Усадка каркасного дома

Усадка каркасного сооружения – это процесс минимальной геометрической деформации силового каркаса, связанный с уменьшением уровня влажности в его деревянных элементах.
Павел Усманов
Архитектор

Усадка, а в этом частном случае - осадка, свойственна всем строениям, из большей части известных людям материалов. Осаживаются даже здания из кирпича и камня, просто это долгий 5 – 8 летний процесс с минимальными значениями. Так же осадкой фундамента называют проседание под собственной тяжестью здания в грунт.

Сооружения из древесины, более всех остальных подвержены усадке - это аксиома. Таковы свойства физики древесины, как биополимерного материала. Бревенчатое здание за 1.5 года после постройки, усаживается на 7 – 11%, каркасное сооружение, выстроенное по технологии на 0.1% – 0,5%. Разница в размерах усадки между бревенчатым и каркасным сооружениями, столь зрима и велика, что даже опытные инженеры - строители с научными степенями, привыкшие к осторожным оценкам, не берут 0,5% усадку каркасника в расчет. Оттого и говорят: каркасные строения - не усаживаются.

Содержание

Особенности усадки

Усадка деревянных изделий вдоль и поперек волокон, бывает радиальная, тангенциальная, объемная и линейная. Усушка, и как ее продолжение усадочные процессы, связаны с тем, что клетки древесины теряют связанную влагу из своих клеточных стенок. Миллионы древесных клеток отдают связанную влагу из своих оболочек, уменьшаются в размерах, и вслед за этим, уменьшается в размерах деревянное изделие естественной влажности. Заготовки прошедшие термальную сушку, намного более стабильны.

Размерность всех усадок измеряется их коэффициентами. Соотношение простое, чем выше коэффициент усадки, тем она больше. Наименьший коэффициент усадки деревянных изделий у линейной усадки вдоль волокон, он не превышает 0.1 – 0.3%. В радиальном направлении усадка 3 – 6%, в тангенциальном 7-12%. Это лаконично отмечено в научной статье «Влажность древесины и ее влияние на качественные характеристики пиломатериалов». Писали текст и проводили исследования два известных талантливых ученых, кандидат технических наук А.Н. Рогова и Г.В. Полещук.

Радиальные и тангенциальные усадки вдоль волокон, впрямую действуют на уменьшение объема деревянного изделия, особенно когда оно находится в конструкции в горизонтальном направлении, испытывает нагрузки, и не прошло предварительную термическую сушку в сушильных камерах.

Поэтому, столь сильно усаживаются срубы из бревен или бруса естественной влажности. Эти строительные единицы находятся там в горизонтальном виде, и их объемные усадочные процессы, особенно сильно влияют на всю конструкцию. Плюс к этому, в результате, расстояния между бревнами увеличиваются. Прижимаясь друг к другу под весом перекрытий, стропильной группы, и тяжелой стены, бревна дополнительно уменьшают общую высоту стен.

Если деревянное изделие, бревно, доска или брус, установлено в конструктиве жилья вертикально, то оно в основном подвержено лишь линейной усадке вдоль волокон. В нашем случае речь идет о всех стойках, и иных элементах вертикальных элементах конструкции силового каркаса, каркасного сооружения. Они подвержены лишь линейной усадке вдоль волокон, которая столь не значительна, что не превышает суммарно за все время, даже 0,5%.

Галерея

Видео

Отсутствие усадки каркасных строений: причины

Необычайно малая величина усадки каркасных строений, связана с качеством калибрования древесных строительных единиц и с конструктивными особенностями, применения их в силовом каркасе жилища.

Калибрование – это термическое высушивание древесины до нормативных показателей и фрезерование либо строжка заготовки, в необходимую форму и размер.

Термальная сушка в конвекционных камерах выгоняет свободную и связанную влагу из древесины, тем самым обеспечивая ее допустимую размерную стабильность.

