Как правильно рассчитать каркасный дом: основные нюансы и подводные камни

Как правильно рассчитать каркасный дом: основные нюансы и подводные камни

Древесина является универсальным строительным материалом. Ее можно использовать для формирования различных элементов зданий. Сегодня все чаще из дерева сооружают каркасные жилые дома, отличающиеся комфортом и практичностью. Строить их можно практически во всех климатических зонах. Правильно спроектированное здание с легкостью может конкурировать с кирпичными или каменными конструкциями.

Особенности

Каркасное строительство предполагает использование древесных каркасов и различных видов утеплителей. Конструкции такого типа отличаются простотой. При строительстве подобных зданий применяется относительно мало материалов. Начинаются монтажные работы с расчета всех параметров и составление подробного плана дома. Проектирование каркасных домов предполагает несколько последовательных этапов.

• Планирование габаритов здания. Важно сразу определиться какие размеры будет иметь каркасный дом. Технически подобные конструкции имеют ограничение только по высоте. Все остальные характеристики можно адаптировать под личные потребности человека или семьи.
• Проектирование отдельных комнат. На этом этапе владельцы оптимизируют параметры помещений под себя. Здесь выбирается место их расположения, размеры, форма, месторасположения окон и другое.
• Выбор строительных материалов. Следует понимать, что каркасный дом – это не только дерево. При его строительстве могут применяться различные вещества, которые нужны при отделке стен, формировании кровли, утеплении.
• Расчет количества материалов. Этот шаг зависит от всех остальных процедур, так как они тесно связаны между собой.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое каркасный дом и в чем его преимущества

Каркасный дом — это дом, в основе которого есть несущий каркас. Он в свою очередь заполняется современными материалами для влаго-, ветро- и теплозащиты и обшивается отделочными материалами. По завершении работ стена каркасного дома будет напоминать слоеный пирог, рассказывает инженер-конструктор индивидуальных домов с деревянным каркасом, эксперт Ассоциации деревянного домостроения Дмитрий Супрун.

Сама технология каркасного строительства появилась давно. К ней косвенно можно отнести древние китайские храмы, построенные несколько тысяч лет назад по рамной технологии, которую можно считать родоначальницей каркаса. Но классический каркас появился несколько столетий назад в Европе, а затем получил широкое распространение в Америке. В России каркасная технология чаще всего использовалась в дачном строительстве, рассказывает руководитель проекта DOM TECHNONICOL Андрей Баннов. Как и любая технология, каркас со временем пережил несколько трансформаций. По оценкам DOM TECHNONICOL, сегодня более половины строящихся частных домов возводятся по каркасной технологии. Это могут быть и загородные дома, и коттеджи с современным интерьером, которые подходят для круглогодичного проживания.

Технология каркасного домостроения подходит для регионов с разным климатом. Но «внутренности» конструкции и теплоизоляции дома для разных местностей будут отличаться — в суровом климате потребуется лучше утеплить дом. Более того, каркасные дома подходят не только для холодных регионов, но и для зон с повышенной сейсмической активностью. «У каркаса за счет малого веса инерция меньше, чем у каменных конструкций, за счет подвижности узлов каркасные дома более адаптивны к землетрясениям. Сейчас даже разработаны специальные узлы для строительства в сейсмоопасных регионах», — рассказал Андрей Баннов.

Какие факторы необходимо учитывать при расчете каркасного дома

Расчёты параметров и характеристик каркасного дома – это первый этап, предшествующий строительству. Есть специальные методы и формулы, существующие для этой цели.

Размеры строения

Площадь рассчитывается по известной еще со школьных времён формулы S = ab, то есть, длину умножить на ширину. А вот какими должны быть длина и ширина? Они зависят от пожеланий будущего владельца, состава семьи, зонирования, желаемых размеров комнат, кухни, санузла и т.д.

Высота стен

Высота стен обычно варьируется от 3-х до 3,5 м, но точнее определяется теми требованиями, которые предъявляет владелец к объёму внутреннего пространства.

Расположение оконных и дверных проёмов

Окна и двери располагают в зависимости от расположения дома по сторонам света, назначения помещений, эстетических требований.

