Рациональный каркас
Каркасная конструкция – не изобретение современности. Истоки ведут к древним зодчим. Рациональность – черта прошлого века, успешно унаследованная теперешним, – избрала именно каркасные технологии и подняла их до уровня ведущих в сфере индивидуального жилищного строительства.
Благоприятную основу для такого скачка создали и новые материалы, в частности энергоэффективные утеплители, а также новые архитектурные возможности. Сегодня каркасные дома – надежное и экономичное жилье с индивидуальной внешностью.
Хотя в Европе и Америке дома фахверкового типа стоят по 200 и более лет, современный частный каркасный дом рассчитан в среднем лет на 70. И это вполне оправданно: в сегодняшней жизни, где все стремительно меняется, строить планы на более отдаленную перспективу бессмысленно – невозможно предсказать, где и как захотят жить наши дети и внуки. Поэтому для того, кто хочет «здесь и сейчас» обеспечить себя и свою семью комфортабельным жильем по разумной цене, хороший дом каркасной конструкции – наиболее рациональное решение.
Заводской или домашней сборки
Существует два основных метода строительства домов по каркасной технологии: каркасно-панельный и каркасно-рамочный. Первый можно сравнить со знакомым каждому крупнопанельным домостроением: на стройплощадку привозят готовые модули – с отделкой, смонтированными окнами и дверями – и из них собирают типовые пяти-, девяти-, двенадцатиэтажки.
Строительство малоэтажного дома по данной технологии также предполагает наличие типовых проектов, для которых в производственных условиях изготавливаются унифицированные элементы. На месте все это быстро собирается в готовый дом. Основные преимущества – максимально короткие сроки строительства, высокое качество изготовления дома, недоступное большинству небольших строительных компаний, использование современных и безопасных строительных материалов. В процессе монтажа панелей заводской сборки приходится применять подъемную технику, что включено в стоимость монтажа. Изготовление элементов конструкции дома в условиях производства, оснащенного современным оборудованием, на котором работает квалифицированный персонал, обеспечивает стабильное качество строительных элементов, точность геометрических параметров и других характеристик, необходимых для быстрой и качественной сборки дома.
Огромный плюс каркасно-панельных домов – в сохранении низкой влажности деревянного каркаса панелей, что невозможно обеспечить при строительстве «на месте»: дерево может стоять в конструкции веками, если оно было сухим при строительстве и защищено от воды в процессе эксплуатации.
Архитектурные возможности каркасно-панельной технологии ограничены традиционной классической архитектурой, включая модерн и фахверковый тип. Если же вы отдаете предпочтение индивидуальному дому с большим количеством криволинейных поверхностей или очень сложной архитектурой, для его строительства нужна каркасно-рамочная технология, подразумевающая подготовку и сборку всех элементов каркасного дома из необходимых строительных материалов непосредственно на месте строительства. Особенности этого метода – максимальная свобода архитектурно-планировочных решений. Некоторые корректировки в проект могут быть внесены даже в ходе строительства, что невозможно в каркасно-панельной технологии. Сроки строительства увеличиваются, зато подъемная техника не потребуется.
Для хорошего пирога нужна качественная начинка
Особенность каркасного дома – разделение функций несущей и ограждающей конструкций. Несущие функции выполняет каркас, ограждающие берет на себя утеплитель в комбинации с ветро-, гидро- и парозащитными материалами.
Благодаря такому распределению ролей каркасный дом проще сделать теплым, чем, например, кирпичный или брусовой. Достаточно увеличить слой утеплителя, не наращивая «мощности» несущей конструкции.
Стена каркасного дома в разрезе подобна слоеному пирогу. Если рассматривать ее конструкцию изнутри наружу, она выглядит примерно так:
- внутренняя обшивка;
- слой пароизоляции;
- каркасная конструкция, промежутки в которой заполнены утеплителем;
- ветрозащитная мембрана;
- наружная обшивка каркаса;
- фасадная облицовка (если нужна).
Внутри этого «пирога» спрятаны все инженерные коммуникации, обеспечивающие современный уровень жизненного комфорта обитателям дома. Каждый слой выполняет свою задачу, а вся конструкция в целом отличается высокой энергоэффективностью и отвечает современным требованиям к жилью для комфортного проживания в любой климатической зоне. Если какой-то из элементов выходит из строя, приходится разбирать всю конструкцию.
Поэтому так важно стремиться к тому, чтобы все ингредиенты имели приблизительно одинаковый срок годности.
Экономия, казалось бы, на мелочах может привести к финансовым потерям в будущем, но и переплачивать за какой-то из компонентов, чтобы он прослужил дольше остальных, лишено смысла.
Рассмотрим послойно каждый элемент каркасного дома.
