в Москве, СПБ и Н. Новгороде

Испытания каркасной стены или почему укосины устарели

Несмотря на то, что современный каркасный дом и в Скандинавии и Америке предполагает применение плитной обшивки (фанера/OSB/ДВП),  у нас в России в каждом втором проекте я вижу укосины (часто при этом неправильные).

Поэтому, если уж и применять укосины, то лучше понимать, какие, сколько и в каких случаях. Для этого мы сегодня с вами будем анализировать прочность разной обшивки каркасных стен по результатам испытаний американской компании Forest Products Laboratory — https://www.fpl.fs.fed.us/documnts/fplrp/fplrp31.pdf  

Сегодня вы наконец узнаете, во сколько раз фанера крепче МДВП, почему укосины под 45 градусов лучше, чем К-укосины и что важнее — частый шаг стоек или частый бой гвоздей и их размер! 

Итак, вводные данные:

Базовая стена из доски 39*89 мм с горизонтальной обшивкой доской 20 мм взята за 1, а остальные варианты обшивок этой стены в цифрах во сколько раз они ее прочнее.

38х89мм с шагом 406 мм, высотой 2,44м  и длиной 3,6м. При этом базовая стена уже обшита сплошной горизонтальной доской 19х184мм закрепленной на 2-а гвоздя (58мм) к каждой стойке каркаса

Во всех тестах нагрузка прилагалась к стене с помощью спец. станка 

Фиксировалось два параметра

  1. Жесткость (rigidity) — это значение нагрузки, чтобы произошел небольшой сдвиг верхней обвязки в 13мм.
  2. Прочность (strength) — это значение нагрузки, чтобы произошел значительный сдвиг верхней обвязки на 127 мм или ее разрушение.

Испытание №1

Базовая стена с горизонтальной обшивкой + две укосины: одна нормальная под углом 45 град и одна несимметричная К-укосина с другого торца. 

Данные у нас расположены вот в таких табличках, не пугайтесь, тут все очень просто. Первый столбец: сечение досок стены, второй: шаг стоек в дюймах, а 3 и 4 — данные испытания по жесткости и прочности.

И тут мы узнаём следующее:

Во-первых,  жесткость с этими двумя укосами почти в 4,5 раза больше, а прочность в 4 раза, чем у базовой.

То есть укосины работают, даже в экзотическом К-варианте, это факт!

Но есть и другие наблюдение: при увеличении шага стоек стены с 16 дюймов (406 мм) до 24 дюймов (610 мм),  мы видим падение жесткости и прочности практически в 2 раза. То есть, она по-прежнему достаточно прочная, но всего в 2 раза прочнее, чем базовая. Запомните этот момент.

Испытание №2

Базовая стена без горизонтальной обшивки, но с вертикальной обшивкой фанерой 6 мм.

По результатам жесткость такой стены в 8,5 раза больше, а прочность в 4,5 раза, чем у базовой. Причем увеличение шага до 610 мм вообще никак не влияет на эти величины — мы видим в 3 строчке цифры 8,4 и 4,4! 

То есть в России, где всегда используется шаг больше 600 мм — плитная обшивка даже фанерой в 6 мм гораздо более эффективна обшивка, чем те же укосины!

При этом 4 и 5 строка показывает примерно те же цифры даже при уменьшения сечения стоек до 39*69 мм! К вопросу о том, что многие боятся строить дома из стоек 50*100. Не бойтесь, дерево — великолепный и прочный материал.

Поехали дальше, нас ждет еще много откровений, зачастую самых неожиданных. 

Испытание №3

Стена без горизонтальной обшивки обшита доской дюймовкой диагонально (как я сделал в своем доме)

Испытание в этот раз провели как на глухой стене, так и на стене, ослабленной окном и дверью.

Итак, что мы видим. Диагональная обшивка дает очень существенный рост прочности на глухой стене (более чем в 8 раз) и в этом ничем не уступает обшивке из фанеры.

Правда при этом величина жесткости стены сильно зависит от того с какой стороны к стене прилагается нагрузка (т.е., если нагрузка идет слева, когда обшивка работает на растяжение, то жесткость выше в 7,3 раза, а если нагрузка идет справа и обшивка работает на сжатие, то всего в 4,3 раза, что впрочем тоже отлично.

Но вот и могло бы быть мое первое сильное разочарование! Дело в том, что если в стене с диагональной обшивкой будет окно и дверь, то эффективность диагональной обшивки для жесткости стены, как вы видим из последней строчки таблицы, практически сводится к нулю и та по крепости становится чуть больше базовой с горизонтальной обшивкой!  

И это было бы грустно, но есть одно большое НО. Дело в том, что на испытательной стене проблема не столько в проемах, сколько в том, что по краям стены нет недостаточной площади сплошной обшивки стен. 

Дело в том, что метод диагональной обшивки доской (DBW) включен в канадский КОД и по коду для адекватной работы этой обшивки необходимо, чтобы  минимальные «глухие» зашитые сегменты стен были не меньше стандартного листа фанеры: 1,22 х 2,44 метра.