Каркас

Долговечная, надёжная конструкция должна быть прочной и жёсткой. Когда она рассчитывается, то с помощью формулы выводят оптимальный размер стоек, балок и других каркасных элементов, а также подбирают оптимальный материал для конструкции.

Материалы

Зная площадь дома и параметры каркаса, можно рассчитывать количество материалов, которые пойдут на строительство – это: дерево или металл на каркас, паро- и ветрозащитные мембраны, утеплитель, обшивка наружная и внутренняя, кровля, отделка, оконные и дверные блоки и т.д. А затем подсчитывается вес всей конструкции – нагрузка, которую она будет создавать на фундамент.

Фундамент

Расчёт несущих конструкций – важнейший этап, определяющий тип, размеры и материал фундамента. Учитываются общая масса дома, распределение весовой нагрузки по перекрытиям и стенам и другие факторы.

Несмотря на то, что расчётные формулы есть в свободном доступе, и, казалось бы, можно просто подставлять цифры и получать результат, всё гораздо сложнее. Полученные результаты будут приблизительными (если вы, конечно, не архитектор-строитель), а допущенные ошибки не всегда модно будет исправить.

Если вы заказываете каркасный дом в компании FARMHOUSE, то считать ничего не придётся – это сделают специалисты. Вам нужно только выбрать проект (или заказать индивидуальный) и определить бюджет. И все расчёты мы произведём сами.

Как выбрать подходящий материал для каркаса дома

Каркасные дома строят из дерева. Именно оно применяется в производстве вертикальных стоек, горизонтальных поперечин, полов, стен, внутренних перегородок, конструкции крыши и прочих частей. Количество материала и размеры отдельных частей полностью зависят от выбранной технологии строительства и проекта дома.

Если говорить о качественном пиломатериале, то его влажность должна быть около 12-15%. Когда из дерева удаляется лишняя влага, материал начинает уменьшаться в размерах в диапазоне 3-10%. А это значит, что для строительства необходимо брать идеально высушенные материалы. В противном случае они будут досыхать уже в готовом доме, что приведет к образованию щелей, трещин, кривизны, снизит общую прочность здания.Второй негативный фактор не до конца высушенного пиломатериала – неравномерность распределения влаги. Это создает внутреннее напряжение в материале, что приводит к быстрому изменению его формы при обработке и дальнейшем использовании. Таким образом, для возведения каркасного дома подойдут исключительно сухие доски и другие материалы из дерева.Для возведения каркаса чаще всего выбирают хвойную древесину: сосна, ель, пихта. В этих породах есть естественные смолы, которые предохраняют древесину от преждевременной гнили, она меньше впитывает влагу.Лиственные породы имеют другую сферу применения. Их чаще используют для внутренней отделки дома и внутренних элементов конструкции. Самые популярные материалы: дуб, орех, бук, липа, осина, ясень.Основной материал, используемый при строительстве каркасного – деревянная доска. Чаще всего это строганная доска квадратной или прямоугольной формы принудительной сушки с размерами одной из сторон от 100 до 150 мм.Для «чистовых» работ используется доска профилированная. Она имеет вид пазов с одной стороны и шипов с противоположной. Другие две стороны строганые. Так как профилированная доска гладко обработана, то она является одновременно и материалом для стен. В основании дома При изготовлении фундаментов доску используют для цельной обвязки фундамента дома. Это необходимо для того, чтобы получить идеально ровное основание для будущего каркасного дома. Обычно для этого берется доска шириной 15-25 см. Идеальный материал – лиственница шириной 20 см и толщиной 5 см. Перед установкой дерево пропитывают водоотталкивающим средством, а также огнеупорным и антисептическим раствором.

