Деревянный каркас: технология и материалы¶

Деревянный каркас — это конструктивная система здания или сооружения, несущая основа которого выполнена из пиломатериалов и деревянных элементов, соединённых между собой механическими связями (гвоздями, саморезами, болтами, металлическими крепёжными пластинами) или врубками. Деревянные каркасы являются одной из древнейших строительных технологий и в современном виде широко применяются в малоэтажном жилом строительстве, промышленных и сельскохозяйственных постройках.

¶История

Принцип каркасного строительства из дерева известен с древних времён. Фахверковые дома, распространённые в Европе с XIV века, представляют собой жёсткий деревянный каркас, заполненный глиной, камнем или кирпичом. В русском зодчестве аналогичную роль выполняли рубленые клети и срубы, однако именно каркасная технология (в отличие от массивных бревенчатых стен) позволяла экономить лесоматериал и возводить здания быстрее.

Современный облик технология приобрела в XIX веке в Северной Америке в связи с массовым освоением новых территорий. Система «платформа» (platform framing), при которой каждый этаж собирается на перекрытии предыдущего, стала стандартом для малоэтажного строительства в США и Канаде. В России каркасное домостроение получило распространение во второй половине XX века, преимущественно в виде щитовых и панельных домов заводского изготовления.

¶Конструктивные схемы

Различают несколько основных типов деревянных каркасов:

• Платформенный каркас — наиболее распространённая схема. Стены каждого этажа собираются на черновом полу, затем монтируется перекрытие, служащее основанием для следующего этажа.
• Баллун-каркас (непрерывный каркас) — вертикальные стойки проходят через два этажа непрерывно, перекрытия врезаются в них. Применяется реже из-за сложности монтажа и усадки древесины.
• Фахверк — каркас с видимыми элементами, заполненный несущим или ненесущим материалом. Используется в основном в декоративных и реставрационных целях.
• Стоечно-балочный каркас (пост-энд-бим) — тяжёлый каркас из бруса большого сечения, соединённого врубками и металлическими узлами. Применяется для зданий с большими пролётами.

¶Материалы

Основным материалом для каркаса служат пиломатериалы хвойных пород — ель, сосна, лиственница. Требования к влажности древесины строгие: для несущих элементов она не должна превышать 18–20 %, иначе возможны деформации, растрескивание и потеря прочности соединений.

Для изготовления каркаса используются:

• обрезная доска (обычно сечением 38×89 мм или 38×140 мм в североамериканской системе, 50×150 мм — в европейской и российской практике);
• брус (клеёный или цельный) для стоечно-балочных конструкций;
• клеёный брус и LVL-брус (шпон с параллельными волокнами) — для длинных пролётов и повышенных нагрузок;
• OSB-плиты и фанера — для обшивки каркаса, придающей ему пространственную жёсткость (раскосы или жёсткая обшивка);
• металлические крепёжные элементы — перфорированные уголки, пластины, подвески, анкеры.

¶Устройство и узлы

Типовой каркасный дом состоит из следующих элементов:

• Нижняя обвязка — брус или доска, укладываемая на фундамент и служащая основанием для стен.
• Стойки стен — вертикальные элементы, устанавливаемые с шагом 400–600 мм. Шаг определяется расчётной нагрузкой и размерами утеплителя.
• Верхняя обвязка — связывает стойки и распределяет нагрузку от перекрытия и кровли.
• Перекрытия — балки (лаги), опирающиеся на обвязку или несущие стены.
• Стропильная система — каркас крыши, состоящий из стропил, обрешётки и конькового прогона.
• Раскосы и укосины — диагональные элементы для обеспечения жёсткости каркаса в продольном направлении (при отсутствии жёсткой обшивки).

Соединения выполняются гвоздями, саморезами или специальными крепёжными системами. В современном строительстве широко применяются металлические зубчатые пластины и перфорированные уголки, обеспечивающие расчётную несущую способность узлов.

¶Достоинства и недостатки

К преимуществам деревянного каркаса относят:

• относительно низкую стоимость и малый вес конструкций, что снижает требования к фундаменту;
• высокую скорость возведения (каркасный дом может быть собран за несколько недель);
• хорошие теплоизоляционные свойства при условии заполнения каркаса утеплителем;
• экологичность и доступность материала.

Недостатками считаются:

• горючесть древесины, требующая обработки антипиренами и соблюдения противопожарных норм;
• подверженность биологическому поражению (грибок, насекомые) — необходима антисептическая обработка;
• ограничение этажности (обычно до 3–4 этажей без специальных инженерных решений);
• требования к квалификации монтажников и качеству материала.

¶Применение

Деревянные каркасы применяются в строительстве индивидуальных жилых домов, дачных домов, таунхаусов, гостевых домов, а также хозяйственных построек — гаражей, ангаров, складов. В Северной Америке и Скандинавии каркасная технология доминирует в малоэтажном домостроении. В России доля каркасных домов растёт, особенно в сегменте загородного строительства, благодаря развитию технологий клеёного бруса и заводского производства домокомплектов.

¶Нормативное регулирование

В России строительство деревянных каркасных зданий регламентируется СП 64.13330 (Деревянные конструкции) и СП 31-105 (Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом). Нормы устанавливают требования к материалам, расчёту несущей способности, огнестойкости и долговечности конструкций.