строительство каркасного дома
Фото 1. Строительство каркасного дома

Причины минимальной усадки каркасных сооружений
  1. Профессиональная постройка каркасного строения полагает применение деревянных элементов термальной сушки. Это выступает надежным гарантом стабильности всех используемых строительных единиц. Их усадка - не велика.
  2. Все вертикально сориентированные элементы конструктива здания, испытывают только один вид усадки влияющий на общую геометрию здания. Это линейная усадка вдоль волокон, чьи показатели 0.1 – 0.3%, изучены учеными, и закономерно признаны - не критичными.

Не сушеный материал

Пиломатериалы различаются и классифицируются специалистами по степени влажности
  • Пиломатериалы естественной сушки, из воздушно-сухой древесины. Влажность 15 – 20%. В строительном языке их зачастую называют пиломатериалы естественной влажности
  • Пиломатериалы технологической сушки, из комнатно-сухой древесины. Влажность 8-12%. В одном из строительных определений, такую влажность древесины, именуют монтажной влажностью.

Каркасные дома на сваях
Фото 2. Каркасные дома на сваях

Строительные единицы (брус, доски) естественной сушки, стоят намного дешевле, чем те же самые пиломатериалы, высушенные технологическим путем в термокамерах. В это нет ничего удивительного, древесина которая не прошла техническую сушку, не пригодна для создания каркасов в объектах высокой степени ответственности (жилых зданий). Снижение уровня влажности у таких строительных материалов всегда ведет к их усушке и короблению. Все эти процессы на деревянных материалах естественной влажности, выражены чрезвычайно сильно.

По единому мнению, ученых и инженеров – архитекторов, нестабильность пиломатериалов естественной влажности, может стать критически опасной для качества каркасной конструкции, каркасного здания. СНиП 2 – 25 – 80 «Деревянные конструкции», прямо рекомендует, применять для построек высокой степени ответственности, пиломатериал с влажностью от 8-12%. Это, как раз градация деревянных строительных единиц технической сушки. Что бы не произошла усадка каркасного дома, надо применять именно такой пиломатериал технической сушки.

Дом каркасный на винтовых сваях
Фото 3. Дом каркасный на винтовых сваях

Каркас естественной влажности

Решение о создании каркаса, каркасного здания, из пиломатериалов естественной влажности - глубоко ошибочное, чем бы оно не было вызвано. Это единственный вариант, где усадочные процессы в каркасном домостроении, будут столь ярко видны, что могут привести к печальным последствиям.

Причин выбирать такие губительные для будущего здания, технические решения - не столь много:
  1. Желание сэкономить деньги. Пиломатериалы естественной влажности, стоят намного дешевле, чем точно такие же по сортаменту, но прошедшие сушку в термальных камерах. Разница в цене у такой древесины, дифференцировано равна разнице в качестве.
  2. Отсутствие специальных знаний. Зачастую, заказчик просто не разбирается на должном уровне в свойствах древесины, или добросовестно обманывается не этичными «строителями». Которые готовы построить, но совершенно не планируют нести ответственность перед клиентом за свою работу.

Каркас естественной влажности
Фото 4. Каркас естественной влажности

Каркасная конструкция из таких пиломатериалов, это как мина замедленного действия с включённым обратным отсчетом на таймере. Пиломатериалы естественной сушки, после установки будут стремительно терять влагу. Тангенциальная, радиальная и объемная усушки, проявят себя очень ярко. Начнутся процессы усадки каркасного дома. Элементы конструкции станут уменьшатся в диаметре, и при этом менять свою геометрию. Учитывая, что усушка будет идти форсировано, и при этом не равномерно, а древесина имеет сильно выраженные ортотропные и анизотропные свойства, - начнется коробление всех деревянных элементов каркаса. Каркас из бруса естественной влажности, будет крутить и выгибать.

