Ригели в каркасном доме — функции и разновидности
Основа каркасного деревянного дома — силовой каркас, состоящий из угловых и вертикальных стоек, нижней и верхней обвязок, а также усиливающих элементов. К последним относятся укосины, перемычки, распорки и ригели. Последние — очень важная часть каркаса, без которой невозможно реализовать оконные и дверные проёмы. Различают ригели канадские и скандинавские. Что это такое, зачем и как применяется в каркасных технологиях разных стран — кратко и простыми словами изложено в этом материале.
Что такое ригель?
Ригель — это дополнительная балка, представляющая собой доску сечением от 38 мм, установленную «на ребро» и закреплённую к вертикальным несущим стойкам. Это определение подходит для всех видов ригелей, независимо от происхождения каркасной технологии. Схожи и функции этого элемента. Различаться может только реализация. В частности, длина и сечение доски, место и способ установки, методы крепления к стойкам.
Функции ригелей в каркасном доме
Основная функция ригеля — передача и равномерное распределение нагрузки от массы крыши (второго этажа, мансарды) между вертикальными стойками. Особенно его роль важна в тех местах, где по проекту обустраиваются оконные и дверные проёмы. В силу того, что между стойками шаг составляет обычно 600 мм, а двери-окна могут иметь ширину от 900 мм — полноценные стойки в этих местах установить невозможно. Соответственно, на находящиеся по бокам проёмов стойки приходится увеличенная весовая нагрузка.
Без ригелей эта нагрузка передастся на элементы проёма — рамы, створки, стеклопакеты, дверные полотна, запорные механизмы. В результате они потеряют свою функциональность. Более того, элементы может просто раздавить весом, который «не убрали» с проёмов и «не передали» на фундамент через вертикальные стойки.
Функций у ригеля несколько:
- снятие нагрузки с оконных и дверных конструкций;
- передача этой нагрузки на полноценные вертикальные стойки (часто усиленные);
- равномерное распределение нагрузки между ближайшими стойками;
- предотвращение перекосов конструкции силового каркаса;
- повышение общей прочности и жёсткости деревянного каркаса.
Итого, ригель — это усиливающий элемент силового каркаса, воспринимающий, распределяющий и передающий нагрузку на несущие стойки.
Виды ригелей
В нашей стране применяется две популярные каркасные технологии строительства деревянных домов — канадская и скандинавская (финская). Практически все несущие и усиливающие элементы реализовываются в этих технологиях одинаково. Кроме ригелей.
В канадской технологии ригели используются исключительно для усиления проёмов — как дверных, так и оконных. С обеих сторон каждого окна (или двери) предварительно устанавливаются усиленные сдвоенные вертикальные стойки. Над проёмом к ним крепится ригель. Весовая нагрузка от крыши и верхней обвязки передаётся на ригель через укороченные стойки, распределяется и передаётся на полноценные, к тому же усиленные, полноценные стойки.
В скандинавских технологиях немного иной подход, но суть и назначение ригеля примерно такая же. Здесь это одна цельная балка, которая крепится к вертикальным стойкам и верхней обвязке вдоль всех несущих стен. Таким образом, независимо от того, что находится под ригелем — глухая стена или проём — нагрузка везде воспринимается ригелем, распределяется и передаётся на стойки.
Ригели в каркасном доме
Ригель — это усиливающий элемент силового каркаса деревянного каркасного дома, который служит для равномерного перераспределения весовой нагрузки на вертикальные стойки. По традициям финской технологии является обязательным элементом для всех наружных стен, тогда как по канадской устанавливается только над проёмами. Обустройство ригелей выполняется по определённым правилам, соблюдение которых гарантирует прочность, устойчивость и долговечность каркасного дома.
Функции ригелей в силовом каркасе каркасного дома
Независимо от технологии строительства каркасного дома ригелем называется горизонтальная балка или доска, ориентированная на ребро. Она всегда крепится к вертикальным стойкам, а в случае финской технологии и к верхней обвязке. При этом ригель всегда выполняет функцию усиления. Его задача — принять весовую нагрузку, создаваемую крышей, и перераспределить её равномерно между вертикальными стойками.
Без ригелей построить прочный и устойчивый каркасный дом не получится. Если этими элементами пренебречь, весовая нагрузка будет воздействовать на вертикальные стойки и фундамент точечно. Со временем это приведёт к ослаблению, нарушению геометрии и разрушению всей несущей конструкции.
Ригели в разных каркасных технологиях
Каркасные технологии строительства деревянных домов принято разделять по происхождению на два вида — финскую и канадскую. В нашей стране традиционно большей популярностью пользуется финская технология. Ей соответствует и СП 31-105-2002, в котором детально описаны правила и нормы проектирования и строительства энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом.
В соответствии с этой технологией ригель представляет собой доску, ориентированную на ребро, и проходящую через всю наружную стену. Крепится она к верхней обвязке, вертикальным и угловым стойкам. В результате весовая нагрузка от крыши воспринимается этим элементом, и максимально равномерно распределяется между силовыми стойками. В том числе, за счёт этого снимается излишняя нагрузка над проёмами.
