Для чего нужен ригель в каркасной стене
Ригели в каркасном доме
Выполнение несущей функции и передачи весовой нагрузки конструкций на фундамент в каркасном доме возлагается на вертикальные стойки. Сверху они объединены верхней обвязкой, задача которой заключается в равномерном распределении нагрузок от стропильной системы или лаг второго этажа. Когда же в стене по проекту присутствует оконные или дверные проёмы, цельные стойки в метах их расположения установить невозможно. Чтобы решить эту проблему, в каркасной конструкции применяются ригели.
Назначение и функции ригелей
Ригелем называется горизонтальный силовой элемент, который врезается в вертикальные стойки над проёмом. Его назначение заключается в перераспределении весовой нагрузки на цельные стойки, так как в окне или дверях установить таковые невозможно. Без ригелей каркасная конструкция подвергается неравномерному давлению, из-за чего могут возникнуть проблемы. В том числе, нарушится функционально окон и дверей, появятся мостики холода, деформации и даже разрушения несущих элементов каркаса.
Виды ригелей
В нашей стране ригели принято классифицировать на два типа в зависимости от технологии, с которой этот элемент был позаимствован. Поскольку каркасные дома у нас строятся либо по финской, либо по канадской технологиям (подробнее от отличиях в статье), рассматриваемые силовые элементы называются соответствующим образом. Вкратце разберём, в чём заключается принципиальное различие между финским и канадским ригелями.
Канадский ригель — устанавливается только над оконными или дверными проёмами. Представляет собой доску, которая врезается в цельные вертикальные стойки, и в результате передаёт на них нагрузку от верхних элементов каркаса. Также канадцы дополнительно усиливают те стойки, на которые приходит дополнительная нагрузка от ригелей. Для этого устанавливаются вспомогательные опоры.
Финский ригель — это доска под верхней обвязкой каркасного дома, которая монтируется по всей длине несущей стены независимо от расположения или наличия проёмов. Такой вариант многими считается более простым и надёжным, а потому у нас он применяется чаще. Небольшие сложности возникают лишь в тех случаях, когда длина стены каркасного дома превышает максимальную длину доступного пиломатериала. В таких проектах реализуется так называемый составной ригель.
Правила обустройства ригелей
Когда дом строится по более распространённой в нашей стране финской технологии, ригели обустраиваются с соблюдением следующих правил:
Итоги
Ригель — важный элемент каркасного дома, который предназначен для перераспределения нагрузки над проёмами. Представляет собой горизонтальную доску, которая врезается в стойки и крепится к ним гвоздями. Ригели бывают двух типов — финские и канадские. По канадской технологии данные элементы монтируются только над оконными или дверными проёмами, тогда как по финской — это цельная или срощенная доска на всю длину несущей стены.
Функция ригелей в каркасном доме
Важным элементом финского каркасного дома является ригель – горизонтальная доска, расположенная в верхней части стены. Её наличие служит одним из маркеров, отличающих финскую конструкцию каркаса от канадско-американской. Она выполняет две крайне важных функции – в первую очередь, улучшает распределение вертикальной нагрузки между стойками, а во-вторых, увеличивает общую жёсткость конструкции.
Ригель и распределение нагрузки
Вертикальные стойки в конструкции одноэтажного дома должны выдерживать вес:
В двухэтажном доме к перечисленным нагрузкам добавляется вес второго этажа, и вся эта конструкция опирается на вертикальные стойки, которые переносят нагрузку на фундамент. Но если мы взглянем на схему более внимательно, то увидим, что в местах расположения дверных и оконных проёмов равномерность распределения веса нарушена. На этих участках верхняя обвязка испытывает более высокие нагрузки, так как стойки здесь отсутствуют.
Чтобы усилить жёсткость верхней обвязки и добиться равномерного распределения веса, скандинавские строители придумали ригель. Доску одинакового со стойками сечения располагают параллельно обвязке, но устанавливают боком, врезав в стойки. Вес кровельных конструкций передаётся вначале на ригель, а через него равномерно распределяется на стойки. При этом изгибающая деформация на участках над оконными и дверными проёмами практически исключается, так как ригель ей противодействует по всей ширине доски.
