Надёжность каркасного дома, степень его устойчивости к ветру, снегу, другим неблагоприятным погодным условиям, срок службы такого сооружения определяются жёсткостью его конструкции. Самый популярный метод укрепления каркаса - установка укосин. Давайте разберёмся, стоит ли тратить свои силы и время на монтаж укосин или же вполне можно обойтись без них.
Что такое укосины, и какими они бывают
Укосины - это дополнительные компоненты домового каркаса, которые обеспечивают повышение степени надёжности конструкции сооружения и увеличение срока эксплуатации здания. Эти элементы обычно монтируются под углом 45°, данный показатель изменяется до 60° в случае, если установка укосин производится рядом с дверными или оконными проёмами, а также с местами стеновых примыканий.
Чаще всего укосина представляет собой деревянный брус, сработанный из доски с сечением 25 на 100 мм. Такой размер в большей части случаев является оптимальным и использование более крупных элементов укрепления каркаса, как правило, нецелесообразно. Укосины с упомянутым сечением укрепляют конструкцию дома, но при этом не утяжеляют и не создают дополнительную нагрузку на фундамент.
Применяются укосины и из металла. Они более тяжелы и на территории России непопулярны. В США напротив, по большей степени встречаются металлические укосины. Преимущество таких укосин - небольшая цена и высокая скорость установки.
Недостаток этих укосин в сравнении с деревянными заключается в том, что последние противостоят как сжатию, так и растяжению, а металлические - лишь растяжению. Потому при монтаже укосин из металла приходится ставить их крест-накрест для адекватного сопротивления изменяющемуся вектору нагрузки. Кроме того, перед монтажом металлических компонентов нужно проводить дополнительные работы по гидроизоляции.
Укосины могут устанавливаться как на постоянный срок, так и временно. Необходимость в монтаже временных укосин возникает, если плиточная обшивка стен (плитами ОСП) ещё не обустроена, однако каркасное строение требуется укрепить на время проведения данной работы.
Почему нельзя обойтись без укосин
Каркасный дом сам по себе является достаточно прочным сооружением, однако и его конструкция требует укрепления. Дело в том, что компоненты каркаса до установки укосин расположены только параллельно и перпендикулярно относительно друг друга. Такое расположение элементов каркаса делает его неустойчивым к смещениям грунта, воздействию ветра и другим «поперечным» нагрузкам.
Если в каркасе строения нет элементов, обеспечивающих жёсткость, то такой дом подвержен риску потери геометрии конструкции, деформации как внешней, так и внутренней отделки. Не исключено, что под влиянием серьёзных боковых нагрузок дом может «сложиться».
Отсутствие жёсткости каркаса приводит к снижению показателя долговечности конструкции дома в целом. Не такие радикальные, однако достаточно неприятные последствия отсутствия укрепления каркаса - это тепловые потери из-за того, что термоизоляционный слой при смещении стен утрачивает целостность.
Результат неверного распределения укосин и их недостаточного количества
Итак, результатом правильной установки укосин является:
· предотвращение колебаний и разрушения стен под воздействием погодных факторов;
· отсутствие деформации стен и внутренних перегородок под нагрузками;
· наращивание жёсткости несущих конструкций;
· более надёжное закрепление внутри стен теплоизоляционных материалов;
· обеспечение равномерности распределения нагрузки между элементами каркаса.
После монтажа укосин здание каркасного дома будет успешно противостоять шквальному ветру, оползням и даже землетрясениям. Снег, скопившийся на крыше в зимнее время, также не будет создавать угрозы для целостности дома.
Есть ли возможность отказа от укосин
В роли укосин в последнее время всё чаще выступают фанерная обшивка или OSB (ориентированно-стружечная плита). Использование фанеры более оправдано, так как она обладает большим коэффициентом пространственной жёсткости в сравнении с ДСП и OSB.
Тем не менее, даже те каркасные дома, которые обшиты качественной фанерой, однако лишены укосин, зачастую не выдерживают ударов стихии, хотя и приспособлены для обычных нагрузок в нормальных условиях.
Укосины можно не ставить только при строительстве небольших каркасных сооружений, которые не являются жилыми домами, а имеют, к примеру, хозяйственное назначение. Так, каркасные гаражи, сараи или туалеты вполне могут обойтись обшивкой без установки укосин, поскольку ввиду небольшой площади несущих элементов они в меньшей степени подвержены ветровым и другим погодным нагрузкам.
