Стандартные ошибки при строительстве каркасных домов

© 2016 Текст, фотографии - Андрей Дачник.

Часто можно услышать мнение, что каркасные дома – один из самых простых, рациональных и недорогих видов конструкций зданий. Опираясь на это представление, многие застройщики выбирают для строительства именно каркасные технологии, думая об экономии и, даже, о возможности построить дом своими силами. К сожалению, представление о простоте и дешевизне каркасных технологий относится лишь к тем, не соответствующим никаким строительным нормам и правилам постройкам, которые возводятся  гастарбайтерами и неопытными любителями делать все своими руками. Впрочем, тоже самое можно сказать и о постройке своими руками рубленых домов из дерева.

Каркасные технологии действительно имеют много преимуществ, но, только в  тех случаях, когда дом возводится опытными строителями из промышленно произведенных комплектующих для каркасного  домостроения. Неопытный или неграмотный строитель, работая с каркасной технологией, может допустить гораздо больше ошибок, чем при строительстве дома из массива дерева или каменных материалов. Там где, при постройке дома из массивных стеновых материалов требуется всего несколько технологических операций, каркасные технологии потребуют гораздо большего количества технологических «проходов».  При большем количестве операций значительно возрастает риск совершения ошибок, несоблюдения технологий и неправильного использования материалов. Поэтому, каркасные дома, построенные без проекта и привлечения квалифицированных специалистов «на авось» или на доверии к гастарбайтерам, могут быть недолговечными, вскоре потребовать капитального ремонта из-за неудовлетворительных потребительских качеств (промерзание, намокание утеплителя,  большие  расходы на отопление, гниение конструктивных элементов, разрушение,  как отдельных элементов, так и всей конструкции в целом). К сожалению, в России существенно ограничен перечень нормативной строительной документации, по проектированию и строительству каркасных домов. В настоящее время действует свод правил 2002 года СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом», разработанный на основе  устаревших Национальных норм по жилищному строительству Канады 1998 года.

В этой статье мы приведем краткий обзор основных ошибок и нарушений технологии каркасного домостроения.

Строительство без проекта.

Это универсальная «генеральная» ошибка при выборе любой технологии строительства. Однако именно в каркасной технологии цена ошибок может быть особенно высока и привести к перерасходу средств вместо их экономии как из-за применения избыточного количества материала (каркас из бруса большого сечения) так  и необходимости ремонтов из-за недостаточных сечений балок, редкого шага их установки, разрушения конструктивных элементов из-за неучтенных нагрузок, неправильно выбранных способов соединения в узлах и крепежных материалов, биологического разрушения дерева из-за нарушения паро-влагоотведения.

Строительство без проекта часто приводит к появлению монстроподобных домов, возводящихся по неизвестным строительной науке технологиям, многие из которых так и остаются недостроенными.

Строительство из дерева «естественной влажности».

Практически нигде в цивилизованных странах не строят дома из сырой древесины, также как и раньше на Руси никогда не строили домов из свежесрубленных стволов деревьев. В СП 31-105-2002 п. 4.3.1 говорится: «Несущие конструкции (элементы каркаса) домов данной системы изготовляются из пиломатериалов хвойных пород, высушенных и защищенных от увлажнения в процессе хранения». Сырое дерево – это лишь полуфабрикат для производства стройматериалов. В России продавцы и поставщики деликатно называют сырые пиломатериалы древесиной «естественной влажности». Напомним, что свежесрубленное дерево имеет влажность 50-100%. Если дерево сплавлялось по воде, то влажность составляет 100% и более (количество воды превышает количество сухого вещества). «Естественная влажность» обычно подразумевает, что дерево немного высохло при обработке и транспортировке, и влаги в нем содержится от 30 до 80%. При сушке на открытом воздухе количество влаги уменьшается до 15-20%. Нормальной же равновесной влажностью высушенной промышленным способом древесины, находящейся в контакте с атмосферой будут величины влажности 11-12%. При усушке влажного дерева длины пиломатериалов сокращаются на 3-7%, а объем древесины на 11-17%. Использование древесины «естественной влажности» для строительства каркасных домов приводит к неконтролируемой усушке дерева, которая изменяет линейные размеры элементов конструкции, может привести к деформациям, растрескиваниям и разрывам древесины с разрушением крепежных элементов.  При усушке деревянного каркаса раскрываются многочисленные щели и зазоры, значительно увеличивающие теплопроводность стен каркасного дома, разрывающие изоляционные материалы, препятствующие проникновению влаги. При усушке дерева увеличивается его плотность, что приводит к лучшей проводимости вибраций и звуков.