DWB Method.png

Иначе она действительно работает неэффективно. Если это требование выполнено, то проёмы этой обшивке не страшны.

Испытание №4

В четвертом испытании стена обшита плитами ДВП размером 1,22х2,44м в 2 вариантах:

— мягкими древесноволокнистыми плитами толщиной 20мм  (25/32)

— древесноволокнистыми плитами средней плотности толщиной 12,5мм (½)

Жесткость обоих материалов при обшивки сплошных стен оказалась близкой — 3,0 и 3,8 у мдвп и 4,2 и 3,6 — у обычной ДВП. 

То есть уже сейчас можно сказать, что обшивка ДВП по крайней мере на стенах без проёмов по эффекту ничем не уступает по прочности и жесткости двум укосинам вместе с горизонтальной обшивкой дюймовкой. 

И это то, о чем я давно говорю в своих видео — МДВП толще 20 мм нужно признать конструктивной обшивкой и давно забыть как о страшном сне — об укосинах. Хотя выводы пока делать рано, давайте пойдем дальше. 

С проёмами, конечно, уже не такие сказочные цифры и эффективность обшивки падает в 2 раза. Но мы пока еще не видели, как себя в стенах с проёмами поведут сами укосины и не забывайте, что тут еще нет внутренней горизонтальной обшивки!

Ну немного скажем о результате сравнения прочностей стен в зависимости от варианта обшивки проемов (с перекрытием углов проемов Е или с разрывом листов по углам проемов — F.

В итоге мы видим, что прочность при обшивке методом E меньше (1,6 против 2,1). Объясняется это тем, что в углах образовываются напряжения и прочности листа МДВП обшивки при критических нагрузках не хватает, в результате чего происходит разрыв в МДВП плите от угла проема. 

Ну и последнее в этом видео, пятое испытание 

Стена обшита листами фанеры 1,22х2,44м в разных вариантах по толщине и шагу гвоздей:

— толщиной 5/8” (16мм), гвозди 58мм;

— толщиной 3/8” (9,5мм) гвозди 48мм;

— толщиной 1/4” (6,35мм) гвозди 48мм;

Помимо этого тестировался разный шаг гвоздей в креплении листов (внешний контур/внутри листа):

— 150/300мм (6/12”)

— 127/254мм (5/10”)

— 64/127мм (2,5/5”)

По результатам испытания мы видим, что:

  1. Увеличение толщины фанерной обшивки с 9 до 16 мм оказывает существенное влияние на общую прочность стены (9+ против 3,9), однако на жесткость влияет несильно (4,8 против 5)
  2. Уменьшение шага гвоздей в креплении фанеры дает значительный эффект в увеличение жесткости стены и является более эффективной ёмерой в наращивании ее жесткости, чем увеличение толщины обшивки, потому что даже при 6 мм фанере при шаге крепежа 64/127 жесткость с 4.2 выросла до 5.9, а прочность с 5.2 до 7.0! Что практически столько же,  дает 16 мм фанера, приколоченная с шагом в 2 раза реже 150/300.
  3. Дополнительная проклейка листов 6 мм фанеры к каркасу не дает большого прироста в общей прочности, но дает очень хороший результат в стенах, ослабленных проемами — 3,7 и 4 вместо 2 и 2,8. 

Я решил разделить рассмотрение и анализ испытаний на 2 видео, чтобы вы смогли переварить результаты.  Но уже по результатам этих пяти испытаний мы можем сделать выводы:

  1. Фанера толщиной 6 мм с частым шагом крепче, чем укосины вместе с горизонтальной обшивкой стен, а если фанеру вдруг еще и приклеить и взять ее например 8 мм, то потом эту стену трактор не сдвинешь.
  2. МДВП формата 1,22х2,44мм вертикально толщиной 20мм с шагом креплений 76/152мм не уступают двум укосинам, врезанным под 60 градусов. 
  3. И диагональная обшивка стен и МДВП и укосины гораздо хуже работают, если в стене есть много проёмов, а плитная обшивка из фанеры при этом работает стабильно.
  4. Плитная обшивка из 6 мм фанеры с частым шагом крепежа практически не уступает по эффективности 16 мм фанере с более редким шагом крепежа.
  5. Никто и никогда не видел в США неврезанных укосин, такие даже не рассматривались в испытании и являются творением российских художников от каркасного мира.
https://mgacon0.tripod.com/plywood.htm#

Оцените материал
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Об авторе

Максим Казаков

Самостоятельно спроектировал и своими руками строю каркасный дом по всем правилам каркасного домостроения. Веду блог о правильном каркасостроении по канадской и скандинавской технологии. Строю и проектирую каркасные дома. Почта для связи: maximkazakovnn@gmail.com

1 Comment

  1. Аноним Ответить

    Т.е. они считают данную базовую обшивку вполне рабочим вариантом?

    «»Базовая стена из доски 39*89 мм с горизонтальной обшивкой доской 20 мм взята за 1, а остальные варианты обшивок этой стены в цифрах во сколько раз они ее прочнее.»»

    А остальное в качестве улучшения жесткости?

Оставить комментарий!