Узлами каркасного дома называют важные места, которые нужно обязательно строить определенным образом, чтобы они выполняли роль, которая в них заложена технологией.
Несколько догм каркасного домостроения.
1. Каркасный дом должен собираться на гвозди . Любые заявления, что его можно собирать на саморезы или уголки — ненужные мифы для каркасного домостроения. Строители всего мира строят каркасные дома на гвоздях (если не считать японцев, которые строят их на огромных деревянных штифтах и из огромного бруса, но не на саморезах же). Строители — халтурщики попытаются убедить вас в обратном, но вы им не верьте. Верьте мне и строительным кодам.
2. В каркасном доме практически не используются железные уголки. Они там не нужны. Исключением является работа с фермами, где те используются для удобства их установки. Это правило не касается стальных “башмаков”, которые применяются для подвеса лаг дома или террасы на балки “сбоку”. Хотя и это соединение можно часто заменить на соединение “на опорную доску”.
3. Для каркасного дома используются гвозди 90 мм (каркас) и 60-70 мм (пол и обшивка). Гвозди больших размеров не требуется даже при работе с доской толщиной 50 мм и тем более, если у вас каркасный дом из доски 40 мм толщиной. Перестраховка с использованием гвоздей больших размеров не нужна и приводит лишь к увеличению стоимости дома.
Итак, перейдем к конкретным узлам и гвоздевому бою в них.
Пол каркасного дома
Как приколотить обвязку лаг второго этажа к двойной обвязке стены (справедливо и для первого этажа):
Крепление лаг второго этажа (справедливо и для первого этажа):
Бой гвоздей в лаги перекрытия через обвязку лаг (справедливо и для первого этажа, где вместо обвязке — лежень или ):
Гвоздевое соединение лаг перекрытия на центральной несущей стене каркасника:
Сколько гвоздей нужно бить в перемычку лаг над центральной опорой:
Разметка плит черного пола
Черный пол и его крепление к лагам пола (справедливо и для обшивки стен плитным материалом):
Стены каркасного дома
Забиваем гвозди в нижнюю обвязку стены:
Верхняя обвязка стены дома к стойкам стены:
Сбиваем каркасные стойки стены к нижней обвязке и черному полу:
Каркасные стойки в середине дома крепим к нижней обвязке и лагам перекрытия в середине дома:
Вторая верхняя обвязка дома крепится к нижней обвязке и стойкам каркасной стены:
Сдвоенная стойка проема под хидер:
Гвозди в хедер окна (проема) дома:
Укосина в стене дома:
Дополнительная доска для крепления ГКЛ на потолок:
Мне кажется, что любовь наших строителей каркасных домов к саморезов проистекает из непонимания элементарных законов физики и механики. Кажется им, что если затянуть потуже, то будет крепко и надежно! Ну и винтят саморезы куда ни попадя - скрепляют ими каркасы стен и перекрытий, монтируют плитную обшивку и искренне считают, что если использовать снаружи не каленые, а оцинкованные шурупы, то дом на них простоит века. Ну-ну...
"Гвозди! Всем нужны гвозди!" кричал Крош в известном мультике и был во многом прав. Североамериканский "КОД " регламентирует использование только гвоздей, наш СП 31-105-2002 тоже настаивает на гвоздях, финны со шведами вон, почему-то строят каркасные дома с помощью нейлеров... Может они все не в курсе, что на свете есть такое чудо, как чОрный китайский саморез? =)
Однако, все намного прозаичней - материал, из которого сделан гвоздь, подразумевает возможность его деформации. То есть, в случае каких-либо не расчетных нагрузок гвоздь изогнется или вытянется не деформируя сбитые детали и не ломаясь сам.
В случае же каленого самореза (а они все каленые, даже оцинкованные) получается, что либо будут повреждены детали, либо саморез элементарно сломается. Да и гниют те же черные саморезы только в путь, ибо они предназначены для крепления ГКЛ/ГЛВ где не предполагается наличие больших нагрузок и отсутствует агрессивное воздействие влаги на крепежный материал.
Итак, использование саморезов (шурупов - один черт) в каркасе стен, это:
- потеря времени на процесс (нейлером бить гвозди на порядок быстрее!);
- потеря финансов (гвозди дешевле саморезов и биты постепенно стачиваются);
- разрушение крепежа в будущем за счет коррозии;
- высокий риск облома или разрушения каркаса в случае возникновения сильной нагрузки на сдвиг (сильный ветер, например).
Единственно, где можно использовать саморезы - это монтаж материалов к каркасу перекрытия, т.к. в этом случае на саморез не действуют нагрузки на сдвиг, повседневная эксплуатация не предполагает наличие влаги и можно сэкономить на клее и винтовых гвоздях.
