На строительство дома по каркасной технологии решаются все больше застройщиков, значительная часть которых молодые семьи. В основном это те, которым нужно получить отдельное жилье быстро и по умеренной сметной цене. Опыт из прошедших десятилетий строительства каркасных домов показал, что качество жизни в них не отличается от условий в каменном или брусовом доме, при условии правильного, точного монтажа его оградительных конструкций, фундамента и крыши.

То есть прочность деревянного каркасного дома, его энергоэффективность, то, как долго он будет служить, зависят от точности монтажа на каждом этапе строительства по СП 31-105-2002. 

Какие есть этапы строительства каркасного дома и факторы, влияющие на его геометрическую точность и прочность?

Установка фундамента

Для деревянного каркаса часто устанавливают фундамент из металлических винтовых свай или из железобетонных свай. Их количество рассчитывают по нагрузке. Чтобы соблюсти геометрическую точность конструкции дома, его прочность, учитывают условия.

• Геология участка. Если почва слабая и неоднородная, то сваи могут провисать или их усадка будет неравномерной. При таких условиях сваи не будут прочной опорой и конструкция каркаса даст крен. Чтобы избежать такой ситуации, проводят геологическое исследование для определения отметки несущего слоя грунта. Сваи наращивают и углубляют до отметки прочного грунта.
  Также учитывают морозное пучение, которое может вытолкнуть сваи из грунта, что также привело бы к крену конструкции. Поэтому сваи заглубляют ниже отметки промерзания грунта.
• Точность разметки. Геодезическая разметка свай не должна допускать смещение отметок. Даже смещение в несколько сантиметров спровоцирует смещение осей каркаса и перекос нижней обвязки. Сваи устанавливают точно по проектным отметкам, чтобы не допустить провисания ростверка.
• Точное вертикальная установка свай это то положение, когда они проявляют максимальную несущую способность плюс исключаются боковые нагрузки. При этом глубину их погружения делают так, чтобы оголовки выходили на один уровень. Это обеспечит ровную горизонтальную плоскость опоры. Если уровень оголовков выйдет неровным и смещение ростверка по горизонту будет более 5 мм, то возникнут напряжения в конструкции и ее перекос.
• Болтовое крепление ростверка и свай. Нижняя обвязка жестко крепится к оголовкам фундаментных свай. Через это соединение равномерно распределяются нагрузки, поэтому крепеж делают прочным, чтобы не нарушилась геометрия дома.

Монтаж каркаса

Каркас дома состоит из частей, при этом каждая часть будет влиять на его прочность и геометрическую точность. Стены, цокольное и межэтажное перекрытие, стропильная система, - все эти части несут рабочие нагрузки, поэтому их правильная установка важна для прочности и долгой службы дома.

1. Монтаж цокольного перекрытия

Цокольное перекрытие соединяет весь каркас с фундаментом и передает на него весовые нагрузки и временные воздействия. Это первый горизонтальный уровень, который несет рабочие нагрузки. Его точность и надежность определяют вертикали откосов стен, прочность узловых соединений. Какие факторы на это влияют?

2. Пиломатериалы, их качество и влажность

У пиломатериалов по российским стандартам (СП 64.13330.2017, ГОСТ 70035-22) влажность пиломатериала для наружных работ 12-14 %. Более высокая исходная влажность пиломатериалов приведет к его короблению при естественном высыхании и может спровоцировать перекосы по всей вертикальной деревянной конструкции.

3. Нижняя обвязка

Монтаж цокольной платформы начинают с установки нижней обвязки по фундаментным сваям. Для обвязки берут брус, предварительно обработанный гидроизоляционным составом и антисептиком.

Обвязка крепится к оголовкам фундаментных свай анкерными болтами. 

Ее установку делают строго по горизонтальному уровню. Даже маленькая неточность этого уровня в 5-10 мм спровоцирует наклон цокольной платформы. Если возникает такая разница в уровнях свай или обвязки, ее корректируют.

Лаги пола устанавливают по расчетным нагрузкам и размерам теплоизоляционных матов. Чтобы у цокольного перекрытия было больше жесткости, а также для опоры под утеплитель устанавливают черновые полы.

Сечение доски для лаг 50 х 200/250 мм. Устанавливают их с интервалом 400-600 мм. Увеличение интервала для экономии пиломатериала ведет к уменьшению несущей способности перекрытия, прогибам пола, скрипам при ходьбе по нему.

Соединительные узлы. Так как цокольное перекрытие это нижний несущий уровень, который передает нагрузки на фундамент, его жесткость должна быть достаточной для этого. Соединения между обвязкой, лагами, черновым полом монтируют прочным крепежом. Это металлические уголки, анкерные болты, гвоздевые пластины, опорные колодки. 

Если соединения между отдельными частями не будут прочными, то жесткость всего перекрытия уменьшается, что спровоцирует его перекосы при нагрузках.

Теплоизоляция, пароизоляция, ветро влагозащита. Если утеплитель и мембраны будут уложены неплотно, то внутри утеплителя будет собираться влага. Со временем это приведет к гниению деревянных частей, ослаблению металлического крепежа и потере несущей способности конструкции. 