Достоинства ригелей
В нашей стране вместо досок обвязки и ригеля нередко используют цельный брус, а в канадской схеме для укрепления проёмов применяют сдвоенные стойки и короткие ригели над проёмами, называемые хидерами. Однако финский каркас по сравнению с этими конструкциями обладает рядом преимуществ.
Конструкция каркаса с ригелем превосходно подходит для климатических и экономических условий России. Однако существует одно важное условие, о котором нередко забывают: для монтажа каркаса должна использоваться только просушенная в камере строганая доска. Пиломатериалы естественной влажности дают сильную усадку, что приводит к деформации каркаса, поэтому использовать их категорически недопустимо.
Правила установки ригелей в стены финского дома
При сборке каркаса удобнее вначале с помощью шаблона сделать выборки в стойках, соответствующие ширине и толщине ригеля, а затем монтировать стену.
Что такое ригель и чем он отличается от балки
Мало кто сегодня отдает строительство дома полностью бригаде или организации. Чтобы быть уверенными в результате, необходимо контролировать работы. Для этого приходится разбираться в терминологии, техпроцессах и особенностях конструкции. В конструкции зданий часто встречаются ригеля, но они очень похожи на балки. Причем настолько, что даже не все профессиональные строители могут объяснить разницу. Что такое ригель в строительстве и чем он отличается от балки и будем разбираться. Рассмотрим также типы и виды бетонных ригелей.
Что такое ригель: определение и назначение
Вообще, само слово «ригель» многозначное. Это и немецкая фамилия, и община в Германии, и название звезды, и еще много чего. Есть ригеля и в конструкции дома. Но многие часто затрудняются ответить, что именно это такое. Ригель в строительстве — это часть опорной конструкции здания. Представляет собой горизонтальный элемент, соединяющий вертикальные стойки. С ригелем уже стыкуются остальные элементы конструкции. То есть, строительный ригель всегда расположен горизонтально между двумя стойками (при большой длине может иметь подпорные стойки). Они могут быть вертикальными или наклонными.
Ригель в строительстве — это горизонтальный элемент, связывающий стойки
Задачи ригеля — механически соединять стойки, связывая их в единую систему, придавать устойчивость конструкции. Также, связывая части конструкции, он перераспределяет нагрузку с разных частей здания, равномерно передавая ее на стойки.
Все горизонтальные перемычки на этой картинке — это ригеля
Он встречается в любой части здания. Есть ригеля в некоторых типах фундаментов (свайно-ростверковый, столбчатый и другие, где есть отдельные опоры), каркасе стен, перекрытиях, кровельной системе скатного типа.
Чем отличается от балки
Что такое ригель в строительстве разобрались. Но есть еще один элемент, встречающийся в перекрытиях и кровельной системе, который часто путают с ригелем — это балки. Балки — несущий элемент в конструкции, который обычно компенсирует изгибающие нагрузки. Вот вам и разница — ригеля — часть опорной конструкции. Это рама, на которую опирают балки.
Проще всего разобраться в том, где балка, а где ригель — посмотреть какая нагрузка приходится на элемент
Балки могут быть наклонными и горизонтальными. Но они почти всегда работают на изгиб, поэтому должны рассчитываться, так как должны выдерживать длительные нагрузки. Ригеля — строго горизонтальные элементы и служат для механической связи стоек, а изгибающие нагрузки не несут. Поэтому их обычно не рассчитывают. Закладывают стандартные решения, с определенным запасом прочности.
Чем отличается ригель от балки: часто формой, а вообще, назначением и функциями
Еще одно отличие ригеля и балки — материалы и форма. Балка всегда в сечении прямоугольная или квадратная. Ригеля часто имеют более сложную форму, но могут быть и квадратными и прямоугольными. Балка может быть деревянной или металлической. Ригель тоже делают из этих материалов, но может он быть еще и железобетонным. Итак, если вы видите железобетонную горизонтальную часть конструкции, которая опирается на стойки — перед вами ригель. Других вариантов нет.
