зачем нужен ригель в каркасном доме
Усиление оконных и дверных проемов в каркасном доме
Основные вертикальные нагрузки на каркас дома несут стойки каркасных стен. Это в первую очередь вес кровли дома, к которому в зимнее время добавляется вес лежащего на кровле снега. Каркасные стены в большинстве своем имеют естественные проемы для окон и дверей, что изменяет распределение нагрузок. Стены с оконными и дверными проемами приходится дополнительно усиливать за счет такого инженерного решения, как установка ригелей.
1. Что такое ригель
В общем случае ригель – это опорная балка, на которую опираются другие элементы строительного сооружения, к которым относятся балки, стойки, колонны.
Она устанавливается горизонтально и распределяют нагрузку, оказываемую стропилами на все остальные балки, в то числе, стойки каркасных стен.
Рассмотрим вертикальные нагрузки, которым подвергаются стены каркасного дома. В первую очередь – это вес стропильной системы и кровли.
Стропила, принимают на себя нагрузку от кровли и передают ее через стены на фундамент. Равномерная передача нагрузок на каждую стойку каркасной стены обеспечивается за счет верхней обвязки каркаса.
Однако если в стене имеется оконный или дверной проем, равномерное распределение нагрузки нарушается. Некоторые опорные стойки в таком случае отсутствуют, и верхняя балка обвязки испытывает дополнительную нагрузку на изгиб.
Дополнительная нагрузка при отсутствии стоек
2. Канадский и финский ригель
Решением этой проблемы – дополнительной нагрузки на несущие балки – и является установка ригеля.
Основные вертикальные нагрузки на стойки каркаса исходят от
Нужно отметить, что существуют разные варианты усиления опорных балок. Так, в постройках по так называемой канадской технологии, ригели используются при сооружении каждого проема – дверного или оконного.
Более простая схема используется в строительстве по финской технологии. В данном случае ригель соединяет все стойки, и нагрузка распределяется по ним равномерно.
О преимуществах того или иного варианта можно спорить, но задачу свою они выполняют в обоих случаях.
3. Ригель в канадской технологии
В канадском домостроении дверной и оконный проем устраивается следующим образом. На ширину проема монтируются основные стойки (их называют целиковыми). Над окном или дверью ставится ригель (в данном случае его еще называют хидером, что в принципе разновидность ригеля). Его составляют из двух или трех сбитых друг с другом досок, так, чтобы толщина общей доски сравнилась с шириной стойки.
Именно ригель в данном случае принимает на себя нагрузку от балки перекрытия непосредственно над проемом.
Под ригелем целиковые стойки усиливаются дополнительными стойками – такими же досками. Прибивают их друг к другу гвоздями.
Монтаж ригеля и усиление стоек по канадскому варианту
Под окном устанавливаются дополнительные укороченные стойки. Иногда укороченные стойки прибиваются между ригелем и балкой перекрытия – если окно ставится намного ниже потолка. В верхней части доски желательно забить два гвоздя рядом, затем вниз с разбежкой 60 см, нижний гвоздь можно забить по центру в 15 см от пола.
Схематическое расположения ригеля по канадской технологии
Ригель в канадском варианте
Таким образом, нагрузка от стропил передается на ригель, а нагрузка от веса самого окна – на нижние укороченные стойки. В целом, вес кровли и окон распределяется по стене равномерно, так же, как она и распределялась бы при наличии недостающих стоек.
4. Ригель в финской технологии
В финской технологии дополнительно не усиливают сразу все стойки каркасной стены, так как в этом случае вес от стропил передается на общий ригель, а от него – на каждую стойку.
Таким образом, каждая стойка испытывает одну и ту же нагрузку. То есть, отсутствие стоек в местах оконного и дверного проема не меняет нагрузку на каждую оставшуюся стойку.
В данном случае ригель – это длинная доска (или сбитые между собой доски) протяженностью во всю стену и связанная со всеми стойками.
По сравнению с канадской технологией возникают две сложности – нужно использовать достаточно длинные доски и очень прочно крепить их к стойкам. Ведь нагрузка в данном случае перераспределяется между стойками и ригелем.
Обычно доски не производят длиной более 6 метров, тогда как стены зачастую имеют большую протяженность. Это решается просто – используют дополнительные доски, увеличивающие общую длину ригеля. Нагрузочная схема при этом не меняется, так как доска ригеля жестко связана со стойками.