Каркас – конструктивная основа вашего дома
Основу каркасного дома составляет собственно каркас, обшитый с двух сторон листовыми или погонажными материалами. Каркас держит на себе все, что выше фундамента, его несущая способность рассчитывается с учетом статических и динамических нагрузок, возникающих внутри и снаружи здания. Прочность и долговечность каркаса обеспечивается прочностью и долговечностью материалов, из которых он выполнен, конструктивной схемой – то есть тем, как его элементы скомпонованы между собой, и тем, насколько надежно они защищены от воздействия неблагоприятных факторов. На прочность каркаса влияет также способ соединения его элементов между собой.
Конструктивная схема каркаса варьируется в зависимости от конкретной технологии. В общем виде она представляет собой жесткую сотовую структуру, состоящую из вертикальных стоек, горизонтальных лежней и раскосов, увеличивающих жесткость конструкции.
В современном малоэтажном строительстве применяются два основных типа каркасов: деревянные и металлические. У каждого типа есть свои плюсы и минусы.
Дерево не случайно уже много веков является одним из самых популярных строительных материалов. Его главные преимущества – доступность, простота обработки, достаточно высокая прочность, низкая теплопроводность, малый вес. Основные недостатки дерева также давно и хорошо известны. Оно горюче и разрушается под воздействием биологических и атмосферных факторов. Однако современные средства защиты позволяют свести эти недостатки к минимуму. В отличие от наружных деревянных конструкций, постоянно подвергающихся воздействию неблагоприятных факторов, каркасная конструкция спрятана внутри стены и защищена от попадания влаги изнутри и снаружи гидро- и пароизоляционными барьерами. Тем не менее обработка деревянных элементов составами, повышающими их огнестойкость, (антипиренами) и антисептирование древесины являются необходимым условием долговечности деревянной каркасной конструкции. Дополнительной защитой деревянного каркаса от огня служит внутренняя обшивка стен гипсокартонными плитами, так как огнестойкость гипсокартона в два раза выше, чем хвойных пиломатериалов.
Каркас дома, как правило, не виден, поэтому для его изготовления можно выбирать наиболее экономичные обрезные пиломатериалы — брус, обрезную доску. Для каркаса стандартного двухэтажного дома или одноэтажного с мансардой удобно использовать пиломатериалы длиной 6 метров.
Сечение бруса выбирается в соответствии с проектом, в зависимости от нагрузки на каждый конкретный элемент. Ширина проемов между несущими опорами каркаса, сделанного из обрезных пиломатериалов, составляет 3–4 метра. Для увеличения ширины прогонов может применяться клееный брус. Вертикальные стойки каркаса не должны иметь прогибов – это может привести к ослаблению соединений и снижению жесткости конструкции. Для этого необходимо обеспечить отсутствие прогибов при хранении и обработке бруса в горизонтальном состоянии.
Дерево при усушке теряет от 5% до 7% своих размеров по ширине и толщине и всего до 1% по длине. Так как основную несущую функцию в каркасных домах выполняют вертикальные стойки, каркасные конструкции практически не подвержены усадке и могут возводиться в любое время года. По этой же причине отделку дома можно выполнять почти сразу же после того, как собран каркас (около недели ему все-таки нужно дать отстояться). Это не значит, что для каркаса можно брать пиломатериалы любого качества. Они должны иметь нормальную влажность (10–15%), чтобы в дальнейшем каркас не повело, не развился процесс гниения. Изготовление каркаса из клееной древесины увеличивает его прочность и стабильность, устойчивость к гниению, но приводит к серьезному удорожанию конструкции. Если часть фасада дома имеет модное ныне сплошное остекление или если каркасные конструкции являются архитектурным элементом фасада, как это делалось в традиционных западноевропейских фахверках, то видимую часть каркаса можно выполнить из клееного или профилированного бруса, оцилиндрованного бревна и других материалов с улучшенной эстетикой. Однако за любые изыски придется платить намного дороже, чем за стандартный набор.
Прочность и жесткость каркасной конструкции зависят не только от прочности материала, но и от качества соединений. Если они со временем разболтаются, дом начнет «петь», поскрипывать, «вздыхать». Говорят, американцам это даже нравится – этакий дом с привидениями. Тому, кто не хочет, чтобы в его доме поселились призраки, важно обратить внимание на качество сборки и выбрать технологию соединения, которая обеспечивает более высокую стабильность конструкции.
Существует мнение, что построенные в Средние века в Западной Европе фахверковые дома благополучно дожили до наших дней во многом благодаря тому, что крепление каркаса выполнялось средневековыми плотниками на потайной шип, «косой зуб» с нагелем или на шип «ласточкин хвост», без применения металлических соединительных элементов. И хотя главной причиной ограниченного применения гвоздей в средневековом строительстве, скорее всего, являлась их очень высокая стоимость, необходимо признать, что соединение «дерево-дерево» более долговечно, чем «дерево-металл».