Каркасные доски Доски для каркаса выполняют несущую функцию, поэтому должны быть достаточно прочными. Они должны выдерживать сжимающую нагрузку, поэтому выдвигаются дополнительные требования относительно площади поперечного сечения. Если доска используется для вертикальной стойки, ее толщина должна быть более 40 мм.Иногда допускается сшивать несколько досок. Для поперечных ребер используются обрезки тех досок, что пошли на вертикальные стойки.Для деревянного каркаса дома. Ширина досок, используемых для возведения каркаса дома, может быть различной и зависит от толщины стен – 120-200 мм. Здесь чаще всего используется еловая и сосновая древесина, высушенная в естественных условиях. Перед началом работ доски обрабатываются защитным слоем от грибка. Доски для внутренних стен Для внутренних стен чаще всего используется доска шириной 80-100 мм и толщиной 25-40 мм. Она может быть из сосны, реже из ели. Это связано с тем, что перегородки не несут большой механической нагрузки, а потому не должны быть очень прочными.

Доски перекрытий Основным элементом перекрытий являются лаги, образующие каркас. Их делают из толстых досок, поставленных на ребро, концы которых находятся на стенах дома либо на обвязке фундамента. Лаги должны быть прочными, поэтому чаще всего для них используются доски из дуба. В крайнем случае – из березы или сосны. Сечение доски – 250х50 мм или 200х40 мм, в зависимости от размеров лаги. Именно эта конструкция будет держать на себе общий вес. Она должна быть настолько прочной, чтобы не прогибаться и не покачиваться. Доски для лаг приобретаются исключительно сухие, чтобы во время сушки они не поменяли свою форму. Половая доска Толщина досок зависит от расстояния между лагами. Если оно небольшое, половая доска может быть тоньше, но не менее 40-50 мм и шириной 100 мм. Кроме того, для монтажа пола используется шпунтованная доска. Преимущество ее в том, что доски между собой надежно соединяются. Благодаря этому пол становится монолитным и крепким.

Доски для крыши дома Большое значение имеет доска для монтажа конструкции крыши – стропил и обрешетки. Стропила определяют каркас крыши, они являются ее надежной основой и опорой. При изготовлении стропил используются толстые доски из сосны толщиной 40 мм. Они могут быть нестрогаными. Чем больше пролет между стропилами, тем шире должна быть доска. Оптимальные значения – 100-300 мм. Лес можно использовать различных сортов. Стропила Чтобы крыша дома «держала» форму и стропила не сложились, устанавливают укосины, оказывающие распирающий эффект. Для них можно использовать любые доски. Желательно, чтобы их характеристики не отличались от стропильных.

Какие особенности конструкции каркасного дома могут повлиять на расчет

При оценке устойчивости каркасных домов к экстремальным погодным условиям, одним из первостепенных аспектов является анализ их способности справиться с сильными ветрами.

Обычно каркасные дома обладают крепкой конструкцией, предназначенной для выдерживания значительных ветровых нагрузок. Тем не менее, необходимо учитывать, что успешная устойчивость зависит от правильного проектирования и строительства каркаса, чтобы обеспечить его достаточную прочность. Это включает в себя выбор подходящих материалов, корректное размещение структурных элементов и уделяемое внимание деталям, чтобы гарантировать устойчивость каркаса к воздействию сильных ветров.

Рекомендации:

• Используйте качественные строительные материалы: выбор качественных материалов для каркаса, таких как высококачественное древесное сырье и металлические элементы, повышает прочность конструкции. Использование надёжных материалов сокращает вероятность повреждений при воздействии сильных ветров.
• Проектируйте с учетом местных климатических условий: при проектировании каркасного дома необходимо учитывать особенности местного климата и потенциальные ветровые нагрузки. Подходящий дизайн и расположение дома могут снизить воздействие ветра на его конструкцию.
• Укрепляйте соединения: крепкие и надёжные соединения между элементами каркаса существенно повышают его устойчивость к ветровым нагрузкам. Применение дополнительных элементов жёсткости и укрепление соединений обеспечивают более надёежную конструкцию, способную выдерживать сильные ветры без повреждений.

Учитывая эти рекомендации, можно создать каркасный дом, который будет устойчив к экстремальным ветровым условиям и обеспечит безопасность и комфорт его жителям.

Как учитывать климатические условия при расчете каркасного дома

Основная масса просчетов происходит в процессе сборки каркаса, поэтому стоит обратить внимание на приведенные ниже погрешности.