Вторую проблему решают усиленным скреплением воедино стоек каркаса и доски ригеля – ее врезают в стойки.
Конечно, данные работы существенно усложняют создание каркасной стены, но дополнительно укреплять каждый оконный или дверной проем, как в канадской технологии – тоже долгая и трудоемкая операция.
Впиливать общий ригель можно изнутри и снаружи стены. Более удобно это делать снаружи, так как облегчается подъем каждой каркасной ячейки вертикально по периметру.
В защиту финской технологии стоит добавить, что сдвоенные доски, которые поддерживают ригель над и под оконным проемом окном являются дополнительными мостиками холода.
Схема расположения ригеля по финской технологии
Ригель в финском варианте
Таким образом основные различия между ригелями по канадской и финской технологии состоят в
5. Особенности создания проемов в каркасной стене
Как правило, шаг каркасных стоек выбирается исходя из ширины утеплителя – так чтобы плиты минваты было удобно закладывать в каркасную ячейку. Обычно шаг между стойками равен 60 см. Меньший шаг приводит к ненужному расходу материала и созданию дополнительных мостиков холода (см. подробнее в статье на нашем сайте тут).
При таком шаге установки стоек толщина досок, из которых сделаны стойки (как правило, используют доску сечением 150х50) достаточная для предельных нагрузок, действующих на стены.
Уточним, что вес кровли и снега в совокупности может достигать до трети общего веса дома.
Для монтажа различных дополнительных стоек используются обычные саморезы, длиной порядка 75 мм. Их желательно заворачивать «вкосую», чтобы усилить конструкцию.
Ригели устанавливают и в перегородках между помещениями, ведь во внутренних стенах тоже есть двери. На каждую перегородку тоже частично распределяется вес крыши и кровли и передается на фундамент.
6. Заключение
Укрепление оконных и дверных проемов является довольно непростой инженерной задачей. Даже небольшое отклонение верхней доски от горизонтальности вследствие неравномерной нагрузки влечет за собой заклинивание окон и дверей, а то и их поломку.
При строительстве стен все это должно учитываться еще на стадии планирования. Нельзя экономить на материале именно в этих узловых местах, и использовать для создания проемов только качественную, хорошо высушенную доску.
Проемы в каркасном доме
Проемы в каркасном доме — это ответственный узел, который требует грамотного подхода. Самые известные решения с проемами предлагают канадцы и финны. Давайте рассмотрим их по отдельности и постараемся разобрать самые сложные места и проблемы, которые возникнут при строительстве.
Проемы в канадском каркасном домостроении
Проемы в каркасном доме у канадцев состоят из сдвоенных стоек (целиковая стойка + доп. стойка на картинке ниже). Очень важный узел — оконный проём в каркасном доме.
Под и над оконным проемом ставятся укороченные стойки с таким же шагом, как и шаг основных стоек каркаса. Обычно основная нагрузка передается стойкам, но в проеме получается, что между цельными стойками слишком большой промежуток, поэтому мы ставим над окном Хидер (Header) из сдвоенной или строенной доски высотой 100-250мм (в зависимости от горизонтального размера проема и нагрузки от балок (лаг) перекрытия). Он принимает возникшие нагрузки на себя и таким образом укрепляет оконный проем.
Под хидером и под окнам располагаются горизонтальные доски проема, которые обычно разрезают дополнительную стойку (доп. стойку) на 2 части (на картинке ниже). Верхняя нужна, если хидер сбит из двух досок с промежутком посередине (там обычно закладывают пенопласт: например 50 мм дерева + 50 мм пенопласта + 50 мм дерева), чтобы к ней можно было нормально крепить окно.
Нижняя горизонтальная доска держит вес окна и передает его через укороченные стойки к нижней обвязке, а там к черному полу, а зачем уже к лагам и фундаменту. По такому принципу и работает каркасный дом сам по себе (все нагрузки распределяются по всем элементам каркаса и на каждый получается уже совсем немного).
Как это выглядит в реальности:
На фото ниже есть строенные доски (так как проем достаточно широкий), горизонтальные доски проема крепятся без врезки (так тоже часто делают), хидер сплошной и поэтому нет верхней горизонтальной доски под ним.
Кстати, проемы бывают и внутри дома (арки):
Узлы проемов с гвоздями в картинках: 
Проемы в финском каркасном доме
Как я уже говорил, есть разные подходы к проёмам в различных школах каркасостроения.