Строительство из сухих пиломатериалов - большая редкость в России. Неискушенные потребители у нас в стране чаще всего неорсмотрительно соглашаются с возведением домов из пиломатериалов "естественной влажности". На снимке - возведение силового каркаса в Норвегии.

Строительство из пиломатериалов без предварительной антисептической обработки.

Даже в самом правильно спроектированном каркасном доме неизбежно выпадение определенного количества конденсата на разделах сред, которых в каркасных домах гораздо больше, чем в постройках из массивных материалов. Увлажненное дерево, содержащего в своей структуре полисахариды, является прекрасной питательной средой для различных форм микрофлоры и микрофауны, представители которой способны разрушить структуру дерева за короткий промежуток времени. В СП 31-105-2002 (п. 4.3.2) говорится о том, что антисептической обработке  подлежат все деревянные элементы, расположенные ближе 25 см от уровня земли и все деревянные элементы, выполненные не из сухого дерева.

Неправильное использование материалов.  

В классической  каркасной технологии угловые стойки каркаса не должны изготовляться из бруса или из трех сбитых вплотную досок – в этом случае обеспечены повышенные теплопотери через «холодные углы». Правильный «теплый угол» собирается из трех вертикальных стоек, расположенных во взаимно перпердикулярных плоскостях.

Основные ошибки и правила устройства углов и примыканий внутренних стен в каркасном доме.

Для обшивки каркаса используются материалы, способные нести нагрузки. Например, ОСП должно быть конструкционным и предназначено именно для наружных работ.

Утепление вертикальных каркасных стен допустимо только жесткими плитами утеплителя. Засыпные и рулонные утеплители из-за усадки и сползания со временем могут использовать только на горизонтальных поверхностях или в кровлях с уклоном до 1:5. При использовании экономичных версий плит утеплителей малой плотности рекомендуется для предупреждения сползаний закреплять каждый ряд плит распорками между плитами. Данное решение удорожает конструкцию, увеличивает теплопроводность стены, поэтому выгоднее использовать качественный более дорогой утеплитель более высокой плотности. Размер проемов между стоек каркаса не должен превышать поперечный размер плит утеплителя – 60 см. Еще лучше, если размер проема уменьшен до 59 см, чтобы исключить щели между стойками и плитами утеплителя.  Нельзя заполнять стены обрезками утеплителя – будет много щелей.

Рулонному утеплителю место только на плоских поверхностях или кровлях с минимальными уклонами. В вериткальной стене каркасного дома такой мягкий утеплитель рано или поздно сползет и образует щели. К тому же такой утеплитель очень гигроскопичен и плохо противостоит воздействию огня. А такое утепление как на снимке - это имитация утепления для несведущего хозяина.

Неправильное крепление материалов.

Черные саморезы можно использовать только для крепления листовых материалов. Использование черных саморезов в силовом каркасе, тем более в каркасе из влажного дерева может привести к разрыву этих ненадежных крепежных изделий, имеющих низкую прочность на срез.

Коррозия черного самореза в дереве и излом при возникновении нагрузок на сдвиг.

Во всех случаях сборки силовых элементов каркаса используются оцинкованные гвозди, либо хромированные или латунированные саморезы минимальным диаметром 5 мм. Использование перфорированных стальных крепежных элементов без перевязки деревянных элементов не всегда гарантируют проектную прочность каркаса.

Оцинкованные «ершенные» гвозди – лучший крепежный материал для сборки каркасной конструкции.

Крепежные элементы балок и других элементов  силового каркаса недопустимо крепить к ОСП плитам, тем более гвоздями.
При прибивке листовых элементов гвоздями или прикручивании их саморезами недопустимо утапливание шляпки или головки глубже плоскости поверхности материала. С точки зрения конструкционной прочности заглубление головки или шляпки на половину толщины материала считается отсутствующим элементом крепления и должно быть продублировано правильно установленным саморезом или гвоздем.
Минимальное расстояние от края обшивочного материала до шляпки или головки крепежного элемента составляет 10 мм.

