3.8 Назначение деталей конструкции стены каркасного дома

Стандартный интервал

Большое значение имеют интервалы установки (шаги) элементов конструкций: это влияет на прочность и несущую способность стены. Эти величины обязательны для применения и они либо нормируются местными стандартами, либо получены расчетами в проекте. Для экономии времени, средств и материалов существует унификация и стандартизация листовых строительных материалов.

Например, листы материалов для обшивки стен имеют размер 4×8 футов. Если стандартная высота этажа (от пола до потолка) равна 8 футам и 1/2 дюйма, это позволяет положить без подгонки один стандартный лист без изгиба.

Более того, использование размеров, кратных 4 или 8 дюймам, дает возможность уменьшить объем нарезания материалов. Здания заранее проектируются с размерами, кратными 4 футам. Если используются консольные конструкции с выносом 2 фута, то по одному консольному вылету с двух сторон в сумме снова дает стандартные 4 фута. Это уменьшает объемы нарезания для сайдинга, полов, стен и потолков, что положительно отражается на конечной цене строительства.

Вырезы и сверление отверстий

Всякий раз, когда в рамной конструкции выполняется вырез или просверливается отверстие, структурная прочность элемента конструкции уменьшается и часть нагрузки, которую испытывает ослабленный элемент, должна быть правильно распределена на другие несущие элементы. Идеальный вариант — это выполнение предусмотренных проектом отверстий и ниш, где рамные конструкции собираются с учетом требований правила D/3. Однако в процессе строительства часто возникают непредвиденные обстоятельства.

Если все-таки необходимо сделать вырезы в элементах рамной конструкции, то их надо выполнять так, как это показано на рис. 3.59, 3.60, 3.61, где представлено руководство по выполнению этих операций с минимумом деструктивного воздействия на элементы и конструкцию в целом. Эти чертежи соответствуют трем наиболее важным строительным нормам, принятым в США: Uniform (UBC), Standard (SBC) и National (BOCA), а также нормам CABO для жилых домов, рассчитанных на одну или две семьи. На рис. 3.59 показано расположение разрезов в половых лагах.

Вырезы и отверстия в стойках сечением 2×4 дюйма показаны на рис. 3.60 и 3.61.

В табл. 3.2 представлены максимальные размеры для вырезов в половых лагах.

Эту информацию о свойствах лесоматериалов, выращенных на подконтрольной ей территории, которые затем используются для изготовления стоек и половых лаг, предоставляет Западная ассоциация производителей изделий из дерева. Вырезы и сверление отверстий в деревянных конструкциях являются обычной практикой при установке элементов сантехники, прокладке электрических проводов, элементов системы безопасности и звукоизоляции. Однако существует достаточно веских причин, по которым запрещается произвольно располагать проемы и отверстия. Это может привести к серьезным последствиям, когда, к примеру, несущий деревянный элемент ослабляется или совсем теряет несущую способность после выполнения в нем отверстия или разреза.

Например, когда элемент конструкции нагружен вертикально, то есть работает на сжатие, правила выполнения прорезей и отверстий одинаковы как для стоек, так и для колонн. Другими словами, имеет значение схема нагрузки элемента. Однако определенные различия между стойками легких рамных конструкций жилого назначения и колоннами, конечно же, признаются строительными правилами.

Так, термин «колонна» означает отдельную несущую конструкцию, работающую на сжатие под вертикальной нагрузкой.

Следовательно, разрушение колонны с большой долей вероятности приведет к частичному или полному разрушению сооружения (эффект домино).

Термин «стойка» означает, как правило, элемент конструкции.

В случае рамных конструкций стен жилых зданий стойки как элементы этой конструкции также работают на сжатие под вертикальной нагрузкой, но совместно с рамой из балок. Это значительно меняет схему нагрузки на стойку. Но кроме вертикальной нагрузки деревянная стойка сечением 2×4 дюйма в стеновой рамной конструкции еще «несет» обшивку и отделку. Тем не менее в любом случае разрушение стойки менее вероятно, и конечно, оно не может повлечь серьезных, а тем более тотальных разрушений.

Разница между колоннами и стойками, в том числе и при разрушении под нагрузками, будет еще рассмотрена в последующих главах.