С горизонтальными деревянными и металлическими элементами чуть сложнее. Надо смотреть, не приходится ли на них изгибающая нагрузка. Если нет — это ригель. В противном случае — балка. И если элемент установлен под углом — это точно балка.
Где применяется
Итак, ригель в строительстве — это горизонтальная часть конструкции, которая соединяет вертикальные или наклонные части системы:
Так надо их хранить
Присутствует этот элемент практически в любой части здания. Для выполнения различных задач он может иметь разную форму. В самых простых случаях — это брус прямоугольного или квадратного сечения. В стропильных системах применяют именно такие ригеля. Стропильные системы собирают в основном из древесины и ригеля для них тоже делают из этого материала. Вообще, деревянные ригеля — это обычный брус, края которого могут быть оформлены в четверть или в шип.
Каким может быть бетонный ригель
Чаще всего железобетонные ригеля соединяют стойки каркаса здания. Они служат опорой для перекрытий. В таком случае бетон используется высоких марок — от В22 до В60. Выбор зависит от этажности здания, а еще от требуемой прочности конструкции. Для повышения надежности и прочности делают два пояса армирования. Арматуру применяют высокопрочную. Все нормативы прописаны в ГОСТ 13015.3. Технические условия, типоразмеры указаны в ГОСТ 18980-2015.
Выдержка из ГОСТ 18980-2015
Формы и виды
Перемычки, которые служат опорой для перекрытий, часто называют ригелем перекрытия. По форме они бывают трех видов: с одной и двумя полками или без полок. Те, которые с одной полкой применяют по краям конструкции. На них можно уложить только край одной плиты. С двумя — ставят по центру. На две полки можно уложить перекрытие с двух сторон.
Как видите, есть ригеля для ребристых и пустотных перекрытий. Они отличаются прочностью бетона, размерами и мощностью армирования. Форма же совпадает.
Расшифровка маркировки
В маркировке указана полная информация о железобетонном элементе. Она состоит из цифр, латинских букв и кириллицы. Обозначение разделено на блоки при помощи тире. Всего может быть три блока:
Вообще, тема эта обширная, надо иметь под рукой много таблиц, так как неспециалисту помнить все кодировки нереально. Рассмотрим несколько примеров — РДП 6.56-110АIV-На.
Железобетонные ригеля должны иметь строповочные отверстия или монтажные петли для подъема при помощи техники. Продавать изделия с ненапряженной арматурой можно при прочности бетона не ниже 70% в теплое время и 85% в зимнее. Ригеля для межэтажных перекрытий должны иметь отпускную прочность не ниже 90%. В бетоне не должно быть трещин. Допускаются небольшие поперечные усадочные волосяные трещины толщиной не более 0,1 мм.
Что такое ригель и как монтировать укосины – специальные термины каркасного домостроения
Мы систематизировали важнейшие определения из сферы проектирования и каркасного строительства. Теперь вам будет легче ориентироваться в готовых проектах и общаться с мастерами.
Каркасные и каркасно-брусовые сооружения
Каркасный дом — индивидуальное здание малой этажности, обычно до трех этажей. В основе такого дома установлен деревянный каркас из балок и стоек, заполненный утеплителем. Утепляющий слой (это может быть базальтовое волокно, стекловолокно, эковата, опилки, лен) располагается между внутренним пароизоляционным контуром и гидро/ветрозащитным внешним слоем.
Каркасно-брусовой дом — российская технология, предполагающая применение пиломатериалов естественной влажности. Скелет монтируют из бруса различного сечения:
Поскольку брус склонен к усыханию, применяется льняной джут. Стойки устанавливаются сразу вертикально, металлическими уголками их фиксируют к нижней обвязке для устойчивости, пока не соединят с верхней обвязкой стены.
Важное отличие: стена может сгнить, если наглухо закрыть сырой брус, поэтому надо организовывать вентиляционный зазор.
Разница между американской и скандинавской технологиями
Канадские дома — это классическая “платформа” в основе каркасника. Собирается такой дом на гвоздях, славится высочайшей диагональной жесткостью, то есть умеет противостоять сильным ветрам и землетрясениям.