Последнее десятилетие шурупы и саморезы стали настолько популярными, что про гвозди у нас практически не вспоминают. В то же время на Западе в каркасном строительстве по большей части используют только гвозди. Так что лучше, гвозди или саморезы?
Мы провели небольшой тест, чтобы показать один из основных недостатков шурупов, о котором многие забывают.
Чтобы саморезы или шурупы из металлического сплава при заворачивании не гнулись, в процессе изготовления их подвергают закалке. После нее металл становится твердым, но хрупким. Это и есть основной недостаток шурупов и саморезов. Но если быть точным, закалке подвергаются только оцинкованные саморезы (белые, желтые). Черные саморезы, как правило, изготавливаются из оксидированной стали С1022, хотя она тоже относительно хрупка.
Гвозди не подвергаются закалке, потому лучше держат большие нагрузки. Если нагрузка чрезмерно повышается, гвоздь будет гнуться, но не сломается, в противовес шурупам или саморезам. Оттого их до сих пор применяют в строительстве при сборке каркасов в зонах с повышенными нагрузками. Шурупам же, зачастую, отводится роль крепления отделочных материалов.
Еще одно преимущество гвоздей – со специальными гвоздезабивными пистолетами процесс сборки конструкций ускоряется в разы.
Теперь небольшой тест. Для сравнения мы взяли два шурупа 6х90 и 4,5х70, два самореза 4,8х110 и 3,5х55, а также небольшой гвоздь 3х75.
Увидеть разницу между ними вам поможет короткий видеоролик.
Видно, что закаленные саморезы являются самыми хрупкими и ломаются практически сразу. Черные стальные саморезы оказываются более прочными, но тоже не выдерживают нескольких изгибов. А вот чтобы сломать гвоздь, нужно сделать пару десятков резких изгибающих движений.
Данный тест вовсе не означает, что мы агитируем за использование гвоздей. Лишь хотим показать, что к выбору крепежа следует относиться с должным вниманием. И, разумеется, найдется масса мест, где саморезы дадут фору любым гвоздям.
Проект дома составляется с учетом всех возможных физических и механических воздействий на дом и на строительные материалы, в том числе с расчетом нагрузок на тот или иной элемент. Немаловажную роль в расчете стойкости конструкции играет выбор крепежного материала – особенно это важно при строительстве каркасного дома.
1. Проект дома и расчет стойкости конструкций
Строительство дома по проекту – это не просто приблизительная последовательность сборки и следование чертежам. Это учет всех заложенных в него особенностей, включая, конечно, и способы крепления и метизные материалы.
Особенностью каркасного дома является шарнирное соединение его элементов. Это означает, что оно допускает вращение соединяемых конструкций. Если мы рассмотрим каркас дома, то увидим, что боковые нагрузки могут привести к наклону вертикальной стойки в любую сторону.
Этому препятствуют дополнительные элементы, стягивающие каркас – верхняя и нижняя обвязка и установка укосин.
В целом нагрузка на каркас выравнивается и равномерно передается на фундамент. Но все это правомерно при прочном соединении всех частей, всех узлов и элементов каркаса. Отсюда – важнейшая роль креплений и метизных материалов.
Можно смело сказать, что если в монолитных домах основой конструкционной прочности является не столько материал, сколько связующее (бетонный раствор), то в каркасных гвоздях по аналогии – крепежные материалы.
2. Гвозди и саморезы – основные крепежные метизы
Металлические крепежные материалы появились в строительстве сравнительно недавно. Основным и единственным способом скрепления деревянных конструкций были вырезание в них крепежных узлов – шипов, с помощью которых одна часть присоединялась к другой. Примером таких соединений является вырезание «чаши» в бревнах при сооружении срубов – домов из толстых бревен.
Но не будем углубляться вглубь времен.
Сегодня существует масса крепежных метизов, основные из которых:
- Гвозди в виде клина, вбиваемые в толщу материала
- Саморезы с винтовой резьбой, вкручиваемые в материал
- Скобы, вбиваемые в материал частично
- Болты, соединяющие элементы, не внедряясь в материал
В данной статье мы затронем вопрос о выборе между гвоздями и саморезами в строительстве каркасного дома.
Гвозди вбиваются в место соединения двух частей, одновременно крепко связываясь с одной и другой частью. По сути, гвоздь – это клин, вбиваемый в толщу материала.
Он раздвигает (расклинивает) материал и держится внутри за счет сил упругости: структура материала со всех сторон давит на гвоздь и это давление позволяет ему прочно держаться в толще вещества.