Последствия ураганного ветра
Следует знать, что обшивка при этом должна быть выполнена из крепкого материала, поставляемого в виде относительно крупных компонентов. Элементы отделки нужно располагать аналогично укосинам - под углом в 45°
Типичные проблемы
Для того чтобы укосины действительно качественно выполняли свою функцию и оправдали финансовые и трудовые вложения в их установку, следует строго придерживаться основных правил монтажа данных конструкций.
Вот некоторые секреты установки:
· укосины должны быть врезаны в верхнюю, нижнюю горизонтальные обвязки каркаса и в вертикальные стойки - только так каркас станет максимально жёстким;
· установка укосин изнутри менее удобна, однако обеспечивает гарантированное отсутствие «мостиков холода»;
· при прикреплении укосин к каркасным элементам нужно использовать только гвозди, но не саморезы;
· на одну стену вполне достаточно установить только две разнонаправленные укосины. Большее число укрепляющих элементов вряд ли значительно повысит степень жёсткости каркаса;
· монтаж нужно производить от центральной части нижнего бруса к углам наверху. Такой порядок установки обеспечит образование прямоугольного треугольника между элементами жёсткости и угловой стойкой;
· если укосины устанавливаются исключительно на внешних стенах сооружения, то большая часть статической нагрузки приходится именно на них, а не на внутренние перегородки.
Помните: монтаж укосин вовсе не гарантирует защиту дома от внешних нагрузок в случае, если материал данных элементов подобран неверно или же процесс установки производится с ошибками.
Последствия ошибок при выборе материала и монтаже:
· применение полых укосин - степень их износоустойчивости невысока;
· аналогичная проблема встречается при выборе укосин с маленьким поперечным сечением и в целом некачественных пиломатериалов;
· выбор в качестве укосин полос или лент из металла для больших домов - такие укрепляющие элементы больше подходят для мелких строений;
· использование некачественно просушенной древесины - после усыхания в зонах соединений компонентов образуются зазоры и жёсткость конструкции снижается;
· установка укосин в углах чревата снижением показателя устойчивости конструкции в целом.
Очевидно, что использование укосин - обязательное условие укрепления каркасного жилого дома. Сооружения, в которых такое решение было реализовано, прослужат достаточно долгий срок, на протяжении которого будут успешно противостоять стихии и другим нагрузкам. Таким образом, укосины фактически застрахуют владельца от гораздо больших потерь, чем те, которые связаны с изготовлением и установкой этих элементов.
http://www.rmnt.ru/ - сайт RMNT.ru
Долговечность здания в первую очередь зависит от его устойчивости. Любая конструкция, а уже тем более такая сложная и объемная, как дом, подвержена целому ряду внешних воздействий и внутренних напряжениях. Сейсмические колебания, сдвиги почвы, ветер - все это стремится разрушить любой дом. Неравномерная усадка, очаги сырости, конструктивные нагрузки - это подтачивает здание изнутри. В каркасном доме элементами, обеспечивающими его максимальную устойчивость, являются укосины.
1. Конструкционные нагрузки на дом
В большинстве случаев любое здание имеет форму параллелепипеда. Любой четырехугольник - не самая прочная конструкция. Малейшее отклонение любой из его сторон вызывает отклонение других сторон, так как они связаны друг с другом.
Идеальным с этой точки зрения является треугольник, имеющий максимальную жесткость. Так, самыми прочными молекулами являются молекулы углерода, образующие пирамиду.
Именно добавление в конструкцию дополнительных элементов, вносящих в них «треугольность» и составляет основу всех жестких креплений четырехугольника.
Так, планшет с набитыми по углам рейками или фанерными треугольниками будет куда прочнее по сравнению с исходным.
Рама, укрепленная по углам
Именно это и используется зачастую в строительстве, особенно при возведении каркасных домов. Ведь каркасный дом - это идеальный параллелепипед, причем все блоки, из которых он составлен, имеют форму прямоугольника.
При этом любая боковая нагрузка, например, сильный ветер, стремится к нарушению прямых углов в основании этих четырехугольников. Результат может быть плачевный - дом может сильно покоситься или вообще упасть набок.
Дом, «скрепленный» вагонкой
2. Что такое укосины?
Каркас здания представляет собой набор стоек, укрепленных между нижней и верхней обвязкой с некоторым шагом между ними. Стойки выполняются из доски и ставятся перпендикулярно линии периметра
Такая конструкция обеспечивает стойкость только при вертикальных нагрузках. При горизонтальных нагрузках ряд стоек стремится к наклону. Если дополнительно не укрепить стойки, дом может разрушиться.
