Росвуд'овский каркасник - 2

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

В диалоге с одной из компаний занимающейся каркасниками заводской готовности возник вопрос о применении К- укосин, как методе обеспечения жесткости каркаса стены. В некоторых иллюстрациях из интернета такой тип укосин встречается в местах где установка обычной врезной укосины (let-in brace) от верхней до нижней обвязки стены затруднительна. Обычно такие места возникают у проемов, расположенных близко к углам здания.

Вот к примеру иллюстрация из Advancedframing

Однако в СА Коде (при достаточно большом многообразии указанных в нем методов обеспечивающих жесткость каркасной стены) такой тип укосин отсутствует.
В общем, задался вопросом - почему так. «Порыв» литературу по каркасному домостроению нашел в книге «WOOD-FRAME HOUSE CONSTRUCTION» (L. O. ANDERSON, Engineer
Forest Products Laboratory) такое упоминание об этом типе укосин:

То бишь тесты проведенные «Лабораторий лесных продуктов» показали, что обычная врезная укосина от верха до низа стены, более эффективна чем К-укосина, даже если угол наклона обычной укосины больше 45 град.

Стало интересно, что же это были за тесты и насколько эффективны в них оказались различные типы укосин.

В базе данных ForestProductsLaboratory удалось найти описание этих исследований, изданное как «GUIDESTOIMPROVEDFRAMEDWALLSFORHOUSES» (U. S. FORESTSERVICERESEARCHPAPERFPL 31 AUGUST 1965).

В описании приводятся результаты тестов стен на жесткость (сдвиг в плоскости стены) каркасной стены при различных конструктивных мероприятиях ее обеспечивающих.
Несмотря на то, что современная строительная практика в СА в большинстве случаев предусматривает применение плитной обшивки жесткости (фанера/OSB/МДВП), в проектах «отечественных производителей» укосины довольно частое явление.

Результате исследований Forest Products Laboratory сформированы в «кратном выражении» и, думаю, "широкому кругу читателей" будет интересно узнать во сколько раз та или иная конструкция жестче чем базовая стена в которой не сделано никаких усилений.
За базовую контрольную панель (control panel) принята стена с каркасом из досок 2х4 (38х89мм) высотой 8’ (2,44м) длиной 12’ (3,6м). С шагом стоек 16” (406мм) одной нижней и двойной верхней обвязкой. В качестве внешней обшивки базовой стены принята горизонтальная зашивка доской 1х8' (19х184мм) закрепленной на 2-а гвоздя (58мм) к каждой стойке каркаса.

Нагрузка сдвига прилагалась к верхнему углу стены, размещенной в кондукторе, как показано на рис. ниже.

Фиксировалось два параметра

1. Жесткость (rigidity). Под ней понимается величина сдвигающей нагрузки, которую надо приложить к стене чтобы вызвать ее смещение (сдвиг) в уровне верхней обвязки на величину 0,5 “(13мм)
2. Прочность (strength). Под ней понимается величина сдвигающей нагрузки, которую надо приложить к стене чтобы произошло (что раньше наступит) - либо разрушение либо сдвиг (смещение) в уровне верхней обвязки на величину более чем 5 “(127мм).

Жесткость и прочность базовой стены приняты за единицу.

ТЕСТ №1
Базовая стена + врезная укосина (let-inbrace) из доски 19х89 под углом 45 град от верха до низа панели со стороны приложения нагрузки и врезная К-укосина с другого торца

По результатам теста видим, что жесткость и прочность панели после установки укосин выше 4,4 и 3,9 раза соответственно.

Важным результатом теста было и то что при увеличении шага стоек панели с 16 до 24’ (с 406 до 610мм) прирост прочности был в 2-а раза меньшим (жесткость 2,7, прочность 2,0).

ТЕСТ №2
Стена без горизонтальной обшивки доской. Для придания жесткости стена обшита доской 1х8 (19х184мм) диагонально.
Тесты производились как на глухой панели так и на панели ослабленной окном и дверью.

Видим, что диагональная обшивка дает очень существенный прирост прочности на глухой стене (более чем в 8 раз). Прирост жесткости стены при этом сильно зависит от того с какой стороны к стене прилагается нагрузка (работает ли диагональная обшивка на сжатие /compressionили растяжение/tension)

Так же по результатам тест видно, что на стене ослабленной окном и дверью диагональная обшивка доской почти не дает прироста в жесткости

ТЕСТ №3
Каркас без горизонтальной обшивки доской. Для придания жесткости стена обшита древесноволокнистыми плитами размером 1,22х2,44м в вариантах:
- мягкими древесноволокнистыми плитами толщиной 25/32” (20мм)
- древесноволокнистыми плитами средней плотности (medium density) толщиной ½ “ (12,5мм)

Тесты производились как на глухой панели, так и на панели ослабленной окном и дверью.