Несколько иной принцип действует при использовании саморезов (или шурупов). Саморез – это, по сути, клин с резьбой. Он не вбивается в материал, а вкручивается. При этом вхождение клина в материал облегчается. Саморез удерживается в материале не только за счет давления его толщи по бокам, но и за счет стенок образованных винтовыми спиралями полостей в дереве, бороздок.
С точки зрения вертикальных нагрузок крепление саморезом значительно прочнее гвоздевого. Чтобы удалить саморез, нужно преодолеть не просто силы упругости материала, но и разрушить удерживающие бороздки, то есть разрушить материал.
Использование гвоздей и саморезов, например, в бетоне дает практически вечное соединение. Правда для этого нужно использовать специальные гвозди – крепчайшие дюбеля, в саморезы ввинчивать (или просто монтировать), пока бетон не застыл.
3. Учет свойства древесины
Это теория, а на практике есть некоторые особенности, особенно в работе с древесиной. Древесина – материал сравнительно мягкий, но и достаточно упругий.
Определяющей особенностью его является то, что на дерево сильно влияет влажность. Структура древесины легко впитывает и отдает влагу. При этом волокна целлюлозы, из которых в основном состоит древесина, меняют свои размеры. Дерево расширяется, увлажняясь, и сужается, высыхая.
Понятно, что во взаимодействии с окружающей средой – от атмосферных осадкой до водяного пара из помещения – дерево постоянно «дышит», т.е меняет свои размеры.
Что происходит в этих случаях с крепежным материалом?
При разбухании – сужении древесины гвоздь остается в ней в сжатом состоянии. Даже сильно рассохшиеся доски скрепленные гвоздями не распадаются.
В то же время эти циклы сжатия-растяжения разрушают целостность «бороздок» саморезов, и соединение распадается – саморез в рассохшейся древесине можно просто вынуть из гнезда.
Что происходит в креплениях узлов при разбухании-сжатии древесины? Относительно друг друга каждый элемент расширяется-сужается, не влияя на положение гвоздя.
Саморез же ослабляет соединение, так как сам «сидит» в дереве непрочно.
Нагрузки, действующие «на разрыв»
4. Влияние шарнирности конструкции на крепежный материалы
Второй особенностью каркасных домов является шарнирность его конструкции. На места соединения элементов оказываются очень сильные не только вертикальные, но и боковые нагрузки.
Гвоздь выносит боковые легко – сталь значительно прочнее дерева.
Саморезы тоже прочнее, но они из изготовлены из спецсталей – твердых, но хрупких. Иной материал не годен для создания резьбы. Нагрузки «на отрыв» они держат прекрасно (в отличие от гвоздей), но таких нагрузок на каркас сравнительно мало. Такие нагрузки значительны на элементы внешней отделки, прикрепленные к каркасу и тому подобные.
А вот нагрузки «на срез» (или «на сдвиг») саморезы могут не выдержать, а это именно те боковые нагрузки, которые в основном и действуют на шарнирное соединение. Хрупкий металл просто ломается.
Нагрузки «на сдвиг»
5. Использование гвоздей и саморезов в конструкциях
Таким образом, мы видим, что использование гвоздей лучше в местах, где действуют в первую очередь нагрузки «на срез», а именно там, где крепятся:
- Балки обвязки и перекрытия
- Стойки
- Стропильные ноги
При этом гвозди подбирают согласно толщине досок. Для усиления соединения рекомендуется забивать гвозди под некоторым углом. Кроме того, зачастую используются «усиленные» гвозди – винтовые и ершовые, на поверхности которых есть дополнительная резьбы и бороздки, увеличивающие сопротивление «на разрыв».
Саморезы лучше использовать в местах действия нагрузок «на отрыв»:
- Крепление ОСП
- Минваты
- Сайдинга
- Обрешетки
Вкручивать саморезы нужно тоже правильно, с обязательным раззенковыванием углубления под шляпку:
Для саморезов по понятным причинам очень важна коррозионная стойкость. В ответственных узлах, предпочтительнее применение оцинкованных саморезов.
6. Заключение
Таким образом, можно сделать вывод: использование гвоздей или саморезов следует выбирать, согласно проекту дома. В местах соединений, испытывающих нагрузки «на сдвиг» лучше использовать гвозди, а при нагрузках «на разрыв» предпочтительнее применять саморезы.
Саморезы для каркасного строительства необходимо использовать осмотрительно. Многие начинающие застройщики делают свой выбор в пользу шурупов. Они полагают, что именно резьбовое соединение придаст конструкции прочность и долговечность. На оцинкованные саморезы возлагаются большие надежды относительно их устойчивости к коррозии. Гвозди сегодня незаслуженно забыты. Эти крепкие и надежные метизы по непонятной причине считаются пережитком прошлого. Мало кому хочется часами размахивать молотком, рискуя нанести себе травму. С шурупами все намного проще: они просто вкручиваются в дерево, легко извлекаются, если допущена ошибка. На самом деле, решая вопрос, саморезы или гвозди использовать при возведении каркасного дома, нельзя быть категоричным. Применение найдется обоим типам крепежа. Остановимся на плюсах и минусах каждого вида.