Каркас дома
Фото 5. Каркас дома

В следствие этого во всех узлах конструкции, в местах крепления стоек, балок, перемычек, обвязок, стропил и их подкосов, возникнут излишние напряжения. Каркас сооружения утратит стабильность. В практике многократно бывало, что усыхающий материал, «срезал», не только саморезы, но и даже ершенные гвозди, при этом полностью разрушая узел конструкции. Те, кто говорит, что жестко закрепленные в каркасе доски не пострадают от ее усадки, либо не разбирается в вопросе, либо лукавит, обманывая клиента. Усушка пиломатериалов естественной сушки смонтированных в каркас жилья, переходит в усадку, а в след за ней начинается утрата формы деревянным изделием, выраженная в короблении.

Спустя достаточно короткое время, заказчик, спланировавший применение в каркасе древесины естественной влажности, поймет, что полученная экономия выявляется в дополнительных расходах на ремонт уже построенного жилья. К сожалению, есть много случаев которые говорят даже о частичном разрушении подобных каркасных сооружений. Ситуации поучительные, но заказчиков по-человечески – жалко.

каркасное домостроение
Фото 6. Каркасное домостроение

Следует помнить, качественное каркасное домостроение проводить древесинным материалом естественной влажности, невозможно даже технически. Это - грубейшее нарушение строительной технологии. Профессиональные строители, всегда этичны к заказчику, они ответственно относятся результатам своей работы, и никогда не посоветуют применять в каркасе здания пиломатериал естественной влажности.

Усадка каркасов из металла

Коэффициент теплового расширения металлов (сплавов) – это измеряемое качество металлического тела, характеризующее его (объемную и линейную) реакцию на увеличение температуры тела на 1 К, при стабильном атмосферном давлении.

Металл каркаса имеет коэффициент теплового расширения, причем у каждого сплава он свой. Работа коэффициента выражается в том, что при нагреве, металлическое изделие расширяется, при остывании - сужается.

Металлический каркас дома
Фото 7. Металлический каркас дома

Чем выше коэффициент, тем сильнее расширение. Отрицательные значения этого коэффициента в расчет не берем, это лишь исключения касающиеся редких прецензионных сплавов и композитов с заданными свойствами, подтверждающие правила.

Усталость металла каркаса – это постепенное разрушение структуры металла на молекулярном уровне, в следствие (постоянных, цикличных, переменных) деформационных нагрузок, выражаемое в деградации его механических свойств.

Металлические каркасные конструкции подвержены тепловым расширениям, и усталости. При нагреве они увеличиваются в размерах, при остывании уменьшаются, во время постоянных нагрузок накапливают усталость металла внутри своей структуры, и разрушаются. Это не усадка в чистом виде, как у древесины, но механизмы и реакции металлических каркасов – схожие. Оценив эти свойства и реакции металлических изделий на нагрев и нагрузки, вдумчивый читатель уже понимает, что каркас из металла — это не незыблемая математическая константа, он тоже может по-своему «усаживаться».

Каркасные постройки из металла, не плохи и не хороши. В них есть свои плюсы и минусы. Это дело вкуса заказчика из чего строить свое жилище. Металлические каркасы, должны обязательно быть покрыты термозащитой. Без этого коэффициенты температурного расширения, будут негативно влиять на них. Конструкция утратит пространственную жесткость, и станет зыбкой, в итоге жилище будет «ходить ходуном». Проектирование такого жилища требует величайшей скрупулезности, в расчётах несущих конструкций, ребер жесткости и прочих узлов.

Металлокаркас для частного дома
Фото 8. Металлокаркас для частного дома

Осадка и усадка фундамента

Осадка фундамента (основания) – это процесс погружения фундамента здания в почву, вызванный уплотнением грунта (переориентацией почвенных фракций в более плотную структуру), под фундаментом в результате давления здания на почву.

Осадки фундаментов классифицируются на следующие:
  1. Не равномерная осадка. Это разность абсолютных осадок структуры или связанных элементов, одного и того же фундамента.
  2. Усадка – это изменение линейных размеров и формы деревянного (брусового, бревенчатого или каркасного) дома, в результате утраты влажности (усушки) его деревянными элементами.
  3. Чрезмерная осадка. Это осадка фундамента, происходящая в результате уплотнения грунта или его деформации под основанием, от нагрузок сооружения на него выше расчетных.