Ошибки и неточности при монтаже цокольной платформы будут передаваться выше, на стены, стропильную систему. Устранить их потом будет намного труднее.

2. Монтаж элементов каркаса

Элементы оградительных конструкций (наружные и внутренние) это стойки, укосины, хедеры, верхняя обвязка. От их правильного монтажа зависит прочность стен, их стабильная геометрия. 

У каждой части стены свое назначение и их правильная установка исключит ослабление несущей способности стены и ее перекосы. 

Стойки. Это вертикальные элементы, которые передают нагрузку от крыши на фундамент. Интервал, через который выставляют стойки соответствует проектным расчетам, часто это 600 мм. 

Если интервал будет рассчитан неправильно, стойки установлены со смещением или они сделаны из кривого пиломатериала, то несущая способность стены будет снижена, возникает угроза ее перекоса, провисания верхней обвязки.

При этом стойки, установленные с ошибками, ведут к перекосу плоскости стены, а значит к отклонению от прямых углов в местах соединения стен. Это вызывает сложности при облицовке плит (ГКЛ, ОСП) и установке блоков (окна, двери) в проемы.

Укосины это цельные доски, которые устанавливают по диагонали стены. Пиломатериал для них берут без сучков и других дефектов. Укосины поддерживают пространственную жесткость оградительных конструкций при нагрузках и временных воздействиях на дом (ветер, сейсмическая активность).

Верно установленные укосины препятствуют перекосу плоскости стены, нарушению прямых углов, сохраняют равными ее диагонали.

Размеры доски для укосин зависит от ширины стоек, сечение от 88 x 18 мм до 100 x 25 мм. При этом ее толщина не более 25 % ширины стойки. Почему так? 

Укосины устанавливают в выпилы в нижней и верхней обвязки, а также в выпилы в стойках заподлицо. Это делают, чтобы обеспечить устойчивую геометрию стены и ее прочность. Но если выпилы в стойках будут более 25 %, то несущая способность стоек, как и всей стены ослабнет. 

Уклон укосины к горизонтали 45-60 град.

Хедеры (перемычки) монтируют над оконными, дверными проемами, где нет стоек. Как они устроены?

Стойки по краям проемов делают сдвоенными. На внутренние стойки опирают хедер. Он собран из двух досок, соединенных брусками. Хедер собирает нагрузки от верхней части дома распределяет их по внутренней стойке.

Если у досок хедера тонкое сечение или он неправильно установлен, то будут провисания обвязки над проемами. Это создаст нагрузку на оконные и дверные блоки, что приведет их к заклиниванию или разрушению.

Верхнюю обвязку устанавливают сдвоенной. Ее усиливают, так как она принимает и передает на стойки весовую нагрузку верхней конструкции.

Стойки, укосины, хедеры, нижняя, верхняя обвязки работают вместе. Ошибки, сделанные при монтаже одного элемента, приведут к дефектам, которые нельзя будет исправить отделочным ремонтом.

4. Монтаж межэтажного перекрытия

У этой части каркаса два назначения: работает, как несущая платформа и соединяет стены между собой.

Влияние на прочность. Межэтажное перекрытие принимает нагрузки от верхнего этажа и кровли и передает их через стойки на фундамент. Оно работает, как жесткая рама, сохраняет проектное вертикальное положение всех оградительных конструкций.

Прочность его узлов зависит от крепления балок к верхней обвязке металлическим крепежом.

Прочность перекрытия может снизить меньшее сечение балок, увеличенный пролет без опоры или слабое крепление. Такие ошибки создают условия для прогибов, колебаниям пола и снижению жесткости каркаса.

Влияние на структурную точность каркаса. Перекрытие фиксирует прямые углы стен и соединяет их в единую плоскость, которую удерживает в горизонтальной проекции, исключая перекосы стен по диагонали. Точность горизонтального уровня нужна для строительства следующего этажа или крыши. Неверная установка балок с разными высотными уровнями обусловит перекос верхнего этажа или стропильной системы.

Размер сечения балок 50 х 200/250 мм, шаг установки 400 - 600 мм.

5. Стропильная система

Пространственную жесткость крыши обеспечивает ее стропильная система. Ее назначение жестко связывать верхние обвязки стен и быть несущей опорой для кровельного покрытия.

Стропильные ноги устанавливают с расчетным интервалом 600 - 900 мм, их крепят к верхней обвязке или к мауэрлату. Расчетный размер сечения доски для стропил 50 х 150/200 мм. 

При монтаже стропильной системы устанавливают стропила, ригели, подкосы и, если нужно дополнительные прогоны.

Разный интервал установки стропил, их неплотная стыковка с верхней обвязкой обуславливают неравные нагрузки и деформацию каркасной конструкции.

Каркасный дом будет прочным и устойчивым, если точно соблюдать технологию его строительства. От верного монтажа всех частей дома зависит стабильность структуры каркаса, отсутствие перекосов и долгая его служба.