Для работы с деревом необходимо приобретать шурупы с широким шагом между витками резьбы. Метизы для металла имеют меньший диаметр и шаг резьбы. Они не обеспечивают необходимой прочности крепления, так как древесина намного мягче металла.
Делая выбор в пользу шурупов в качестве крепежа для каркасного дома, следует учитывать ряд факторов:
- Изделия имеют довольно высокую стоимость. Она на порядок выше, чем у гвоздей. Чтобы собрать многочисленные каркасы, потребуется несколько тысяч шурупов. А это обойдется в круглую сумму.
- Шурупы изготовлены из каленого металла. Использовать их можно только в соединениях, где нагрузка приходится на отрыв. При поперечном давлении металл легко ломается.
- Если саморез сломается, то извлечь отломанный фрагмент будет невозможно. Это может стать проблемой, если проводится точная работа.
- Вкручивание шурупов проводится с помощью шуруповерта. Если использовать электрический инструмент, то возникнут неудобства с кабелем. Ресурс аккумуляторного прибора ограничен. Уже через час работы сядут оба аккумулятора. Строительство будет приостановлено.
- Для стягивания деревянных фрагментов нужно использовать шурупы с резьбой только на нижней части. Только так будет достигнута плотная и надежная стяжка.
Однако не стоит однозначно отказываться от использования шурупов в строительстве каркасного дома. Без саморезов не обойтись при установке замков, монтаже уголков и петель. Метизы с резьбой нужны при работе с хрупким материалом, который разрушается от удара.
При проведении отделочных работ используются специальные саморезы со сверлом на конце и широкой шляпкой.
Такими метизами крепится гипсокартон и панели сайдинга. С помощью шурупов можно крепить тонкие обшивочные рейки, предварительно просверлив в них отверстия. Специальными шурупами с резиновыми шайбами прикручивается профнастил к обрешетке.
Решая, какие шурупы покупать для строительства, не следует выбирать изделия, покрытые цинком. Стоят они намного дороже обычных метизов, но также ржавеют от сырости. Лучше потратиться на шурупы из нержавеющей стали. Они прослужат десятилетия без потери эксплуатационных характеристик. Метизы из нержавейки можно будет выкрутить при демонтаже здания.
Выбор в пользу гвоздей
Эти изделия имеют многовековую историю использования в строительстве деревянных зданий. При вбивании гвоздя в дерево происходит раздвижение его волокон и плотное обжатие металла. Даже гладкий гвоздь обеспечивает достаточно плотную фиксацию деталей. Что касается нагрузки на сдвиг, то сломать гвоздь практически невозможно. Он может погнуться, но не лопнуть. Скорее треснет брус или доска. Чтобы обеспечить надежную фиксацию на отрыв, необходимо использовать гвозди с резьбой или насечками. Такие изделия работают не хуже дорогостоящих саморезов.
Рассмотрим, какие гвозди можно использовать на различных этапах строительства:
- При создании перекрытия. Как правило, создается многослойный пирог из досок и бруса. Лаги могут иметь толщину до 150 мм. Крепить их к балкам нужно гладкими гвоздями длиной 200-250 мм. Прибивать половые доски к лагам нужно винтовыми гвоздями, длина которых в 2 раза больше толщины доски.
- При монтаже каркаса. Собирают его из бруса сечением 110х50 мм. Лучшим выбором для скрепления таких фрагментов являются гвозди 100 мм с насечками.
- При монтаже обшивки. Толщина щитов для внутренней и внешней обшивки варьируется в пределах 20-30 мм. Оптимальным вариантом является использование 60 мм гвоздей с насечками или резьбой.
- При обшивке вагонкой или блок-хаусом. Чтобы не портить внешний вид обшивки метизами, целесообразно воспользоваться гвоздями без шляпок. Длина таких изделий должна быть на 2-3 см больше толщины обшивки.
- При монтаже окон. Гвозди используются только в том случае, если оконные рамы крепятся к стенам с помощью пластин. Если выполняется сквозное крепление, то используются длинные саморезы или анкерные болты.
При работе с гвоздями необходимо использовать молотки разного веса и конфигурации. Для забивания гвоздей длиной 100-200 мм необходимо иметь инструмент весом от 1 кг. Изделия средней длины (50-100 мм) нужно забивать молотком весом 300-500 г. При работе с метизами для отделки вполне достаточно маленького молотка весом 100-200 г. Покупать гвозди лучше оптом.