Именно доска, набитая поверх стоек под углом к ним, удерживает их строго в вертикальном положении. Она и называется укосиной.
3. Можно ли обойтись без укосин?
Бытует мнение, что укосины для каркасного дома не так уж важны. Казалось бы - если обшить каркас листовым материалом (фанерой или ОСБ), стены приобретут дополнительное сопротивление боковым нагрузкам.
Мало того, нерадивые строители допускают внешнюю отделку каркаса прямо поверх стоек - в надежде, что она придаст дому достаточную жесткость.
Но это не совсем верно. Листы ДВП, фанеры или ОСБ, конечно сами дополнительно скрепляют здание, но их размер влияет только на соединение внутри каркасной ячейки, а не всего каркаса целиком. Ведь сама конструкция шарнирного соединения, какую представляет из себя каркасный дом, предполагает отсутствие необходимых ребер жесткости, препятствующих боковой нагрузке.
Что уж говорить о элементах внешней отделки, таких как сайдинг, облицовочная плита, вагонка, которые крепятся к стене не так жестко и сами могут быть непрочными.
Вывод: ставить укосины необходимо.
Иногда укосины путают с распорками. Они, действительно придают жесткости отдельным элементам, например четырехугольной ячейке блока, но не влияют на весь каркас в целом.
4. Установка укосин
Расскажем, как правильно установить укосину.
Как мы говорили выше, укосина представляет собой доску, которая крепится поверх стоек под некоторым углом к полу. Как правило, достаточно использовать доски сечение 25х100 мм. Они устанавливаются в идеальном варианте под углом 45 градусов относительно плоскости пола. Установка их производится от центра стены к углам потолка. Длина досок-укосин, соответственно, может превышать длину стоек на 30%
Вследствие того, что не все стены остаются сплошными, иногда невозможно смонтировать длинные укосины под углом 45 градусов. На стенах, где имеются оконные и дверные проемы, приходится ставить укосины под другим углом, обычно не более 60 градусов.
Отметим важный факт. Укосины нужно делать не только на наружных, но и на несущих внутренних стенах. Это придаст дому максимальную жесткость.
В общем случае нужно помнить главные правила монтажа укосин
- Уклон укосин, стремящийся к 45 градусам.
- Нижняя часть ставится ближе к центру стены, верхняя — к верхнему углу.
- Укосина должны быть максимально связана с обвязкой и стойками каркаса.
5. Особенности монтажа укосин
Установку укосин производят заподлицо с плоскостью стоек. Для этого в стойках каркаса вырезают пазы, куда они вставляются. Соответствующие пазы прорезаются и в верхней и нижней обвязке. Только тогда укосины будут максимально эффективны. К обвязке потолка и пола укосины крепятся с помощью мощных болтов или мощных саморезов. К стойкам - прибиваются, не менее, чем двумя гвоздями, уменьшая шарнирность конструкции.
В процессе формирования стены, блоки поочередно поднимаются, и им нужно придать устойчивость - вплоть до полной сборки каркаса верхней обвязкой. Для этого используют временные укосины. Не имеет смысла жалеть на них материала, так впоследствии эти доски легко отрываются и используются.
Устанавливать временные укосины допустимо без врезки в стойки и обвязку.
7. Ошибки при установке укосин
Отметим некоторые ошибки, которые допускают строители:
- Слишком большой угол установки относительно пола
- Отсутствие укосин вообще или на внутренних стенах
- Нежесткое крепление к обвязке и стойкам каркаса
- Некачественный материал, использование бракованных досок
- Недостаточная длина укосин, использование обрезков, набиваемых хаотично
8. Выводы
Таким образом, для максимальной устойчивости каркаса укосины считаются необходимым элементом всей конструкции. Их нужно ставить из качественных материалов и строго в соответствии с указанными выше рекомендациями.
Пользуются спросом благодаря доступной стоимости, хорошим техническим характеристикам, низкой теплопроводности и долговечности. Для того чтобы коттедж спокойно переносил различные климатические нагрузки без деформации и повреждения несущих стен, кровли и других частей, в конструкции обязательно присутствуют укосины. Диагональные элементы добавляют дому жесткость и прочность, делают здание долговечным и износостойким.
Назначение укосин в каркасных домах
Жилые каркасные дома выполнены по типу многослойного пирога, а их стены имеют меньшую конструктивную прочность, чем постройки из кирпича, бруса или бревен. Несущие элементы стен расположены в одной плоскости и могут менять свое положение при сильных ветрах, движении грунта, обильном выпадении осадков. Наличие укосин позволяет стабилизировать положение конструкции, исключить риски повреждения здания.