С 2012 года Международный строительный код для жилых зданий (International building code, п. 2308.12.8) требует для предупреждения сдвига при землетрясении, ветровой нагрузке и т.п. закреплять каркас всех вновь возводимых каркасных зданий к фундаменту анкерными болтами через прижимные пластины размером не менее 7,6 на 7,6 мм при толщине стали пластин не менее 5,8 мм. Минимальный диаметр болтов или анкеров составляет 12 мм.

Не самый плохой вариант сборки каркаса дома содержит традиционные ошибки: отстутствие ригелей (хедеров) над проемами или общих этажных ригелей, отстутвие двойных стоек у проемов, поддерживающих перемычки, "холодные" углы из сплоченных досок, "холодная" нижняя обвязка из бруса. Строители этого каркасного дома явно не читали СП 31-105-2002.

Строительство каркасных домов по «новаторским» технологиям.

Наиболее распространенная в мире технология каркасного строительства предусматривает последовательную сборку «платформ» - перекрытий с полами, с последующей сборкой на них стен и установкой их в вертикальное положение. В этом случае строителям  удобно передвигаться по сплошной поверхности, удобно работать с материалами, любые отклонения от проектного положения могут быть устранены до начала возведения стен, а сами перекрытия надежно покоятся на подлежащих конструкциях. Отечественные строители почему-то стараются изобрести свои собственные варианты постройки каркасного дома со сборкой стен «по месту», смешивая технологию  постройки каркасного дома с технологией фахверка или «столбы и балки» с устройством перекрытий в последнюю очередь, что чревато необходимостью врезки или «подвешивания» балок перекрытий, необходимостью передвигаться по временным настилам, с высокой вероятностью получить травму при падении с высоты. 

Схема основных ошибок строителей при сборке силового каркаса дома.

Ошибки работы с балками перекрытий каркасного дома.

Больше всего ошибок совершается с креплением балок. Лучше всего опирать балки на верхнюю обвязку несущих стен, на прогоны. Запрещается уменьшать  сечение балки путем запила выреза для стыковки с обвязкой. При необходимости стыковки балки перекрытия с обвязочной балкой  или прогоном балки должна крепиться через подкладной  опорный брусок с пробитием гвоздями, либо с помощью стальных опор балки. Стальная опора балки должна иметь высоту равную высоте балки и крепиться гвоздями через все крепежные отверстия. Крепление балок с помощью опор меньшего размера, непробитие всех крепежных отверстий, крепление черными саморезами, крепления только на гвоздях без опорного бруска являются ошибками.

Основные ошибки устройства цокольного перекрытия каркасного дома.

Наиболее распространенный шаг балок перекрытий в мировой практике каркасного домостроения составляет от 30 до 40 см. Такой шаг балок  позволяет получить прочные перекрытия, не прогибающиеся под ударной нагрузкой.  Устройство перекрытий с шагом более 60 см вообще не рекомендуется. Минимальная толщина листовых материалов для настила полов по балкам перекрытий составляет 16 мм для шага балок 40 см.

Часто балки-прогоны, работающие на изгиб, сплачивают из досок плашмя, а не устанавливая их на ребро.

Основные ошибки крепления балок межэтажных перекрытий в каркасных домах.

Несущая способность перекрытий увеличивается, если покровный листовой материал черных полов дополнительно приклеивается к балкам перекрытий.
Несущая способность каркасных перекрытий может быть увеличена за счет жестких поперечных связей балок. Такие связи устанавливаются с шагом 120 см и могут служить опорой для внутренних ненесущих перегородок (через черный пол). Также поперечные распорки служат препятствием для распространения пламени при пожаре.  

Как правильно просверливать отверстия в балках перекрытий: 

Двутавровые балки:

Композитные двутавровые балки перекрытий можно прорезать или просверливать только в определенных местах по спецификации производителя. Не должны нарушаться верхние и нижние элементы двутавровых балок. На одну балку допускается не более 3-х отверстий. Одно отверстие диаметром до 40 мм может быть просверлено в любой части двутавровой балки за исключением опорных частей. Двутавровые клееные балки Дерево-ОСП-Дерево имеют обозначение «Верх». При самостоятельном изготовлении балок на основе ОСП следует учитывать направление силовой оси материала.