По канонам канадской технологии ригели используются немного иначе. Здесь это тоже доска, установленная на ребро, но только над проёмом. Нагрузка на ригель передаётся через верхние полустойки на боковые стойки, установленные по бокам проёма. Как правило, эти стойки делаются усиленными, то есть, собираются из двух досок.
Правила обустройства ригелей
В классической каркасной технологии ригели используются с соблюдением следующих правил:
- Минимальная толщина доски, из которой изготавливается ригель, должна быть от 40 мм.
- Толщина ригельной доски обычно берётся 150 мм, если строится каркасный дом в один этаж, и 200 мм при реализации двухэтажных проектов.
- При обустройстве широких проёмов (превышающих расстояние между двумя вертикальными стойками) применяются сдвоенные ригели.
- Относительно плоскости наружных стен ригели целесообразнее размещать ближе к наружной стороне.
- В финской технологии ригели обязательно должны привязываться к угловым стойкам.
- Ригель лучше делать из цельной доски.
- Если длина стены не позволяет выполнить предыдущее правило, то доски сращиваются таким образом, чтобы стык оказывался над ближайшей вертикальной стойкой.
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
- кровельной системы – стропил, перекрытия, утеплителя, наружного покрытия;
- дополнительных элементов – вентиляции, водостоков, накопительного бака для воды и т.д.;
- зимой – снежного покрова крыши, вес которого может достигать нескольких тонн.
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.
- Простота. По сравнению с канадской схемой, использующей сдвоенные доски для стоек оконных проёмов и двойную доску верхней обвязки, ригель менее сложен в сборке.
- Лёгкость. Каркас с ригелем весит меньше, чем конструкции с цельным брусом или сдвоенными досками.
- Экономия. Расход пиломатериала на доски ригелей заметно ниже, чем затраты на приобретение цельного бруса или на монтаж сдвоенных стоек.
- Теплосбережение. Финская схема каркаса обеспечивает лучшее утепление, так как цельный брус и сдвоенные доски служат «мостиками холода». По сравнению с этими конструкциями ригели обладают существенно меньшей теплопроводностью.
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
- Толщина доски, используемой в качестве ригеля, должна быть не больше трети ширины вертикальных стоек, но не меньше 40 мм.
- Минимально допустимая ширина ригеля составляет 150 мм для одноэтажных домов и 200 мм для мансардных и двухэтажных каркасов. Желательно в каждом случае рассчитывать этот параметр индивидуально, исходя из характеристик конкретной конструкции.
- Если в проекте заложены проёмы, ширина которых превышает шаг двух стоек (1200 мм), то при возведении каркаса используют двойные ригели, которые устанавливают с наружной и внутренней стороны.
- С точки зрения сохранения тепла ригели выгоднее располагать на внутренней стороне стены.
- Ригель и укосины всегда размещают на противоположных сторонах стены.
- Концы ригеля опираются на угловые стойки.
- Если длина стены не позволяет изготовить ригель из одной доски, его делают составным. Края стыка опирают на стойку и скрепляют стальной пластиной.
- На верхнем этаже ригель всегда размещают с той стороны стены, где предусмотрен упор стропильных ног.
При сборке каркаса удобнее вначале с помощью шаблона сделать выборки в стойках, соответствующие ширине и толщине ригеля, а затем монтировать стену.
Варианты использования ригеля в каркасном доме
На стойки стен каркасных сооружений приходятся основные вертикальные нагрузки. Это в первую очередь вес кровельной конструкции и снег в зимний период. Большинство домов, возводимых по каркасной технологии, имеют естественные дверные и оконные проемы, соответственно распределение вертикальных нагрузок меняется. Поэтому стены, в которых предусматривается установка дверей и окон, требуют дополнительного усиления. Для этого инженеры разработали такой специальный элемент, как ригель в каркасном доме.
- 1 Что представляет собой ригель
- 2 Ригель в финских и канадских каркасных домах
- 2.1 Финская технология
- 2.2 Канадская технология
Что представляет собой ригель
Данный элемент каркасного дома представляет собой деревянную балку, являющуюся опорой для других элементов конструкции (колонн, стоек и пр.). Ригель монтируется горизонтально и равномерно распределяет нагрузку, оказываемую на него стропильной системой, на остальные балки каркасной постройки, в т.ч. стеновые стойки.
Как правило, вертикальные нагрузки, которые принимает ригель, это не только масса стропил, но и вес кровельного материала, атмосферные воздействия (дождь, снег, сильный ветер). Кровля передает нагрузку на стропильную систему, стропила – на стены здания, а стены – на фундаментное основание.
Равномерное распределение вертикальных нагрузок обеспечивает верхняя обвязка дома каркасной конструкции. Но, если в стене обустроен дверной проем или окна, равномерность распределения нагрузки нарушается. В данном случае стеновая конструкция лишена некоторых опорных стоек, а балка верхней обвязки каркаса дополнительно подвергается нагрузке на изгиб.