Проектирование и строительство дома по каркасной технологии без использования укосин не допускается. При таком подходе здание не имеет других ребер жесткости, кроме углов. Даже небольшие внешние нагрузки приводят к повреждению внешней или внутренней обшивки, потере эксплуатационных характеристик и привлекательного внешнего вида.
В некоторых случаях коттедж без укосин может «сложиться» как карточный домик без возможности восстановления. Даже если такой ситуации удалось избежать, повреждение теплоизоляционного слоя делает здание холодным и продуваемым, снижает срок его эксплуатации до минимальных показателей. Наличие укосин полностью исключает подобные ситуации.
Особенности монтажа укосин
В каркасном домостроении используются временные и постоянные укосины. Изделия первого типа применяются только на этапе возведения коттеджа. С их помощью укрепляют углы, промежуточные стойки, выставляют элементы по уровню до окончания основного этапа монтажа. До начала финишной отделки укосины демонтируются.
Постоянные укосины монтируются с учетом использования в течение всего срока эксплуатации каркасного дома. Для придания большей жесткости, установка конструктивных элементов выполняется не только в несущих стенах. Но и во внутренних перегородках. При выполнении работ учитываются следующие особенности:
Оптимальный угол наклона укосин составляет 45°. Допускается его увеличение до 60°, например, вблизи оконных и дверных проемов.
Направление монтажа определяется от центра нижнего обвязочного бруса к верхнему углу стойки.
При обустройстве окон и дверей укосины направляются от углов к имеющимся проемам.
Прочная и надежная фиксация обеспечивается соединением укосины и несущего элемента по типу «шип-паз».
Количество укосин на каждую стену не менее двух, а их размещение должно быть в непосредственной близости от углов здания.
В качестве материала используются цельные, хорошо просушенные доски. В противном случае древесина со временем будет рассыхаться с увеличением зазоров между элементами конструкции и снижением прочности каркаса. Наша компания строит дома с обязательным исполнением указанных требований, что гарантирует высокое качество, надежность и долговечность строений.
Бытует мнение, что укосины в каркасном доме не нужны, и что их полностью может заменить наружная отделка. К сожалению, это не совсем так, и если для небольших построек, таких как хозблок, их можно не использовать, при условии отделки плитным материалом, то для жилого дома они обязательны.
Необходимы именно укосины, а не распорки между стоек, на которые неграмотные строители пытаются заменить их, не беря в расчет физику процессов и нагрузок. Такие распорки только устраняют у доски эффект «пружины». Они используются при высоте стойки более 3м сечением 50*150, или при использовании доски небольшой толщины 40х150мм, для дома более чем в один этаж. Распорки не добавляют каркасу пространственной жёсткости, только вертикальную.
Для пространственной жёсткости необходимо использовать укосины, и желательно полнотелые или деревянные, хотя нормы допускают для небольших строений использовать гибкие диагональные связи из металлических лент, пластин и шпилек.
Идеальный угол установки укосины 45 градусов, но не всегда их можно установить под таким углом. Примыкающие стены, окна и дверные проёмы уменьшают угол установки до 60 градусов и более. Это можно компенсировать большим количеством установленных укосин на одну стену.
Мы в своих проектах на стенах от 6м ставим 4 укосины под углом 50-60 градусов, на стенах большей длины укосин может быть больше и под углом ближе к 45 градусам.
Укосины в каркасном доме - необходимость!
Последствия строительства каркасного дома без укосин
Дома на фотографиях ниже, были построены с соблюдением всех строгих американских и канадских норм каркасного домостроения, но даже это не явилось панацеей, и не спасло дома от разрушения, при больших снеговых и ветровых нагрузках. Обратите внимание на то, что вместо ОСБ использовали фанеру, которая имеет гораздо большую пространственную жесткость и выдерживает большую нагрузку без видимой деформации. Но и это, к сожалению, не спасло дома от разрушения.
Причиной разрушения оказалось отсутствие укосин как в несущих стенах, так и в перегородках, которые должны были противостоять боковым нагрузкам и смещению. Сказалось отсутствие банального расчёта нагрузок, который любой конструктор-инженер должен был сделать в первую очередь.
Важен подбор технологии к каждому строению, то что по нормам подходит к каркасному туалету, скорее всего не подойдёт к каркасному дому из-за больших ветровых и снеговых нагрузок.