Проемы в каркасном доме у финнов выполняются немного по-другому. Никаких сдвоенных стоек тут нет, и это удобно по двум причинам: 1) мы не имеем щелей между стойками (а при использовании доски естественной влажности между стойками щели появляются неизбежно); 2) мы тратим меньше дерева.
Вместо сдвоенных стоек появляется новый элемент — ригель (на фото выше). Ригель — это доска (стоящая на ребре), врезанная в самой верхней части стоек каркаса (перед нижней обвязкой) снаружи или внутри. Я буду врезать снаружи, ведь это удобнее, но правильнее врезать ригель внутри (но тогда неудобно поднимать стену, хотя это и решается). Ригель распределяет нагрузку от балок перекрытия, а значит, нам не нужен хидер (ригель по сути уже и есть хидер, только во всю длину стены и одиночный).
Не забывайте, что доски редко бывают длиной больше 6 метров, а стены наоборот часто длиннее 6 метров, поэтому ригель будет состоять из нескольких частей. По правилам, он может состыковываться только над стойкой. Лучше, чтобы это была не стойка, на которой состыковывается верхняя обвязка.
Как это выглядит в реальности:
Вот и все основные приемы по оформлению оконных проемов в каркасных домах и отличия между канадским и финским подходами к этому.
Если вы сомневаетесь, какая технология подойдет именно вам, то почитайте отзывы о каркасных домах. Я собрал большое количество отзывов от реальных владельцев каркасников, которые уж точно могут ответить на вопрос, стоит ли вообще жить в таком доме: http://karkasgid.ru/otzyvy-realnyx-zhilcov-o-karkasnyx-domax-k-2017/
Задавайте свои вопросы, обращайтесь по любым вопросам, с удовольствием помогу, чем смогу.
Ригель в каркасном доме:
миф или необходимость?
Очень часто мне приходится отвечать на вопросы о необходимости ригеля в каркасном доме. Обычно эти вопросы задают те, кто уже начитался «жёлтой прессы» и наслушался «горе строителей», вопросы звучат примерно так: «Почему в СП или у Лари Хона в проёмах, как правило, везде сдвоенные стойки, а у вас в KarkasDom они только в нагружаемых проёмах? Почему бы не поставить сдвоенные стойки везде? Неужели вы не знаете, что так надо делать?» Отвечаем: всегда строительство (если мы говорим о правильном строительстве) идет не по тому, как сделал сосед или, как делают в Америке с древесиной 38х89мм, а из расчета нагрузок и российской древесины сечением от 50х100 и более. Итак, все по порядку.
В Америке ставят стойки с шагом 400, у нас 600, то есть на пролёт 2400 у них будет 7 стоек с сечением 0,338х7=236, у нас 5 стоек с сечением 0,500х5=250, это уже больше на 5%, а ввиду того, что у них стойки тоньше, и их несущая нагрузка до выгибания доски в 1,5-2 раза меньше российской, то наши стены выдерживают нагрузку намного больше американской стены сходной длины.
Для лучшего понимания рассмотрим пример: представим, на ветру 7 тонких деревцев и 5 в 1,5 раза толще, совершенно очевидно, что 7 тонких будут раскачиваться сильнее, чем 5 толстых, хотя ветровая нагрузка у них одинаковая. Также, следует понимать, что, когда в Америке ставят по бокам проема две сдвоенные доски сечением 38х89мм, то при пролёте 1м, из двух сдвоенных стоек, они имеют общее сечение (1,35кв/дм). В России такой доски нет, и когда мы ставим по одной доске 50х100мм, то мы на тот же пролёт будем иметь общее сечение (1,00кв/дм), что всего на 25% меньше, но при этом наша доска выдерживает, за счет своего сечения, на 50% больший вес (нагрузку до прогиба или искривления). Таким образом, в нашем варианте не сдвоенные, а одинарные стойки выдерживают сходную нагрузку, и мы можем ставить сдвоенные стойки и ригеля обязательно только в нагружаемых проёмах, а не во всех, как делают американцы.
С верхней обвязкой, все обстоит точно так же, у нас она в 1,5 раза больше сечением, а по несущей нагрузке выше в 3 раза(!), так как, чем шире/выше балка, тем больше она держит нагрузку! И, в этом случае, общее сечение не так важно, при том, что по высоте балки идёт не линейное увеличение нагрузки, а пиковое.