Чтобы понять, нужен ли ригель для установки в жилом каркасном доме, необходимо знать, какие функции он выполняет:
- Снимает нагрузку над оконными и дверными проемами с верхней обвязочной балки каркаса постройки;
- Распределяет равномерно между опорными стойками здания вес стропильной конструкции и кровельного покрытия;
- Предупреждает перекосы каркасной конструкции, заклинивание дверей и окон;
- Усиливает дополнительно сам каркас постройки и повышает его жесткость.
В общем, ригель в каркасном домостроении выполняет усиливающую функцию.
Как правило, ригели изготавливают из сосновой доски, при этом не менее 2 сорта. Показатель влажности допускается как после камерной, так и атмосферной сушки. Толщина данного элемента каркасной конструкции согласно строительным нормам должна соответствовать сечению опорных стеновых стоек. Поэтому при самостоятельном изготовлении ригелей рекомендуется брать 2 строительные доски и скреплять их между собой гвоздями.
После монтажа ригелей в силовом каркасе, они не должны мешать облицовке стен. Перед их установкой делают в стойках специальные пропилы. Согласно технологии строительства, ригель в каркасном доме допускается устанавливать внутри или снаружи силового каркаса. Функциональность и эффективность работы данного элемента при этом не изменится.
Ригель в финских и канадских каркасных домах
Вариантов усиления опорных элементов каркасных строений существует несколько. По финской технологии конструкция упрощенная, один ригель объединяет все опорные стойки и равномерно распределяет по ним получаемую нагрузку от стропил и крыши. В зданиях, возведенных по канадской технологии каркасного домостроения, ригели применяются для каждого отдельного проема окна либо двери.
Финская технология
Ригель в строительстве финского каркасного жилого дома одновременно усиливает все опорные стойки стен здания. Масса стропил и кровельного материала в данном случае передается на горизонтальный ригель, а уже от него равномерно распределяется на все вертикальные стойки каркасного сооружения.
Ригель в финских каркасных домах представляет собой деревянный брус или несколько досок, сбитых между собой. Длина этого элемента конструкции соответствует длине стены здания, соответственно он перекрывает все опорные стойки.
Если сравнивать с канадской технологией каркасного домостроения, финские конструкции отличаются двумя основными сложностями:
- Необходимость применения достаточно длинных досок;
- Необходимость прочного соединения ригеля со всеми стеновыми стойками.
Как правило, длина стандартных строительных досок не превышает 6 м. А стены загородного коттеджа финской конструкции могут быть значительно длиннее.
Поэтому, чтобы не менять схему распределения вертикальных нагрузок, для удлинения общего ригеля используют дополнительные пиломатериалы.Для более надежного и прочного соединения доску ригеля врезают в опорные стойки стен здания. Данная процедура значительно усложняет монтажные работы. Удобнее всего врезать общую ригельную балку снаружи стены, но можно это делать и изнутри.
Также необходимо отметить, что сдвоенные доски, поддерживающие ригель по финской технологии домостроения над и под проемом оконного блока, дополнительно являются мостиками холода.
Канадская технология
Монтаж ригелей по канадской технологии домостроения несколько отличается от финской:
- На ширину оконных и дверных проемов устанавливают основные целиковые стойки;
- Непосредственно над дверью и окнами монтируют ригеля, которые называют хидерами.
Хидер – 2-3 доски, сбитые между собой. Толщина данного элемента соответствует ширине опорной стойки.
Именно верхний ригель принимает нагрузку от балки перекрытия в каркасном доме по канадской технологии.
Целиковые опорные стойки, находящиеся под ригелем, дополнительно усиливают сбитыми между собой досками. Непосредственно под окном монтируют укороченные опоры.
Если оконный блок обустраивают значительно ниже потолочного основания, дополнительные короткие стойки монтируют между балкой перекрытия каркасной постройки и ригелем. При этом для соединения элементов конструкции рекомендуется в верхней части доски прибивать рядом сразу 2 гвоздя. Шаг крепления не должен превышать 60 см, а крайний гвоздь в нижней части необходимо забивать на расстоянии 15 см от полового основания по центру доски.
Нагрузка от стропильной системы по канадской технологии передается на ригель, а масса оконного блока – на укороченные опорные стоки, расположенные под проемом окна.
Но в целом по данной технологии каркасного строительства общая нагрузка, создаваемая кровельным материалом, стропильной системой и оконными конструкциями, равномерно распределяется по стенам дома.
В результате основными отличиями двух разных технологий являются:
- Финский вариант каркасного дома – одновременное усиление всех опорных стоек сооружения;
- Канадская технология домостроения – усиление отдельных балок каркасной конструкции над оконными и дверными проемами;
- Применение для изготовления ригелей досок различной длины;
- Дополнительное усиление опор по канадской технологии (финские проекты этого не предусматривают).
При самостоятельном возведении каркасного загородного дома необходимо понимать, что укрепление проемов дверей и окон – это достаточно сложная инженерная задача. Незначительное отклонение от горизонтали ригельной доски приведет к неравномерному распределению вертикальных нагрузок по стене здания. В результате могут начать заклинивать двери и окна или вообще выйдут из строя.