Ветрам на зло
Технология малой стройки от Лари Хон
В данном пособии дано очень хорошее описание устройства и способа усиления каркасного дома. В последнее время достаточное большое количество "строителей", и частных застройщиков, стали строить каркасные дома, но, как показывает практика, далеко не все из них понимают, что необходимо каркасному дому, чтобы он простоял десятилетия, а не только до того момента, когда строители съедут по окончанию стройки. Известный мастер, строитель и профессионал своего дела Лари Хон, поделился общепринятыми нормами на строительство, приведенные в описании выше и на видео ниже.
И ещё одна маленькая подборка фотографий
Данные дома были построены совсем недавно, одному из них нет и года. Строители посчитали, что укосины и ОСБ это ненужная трата денег и времени. Что из этого вышло, можно увидеть ниже на фотографиях. Во втором доме, судя по всему, было лишь несколько укосин в наружных стенах, а вот в перегородках стоят уже новые, временные укосы, которые не дают дому крениться дальше и видимо поставлены уже не строителями, а заказчиком. Мы, в наших домах и проектах стараемся использовать укосины как в стенах, так и в перегородках. При строительстве дома по нашему проекту вы потратите на все укосины не более половины дня в общей сложности, но они помогут избежать многих проблем. Некоторые недальновидные или неопытные строители будут настаивать, что укосины не нужны и, что их заменит полностью наружная отделка из наборной доски, но к сожалению, практика показала, что это не так. Только ОСБ, укосины и качественная сборка позволит построить хороший и надёжный дом!
Укосины в каркасной стенеУкосины в каркасной стене стабилизируют каркасную конструкцию и не дают дому сложиться. Первые конструкции каркасных домом в Америке назывались в шутку balloon (воздушный шар), так как производили впечатление хлипкого дома, который может унести или сломать любой порыв ветра. Действительно, все стойки, лаги и другие элементы каркасного дома расположены параллельно или под прямым углом друг к другу. Единственное, что может стабилизировать конструкцию - это введение элемента, который будет расположен под углом.
Как только в стене каркасного дома появляется укосина, конструкция стабилизируется и может противостоять боковой силе ветра или землетрясению. Для ранних каркасных домов укосины или внешняя обшивка дома досками под углом 45 градусов (елочкой) являлись привычным элементов стабилизирующим каркас. На сегодня это не единственное решение:
1) Деревянная укосина. Обычно выполняется из доски сечением 25 х 100 мм. Врезается в доску нижней и верхней обвязки и проходит под углом 45-60 градусов через вертикальные стойки. На первый взгляд, сечение доски для укосины недостаточно и возникает желание взять 50 х 100 мм или 50 х 150 мм, чтобы уж наверняка. Но это лишний расход досок. Обычной дюймовки, которая врезана в обвязки и прибита каждой стойке двумя гвоздями достаточно. Образуется классический прямоугольник;
2) Металлические укосины. Популярная штука в Северной Америке. Невысокая стоимость и высокая скорость монтажа. Достаточно отбить меловой ниткой линию, сделать пропил и можно ставить укосину. Отличие от деревянной - их надо ставить крест-накрест. Дело в том, что укосина из доски работает и на сжатие, и на растяжение. Металлическая укосина справляется только с растяжением, поэтому для того, чтобы справиться с нагрузками, которые могут прийти с разных сторон, ставится вторая укосина, которая тоже будет работать на растяжение при изменении вектора нагрузки;
3) Внешняя обшивка фанерой или osb. Это на сегодня самый распространенный способ стабилизировать каркасную стену. По форме плиты внешней обшивки - прямоугольники, но в каркасной стене работают как классический треугольник. Плита osb / фанеры прибивают к стойке и доски нижней обвязки, образуя катеты треугольника. Прибитая к стойкам с большим шагом поверхность плиты образует диагональ.
Нет правила, которое бы присваивало рейтинг укосинам и ставило на первое место плиты или деревянную укосину. Выбор делается на основании нескольких факторов. Например, для холодного климата в Канаде и США в качестве внешней обшивки применяют плиты из полистирола, которые не могут выполнять роль укосин. И тогда в конструктив вводят деревянные или металлические укосины. Если для внешней отделки планируется сайдинг, то выбирают плиты фанеры или osb, так как они представляют собой отличную поверхность для прибивания обрешетки или самого сайдинга. Кстати, никто не запрещает применять в одной каркасной конструкции одновременно два разных вида укосин. Например, каркасные стены поднимаются без плит внешней обшивки, которые будут монтироваться только после завершения
