Основные узлы каркасного дома чертежи: Чертежи узлов каркасного деревянного дома

Содержание

Чертежи узлов каркасного деревянного дома

Сейчас очень модно стало строить дом именно по каркасной технологии, потому что она обладает экономичностью и легкостью, а также характеризуются быстрой сборкой и возведением. К сведению, каркасный деревянный дом можно построить всего за пару недель, если хорошо постараться. Дома, построенные по такой технологии, выделяются не только своей красотой, но и актуальным внешним видом, потому что его можно разнообразить абсолютно любой дизайнерской отделкой. 

Почему каркасное строительство дома в моде: достоинства

  • маленький вес сооружения, несущие конструкции имеют относительно малую массу;
  • повышенное энергосбережение, достаточно высокая теплоэффективность;
  • экологичность, так как дом строится исключительно из высококачественных пород древесины и используются только безвредные для человеческого организма отделочные материалы. Кстати, благодаря тому, что с каждым днем появляются новые строительные материалы, есть возможность выбрать действительно качественные материалы;
  • огнеупорность и устойчивость к динамическим и сейсмическим нагрузкам. Это можно достичь с помощью специальных средств, которые есть в любом специализированном магазине;
  • долговечность и надежность конструкции;
  • широкие архитектурные возможности. Это позволяет архитекторам разрабатывать практически любое проектное решение;
  • быстрая установка каркаса. Строительство каркасного дома иногда напоминает детский конструктор, если наблюдать за действиями квалифицированных строителей со стороны. Но для начинающих специалистов — это настоящее испытание;
  • внутренняя/внешняя отделка зависит исключительно от пожеланий собственников/будущих хозяев своего владения; 

Узлы каркасного деревянного дома, и какие не стоит допускать ошибки

Соединение лаг 

В большинстве случаев, лаги соединяются над опорой, но это зависит от типа строительства дома. В том случае, если лаги служат в роли дополнительной стяжки для наружных стен, то укладывать их нужно строго параллельно, а соединять их при помощи стыковых накладок. Для того чтобы конструкция была крепкой и максимально надежной, то длина накладки должна составлять не более 25 — 30 см от места стыков лаг. Таким образом, можно будет предотвратить их от растрескивания и раскола в будущем. Но специализированные строители все же рекомендуют обрабатывать древесину специальным средством, которое поможет усилить этот эффект, то есть защитить от раскола. 

В том случае, если для строительства дома выбрана «канадская» технология, то соединять лаги пола проще всего перехлестом. Иначе говоря, накладывать одну лагу на другую примерно на 400-500 мм, но не больше.

 

Соединение стен в углах 

Как бы ни прозвучало сейчас это странно, но не во всех специализированных справочниках/книгах по каркасному строительству, есть полное описание угловых узлов стен и соответствующие чертежи/схемы. При строительстве каркаса боковой стены, необходимо своевременно предусмотреть дополнительную стойку, которая, в свою очередь, будет повернута на 90 градусов по отношению к угловой (крайне стоящая) стойки каркаса. Что даст эта дополнительная стойка для конструкций? Во-первых, создаст прочное угловое соединение, связав каркасы 2-х стен межу собой (фасадная и боковая). Во-вторых, упростит процесс внутренней обшивки помещения фанерой или листовыми панелями, за счет того, что уже будет сформирован внутренний угол.

Дверные и оконные проемы 

Для того чтобы сделать дверной проем и установить одностворчатую дверь, необходимо будет установить с правой стороны дополнительную вертикальную стойку. Если же невозможно привязать ее к шаговой, то рекомендуется установить два дополнительных стояка. Затем к ним прибить стойки, на которые собственно и будет идти основная доля нагрузки от несущего ригеля. После того как установлены стойки, необходимо установить дополнительную доску, которая, в свою очередь, понадобится для скрепления основной дверной коробки. По окончании этой работы, запенить монтажной пеной все образовавшиеся щели/стыки между дверной коробкой и ригелем. 