В наше время, напротив, применение гвоздей или шурупов (в том числе саморезов) – самый простой и экономичный вариант соединения. Хотя по-прежнему не самый надежный. Чтобы избежать коррозии, применяют оцинкованные гвозди и шурупы. (Для более надежной защиты будет нелишним предварительно окунуть их в защитный состав, например в олифу.) Одной из возможных альтернатив гвоздям и шурупам является шпоночное соединение на «ласточкин хвост». Этот тип соединений деревянных элементов издавна считается одним из самых надежных и стабильных. Его характеристики практически не изменяются под воздействием статических и динамических нагрузок. Для выполнения соединения в торцах элементов каркаса специальной фрезой делаются пазы под шпонку в форме двойного «ласточкиного хвоста». Шпонка забивается в паз молотком и, подобно струбцине, крепко стягивает между собой конструкцию. Так как данное соединение требует высокой точности и применения специальных фрез и шпонок, оно всегда считалось более трудоемким и дорогим. Сегодня существует современное оборудование отечественных и зарубежных производителей, которое позволяет выполнять соединения на двойной «ласточкин хвост» быстро, точно и надежно. ямобуры в аренду от компании Альянсбурстрой по Москве и области Существуют и другие виды соединений, которые отличаются технологичностью и стабильностью, а следовательно, улучшают качество и увеличивают скорость сборки каркаса. Например, с помощью специальных металлических шипованных пластин.
Бригада из 3-4 человек может собрать металлический карскас дома площадью 150-200 м кв. за 2-3 недели
Металлический каркас делается на основе легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК). В качестве полуфабриката для стенового каркаса – вертикальных стоек и горизонтальных лежней – применяются стальные оцинкованные перфорированные профили различной конфигурации толщиной 0,7–2 мм. Профили соединяются с помощью винтов-саморезов или заклепок, без применения сварочных работ. В остальном начинка «слоеного пирога» дома на металлическом каркасе практически такая же, как и у домов с деревянными каркасами, и внешне они ничем не отличаются.
Дома на металлических каркасах популярны в США, Австралии, Швеции, Канаде и некоторых других странах. В настоящее время ряд российских компаний совместно с ведущими научно-исследовательскими и конструкторскими институтами строительного профиля разработали собственные системы строительства металлокаркасных домов малой этажности. В их основе – западные технологии, адаптированные к российским условиям.
Металлические конструкции, в отличие от деревянных, стабильны в своих размерах, не подвержены усадке.
Поэтому сразу можно заказывать окна и двери, выполнять отделочные работы. Возрастает скорость строительства всего дома. Прочность стальных конструкций позволяет делать более широкие проемы между несущими элементами, использовать любые кровельные и облицовочные материалы. Благодаря оцинковке срок службы стальных тонкостенных конструкций составляет не менее 80–100 лет.
Сквозные канавки, в шахматном порядке прорезанные в термопрофилях с минимальным поперечным сечением, увеличивают путь прохождения теплового потока.
В то же время металл отличается высокой теплопроводностью, поэтому для того, чтобы дом со стальным каркасом не промерзал зимой и не превращался в раскаленную конструкцию летом, необходимо особое внимание уделять теплоизоляции самого каркаса, не допускать прерывания теплового контура здания, образования «мостиков холода». Любой элемент, выходящий за пределы теплового контура – будь то балкон, открытая терраса или эркер, – требует дополнительного качественного утепления, что удорожает строительство. В то же время при соблюдении технологии проектирования и сборки данные дома отвечают действующим теплотехническим нормам. Из-за небольшой толщины профилей применение данной технологии ограничивается малоэтажным строительством. Произведенные расчеты показали, что она может использоваться для возведения строений высотой не более двух этажей плюс мансарда.
По сравнению с деревянным каркасом, стальной обладает гораздо более высокой огнестойкостью, так как сталь не поддерживает горение. Однако с учетом тонкостенности системы необходимо принимать меры для защиты каркаса от прямого воздействия огня. В качестве преграды используется обшивка каркаса с внутренней стороны одним или несколькими слоями гипсокартона, который способен задержать распространение огня на 40–60 минут. В зависимости от требований к огнестойкости здания количество листов гипсокартона можно увеличить.
Элементы металлического каркаса изготавливаются в заводских условиях под конкретный проект, поставляются на стройплощадку и собираются согласно монтажным чертежам. Деревянные конструкции в этом смысле более приспособлены к подгонке на месте. В то же время производство конструкций в заводских условиях облегчает и ускоряет сборку. Не требуется никаких доработок. Каркас для дома площадью 150–200 м2 собирается за две недели.