Балки перекрытий из пиленой древесины:

Согласно требованиям п. 13.4.1 СП 31-105-2002 Проектирвание и стпроительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом размер отверстия в балках не должен быть больше 1/4 высоты балки.  Согласно требованиям раздела IBC 2308.8.2 Framing details Международного строительного кода для жилых зданий  (International Building Code (IBC) and International Residential Code (IRC)) и пункта IRC R502.8.1 Sawn lumber диаметр просверленных отверстий в балках из пиленой древесины не должен превышать 1/3 высоты балки. Отверстия не должны быть расположены ближе 51 мм к верхней или нижней грани балки или к другому отверстию или выпилу (вырезу). Подробно об отверстиях и вырезах в балках перекрытий. 

Ошибки работы с обшивкой каркасного дома.

По зарубежным строительным кодам и рекомендациям Американской ассоциации инженерной древесины (APA) обшивать каркас плитами ОСП можно как вертикально, так и горизонтально. Однако, если плита ОСП нашита вдоль стоек каркаса, то ось силы (обозначена на панели ОСП стрелками и надписью Strength axis) будет параллельна стойкам. Такое расположение плит пригодиться лишь для усиления слабых стоек каркаса, работающих на сжатие без значительных боковых и касательных нагрузок (что почти нереально в реальных условиях эксплуатации). Если же плиты ОСП нашиваются перпендикулярно стойкам, они усиливают каркас здания для восприятия касательных и боковых нагрузок, возникающих при воздействии ветра, подвижек основания при движении грунтов. Особенно актуальна горизонтальная обшивка панелями ОСП в каркасах с отсутствующими укосами, для придания требуемой жесткости конструкции. Если листы ОСП укладываются поперек стоек, то силовая ось будет перпендикулярна им, и листы ОСП выдержат большую нагрузку на сжатие и на растяжение. Так, например в отечественном СП 31-105-2002. "Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом" приводится (таблица 10-4) рекомендуемые параметры минимальной толщины фанеры для облицовки каркаса: если волокна фанеры параллельны стойкам каркаса при шаге 60 см, то минимальная толщина фанеры составляет 11 мм. Если же волокна фанеры располагать перпендикулярно стойкам, то можно использовать более тонкие листы толщиной 8 мм. Поэтому предпочтительнее листы ОСП нашивать длинной стороной не вдоль, а поперек стоек или стропил. Для наружной обшивки одноэтажных каркасных домов можно использовать ОСП толщиной 9 мм. Но при строительстве двухэтажных домов и любых домов в зонах сильных ветров минимальная толщина ОСП для наружной обшивки составляет 12 мм. Если каркасный дом обшивается мягкими волокнистыми плитами типа Изоплата, то в конструкции каркаса обязательно должны быть укосины, обеспечивающие боковую жесткость конструкции.

Листы ОСП нашиваются длинной стороной (направление силовой оси – показано красными стрелками) перпендикулярно стойками или стропилам. Обшивка проемов должна осуществляться из цельных листов, а не из обрезков.

Между всеми листовыми материалами обшивки должны быть оставлены зазоры на температурное расширение величиной 2-3 мм. Если этого  не сделать, то при расширении листы «вздуются».
Стыковка листов обшивки осуществляется только на стойках и поперечинах. Листы пришиваются «вразбежку», чтобы цепной перевязкой обеспечить большую прочность конструкции силового каркаса. Наружная обшивка должна связывать каркас стены с нижней и верхней обвязкой. 

Ошибки обшивки силового каркаса дома плитами ОСП (OSB-3).

«Пироги» полов стен и кровли каркасного дома.  

Основная ошибка к конструкции каркасных пирогов перекрытий, стен и кровли – возможность намокания утеплителя от проникновения внутрь влаги. Общее правило постройки стен в отапливаемых помещениях – паропроницаемость материалов должна увеличиваться изнутри кнаружи. Даже в полу, где часто делают наоборот: пароизоляцию укладывают со стороны грунта, а паропроницаемую мембрану – со стороны помещения.  
В любом утепленном пироге каркасного дома изнутри должен быть сплошной слой пароизоляции. «Сплошной слой» действительно означает, что пароизоляция не должна иметь никаких дефектов: листы должны быть склеены с нахлестом по всему защищаемому контуру, без исключений. Например, почти все строители на этапе сборки каркаса забывают прокладывать пароизоляцию под место примыкания внутренних перегородок к внешним стенам согласно типовым схемам устройства примыканий пункта 7.2.12  СП 31-105-2002.