Примечание: между ригелем и верхней обвязкой нужно установить дополнительную или укороченную шаговую стойку для того, чтобы нагрузка передавалась от верхней обвязки через ригель на вертикальные стойки.  С помощью такой конструкции, можно создать дверной проем шириной 1,5 — 1,7 метра. Что касается окон, то нужно будет установить две дополнительные горизонтальные доски в проёме стены, а именно между дополнительными и шаговыми стойками. Примечание: вертикальные стойки ни в коем случае не трогать, потому что конструкция может перекоситься, естественно, что это произойдет не сразу, а со временем. 

Что не следует упускать из вида при строительстве каркасного дома?

Для того чтобы дом прослужил, как можно дольше и надежно, то необходимо принять во внимание следующие ошибки и не допустить их во время строительства:

  • использование дерева низкого качества, то есть оно плохо просушено. Дело в том, что хорошо просушенная древесина не изменит былую форму в результате чего, дом может не перекоситься, а элементы крепления (гвозди/саморезы) не будут вывернуты наружу, не пострадает утеплитель вместе с отделочными материалами.

На заметку: нельзя сушить дерево самовольно, то есть с использованием каких-либо нагревательных элементов, так как оно должно высохнуть естественным способом. Древесина должна быть обработана антисептическими средствами, а также специальным составом для защиты от грызунов и огня;
Каркас — это основа дома, поэтому его надо делать максимально качественно, а особое внимание уделить вертикальным стойкам, потому что на них приходится основная масса нагрузки. Для решения даннонй проблемы, необходимо обвязать каркас диагональными связями. Для этого можно использовать обрешетку из досок или обить каркас фанерными или OSB листами;
Отсутствие (гидро) пароизоляции. Особенно негативно это сказывается на утеплителе, потому что влага, которая на него попадает, вызывает деформацию после чего он теряет свои тепловые функции. Следует отметить, что это также негативно влияет на древесину, потому что она начинает отсыревать, деформироваться и плюс ко всему, в ней начинают заводиться разные жучки, которые, в свою очередь, способствуют ее разрушению;
Отсутствие гидроизоляции фундамента. В том случае если брус нижней обвязки не огражден от фундамента слоем гидроизоляции, то под действием грунтовых вод он начинает загнивать. Через несколько лет его придется заменить, а это довольно сложная и дорогостоящая «операция»;
Недостаточно крепко закреплены вертикальные стойки. Крепить их рекомендуется не только шурупами/саморезами, но и вбивать двухсотые гвозди параллельно друг к другу;

Это всего лишь основные ошибки. Поэтому, чтобы построить дом для себя и своих внуков, нужно не испытывать свои знания и силы, а обратиться к профессиональным строителям, которые, в свою очередь сделают все как надо. Тогда дом будет соответствовать поговорке: «Мой дом — моя крепость». Не стоит экономить и делать все спустя рукава, чтобы не пришлось вкладывать деньги в незапланированный ремонт.

Постройка каркасного дома своими руками, этапы

Строительство быстровозводимых домов из металлических сэндвич панелей

Наружная канализация каркасного дома

Узлы каркасного дома – чертежи для деревянного дома

Имея достаточный опыт в сфере строительства, можно сделать узлы каркасного дома своими силами. Постройки отличаются долговечностью, в них комфортно жить, их можно быстро собрать, но возведение все равно займет не менее 2 недель.

Каркасная постройка состоит из узлов следующего вида:

  • основные;
  • вспомогательные.

Конструктивной особенностью является то, что дом собирается из нескольких элементов. Такую постройку можно соорудить в кратчайшие сроки. Начинающим строителям нужно помнить о том, что элементы конструкции должны быть надежно зафиксированы, иначе каркасный дом может разрушиться.

Основные конструкционные узлы скандинавского каркасного дома следующие:

  • стены;
  • кровля;
  • системы перекрытий.

Начинающим строителем должна быть внимательно изучена конструкция каркасного дома, узлы нужно делать так, как это описано в схеме. Только тогда они будут выполнять свою функцию. От надежности фиксации зависит безопасность постройки. Дополнительные узлы находятся там, где расположены стыки разных элементов каркаса.