Крепление пиломатериалов

В последнее время отмечается сомнительная тенденция к популяризации использования в паре с перфорированными уголками черных саморезов. Оно и понятно – крепеж недорог, и дает возможность выполнить сборку в короткое время. Но применение саморезов в каркасе, в особенности из влажных пиломатериалов, часто приводит к разрыву крепепежных узлов.

Базовые ошибки при строительстве типичного каркасного дома связаны с неправильным выбором крепежа. При сборке нужно использовать только оцинкованные гвозди или саморезы из латуни сечением не менее 5 мм. Перфорированные стальные уголки без перевязки деталей не всегда способны гарантировать ее прочность.

При монтаже листовых материалов саморезами не допускается утапливание головки ниже плоскости плиты. Если она заглубляется до половины толщины листа, то принято считать, что элемент крепежа отсутствует. В этом случае соединение следует продублировать. Расстояние от шляпки гвоздя или самореза до края обшивки не должно превышать 10 мм.

Использование «передовых» методов

Мировой опыт показал, что технология поэтапного строительства каркасного дома, оправдывает как временные, так и финансовые затраты. Ее суть состоит в последовательном монтаже платформ. Сначала делают перекрытие с полами, а затем производят сборку стен и их вертикальную установку. Непредвиденные отклонения от проекта можно устранить до сборки стеновых панелей.

Отечественный домостроитель почему-то выдумывает свои варианты со сборкой стен на месте, устраивая перекрытия в последнюю очередь. Допускаются такие оплошности как врезка или подвешивание балок, что приводит к ненадежности всей конструкции.

Какие ошибки часто допускают при расчете каркасного дома и как их избежать

Каждая стойка стенового каркаса представляет собой вертикально установленную доску, которая воспринимает распределенную нагрузку от верхней обвязки и передает ее нижней, установленной на фундаменте дома. Естественно, способность выдерживать весовую нагрузку у деревянной стойки далеко не безгранична. То есть, при определенной массе каркасного дома стоек должно быть в таком количестве, в каком они все вместе смогут обеспечить необходимую несущую способность с запасом.

Рассмотрим конкретный пример, из которого вышесказанное станет более понятным. Допустим, есть проект каркасного одноэтажного дома с размерами стен 8×8 метров. При использовании традиционных строительных и отделочных материалов масса такой постройки будет составлять примерно 12 т, то есть, 12000 кг (для расчета веса каркасного дома обычно используется специальная узконаправленная программа-калькулятор).

Одна стандартная стойка, изготовленная из строганой доски сечением 40×100 мм, способна нести на себе нагрузку около 300 кг (данные из специальных таблиц). Соответственно, для того чтобы каркас выдержал массу дома в 12000 кг, таких опор должно быть, как минимум, 40 штук (12000/300=40).

Теперь осталось только равномерно распределить их по линии периметра будущих стен дома. Как было указано в условии примера, размеры постройки составляют 8×8 м. То есть, получается, что длина периметра всех несущих стен в сумме составляет 32 м. Чтобы распределить полученные 40 стоек на таком расстоянии, шаг между соседними опорами должен быть в районе 0,8 м или 80 см (32/40=0,8).

Теперь следовало бы отметить, что полученное значение (шаг) – это не конкретное руководство к действию, а всего лишь минимальное расстояние между несущими опорами каркаса конкретного дома. Меньше можно. Больше – нет. Эта цифра в технологии каркасного домостроения является лишь базовой. Точный же шаг стоек каркасного дома определяется с учетом других факторов, перечисленных выше и описанных далее.

Как правильно рассчитать распорки и подпорки в каркасе дома

СНиП – это свод документов, которые регламентируют нормы, по которым строятся каркасные дома в России. Первый и последний подобный документ был принял еще в 2002 году и ему обязаны следовать все государственные и частные компании, занимающиеся проектированием, изготовлением комплектующих и строительством каркасных домов.

Постройка дома по всем требованиям

Постройка каркасных домов далеко не так проста как может показаться на первый взгляд. Не каждый может произвести сборку дома самостоятельно. Фирмы, оказывающие услуги по проектированию и строительству домов, имеющих каркасную основу, обычно строго соблюдают все нормативы и предписания как того требует закон. Когда соблюдаются все правила строительства при возведении каркасного дома, он получается надежным, прочным и имеющим продолжительный срок эксплуатации.