Помимо основных показателей прочности здесь интересен результат сравнения прочностей стен в зависимости от варианта обшивки проемов (с перекрытием углов проемов Е или с разрывом листов по углам проемов и доборными частями обшивки над и под проемом F)

Жесткость обоих способов обшивки проемов оказалась близкой, тогда как прочность выше у стен с разрывами обшивки в углах проемов (т.к. в углах образовываются концентраторы напряжений, прочности листа обшивки при критических нагрузках не хватает и в результате возникает разрыв в МДВП плите от угла проема)

ТЕСТ №4
Каркас без горизонтальной обшивки доской. Для придания жесткости стена обшита листами фанеры 1,22х2,44м в вариантах толщины фанеры и гвоздей крепления:
- толщиной 5/8” (16мм), гвозди 58мм;
- толщиной 3/8” (9,5мм) гвозди 48мм;
- толщиной 1/4” (6,35мм) гвозди 48мм;

Тестировался разный шаг гвоздей в креплении листов:
- 6/12” (150/300мм контур/внутри листа
- 5/10” (127/254мм контур/внутри листа)
- 2,5/5” (64/127мм контур/внутри листа)

Тесты производились как на глухой панели, так и на панели ослабленной окном и дверью.
Так же протестирован вариант с дополнительной приклейкой листов фанеры к стойкам (на манер чернового пола)

По результатам тестов видим, что:

1. Увеличение толщины фанерной обшивки оказывает существенное влияние на общую прочность стены, однако на жесткость стены влияние толщины не велико.
2. Уменьшение шага гвоздей в креплении листов дает значительный эффект в увеличение жесткости стены и является более эффективной мерой в наращивании ее жесткости, чем увеличение толщины обшивки без изменения шага ее крепления.
3. Дополнительная приклейка листов фанеры к каркасу не дает большого прироста в общей прочности, однако позволяет значительно увеличить жесткость стены (от 2,5 до 5 раз). Так же приклейка фанеры дает очень хороший результат по прочности и жесткости стен, ослабленных проемами.

Еще один важный результат тестов стен с фанерной обшивкой – при увеличении шага стоек с 406 до 610мм прочность и жесткость стены практически не изменялись (т.е при применении листовой обшивки шаг стоек каркаса уже не оказывает такого влияния на прочность и жесткость стены, как в варианте с укосинами, где влияние шага стоек на прочность стены на сдвиг велико (см Тест №1).

ТЕСТ №5
Базовая стена с горизонтальной обшивкой доской + врезные укосины (let-inbrace) из доски 19х89 врезанные под различными углами (60град; 45град; 45град К-укосина, несимметричная К-укосина)


Выводы по результатам тестов укосин:

1. Врезная укосина от верхней до нижней обвязки, расположенная под углом в 45 град – самая эффективная мера по жесткости и прочности стены из рассмотренных вариантов врезки укосин
2. К-укосины вдвое уступают по жесткости врезной укосине установленной от верхней до нижней обвязки в том же промежутке что и К- укосина (т.е. под углом более 45град)
3. Несимметричные К- укосины эффективнее симметричных

И в конце некий «чарт-лист» эффективности мероприятий по обеспечению жесткости глухой стены высотой 2,44 и длиной 3,6м (единица измерения - во сколько раз они жестче* чем стена без укосин и плитных обшивок, зашитая с одной стороны горизонтальной доской 1х8” (19х184мм)

*Под жесткостью здесь понимается величина сдвигающей нагрузки, которую надо приложить к верхнему углу стены чтобы вызвать ее смещение (сдвиг) в уровне верхней обвязки на величину 0,5“(13мм).
"ЧАРТ" ЖЕСТКОСТИ СТЕН по результатам тестов

1. Фанера толщиной 9,5мм с приклеенная к стойкам каркаса стены – 24,0
2. Фанера толщиной 9,5мм закреплена гвоздями по контуру/внутри с шагом 152/305мм – 5,0
3. Укосина врезная 19х89мм под углом 45 град с одного и К-укосина с другого торца панели – 4,4
4. Диагональная обшивка доской 19х184мм – 4,2
5. Фанера формата 1,22х2,44мм вертикально с толщиной 6,3 мм закреплена гвоздями по контуру/внутри с шагом 127/254мм – 4,2
6. ДВП средней плотности формата 1,22х2,44мм вертикально, толщиной 12,5мм с шагом креплений 76/152мм – 4,2
7. МДВП формата 1,22х2,44мм вертикально толщиной 20мм с шагом креплений 76/152мм – 3,0
8. Две врезных укосины 19х89мм по краям стены под углом 60град – 2,6
9. К-укосина 19х89мм с одного края стены – 1,4

Вот такая инфа для интересующихся темой каркасного домостроения

 

Не зачёт!
Не нашёл варианта с двумя укосинами из 25х150 + шиппазная МДВП с шагом крепления 150.