Отличия кроются в монолитном фундаменте в виде цокольного этажа, платформенном перекрытии для всех этажей. Каркас обустраивается из калиброванной сушеной доски 150 или 200 мм. Шаг между стойками по центру составляет 600 или 400 мм.
Характерной особенностью американских каркасников являются стены с одинарной обвязкой снизу и сдвоенной — сверху. Настоящей “библией” строителя канадских домов считается Building Codes или российский свод правил СП 31-105-2002.
Финский дом — типичная скандинавская технология строительства каркасных домов, направленная, в первую очередь, на защиту от шума и энергоэффективность. Конструктивно цокольный этаж отсутствует, и фундамент УШП и УФФ также является перекрытием для первого этажа с теплым полом.
Каркасный скелет строится из первосортной калиброванной доски, сухой, строганной, от 200 мм в ширину. Шаг стоек делается 600 мм. Каркас скандинавского дома изящный и легкий, с ригелем под верхней обвязкой, проходящим с внешней или внутренней стороны стоек.
Организация коммуникаций очень удобна: перекрестный каркас за пароизоляционным слоем внешних стен вмещает в себе электрику и сантехнику. После монтажа коммуникаций перекрестный каркас утепляют и имитируют брус.
Словарик основных терминов по каркасному строительству
Теперь пора кратко описать, что означают слова из вышеприведенных описаний. А также из других процессов в каркасном строительстве.
Бриджинги, или перемычки, — короткая балка для соединения балок перекрытий, стоек каркасной стены или стропильных ног. Выглядит как горизонтальная деревянная доска между соединяемыми элементами, или бывает в виде установленных крест-накрест брусков, также может являться металлической конструкцией.
Каждый бриджинг (англ. bridging — перекрывание, перемыкание) передает часть нагрузки соседним элементам, немного повышает жесткость конструкции и уменьшает, в связи с этим, вибрации, защищает доски от деформации в результате усыхания или высокой нагрузки.
А еще перемычка-бриджинг несет функцию противопожарного элемента, замедляя скорость возгорания ограждающей конструкции.
Фронтон каркасника — это верхняя часть стены здания, внизу которой расположен карниз, а по бокам крыша. Данный элемент поддерживает стропила и защищает подкровельное пространство от неблагоприятной погоды.
Для большей надежности фронтон возводят после монтажа стропильной системы. Важно правильно высчитать высоту фронтона (расстояние от карниза до конька крыши). От габаритов зависит и визуальное восприятие сооружения, и возможности использования подкровельного помещения (чердак, мансарда, жилая спальня).
Разница между ригелем и хедером
Ригель — еще один частный случай балки, составная часть конструкции в каркасном доме. В “финских домах” на ригель опираются балки перекрытия или стропила, он проходит под верхней обвязкой стены на всю длину. А у “канадских домов” ригель монтируют для оформления оконных и дверных проемов, снижая нагрузку на крайние стойки (последний вариант называется хедером).
Хедер, также известный как хидер (с англ. header — ригель, насадка, сборник) — понятие из лексикона американских строителей, официально дошедшее до нас из Building Codes.
Этот элемент призван распределять давление с верхней обвязки на стойки проемов окон и дверей. Без него оконная или дверная коробка просто раздавится под сильным давлением стропильной системы или балок перекрытия.
Почему укосина должна быть установлена правильно
Укосина в каркасном доме представляет собой доску сечением 150х25 или крупнее, установленную на ребро и врезанную в нижнюю и верхнюю стенную обвязку каркасника под углом 45—60 градусов. Пара разнонаправленных укосин нужна для обеспечения необходимой диагональной жесткости одной несущей стены.
Неправильный монтаж укосин влечет за собой риск разрушения дома, что может повлечь за собой печальные последствия для здоровья и жизни людей. Вопрос, как правильно сделать укосины, настолько важен, что мы решили раскрыть его подробнее в целом разделе.
Процесс установки укосин в несущую стену каркасника
Обратите внимание, правильные укосины выглядят так:
Видео: стены, ригель, укосины
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.