Здесь отчетливо видно, что усадка деревянного каркаса конструкции, с точки зрения фундаментальной строительной науки, оценивается лишь, как частный случай осадки фундамента. В нескорых семантических построениях (словосочетаниях), этот процесс называют усадкой фундамента.

Обычная осадка фундамента, как и типовая усадка каркасного сооружения, это естественные, прогнозируемые и изученные физико – механические строительные процессы.

дом на железобетонных сваях
Фото 9. Дом на железобетонных сваях

Неправильная осадка фундамента: причины

Неправильная осадка фундамента здания является следствием:
  • Ошибки в анализе геомеханической модели грунта
  • Неправильными расчетами несущих способностей фундамента.
  • Ошибки в расчете несущих способностях грунта под его подошвой.
  • Нарушение норм заглубления фундамента. Заложение его выше норматива.
  • Увеличение выше проектируемого веса сооружения, превышающее запас несущих возможностей, как фундамента, так грунта под ним.
  • Нарушение технологии любой из основных строительных операций по созданию уплотнённой песчано - гравийной «подушки», неправильно выполненный дренаж, плохое армирование фундамента, ошибки в его бетонировании.
  • Низкая квалификация исполнителей в любом из звеньев, выполняющих работы по созданию фундамента, инженера – геотехника, проектировщика, инженера архитектора, прораба, рядовых монтажников – монолитчиков.
  • Чрезмерно длительная эксплуатация здания.
  • Резкое природное увеличение выше прогнозируемых нормативов, количества или уровня залегания грунтовых вод, внутри геомеханической модели под подошвой фундамента.

Любая из этих ситуаций или сумма нескольких из них, приведет к неправильной осадке фундамента. Результатом неправильной осадки фундамента могут быть трещины в фундаменте, цоколе, несущих стенах, плитах перекрытий. Для здания и его владельца - это может грозить очень неприятными, и даже трагическими последствиями.

Возведение каркаса на железобетонных сваях
Фото 10. Возведение каркаса дома на железобетонных сваях

Обычно все эти вышеуказанные факторы (кроме 8 и 9) вызваны, ошибочной попыткой заказчика, сэкономить на качестве применяемых материалов, и профессиональном уровне исполнителей проекта жилища.

Осадки свайного фундамента каркасного дома

Осадка свайного фундамента – это изменение уровня залегания свай внутри грунта, в результате получения нагрузок от эксплуатируемого дома. Причинами осадки свайного основании (фундамента) являются неверные расчеты несущей способности геомеханической модели почвы на заданной глубине под свайную группу, и устойчивости фундамента в ней. Обычно эти недочеты происходят на стадии проектирования.

Каркасное строение на свайном основании - это один из самых надежных вариантов. Если применяются винтовые сваи, то к надежности, добавляется, что не мало важно, еще и практичность. Каркасный дом на сваях - это технологически верное решение.

Чем глубже в геомеханической модели находятся слои почвы, тем в результате давления, там плотнее структура грунта, и закономерно выше его несущая способность. Поэтому сваи, уходящие в почву глубже уровня промерзания, опираясь на очень плотный грунт, надежно держат на себе фундамент и стоящее на нем каркасное строение. Взаимосвязь очень несложная, чем плотнее порода под подошвой сваи, тем меньше будет осадка фундамента.

Каркасный дом на винтовых сваях
Фото 11. Каркасный дом на винтовых сваях

СНиП 2.02.01 «Деформация зданий и сооружений», с научной дотошностью предусматривает допустимый диапазон осадки свайных фундаментов. Допустимая осадка основания происходит равномерно по всему пятну застройки, и не ведет к разрушительным последствиям для фундамента и здания.

Каркасные строения под усадку: зачем?

С точки зрения научного подхода к строительству, эта фраза звучит технически ошибочно, так как усадка каркасного сооружения не является значимым показателем. В некоторых, очень редких случаях, заказчик разбивает строительство каркасного дома на этапы, с точки зрения пошаговых инвестиций в свой проект.