Например, балка длиной 3000мм, шириной 100мм, нагрузка 300кг:
высота балки 50мм прогиб 151мм(!) 15,1см!
высота балки 100мм прогиб 19мм менее 2см(!) разница более чем в СЕМЬ раз!
высота балки 150мм прогиб 6мм
высота балки 200мм прогиб 2мм!
При увеличении первого сечения всего вдвое, мы выигрываем в несущей способности почти в 8 раз!
Резюмируя первую часть, становится очевидно почему мы строим именно таким образом, или, как говорится, что русскому хорошо, то американцу… Если я вас не убедил, давайте считать дальше.
После того, как мы разобрались с сечениями и размерами, указанными в СП и применяющимися Америке, давайте посчитаем нагрузку крыши, на стойки и обвязку. Для примера возьмем наш самый популярный проект кд-21, 6х10м-120м2. Аттиковая стена в этом доме 10м длинной, стойки в данной стене стоят под стропилами, которых 16шт, плюс 2 сдвоены и 2 дополнительные, для крепления перегородок к стене. Для простоты расчета будем считать, что стоек не 20, а всего 16, как и количество стропил, нагрузку которых они передают на стену первого этажа и фундамент.
Площадь крыши данного дома: длина стропил 4,4м, ширина дома 10, крыши 11м, 4,4х11=48,4м2 на 2 ската, итого 96,8м2.
Вес снега по СПб макс. 200кг/м2, итого 19 360кг.
Вес самой крыши 50кг/м2, итого 4 840кг.
Запомним эти две цифры: вес снега 19 360кг, вес крыши 4 840кг, итого порядка 24 000кг в полностью снаряженном состоянии (для справки: такого количества снега на крышах домов по статистике не было более 50лет).
Из опор крыши у данного дома мы имеем: 4 стены поперек (2 несущих фронтона и 2 несущих перегородки (все стоит на фундаменте) и одна подконьковая вдоль. Если не брать 4 поперечные стены, развесовка 50% это приходится на центральную стену и по 25% на надстройку (аттиковую стену). Вернёмся к весу крыши со снегом, это 24 тонны, из них 12 приходится на подконьковую стену и по 6 тонн на аттиковую. Если брать средний вес снега за 50 лет, то это не более 12-16 тонн, возьмем среднее значение в 14 тонн, из них 7 на подконьковую стену и по 3,5 на аттиковую.
Считаем дальше. У нас в аттиковой стене 16 стоек, из них на около фронтонные и 2 средние перегородки приходится по 10% веса крыши, то есть 4 из 16 стоек держат 40% веса крыши и еще 12 стоек остальные 60% веса, делим вес 6т или 3,5т на 12/60%, то есть каждая стойка 5% веса, получаем точечную (сосредоточенную) нагрузку, которая приходится на нижнюю обвязку верхней стены, это 300кг (было 50 лет назад) или 175кг стандартный вес, а без снега и того меньше, всего 60кг.
Таким образом, нагрузка с которой может давить стойка будет составлять:
с небывалым снегом 300кг
с редким 175кг
с обычным 120-130кг
без снега всего 60кг
Далее, на картинке ниже, наш любимый оконный проем. Снова считаем процент давления от места установки стойки. Первый вариант, если проём 1м стойка давит ровно по центру макс. 300кг (обычный не более 150кг).
Если стойка стоит не далее 1/3, то уже не 300кг, а 150кг, и обычно 180кг и 90кг, соответственно.
Если стойка стоит не далее 1/4, то уже всего 150кг или 75кг, соответственно.
Если на проем приходятся 2 стойки или он шире 1,2м, то мы всегда ставим двойные стойки и сверху ригель.
Из цифр следует, что нагрузка на стойку от 75 до 150кг, что не очень много и совсем некритично. Даже если бы мы просто поставили стойку на окно поверх бруска в 1,2м, то даже в этом случае окно бы не заклинило и не перекосило.
Разбираемся дальше. Несущая способность сдвоенного под стойками бруса равняется 50х150х2=100х150 (это, так называемая, обвязка, выделена синим цветом на картинке выше) она держит на длине 1200мм до 500кг с прогибом менее 1мм, у нас вес как мы высчитали выше, бывает не более 300кг, а обычно не более 150кг. Для справки: разрушающая нагрузка более 2000кг, запас по прогибу в 2-3раза, по разрушению 6-12раз.
