеют то же сечение, что и сами стойки.
Здания конструкции «фахверк», классическое направление каркасной технологии. Памятники деревянного зодчества. Деревня Эльброн, Германия.
Достоинства каркасной технологии
- возможность строительства в любое время года;
- высокие темпы строительства (возведение каркасного дома в 150 м2 занимает 8 недель);
- в процессе строительства не требуется тяжёлого подъёмного оборудования, поскольку части каркаса имеют небольшие размеры и вес. Это позволяет сохранить на участке растительность и ландшафт, уменьшает трудозатраты;
- высокие теплоизоляционные свойства конструкции при относительно низкой толщине стен (15-25 см, в зависимости от региона);
- лёгкость конструкции уменьшает нагрузку на фундамент, что позволяет значительно удешевить его;
- устойчивость и нечувствительность к сезонным подвижкам фундамента вследствие пучения почв;
- каркасный дом обладает более высокой сейсмоустойчивостью, чем бетонные и кирпичные строения (табл. 3.1). Такой дом можно сравнить с системой жёстко связанных коробок, которую разрушить крайне непросто;
- простота отделочных работ. Поверхность стен, полов, потолков близка к идеальной благодаря применению калиброванной древесины в конструкции дома. Идеальными получаются углы стыков стена — пол и стена — потолок;
- возможность убрать все коммуникации внутрь стен;
- гипсоволокно, минеральная вата, целлюлозная вата, используемые в большинстве случаев для отделки каркасных домов и возведения дополнительных перегородок, работают как дополнительная звукоизоляция;
- мобильность — изменение структуры здания или инженерных систем в процессе строительства не вызовет серьёзных проблем
Современная деревянная каркасная конструкция, Германия
По каркасной технологии можно проектировать и строить деревянные дома выше двух этажей. В Европе, США, Японии и скандинавских странах давно строят многоквартирные каркасные дома до 7 этажей. В 2006 году компания Renggli AG в Сурзее (Швейцария) построила первый 6-этажный деревянный дом. В России успешно реализованы проекты строительства 2-х и 3-этажных многоквартирных домов в Перми.
Самый старый каркасный дом находится в городе Кведлинбург, на территории Восточной Германии. Начало его строительства датируется первой половиной 14 века. Сегодня в нем находится музей.
Порядок формирования каркасной основы[править | править вики-текст]
Квартал деревянных домов каркасно-панельной конструкции. Финляндия.
- заказ и комплектация деталей каркаса в соответствии с проектом;
- устройство фундамента с необходимой для каркасной системы подготовкой;
- монтаж нижнего обвязочного бруса по цоколю фундамента с гидроизоляцией и специальной обработкой, а также с закреплением его на фундаменте при помощи стальных нагелей враспор или иных средств;
- укладка «чернового» пола первого этажа по лагам с настилом под покрытие из досок пароизоляции и утеплителя;
- установка вертикальных стоек и закрепление их на нижнем обвязочном брусе с помощью скоб, нагелей, специальных подпятников, пластин, уголков и других средств (одновременно с этим устанавливаются оконные и дверные проёмы);
- установка диагональных раскосов и прокладка по периметру строения верхнего обвязочного бруса для создания пространственной жёсткости между стойками;
- устройство балок межэтажного перекрытия и «чернового» настила по ним;
- установка элементов каркасных стен на втором этаже и в мансардной части строения.
Сооружение каркасных зданий по системе «платформа»
Название системы определяет метод строительства, основные технико-монтажные этапы которого состоят в следующем:
- объект возводят поэтажно, а каждый уровень перекрытия выполняет роль платформы, являющейся базовой площадкой для сборки стеновых конструкций в горизонтальном положении;
- после подготовки сборные каркасы стен с обшивкой по наружной поверхности устанавливают вертикально и закрепляют по периметру «платформы» (перекрытия) предусмотренными для этого средствами;
- деревянная каркасная конструкция по системе «платформа» является несущей, стены строения должны выдерживать все нагрузки, предусмотренные условиями эксплуатации объекта;
- детали и фрагменты каркаса, а также комплектующие материалы для стен и панелей перекрытий изготавливают в заводских условиях, что обеспечивает высокую точность и быстроту монтажа объекта на строительной площадке;
- для перемещения и подачи компонентов (стропил, обшивок, балок каркаса и т. п.) применяют несложную грузоподъёмную технику, а строительные леса и подмости практически исключаются в силу специфики монтажа стен (сборка — на платформе, подъём — изнутри строения).
