Обеспечение жёсткости каркаса при восприятии ветровых нагрузок
Обеспечение жёсткости каркаса при восприятии горизонтальных ветровых нагрузок происходит с помощью обшивки каркаса жёсткими плитными или листовыми материалами как минимум с одной стороны или с помощью диагональных связей – укосин или стальных перфорированных лент при отсутствии жёстких обшивок.
Если обшивка жёсткими плитами будет проводиться только с одной стороны каркаса, то согласно норвежским строительным правилам и рекомендациям норвежского научно-исследовательского института SINTEF Byggforsk, устанавливаются минимальные требования для материалов обшивки – в совокупности к плитам и крепежу. В частности, предел прочности на изгиб устанавливается минимум 3 кН/м. Это означает, что плита обшивки, шириной 1,2 м, смонтированная на стеновую панель, должна выдерживать горизонтальную нагрузку 3,6 кН (1,2 м × 3 кН/м), что соответствует 360 кг.
Жёсткие плиты обшивки
Плиты обшивки стен работают на изгиб под воздействием горизонтальных нагрузок, создаваемых давлением и отсосом ветра (рис. 9.27). В качестве наружных плит жёсткой обшивки нужно применять МДВП (мягкие древесноволокнистые плиты ветрозащиты) толщиной минимум 12 мм или ветрозащитный гипсокартон для наружной обшивки толщиной минимум 6—9 мм. С внутренней стороны деревянных каркасных стен в таком случае нужно монтировать гипсокартонные плиты для внутренней обшивки толщиной 13 мм, древеснослоистые фанерные плиты из шпона или МДВП толщиной 12 мм.
Рис. 9.27 Действие ветра на плитные материалы обшивки
Как правило, материалы обшивки стен обладают избыточным запасом прочности. Это означает, что увеличение жёсткости каркаса нужно достигать не увеличением толщины плит, а увеличением количества крепёжных элементов.
Практика показывает, что самым слабым звеном в обеспечении жёсткости каркаса с помощью плитных материалов являются именно крепёжные элементы. Наибольшие нагрузки испытывают края плит, поэтому крепеж здесь нужно устанавливать чаще, чем в середине (рис. 9.28).
Рис. 9.28 Крепёж наружных плит ветрозащиты к каркасу деревянной стены
Для обеспечения надёжного крепления плит ветрозащиты, перед их монтажом, следует прочитать рекомендации производителя и монтировать плиты в точности с тем шагом крепежа, который указан в инструкции. В таблице 9.8 приведен минимальный шаг крепежа для наиболее распространённых в Норвегии плит обшивки.
Таблица 9.8
Применение плитных материалов обшивки каркасных стен
Плита обшивки считается достаточно жесткой, если она способна выдерживать горизонтальные нагрузки до 3 кН/м. Это означает, что в малоэтажных домах с количеством этажей не более двух и высотой потолков ~ 2,4 м для обеспечения пространственной жёсткости каркасов малоэтажных деревянных домов достаточно использовать гипсокартон для наружной установки толщиной 9,5 мм или МДВП толщиной 12 мм.
Обеспечение пространственной жёсткости каркаса мягкими древесноволокнистыми плитами
МДВП – мягкие древесноволокнистые плиты ветрозащиты монтируются по стойкам каркаса, расположенным с межосевым расстоянием 600 мм должны крепиться к деревянным деталям каркаса по всем краям. МДВП, они же плиты Isoplaat (Изоплат), softboard (софтборд) могут поставляться как с прямыми краями, так и с фрезерованными для соединения по принципу – гребень-паз. Если толщина стоек деревянной каркасной стены составляет 36 мм, норвежские строительные правила предписывают использование МДВП с соединением гребень-паз.
Мягкие древесноволокнистые плиты ветрозащиты крепятся к деревянным деталям каркасной стены толевыми гвоздями горячей оцинковки 2,8×45 мм с широкими шляпками или защищёнными от коррозии скобами 40—50 мм с широкой «спинкой» и ножками минимум 28 мм. Крепление плит может происходить гвоздями с помощью молотка вручную, так и гвоздями и скрепами с помощью пневматических инструментов. При работе с пневмоинструментом давление воздуха устанавливается в 5 кПа/см², чтобы не повредить материал обшивки. Скрепы всегда ориентируют параллельно краям плит. Максимальные расстояния между гвоздями и скрепами указаны в таблице 9.8. Для обеспечения лучшей герметичности все стыки плит ветрозащиты прикрывают рейкой (нащельником).
Обеспечение пространственной жёсткости каркаса гипсокартоном для наружной обшивки
Плиты гипсокартона для наружной обшивки устанавливаются в вертикальном положении, шаг стоек при этом должен быть равным 600 мм. Чтобы плиты гипсокартона обеспечивали каркасу стены жёсткость – необходимо чтобы все края плиты крепились к деревянным деталям каркаса. Если плиты гипсокартона стыкуются по ширине не по деревянному каркасу, а соединяются с помощью специальных профилей, то такая обшивка может выполнять функции только ветрозащиты. Влияние на жёсткость каркаса в этом случае согласно норвежским строительным правилам не учитывается. Все кромки гипсокартонных плит для наружной обшивки, непокрытые картоном, нужно скрывать с помощью специальных профилей или проклеивать полосками ветрозащитной мембраны.