Выполнение вырезов и отверстий в колоннах не рекомендуется и очень редко допускается. Однако стандарты выполнения модульных конструкций содержат указания по порядку выполнения вырезов и отверстий в стойках.

На рис. 3.60 и 3.61 показаны максимально допустимые размеры вырезов и отверстий в стойках с сечением 2×4 дюйма в соответствии со стандартами для модульных конструкций, за исключением BOCA. Стандарт BOCA допускает отверстие диаметром, равным трети ширины стойки во всех случаях.

Просверленные отверстия не должны находиться в одном поперечном сечении, что и разрез или вырез.

Очень важно определить точку, в которой разрез становится разломом, например, половые лаги вблизи стены ломаются снизу, но такое расположение разлома дает возможность настилу опереться на черновой пол.

Трещины в пиломатериалах, предназначенных для изготовления конструкций, не допускаются ни одной строительной нормой.

Модульные стандарты

В настоящее время новые модульные системы все чаще используются в строительстве. В модульных системах используются стойки и стропила, разнесенные относительно друг друга на 24 дюйма. Модули с большим шагом стоек не обеспечивают достаточно прочной опоры для обшивки, но общая несущая способность и, в частности, способность выдерживать крышу уменьшается незначительно. Здание с шагом стоек 16 дюймов очень прочное, тем не менее, разница в прочности между конструкциями с шагом 16 и 24 дюйма очень мала. Преимущество модульной конструкции с шагом 24 дюйма состоит в ее экономичности. Так, для дома с тремя спальными комнатами стоимость стен может быть уменьшена примерно на 25 процентов. Более того, стоимость трудовых затрат тоже уменьшается: экономится время, которое должно быть потрачено на нарезание элементов и крепление их гвоздями при большем количестве стоек.

Экономия даже более существенна, если посмотреть на нее с точки зрения стоимости материала и выплаты зарплат рабочим.

Другими словами, экономия достигается за счет сокращения ресурсов при достижении практически одинаковых результатов. В модульной системе применяется несколько способов уменьшения объема материалов: половые лаги соединяются встык, а не внахлест, размеры стен и крыши кратны 4 или 8 футам, а при выполнении внутренних стен используются одинарные несущие элементы, а не двойные.

Сокращение теплопотерь

Сокращение теплопотерь в настоящее время стало достаточно важной проблемой. Изоляция крыш сохраняет тепло, которое используется для нагревания и охлаждения. Количество изоляции определяет эффективность строения с этой точки зрения. Например, стены толщиной 6 дюймов более энергоэффективны, чем толщиной 4 дюйма и дают экономию калорий, необходимых для обогрева или охлаждения, почти на 20 процентов. С другой стороны, для такой стены требуется большее количество материала. В канадских строительных нормах наиболее часто указывают стены толщиной 6 дюймов. Но стена толщиной 4 дюйма может быть утеплена эффективным материалом, и тогда выбор окончательного варианта делается на основе технико-экономического расчета.

Системы двойных стен в домах из рамных конструкций имеют более высокие теплоизоляционные показатели, чем сплошная стена.

Дерево тоже имеет хорошие показатели по сравнению с другими материалами, но дерево дорого, а необходимого уровня изоляции можно достигнуть использованием эффективной конструкции. Сегодня это стена, состоящая из трех слоев. Наружный необходим для защиты от воздействия природно-климатических факторов: влаги и ветра. Второй — слой теплоизоляции, преграждающий путь теплу и холоду. Третий слой — пароизоляция, мембрана, регулирующая влажностный режим теплоизоляционного слоя и фиксирующая его положение в конструкции. Еще больший эффект может быть достигнут при добавлении в конструкцию отражающих поверхностей (см. рис. 3.56 и 3.57).

Еще более эффективно применение теплоизолирующей обшивки: она изолирует точно так же, как и стандартная изоляция, но одновременно перекрывает все стойки. Таким образом, стойки практически не участвуют в процессе теплопередачи (рис. 3.62, а, рис. 3.63).

Использование торцевых досок также влияет на конструкцию стен: они уменьшают временные и строительные затраты. Однако их достаточно трудно изолировать. Использование ферм в качестве торцевых досок или использование одинарных торцевых досок позволяет устраивать теплоизоляцию.