Каркасно-панельная технология
Каркасно-панельную технологию изготовления деревянных домов отличают частичная или полная заводская готовность панелей к сборке на строительном объекте.
Панели частичной заводской готовности существуют двух типов:
- Timber Frame Wall panels или TFW-panels — состоят из каркаса и обшивки (наружной или внутренней). Данные панели отличает низкая стоимость, возможность прокладки внутренних коммуникаций внутри стен, возможность выбора утеплителя, низкий вес панелей и отсутствие необходимости в привлечении подъёмной техники для монтажа панелей. Такие панели выпускаются производителями стандартных размеров, не превышающих как правило 2,5 метров в ширину. Размеры панелей унифицированы, что позволяет легко вносить изменения в проект. Как правило заводы выпускают целый ассортимент различных панелей, разной ширины, с различными проёмами для окон и дверей, или без них. Данная особенность этого вида панелей позволяет проектировать и строить дом по принципу конструктора типа «ЛЕГО». А компьютерное моделирование существенно упростило процесс проектирования дома, состоящего из TFW-панелей. Примером реализации такого способа конструирования домов является Мужской-Конструктор.рф[1].
- Структурная изолированная панель (Structural Insulated Panel или SIP) — состоят из двух плит OSB и теплоизолирующего слоя между ними (как правило — пенополистирол или пенопласт). SIP панели не позволяют провести внутренние коммуникации внутри панелей, обладают плохой звукоизоляцией, менее экологичны ввиду эмиссии стирола из теплоизоляции.
Панели полной заводской готовности (prefabricated timber wall panels или PTW-panels) содержат в себе элементы каркаса (стойки), обшивки (наружной и внутренней) и утеплитель. Этот вид панелей отличается более высокой стоимостью, большим весом, отсутствием возможности скрытой прокладки внутренних коммуникаций. Так как для монтажа данных панелей необходима подъёмная техника, заводы выпускают их максимально возможной длинны, чтобы уменьшить количество соединений панелей между собой. Произвести унификацию таких панелей сложно, и заводы изготавливают индивидуальные панели для каждого из проектов, что полностью исключает возможность внесения изменений в проект во время постройки.
Обшивки и тех и других видов панелей могут быть выполнены из различных материалов, начиная с ориентировано-стружечной плиты (OSB), либо цементно-стружечной плиты (ЦСП) и заканчивая традиционными деревянными отделочными материалами (вагонка, блок-хаус).
Технология конструкций
Развитие производства древесных и гипсовых плит во второй половине ХХ века привело к созданию совершенно новых конструкций. Предельные нагрузки и прочность таких конструкций достигаются не за счёт распорок (укосин, диагоналей), как в каркасном строительстве, а за счёт действия обрешётки в качестве плоской системы в соединении со стойками и обвязками.
Стеновая панель является не только ограждающей конструкцией, она воспринимает на себя все силовые воздействия прочих элементов здания (балок и щитов перекрытия, стропильной системы и кровли). Поэтому современные панели имеют достаточно прочный и устойчивый каркас, выполненный из цельной древесины (двери, брус) или специальных балок (швеллер, двутавр и пр.).
Сложная конструкция стеновых панелей позволяет вмонтировать внутрь все инженерные коммуникации. Конструкция каркасного дома готовится к сборке в условиях промышленного производства, где все детали и строительные элементы, в соответствии со сборочными чертежами, маркируются и упаковываются, и только затем доставляться на место возведения дома.
Возведение конструкций дома
Сравнительно малый удельный вес каркасного дома позволяет возводить его на облегченный фундамент (винтовые сваи, буронабивные сваи, малозаглубленные ленточные фундаменты). Срок монтажа одноэтажного дома каркасно-панельной конструкции площадью 30-70 м2 составляет обычно 3-5 дней.
Традиционный каркасный дом монтируется несколько дольше, поскольку собирается не из панелей, а из отдельных деталей — стоек, балок, перемычек, которые затем обшиваются снаружи и изнутри. Финальная наружная и внутренняя отделка, проведение инженерных коммуникаций, системы отопления и пр. являются заключительным этапом возведения дома.
Промышленное производство каркасно-панельных домов с использованием специализированных материалов гарантирует высокое качество каждой детали, что повышает качество сборки зданий и надёжность соединений.
Особую устойчивость к деформациям и долговечность домам каркасно-панельной конструкции может гарантировать применение в устройстве каркаса клеёного бруса.