Плиты гипсокартона для наружной обшивки должны крепиться к деревянным деталям каркасной стены толевыми гвоздями с широкими шляпками 2,5×35 мм (2,5×25 мм для плит толщиной 6,5 мм) или защищёнными от коррозии саморезами 2,5×25 (35) мм. Максимальные расстояния между гвоздями и шурупами для крепления гипсокартонных плит наружной обшивки указаны в таблице 9.8. При этом шурупы и гвозди должны располагаться на расстоянии не менее 10 мм до покрытого картоном края плиты и не менее 15 мм до подрезанного края. Для плит гипсокартона наружной обшивки толщиной 6,5 мм минимальные расстояния крепежа до края будут несколько больше. Очень важно, чтобы головки шурупов и гвоздей не проходили сквозь наружный слой картона. В противном случае образовавшееся отверстие нужно будет заклеить и закрутить ещё один шуруп на расстоянии 15 мм или забить на это месте гвоздь – в зависимости от предусмотренных проектом креплений. Все крепёжные элементы для закрепления гипсокартонных плит наружной обшивки должны быть оцинкованными, желательно способом горячей оцинковки, так как плиты гипсокартона легко проводят к месту крепления избыточную влагу.
Обеспечение пространственной жесткости укосинами
В тех случаях, когда ветрозащита каркасных стен выполняется не плитами, а ветро-, влагозащитными мембранами, когда обшивка состоит из вагонки – нужно в обязательном порядке предусмотреть в проекте использование постоянных диагональных связей жёсткости. В этом качестве можно использовать укосины из доски 23×148 мм.
Деревянные укосины (рис. 9.29) должны:
врезаться в стойки и обвязки деревянных каркасных стен с наружной стороны таким образом, чтобы не препятствовать креплению материалов обшивки к стойкам;
располагаться под таким углом, чтобы связывать собой минимум три стойки с межосевым расстоянием 600 мм;
крепиться к верхней и нижней обвязке деревянной каркасной стены на 3 гвоздя 2,8×90 и на 2 гвоздя 2,8×90 в каждой точке пересечения со стойками.
Рис. 9.29 Применение укосин и лент в скандинавских каркасных домах: а, б – принцип работы деревянных укосин и стальных лент; в – принцип монтажа укосин и лент
Также в качестве постоянных диагональных связей жёсткости можно использовать перфорированные стальные ленты из Т-образного профиля, предназначенного для этих целей. В Норвегии в обычно используют ленты марки «Isola Stag». Они монтируются с наружной стороны стены парами, в противоположных направлениях.
Стальные перфорированные ленты должны:
устанавливаться ребром жёсткости в специальный вырез, которые подготавливается заранее в деревянном каркасе стены
располагаться под таким углом, чтобы связывать собой минимум 3 стойки с межосевым расстоянием 600 мм.
крепиться на 4 гвоздя 2,8×90 в каждой точке пересечения с деталями каркаса деревянной стены.
Согласно норвежским строительным правилам, в малоэтажных домах (до 2-х этажей) на каждые 2,4 м деревянной каркасной стены должна приходиться одна стальная перфорированная лента. Следовательно, в каркасе деревянной стены длиной 8 м нужно предусмотреть 4 постоянные диагональные связи из стальных перфорированных лент. Монтаж дополнительных стальных перфорированных лент делают параллельно, со смещением минимум 600 мм.
Постоянные диагональные связи жёсткости могут эффективно противостоять сдвигу стены двумя способами: работая на сжатие или на растяжение. Деревянная укосина может работать и на сжатие и на растяжение, а стальная перфорированная лента – только на растяжение. Это означает, что в деревянном каркасе будет работать только одна пара лент в один момент времени, тогда как обе деревянные укосины работают одновременно: одна – на сжатие, другая – на растяжение. Запас прочности у деревянных укосин 23×148 мм больше чем у перфорированных стальных лент 2,0×25 мм.
Данные рекомендации касаются малоэтажных деревянных домов с количеством этажей не более двух и высотой потолков ~ 2,4 м. В иных случаях обращайтесь за расчётом элементов деревянного каркасного дома к компетентному специалисту.
Временные связи жёсткости и упоры
Временные связи и упоры необходимы для обеспечения жёсткости каркаса дома на этапе строительства. Наиболее критическим моментом считается ситуация когда смонтировано кровельное покрытие, а стены не обшиты, и двери с окнами не установлены.
Для временного закрепления стен используют диагональные укосы из доски сечением минимум 23×98 мм и стационарные упоры (рис. 9.30). Временные диагональные связи крепят двумя гвоздями 2,8×75 мм к верхней и нижней обвязке каркаса и по одному гвоздю 2,8×75 мм в каждой точке пересечения со стойками. В Норвегии используют специальные телескопические упоры, для закрепления стен в перпендикулярном направлении, их устанавливают через каждые 4 метра.
Рис. 9.30 Установка временных связей и упоров на период строительства