Дополнительно все зазоры между листовыми материалами обшивки во влажных помещениях и на кровле должны быть проклеены гидроизоляционными материалами, чтобы предупредить попадание влаги внутрь утепленных «пирогов».
Кроме предупреждения попадания влаги в утепленный пирог следует обеспечить и выведение влаги: снаружи каркасная стена  должна быть либо обшита плитами ОСП, которые является «умным» паропроницаемым материалом, способным увеличивать паропроницаемость при увлажнении среды, либо защищена полупроницаемой мембраной, обеспечивающей удаление влаги из утеплителя. Дешевые однослойные мембраны обладают неудовлетворительной паропроницаемостью, и требует устройства воздушного зазора между утеплителем и мембраной. Также дешевые однослойные мембраны плохо защищают от проникновения влаги снаружи. Предпочтительно использовать дорогие супердиффузионные мембраны, которые обладают действительно хорошей паропроницаемостью и могут монтироваться прямо по утеплителю.

Вентиляция каркасного дома.

Образно говоря, внутреннее пространство правильно построенного каркасного дома идентично внутреннему пространству термоса: теплопотери через стены очень небольшие, а перенос влаги через стены чаще всего практически отсутствует (но может сохраняться при использовании паропроницаемых материалов). Соответственно, влага из внутреннего пространства каркасного дома должна отводиться наружу. Без продуманной вентиляции каркасного дома это становится невозможным. В каркасном доме в каждом помещении должны быть установлены вентиляционные клапаны, либо окна должны иметь режим микропроветривания или встроенные щелевые вентиляционные клапаны. На кухне и в санузле должна быть установлена вытяжная вентиляция. За рубежом каркасные дома для постоянного проживания практически не строят без приточно-вытяжной вентиляции с системой рекуперации.

В завершении статьи приводим иллюстрации широко распространенной "народной" конструкции каркасного дома, в котрой, при ближаейшем рассмотрении нет ни одного правильно выполненного элемента.

Это строение можно принять издалека за весьма ладную основу каркасного дома. Подойдем к этому "каркасному дому" поближе...

Дом стоит на винтовых сваях с толщиной стенок не более 4 мм обваренных стальным уголком в единую токопроводящую систему. Минимальная толщина стен стовла винтовых свай должна составлять 8 мм. Стальные элементы фундаментов запрещается объединять токопроводящими элементами в единую гальваническую систему: это значительно ускоряет скорость коррозии винтовых свай. Под заднием не удален плодородный слой грунта с растительностью, доски подшивки не обработаны антисептиком.

Балки либо уменьшены в высоте сечения на 50%, а стальные опоры балок закреплены на черные саморезы вместо гвоздей, а крепление произведено не во все отверстия опор балок.

Листы ОСП-3 нашиты без разбежки по рядам и без учета направления силовой оси листов - большинство вдоль, а не поперек стоек.

Саморезы закручены с превышением максимально допустимого расстояния 15 см по приметру листов ОСП с отступом от края листов более 1 см. Брак.

Саморез, утопленный в лист ОСП на 50 толщины листа по международным стандартам считается отсутсвующим.

Кровля не имеет контр обрешетки и сформированного ей вентиляционного зазора и слоя антиконденсатной защиты, обязательного для металлических кровель. Заказчик такого строения может провести строительную экспертизу и потребовать через суд от горе-строителей полного возмещения убытков за испрченные строительные материалы и потраченное впустую время.

Типичные ошибки, которые мы описали в статье, являются легко предотвратимыми. Прежде чем начинать строить свой первый каркасный дом или нанимать строителей,  детально изучите пусть уже и слегка устаревший, но единственный доступный  на русском языке свод правил по каркасному домостроению СП 31-105-2002.   Обратив внимание на все детали и тонкости созданий силового каркаса здания и обеспечение долговечности его эксплуатации, вы сможете избежать дорогостоящих ошибок при строительстве или заказе своего каркасного дома.

С уважением,
Андрей Дачник