Не стоит забывать, что сдвоенные стойки, это мостики холода, а с учётом того, что их все не подумав ставят в каждое окно и дверь, то по зиме по дверной коробке и по раме окна может выпадать иней и наледь. Чтобы этого не происходило сдвоенные стойки надо ставить с умом и осторожностью, и желательно подальше от проемов, а не в них.
Возвращаясь к Америке, там 99% таких домов, как и технологий идет по широте Крыма и теплее, где температура зимой надолго не опускается ниже нуля, а то и ниже +10 +15 градусов. Поэтому, нам было бы лучше обратиться к опыту скандинавов, они пошли немного другим путем. При широкой доске стоек они впиливают сплошной ригель со стороны улицы или дома по всей длине стены под верхнюю обвязку. Такой ригель снимает нагрузку от верхних стен и/или крыши и передает ее на фундамент, минуя двойные стойки в проемах, так называемые мостики холода.
Надеюсь, теперь множество вопросов отпадет само-собой, как и необоснованных утверждений, о необходимости установки ригеля всегда и везде.
На данном видео вы увидите как вариант установки ригиля и укосин, назначение и расчёт.
Ригели в каркасном доме
Силовой каркас каркасного дома представляет собой сложную конструкцию, состоящую из угловых и вертикальных соек, перемычек, укосин, ригелей. Стойки выполняют несущую функцию — на них держится масса крыши и отделки, а нагрузка равномерно распределяется и передаётся на фундамент. Однако силовой каркас невозможно сделать прочным, жёстким и устойчивым без усиливающих элементов, к которым относятся ригели.
Ригель — что это?
Ригелем в каркасном домостроении называется перемычка, которая предназначена для более равномерного распределения весовой нагрузки между несущими стойками. Благодаря этому элементу в каркасе возможно обустроить проёмы, которые будут использованы для установки окон и дверей. Поскольку в таких местах не представляется возможным установка полноценных несущих стоек, вес конструкции над проёмами необходимо перераспределять между ближайшими опорами. Как раз на ригели и возлагается эта задача.
Для изготовления этого элемента используется сосновая строительная доска не ниже второго сорта. По влажности они может быть как после атмосферной сушки, так и после камерной. В соответствии с правилами строительства каркасных домов общая толщина ригеля должна соответствовать сечению вертикальных стоек. Поэтому для изготовления этого элемента обычно используется две доски, соединённые между собой гвоздями.
Ригели устанавливаются в силовом каркасе таким образом, чтобы в последствии они не мешали обшивке стен. Для этого в стойках делаются пропилы. Технологией разрешено устанавливать ригели как по наружной стороне силового каркаса, так и по внутренней. Функционал и эффективность от этого особо не меняется.
Роль ригелей в каркасных домах
Ригели в силовом каркасе каркасного дома нужны для того, чтобы:
В целом, роль ригеля в каркасном доме — усиливающая.
Ригель в канадской технологии
В соответствии с традициями классической канадской технологии строительства каркасных домов ригели принято монтировать локально над каждым проёмом. Для этого по краям проёма устанавливаются усиленные (сдвоенные) стойки, собранные таким образом, чтобы была «полочка» для укладки ригеля. Сам ригель в виде двух соединённых плашмя досок, и ориентированных на ребро, крепятся к этим стойкам при помощи гвоздей. Если до верхней обвязки остаётся какое-то расстояние, то здесь устанавливаются укороченные стойки. Такие же используются для поддержки конструкции проёма снизу.
Ригель в финской технологии
В финской технологии ригель также выполняет функцию усиления и равномерного распределения нагрузки от крыши. Однако здесь он один общий на всю стену. Крепится непосредственно под верхней обвязкой ко всем стойкам, в которые запиливается, чтобы не мешать отделке. Если стена дома слишком длинная, допускается наращивание ригеля. Но его необходимо выполнять таким образом, чтобы края двух пиломатериалов сходились на ближайшей полноценной стойке.
Итоги
Ригель — важный элемент в силовом каркасе каркасного дома. Его роль заключается в усилении конструкции и более равномерном распределении весовой нагрузки. Без ригелей невозможно правильно обустроить дверные и оконные проёмы, а также нельзя избежать перекосов и других проблем, возникающих из-за неравномерных нагрузок на несущие элементы каркаса.