 

Владимир, разрешите добавить.
Обшивка доской 184х19мм, горизонтально, с соединением каждой доски со стойками двумя гвоздями 8d common, сама по себе дает ощутимую прибавку к прочности стены. До 200 фунтов, на погонный фут
(Racking strength of wall: let-in corner bracing, sheet matirials and effect of loading rate. Madison. 1977.)
То есть близко к укосинам работающим без дополнительных обшивок.

 

@Росвуд, позволю себе в очередной раз поинтересоваться, может все таки книгу?)

 

У меня заиграло в одном месте. Владимир, мне теперь бежать и снимать сайдинг и прибивать туда Белтермо? А то у меня проемов при диагональной зашивке дюймовкой - в каждой стене по 4 штуке

 

Владимир, к сожалению, эффект от приклейки плит к стойкам указан только для фанеры. Не встречалось ли что-то подобное для остальных вариантов gkbn, указанных в исследовании?

 

Метод диагональной обшивки доской DWB включен в КОД. Для адекватной работы на жесткость минимальные "глухие"сегменты стены с такой обшивкой (согласно СА кода) д. б. не менее 4х8' (1,22х2,44 (h) м)

Если по Вашим простенкам это условие выполняется, стены будут удовлетворять требованиям по жесткости.

 

Конкретно для разных типов плит обшивки не встречалось, но в целом эффект будет сходным, жесткость стены резко возрастет, тогда как прочность либо не изменится либо даже снизится (в зависимости от несущей способности клея.
Работа приклеены обшивок в стенах жесткости существенно отличается от стандартной с метизным креплением, вот выдержка из амерской книжки:
"Adhesive connections do not allow slip between the sheathing and framing and do not permit energy dissipation, which generally occurs through nail bending. As a result, a glued diaphragm would be anticipated to behave nearly elastically up to a failure load and then fail in a brittle manner. In addition, adhesive sheathing to framing connections will be significantly stiffer than nailed connections, attracting higher loads to the adhesive where both types of attachment are used in combination. For these same reasons, use of adhesive in shear walls resisting seismic forces is not recommended..."

"Клеевые соединения не позволяют происходить скольжению между обшивкой и каркасом и не позволяют рассеивать энергию, что обычно происходит за счет изгиба гвоздя. В результате клеевая диафрагма будет вести себя почти упруго до отказа, а затем разрушится хрупким образом. Кроме того, обшивка приклеенная к каркаса, будет значительно более жесткой, чем гвоздевые соединения, что вызовет более высокие нагрузки на клей, где оба типа крепления используются в комбинации. По этим же причинам использование клея в стенках сдвига, сопротивляющихся сейсмическим воздействиям, не рекомендуется"

То бишь для критических нагрузок (сейсмика) такой вариант крепления обшивки не в допуксе. Для повышения же жесткости при обычных ветровых нагрузках, даст эффект.

 

Эффект только будет отличаться у осб и мдвп, ибо оторвать верхний слой мдвп нагрузкой гораздо легче. Хотя эффект безусловно должен быть.

 

@Росвуд, каково Ваше мнение по поводу хедера: классический вариант - хедер наружный-утеплитель-хедер внутренний. Насколько рабочий вариант хедер снаружи, хедер посередине, утеплитель изнутри? Формально - так проще с точки зрения монтажа. В чем подвох ?

 

Не знаю упоминается ли об этом где то в теории, но помимо продольной жесткости, которая играет главную роль в устойчивости всей конструкции есть еще и поперечная которая (из практики) влияет на сохранение прямолинейности стены. Стены со сплошной (без проемов) обшивкой после окончания строительства имеют лучшую прямолинейность по сравнению со стенами имеющими проемы, а стены со сдвоенными стойками проемов имеют лучшую прямолинейность по сравнению со стенами с одинарными стойками.
Изгибы стоек и обвязок дугой хоть и не большие (от 3х до 10-15мм) но для качественной отделки как то уж очень много. В случае с перекрестным каркасом решается довольно просто. Но в СА он не популярен.
А чего там может быть в домах с укосинами и предположить боюсь.

 

Например хедер внутри дает хорошее основание для крепления карнизов и других надоконных элементов.

 

Карнизы обычно крепят шире окна.

 

Ширина карниза и ширина точек крепления могут быть не связаны, ну и всякие жалюзи, ролеты и пр. обычно по ширине идут.

 

По классике в конструкции терморазрыв, в районе которого и монтируется окно. По предлагаемой Вами схеме точка росы затягивается в помещение, кмк