В частности, в единственном документе, принятом в 2002 году, имеются четкие правила, по которым строится каркасный дом: от процесса подготовки участка земли под строительство и заканчивая полным циклом постройки «под ключ».

Даже небольшие отступления от нормативов могут повлечь непредсказуемые последствия. Любой человек может вспомнить как знакомые, родственники или соседи пытались построить дом самостоятельно, а через пару лет начинали все перестраивать заново либо производить капитальный ремонт.

Происходит это поскольку непрофессионалами допускается нарушение элементарных технических норм и требований. К примеру, даже если каркас дома возвели правильно и была выполнена качественная теплоизоляция, но были допущены ошибки, например, по определению точки росы, то это приведет к скорому разрушению конструкции.

Требования к материалам

А сейчас мы расскажем об основных материалах для строительства каркасных домов. Сведения основаны на требованиях СП 31-105-2002, согласно которым проектируются и возводятся каркасные дома.

Материалы для каркаса

При изготовлении элементов для каркаса требуется использовать обрезные доски, брус хвойных пород. Для пиломатериалов необходима качественная сушка. В случае, когда нижний край каркасной конструкции размещается ниже уровня земли либо выше уровня меньше чем на 250 миллиметров, материал изготовления элемента обязательно должен обрабатываться антисептиком. Весь каркас обрабатывать антисептическими материалами не обязательно, однако это существенно увеличит срок службы конструкции.

Требования к ОСБ и для фанеры

Для обшивки каркасных домов снаружи как правило используется фанера либо плиты ОСБ. В случае использования фанеры стоит обратить внимание на фанеру марки ФСФ. Такой материал имеет повышенное сопротивление ко влаге.

При использовании плит ОСБ стоит приобрести плиты OSB3, имеющие повышенную стойкость ко влаге. Следуя принятому СНиП, плитные материалы обязаны содержать в себе не больше 5 мг формальдегида на 100 грамм сухой массы плиточного материала. По ГОСТу фанеры класс эмиссии Е1 разрешает содержание до 10 мг на 100 грамм включительно. Исходя из этого, для использования плит в качестве обшивки подойдут далеко не все материалы.

Использование материалов, содержащих асбест

Асбест сам по себе представляет собой канцероген и его использование под запретом во многих странах. В Российской Федерации запрета на применение материала нет, однако есть определенные ограничения. Так, согласно СП и другим правилам, каркасные деревянные дома могут содержать асбестосодержащие материалы, но их поверхность должна быть облицована глазурованной плиткой либо покрываться двумя-тремя масляной краски. Можно заменить масляную краску другим водостойким защитно-декоративным покрытием с условием, что оно должно выдержать бытовое воздействие в ходе эксплуатации.

Необходимо заметить, что самую большую опасность таит в себе амфиболовый асбест, волокна в составе которого имеют игловидную форму, а сам материал не отличается прочностью. Волокна легко ломаются и образуют мелкие острые частицы. Их вдыхание влечет серьезный риск для здоровья. Однако применяемый в РФ хризотиловый асбест не столь опасен.

Материалы кровли

Так как несущая конструкция каркасного дома не рассчитана на большую нагрузку, для того, чтобы обшить крышу рекомендуется использовать легкие кровельные материалы – металлическую черепицу, гибкую кровлю из битума, профнастил и ондулин.

Теплоизоляция

Дома, построенные по каркасной технологии, требуют наличия теплоизоляции. Для утепления дома следует использовать огнеустойчивые материалы на основе минваты или стекловолокна. Еще допускается использовать задутую вату.

Отделочные материалы

При отделке наружных стен оптимальным решением будет использование винилового сайдинга. Он имеет самые лучшие характеристики, сочетая в себе легкость, долговечность, простоту монтажа и приятную цену. Кроме того применяется вагонка, блок-хаус и имитация бруса. Правила монтажа для каркасного дома предписывают использование фактически любых материалов, которые могут быть закреплены на каркас дома.