Материал: Каркасный дом

Каркасный дом

Оглавление

Введение

Суть и идея деревянного каркасного дома

История развития

Преимущества

Виды конструкций.

Фахверковые конструкции

Балки на стойке одноэтажные

Балки на стойке двухэтажные

Ригельные конструкции

Конструкции со схватками

Конструкции с составными стойками

Ребристые системы

Конструктивные узлы несущих конструкций

Технология

Заключение

Список используемой литературы

каркасный дом конструктивный балка

Введение

Благодаря все возрастающей популярности строений из натурального дерева образовалась новая отрасль домостроения, в основе которой лежит каркасная технология строительства домов. Эта технология является более экономичной по сравнению с домостроением из массива дерева, благодаря чему она широко распространена во всем мире и набирает популярность в нашей стране.

Практика каркасно-панельного строительства свидетельствует о том, что строительство домов по этой технологии является самым экономичным из методов возведения домов. Достаточно высокая скорость постройки зданий из дерева и минимальные затраты на строительные материалы - это основные характеристики каркасно-панельного домостроения. Экономичность процесса достигается за счет того, что при возведении каркасного здания используются легкие конструкции, для монтажа которых не требуется применение тяжелой строительной техники. Основными материалами являются отходы натуральной древесины, брус и листовые материалы (ОСП, ДВП, ДСП, многослойная фанера).

Суть и идея каркасного дома

Каркасный дом представляет собой многослойную конструкцию. Каркас формируют деревянные стойки, расстояние между которыми заполнено утеплителем, с одной стороны защищенным пароизоляционной пленкой, а с другой гидро-ветроизоляцией. Стены дома с двух сторон обшиваются отделочными материалами: сайдингом (снаружи), вагонкой, блокхаусом, фальшбрусом (с внешней и внутренней стороны). Каркасное домостроение сегодня являет собой по большей части индивидуальный характер, отразивший себя в частной коттеджной застройке, как в России так и в других странах мира (особенно США и страны Запада), так как оно характеризуется дешевизной и внушительной скоростью возведения строений, а кроме того - экологичностью и надежностью конструкций - целый комплекс преимуществ для строительства деревянных домов..

Рис. 1. Каркасное здание.

История развития

Достижению индустриальным деревянным каркасным строительством современного уровня предшествуют многие столетия его развития. Пожалуй, ни в каком другом виде строительства не наблюдалось такого непосредственного перехода от ремесленничества к новейшей технике. Деревянное каркасное строение может рассматриваться в этом смысле как прототип сборного дома.

После периода расцвета деревянного каркасного строительства с его многообразными техническими особенностями и формами весьма выразительными, на фоне ландшафтов Европы, Америки и Японии, этот вид зодчества стал в 18 в. все более и более заметно

отступать перед строительством из камня. Рис. 2. Каркасное строение в г. Эиер, 19в.

Не последнюю роль сыграло то, что начавшее приобретать все большее значение бюргерство создало новые представления о ценностях, которые распространялись так же и на область строительства. Согласно этим представлениям, предпочтение отдавалось «солидным» и «прочным» сооружениям. Так, в руководстве по применению деревянных конструкций, изданном в 1885 г., мы читаем: «Если камень, в особенности тесаный, пригоден для монументальных зданий, то для решения второстепенных строительных задач не менее ценным строительным материалом является древесина».

Эта оценка привела к тому, что многочисленным традиционным каркасным строениям, часто особенно примечательным в архитектурном отношении, нередко придавался с помощью наружного оштукатуривания внешний облик зданий, при этом не учитывались дополнительные расходы на противопожарную защиту, хотя обычные каркасные здания надежнее в отношении пожарной безопасности, чем переделанные.

Деревянное каркасное строительство продолжалось, главным образом, там, где с его помощью с наименьшими затратами сооружались здания, архитектуре которых не придавалось значения, например, в некоторых отраслях промышленности.

Архитекторы и инженеры, применяющие деревянные конструкции, а также заказчики старались найти возможности приспособить древесину как к старым традициям, так и к новым задачам. При этом, экономические соображения играли менее важную роль, чем новая оценка качественных возможностей рассматриваемого строительного материала.

Кроме того, архитекторы углубили свои знания в данной области благодаря непрекращавшемуся развитию деревянного каркасного строительства, могущие послужить кое в чем примером и для Европы в отношении как конструктивных, так и архитектурных решений. «Ренессанс» деревянного каркасного строительства еще не получил у нас полного развития, однако наметились некоторые пути, ведущие к нему.

