Устройство оконного проема в каркасной стене

В каркасном доме основную вертикальную нагрузку несут стойки каркасных блоков.

Устройство окон и дверей в каркасном доме связано с уменьшением количества стоек, что вызывает увеличение нагрузок на верхнюю обвязку. Чтобы нивелировать этот эффект, оконный и дверной проемы каркасного дома должны дополнительно усиливаться.

1. Нагрузки на верхнюю обвязку каркаса

Каркасная стена построена по рамочному типу. Она состоит из одной или нескольких рам, образованных стойками, нижней и верхней обвязки. В полость каркасной рамы заложен утеплитель, закрытый изнутри и снаружи листами обшивки. Листовой материал (обычно это листы ОСП) скрепляет каркасные рамы и противодействует в основном горизонтальным нагрузкам – стойки каркаса, благодаря им (а также креплению к обвязке фундамента и потолка), остаются в вертикальном положении.

Если нижняя и верхняя обвязка обеспечивает устойчивость каркаса относительно ветровых и других горизонтальных нагрузок, то вертикальную нагрузку несут в основном стойки каркасных рам.

Эти нагрузки включают в себя:

1. Вес стропильной системы крыши
2. Вес кровли
3. Вес снега, остающегося на кровле в зимний период
4. Нагрузки от дождевых потоков, града, ветра
5. Механические нагрузки, в том числе, например, вес человека при ремонте крыши и т.д.

Общий вес кровли со снегом может достигать нескольких тонн. Рассчитано, что вес кровли может достигать трети веса всего здания.

Основными элементами, которые выдерживают такие нагрузки и передают их на фундамент дома, являются каркасные стойки.

Сама по себе деревянная стойка, выполненная из доски сечением порядка 150х50 или 100х40 мм, достаточно прочная основа и выдерживает выпадающий на нее вес кровли. Количество и шаг стоек рассчитываются с учетом вертикальных нагрузок.

Однако устройство проемов в стене для дверей и окон вынужденно уменьшает сполшность стены. Часть стоек попросту отсутствует.

Это вызывает перераспределение нагрузок. Там, где стойка отсутствует, на верхнюю балку нагрузка увеличивается, и балка стремится к прогибанию.

Даже если прогиб несущественен, если это и не приводит к разрушению стены – налицо изменение геометрии проема. Возникает дополнительная нагрузка на верхнюю часть оконной рамы, и створки окна просто заклинивает. Сразу или со временем. Дополнительной нагрузке подвержены и боковые части оконной рамы.

2. Методы усиления оконных проемов

В данной статье мы рассмотрим методы усиления оконных проемов, хотя то же самое касается и дверных проемов.

Каким же образом можно избежать изгиба верхней балки в местах соединения ее с оконной рамой? Очевидно, что нагрузка должна быть перераспределена с центральной точки верхней балки на всю ее плоскость.

Для этого участок балки (либо всю балку) усиливают за счет дополнительно продольной доски, установленной перпендикулярно плоскости балки.

Такая дополнительная доска называется ригелем.

Как рассчитать толщину и длину такой балки, чтобы минимизировать эффект отсутствия одной или нескольких стоек?

В первую очередь это зависит от формы оконного проема. Он может быть стандартным – под стандартный оконный блок, а может и иметь нестандартную форму – например, для устройства окна на мансарде, где стены и потолок идут под уклоном.

3. Виды ригеля

Различают два основных вида ригеля

• Канадский ригель, усиливающий каждый оконный проем
• Финский ригель, усиливающий всю верхнюю балку

Ригель по канадской технологии представляет собой дополнительную опору, устанавливаемую непосредственно над оконным проемом. Ее называют также хидером, что, собственно, является разновидностью ригеля.

Ригель (хидер) перераспределяет нагрузки от верхней балки и передает ее на боковые стойки. При этом боковые стойки оконного проема также усиливаются за счет набитых на них дополнительных досок.

Внизу оконного проема также устанавливается ригель – для передачи нагрузки от самой оконной рамы и стеклопакета на обвязку фундамента. Следует отметить, что сам оконный пакет имеет существенный вес. Нижний ригель подпирается снизу дополнительными короткими стойками. Если оконный проем расположен достаточно низко от верхней потолочной балки, над ригелем также устанавливают дополнительные стойки.

Кроме того, в канадском варианте усиливаются стойки, прилегающие к проему. Это делается за счет прибивания дополнительных досок к основным стойкам.

В финском варианте усиливается вся верхняя опорная балка. Для этого используется ригель в виде длинной доски – в ширину всей стены. Если не хватает стандартной 6-метровой доски, ригель может быть составным. Место стыка не несет дополнительных нагрузок, так как они действуют на весь ригель целиком.

Финский вариант предпочтителен тем, что значительно упрощает всю работу по усилению каждого оконного проема. Так же он не требует дополнительного усиления стоек, прилегающих к проему.

Однако, сам по себе монтаж длинного ригеля под потолком тоже задача не из легких.

Ригель обычно врезают в стойки каркаса заподлицо – снаружи или изнутри. Более прочное соединение имеет место при внутренней врезке, но это делает невозможным поднятие отдельных ячеек каркасной рамы, и в основном используют внешнюю врезку ригеля.

4. Установка оконных проемов нестандартной формы

Как сделать проемы под нестандартные – скошенные или округлые – оконные блоки?

В каркасном доме сделать это значительно проще, чем в монолитных домах из кирпича или бруса.

Имеющийся оконный проем усиливается дополнительными диагональными вставками, соединяющими боковые стойки и ригели.

5. Особенности утепления оконных проемов

Изменение расположения стоек требует изменения и схемы утепления, ведь предполагается, что утеплитель закладывается в каркасную раму по всей ее протяженности.

Однако принципиальной разницы в утеплении оконных проемов и все стены нет.

В канадском варианте, утеплитель режется на куски, соответствующие полостям, образованным нижними или верхними стоками.

Сдвоенные боковые стойки требуют усиленного утепления, так как за счет увеличения общей ширины стойки, являются мостиками холода.

В финском варианте утепление полностью аналогично утеплению стены без проема. Отсутствие утеплителя в самом проеме компенсируется теплосберегающими свойствами самого оконного стеклопакета.

Естественно, необходимо обратить внимание на заделку неизбежно возникающих при установке оконных блоков щелей – их нужно тщательно запенить или заложить теплоизолирующим материалом.

6. Заключение

При правильном расчете количества стоек каркасной стены и достаточном усилении оконных и дверных проемов стойкость дома и его теплосберегающие свойства не изменятся.

Все эти расчеты, как правило, заложены уже в проекте дома. Необходимо только строго следовать ему при работе.