Технические решения, растянутые в общем на год, выглядят примерно так:
  • Фундамент из винтовых свай с ростверком.
  • Монтаж каркаса стен и стропильной группы.
  • Завершение «теплого контура». Монтаж пирога утепления в стены, обшивка их фасадными панелями и настил кровли.
  • Внутренняя отделка.

Экономии средств заказчику - это не принесет, а напротив в общем, будет стоить дороже. Если строит крупная клиентоориентированая строительная компания, то возможно они возьмутся за такой долгий поэтапный проект, но только сугубо по причине этичности к заказчику.

Профессионалы, которые могут в спокойном режиме сделать всю работу по постройке каркасного дома «под ключ» (вместе с внутренней отделкой), за 2 – 3 месяца, чрезвычайно не любят растягивать подобный производственный процесс - на год. В таком случае им придется на каждом этапе заново организовывать работы, а перед этим еще инженер архитектор и прораб будут проверять, не повреждена ли конструкция, которая стояла несколько месяцев, без ее онлайн контроля через камеры.

Дом каркасный под усадку
Фото 12. Дом каркасный под усадку

Специалисты компании «Домостроительные технологии Павла Усманова» считают. Постройка каркасного дома «под усадку», - это последовательное, без пауз, выполнение 1, 2, 3 этапов, (в виде полного создания «теплого контура») каркасного дома под крышей. Потом, после паузы, необходимой заказчику, выполнение комплекса всей внутренней отделки. В процессе паузы, клиент, как раз может оценить «усадку» здания, и финансово организоваться для оплаты внутренней отделки. В таком технологически верном варианте, крупные строительные компании работают с удовольствием.

Конструктивные элементы, которые могут усаживаться

Все деревянные строительные единицы примененные в процессе постройки и отделки фасада каркасного сооружения, могут быть подвержены процессам усушки. Внутренней отделки из дерева - это тоже касается. Усадка - это физика поведения древесины.

  • Ростверк.
  • Обвязка стен.
  • Стропильная группа (каркас крыши).
  • Пол.
  • Деревянные облицовочные панели на фасаде и внутри дома.

Резюмируем

Любой дом из любого материала - подвержен осадке (усадке). Это естественный процесс, равнозначно связанный с гравитационным полем Земли и с индивидуальными свойствами применяемых строительных материалов. В деревянных строениях из бревен или бруса, усадка - очень велика, она продолжается по несколько лет. По сравнению с ними, каркасный дом - фактически не усаживается.

Для того, чтобы построить хороший каркасный дом, не надо пытаться экономить на строительных процессах, качестве применяемых материалов и профессиональном уровне исполнителей. Это - очень рискованная экономия.

Следует обращаться в крупную клиентоориентированую строительную компанию. Ее производственная база и интеллектуальный потенциал проектировщиков, инженеров – архитекторов, прорабов и монтажников, сгенерирует вашему дому профессиональное качество. Стоимость работ в рынке среди крупных компаний, примерно одинаковая, плюс минус 10 – 15% от сметы.

Строительство каркасных домов и бань
Фото 13. Строительство каркасных домов и бань

Наша компания «Домостроительные технологии Павла Усманова», именно такая. Мы уже больше 10 лет строим загородные дома и коттеджи в полном цикле, и «под ключ». Помимо капитальных домов из теплой керамики, автоклавного газобетона, мы строим, и каркасные дома. Проектирование домов каркасного типа — это тоже наш профиль. Если пожелаете мы с радостью, построим и вам. Мы работаем для вас в Москве и Санкт – Петербурге.


Написать комментарий

Популярные решения

Двухэтажный дом из газобетона 10х10 проект Ждан
Общая площадь: 166,7 м2
Стоимость: 7 168 100 i
Полутораэтажный каркасный дом 11х13 проект Сияна
Общая площадь: 122,6 м2
Стоимость: 3 567 000 i
Двухэтажный дом из газобетона 9х10 проект Карл
Общая площадь: 154,1 м2
Стоимость: 6 626 300 i