Не последнюю роль играет здесь то обстоятельство, что архитекторы и прочие специалисты, которые каждодневно определяют перед заказчиками положение на «строительном рынке», испытывают неуверенность в отношении этого вида строительства, в результате чего порой появляются уродливые или даже неправильно построенные сооружения.

Однако, многие строители-проектировщики и их коллеги, а также предприятия, выполняющие строительные работы, начинают относиться все с большим доверием к новой технике строительства с использованием деревянных конструкций и к общим положениям, на которых она базируется. Таким образом, перед деревянным каркасным строительством открылись и открываются новые возможности, в известной мере в соревновании с другими используемыми сейчас видами строительства. Деревянным зданиям приписывают особую подверженность атмосферным осадкам. Однако сейчас имеется достаточно деревозащитных средств, благодаря применению которых деревянные сооружения по прочности и долговечности не уступают зданиям и сооружениям, выполненным из других материалов, и, более того, обладают при этом важными преимуществами. Которые перечислю ниже.

Преимущества

Главными преимуществами при возведении и эксплуатации деревянных каркасных конструкций являются следующие:

Быстровозводимость и относительно низкая стоимость строительства.

Такие здания отличаются разнообразием и могут подходить для самых различных целей. Как правило, их нетрудно расширить и перестроить.

Меньшая вероятность повреждения дома от конструктивных ошибок или свойств грунта. Тяжелые каменные дома могут давать неравномерные осадки и очень сильно зависимы от пучения грунта и конструктива, который ему сопротивляется. Высокий вес каменных стен может привести к их разрушению в случае конструктивных ошибок. Экстремально низкий вес каркасных домов в сочетании с очень жесткими материалами как OSB, ЦСП или СМЛ позволяет создавать конструкции менее подверженные разрушениям из-за особенностей грунта или собственного веса дома.

С точки зрения строительной физики, могут быть достигнуты хорошие результаты при рациональном учете условий и оптимальном использовании возможностей данного материала и способа строительства.

Легкость конструкций - не требует сооружения массивного фундамента. Как правило, каркасные дома монтируются на легких и недорогих фундаментах: мелкозаглублённая лента (МЗФЛ), фундаментная плита, буронабивные или винтовые сваи. Современная защита свай от коррозии оцинковкой или полимерными покрытиями позволяет создавать свайные фундаменты не только очень недорогие, но и по долговечности сравнимые с каменными или бетонными. Следует также отметить ремонтопригодность фундамента под каркасным домом. Каркасные дома настолько легки (обычно менее 20 тонн), что могут быть подняты домкратом без разрушения с целью ремонта фундамента дома, который обычно состоит во вкручивании дополнительных винтовых свай.

Особое преимущество заключается в том, что значительную часть элементов и компонентов можно изготовлять стандартно, на предприятиях. Тот факт, что при использовании деревянных каркасных строительных систем возможна высокая степень индустриализации, обеспечивает точность строительного исполнения. Предпосылкой является выбор системы, которая в оптимальной мере отвечает общим требованиям и возможностям данного способа строительства.

Наконец, не следует забывать о преимуществах, связанных с транспортировкой на строительную площадку и несложным монтажом, что определяется, главным образом, незначительным весом сборных элементов.

В зимнее время года каркасные дома можно быстро прогреть до комфортной температуры, так как они имеют низкую теплоемкость стен и перекрытий и высокую теплозащиту.

Пожаростойкость. При использовании несгораемых материалов каркасные дома имеют даже более высокую пожарную безопасность, чем дома с каменными стенами, так как эффективно препятствуют возгоранию отделки изнутри дома. Балки из клееного или пропитанного бруса в случае пожара надежнее железобетонных или металлических, так как последние в высокой температуре теряют прочностные характеристики, в то же время балка из клееного или пропитанного бруса медленно тлеют, не теряя конструктивной прочности длительное время.

«Дышащий дом». При правильной конструкции каркасного дома с использованием паропроницаемых материалов внешней обшивки (ЦСП, СМЛ, ДВП) и соответствующего типа утеплителя (минеральная вата, Эковата, утеплитель на базе льняных волокон, прессованная солома, и тд) возможно создание паропроницаемых стен, что создает эффект «дышащего дома» известного для классических деревянных домов. Паропроницаемые стены удаляют избыточную влажность из дома без проветривания и теплопотерь, что создает комфортный микроклимат.

Деревянное каркасное строительство охватывает как одноэтажные, так и многоэтажные здания. Каркасы состоят, главным образом, из брусьев, которые образуют простые статические системы. Обычная длина элементов каркасных зданий 2-6 м.

К традиционным видам соединений теперь добавились новые - стальные. Важным преимуществом таких соединений по сравнению с прежними является то, что их применение связано с меньшим ослаблением поперечных сечений строительных элементов, в связи с чем они могут быть до некоторой степени уменьшены, а пролеты увеличены, например стойки могут выдержать большие нагрузки. При использовании пакетов клееных досок древесина «работает» меньше, но одновременно она может выдержать большие усилия.

Виды конструкций

В деревянном каркасном строительстве имеется много видов конструкций с различным расположением несущих элементов и различным исполнением конструктивных узлов. Способ сведения вместе горизонтальных, вертикальных или диагональных строительных элементов в конструктивную точку - узел - определяет структуру несущей конструкции.

По расположению несущих горизонтальных и вертикальных строительных элементов различается восемь основных типов конструкций. У этих конструкций балки или стойки или и балки, и стойки бывают неразрезными - цельными или состыкованными.

Рис. 3. Фахверковые конструкции многоэтажных фахверковых конструкций

Фахверковые конструкции. В фахверковой конструкции несущая система состоит из стоек (подпорок, обвязок) и лежащих на них вспомогательных балок (брусьев, досок). Ненесущие нижние элементы фахверка образуют ригели, расположенные между стойками. Стойки соединены с балками и нижними обвязками шипами и врубками. Вся конструкция опирается на основную нижнюю обвязку; нижняя обвязка повторяется на каждом этаже. Шаг стоек, исходя из соображений планировки или учета определенных требований подрядчика, часто бывает меньше, чем требуют статические расчеты для восприятия нагрузок. Устойчивость фахверку придают раскосы, соединенные с помощью схваток с балками, или подкосы, врубленные между нижней обвязкой или стойками фахверка.

В фахверковых конструкциях усилия передаются обычно от бруса к брусу. Образующиеся в таких конструкциях при соединениях в шип или врубкой ослабления поперечных сечений следует компенсировать, соответственно увеличивая размеры элементов. Во избежание концентрации подобных ослаблений поперечных сечений в одном месте несущие строительные элементы обычно крепятся эксцентрически.

Рис. 4. Балки на стойке, одноэтажные поперечных сечений.

Балки на стойке, одноэтажные. Конструкции этого вида состоят из стоек, на которые уложены в одном направлении главные балки. В другом направлении идут вспомогательные балки - брусья или доски. При опирании балок на стойку следует обращать внимание на то, чтобы нагрузки на стойку шли вдоль, а на балки - поперек волокон. В соответствии с этим различаются допускаемые напряжения, которые следует учитывать при подборе

Поскольку допускаемое напряжение на смятие поперек волокон составляет 2 H/мм2 , а вдоль волокон - 8,5 Н/мм2 (при II классе качества древесины), максимальная реакция опоры обычно ограничивается не тем усилием сжатия, которое может выдержать стойка, а смятием балки поперек волокон. Если опорная площадь недостаточна, ее следует увеличить с помощью стальных башмаков или уголков.

Особым преимуществом такой одноэтажной конструкции является то, что путем правильного подбора главной несущей системы (например, решетчатых балок) можно при соответствующем выполнении опор обеспечить большие пролеты.

Рис. 5. Балки на стойке, двухэтажные

Балки на стойке, двухэтажные. При этой конструкции неразрезные балки укладываются на стойки. Стойки прерываются главными балками, а на следующем этаже вновь надставляются и идут дальше. Соединение стойки с главной балкой может быть выполнено различным образом. Усилие верхней стойки обычно передается нижней стойке не через балку, так как в противном случае было бы превышено допускаемое напряжение на смятие поперек волокон. Для передачи этих усилий рекомендуется использовать стальные или деревянные подкладки. Во вспомогательном направлении лежат в зависимости от ширины пролетов балки перекрытия или толстые доски.

Ригельные конструкции

Ригели (главные балки) прикрепляются к неразрезным стойкам одинаково во всех четырех направлениях. Это позволяет обеспечить одинаковую высоту всех наружных и внутренних стен. В пролетах между ригелями расположены в разных направлениях вспомогательные балки. Таким образом, ригели обоих направлений оказываются одинаково нагруженными.

Устройство консолей, однако, становится невозможным. Только при индустриальном изготовлении, когда делается большая серия, имеет смысл применять сравнительно много узлов. В сравнении с другими конструкциями сборка упрощена из-за одинаковой высоты строения. Поэтому ригельные конструкции особенно подходят для многосерийных индустриальных систем.