Стены относятся к основным элементам конструкции. Опорой для них служит фундамент. Чаще всего строители, возводя каркасный дом, заливают монолитную плиту. Желая сократить расходы на строительство, владельцы участков выбирают ленточные основания. Для построек, которые будут стоять на пучинистых грунтах, лучше всего подходит столбчатый фундамент.

Для закрепления стеновых узлов каркасного дома используют гвозди, при этом стойки необходимо прикрепить к обвязочным балкам. Нижние и верхние обвязки можно назвать вспомогательными узлами. Для увеличения прочности каркаса нужно использовать болты. Их располагают в обвязке, а уже сверху надевают стойки. На эти элементы возложена несущая функция, поэтому их монтажу нужно уделять пристальное внимание.

При проектировании угловых узлов нельзя допускать ошибок. В своей работе строители используют готовые схемы каркасного дома.

Выполняя работы своими силами, нужно уделить особое внимание установке фасадной стены и монтажу других элементов. Возводя каркас боковых стен, надо предусмотреть дополнительные стойки. Их следует располагать, повернув под углом 90°, это позволит надежно перевязать каркасы боковой стены и фасадной. В результате получится надежное угловое соединение, а сам каркасный дом будет прочным.

Достоинство этого метода заключается в том, что такой вид соединения позволяет сформировать правильный внутренний угол. В результате обшить постройку изнутри гипсокартоном или другим материалом будет очень легко.

Для фиксации вертикальных стоек устанавливают укосины. Они должны быть сделаны под наклоном, их располагают между верхней и нижней обвязкой. Эти элементы устанавливают так, чтобы они находились с наружной стороны каркаса. Поскольку укосины потом демонтируют, вырубку под них не нужно делать. Для фиксации используются гвозди.

Места стыковки стен и фундамента

Стыковка стен и фундамента

Лучше заранее приобрести чертежи узлов дома. При строительстве каркаса важно правильно сделать узел стыковки основания и стен. Сначала нужно установить балки на опорном брусе. Они должны располагаться либо параллельно стенам, либо перпендикулярно им.

Работая над нижней обвязкой, брусья монтируют к основанию здания. Для стыковки элементов используются хомуты или болты. Перед установкой брусьев нужно обязательно сделать гидроизоляцию, материал следует положить на стыке основания и стен.

По внешнему виду нижняя обвязка представляет собой раму, которая сделана из нескольких досок или деревянного бруса.

Ее укладывают сверху фундамента. Дерево желательно пропитать антисептиком, тогда оно не будет гнить.

На основание сооружения под обвязку помещают лежни. Это доски, с помощью которых выравнивают фундамент и убирают неровности, допущенные при заливке. Для крепления нижней обвязки к фундаменту используют анкера, ими фиксируют концы балок.

Для того чтобы их установить, необходимо сделать отверстия. Элементы крепежа должны проходить через доску и углубляться в бетонный фундамент. То, на какое расстояние должен погружаться болт, определяется в зависимости от конструкции основания. Важно учесть высоту стен. Если она не превышают 3 м, то анкер нужно заглублять в бетон на 20 см.

Есть еще один вариант монтажа. В этом случае конус от анкера, имеющий внутреннюю резьбу, помещают в основание, а уже после осуществляется заливка фундамента. Когда основание застынет, вот эти конусовидный шпильки и вкручивают анкер.

Выполняя соединение элементов конструкции, следует обращать внимание на отверстия в брусе. Сначала нужно измерить диаметр анкерной шпильки, отверстие под нее должно быть больше него на 3 мм. Для того чтобы крепеж получился прочным, следует положить широкие шайбы под головки болтов. Так площадь контакта с деревом увеличится.

Если посмотреть на конструкцию, то можно выделить еще один узел. Это место контакта брусьев на углах. Для их фиксации применяют болты и металлические уголки, с помощью которых можно сделать очень прочное соединение.

На бетон нужно положить рубероид либо другой гидроизолирующий материал. Можно покрыть ленту фундамента мастикой. Выполняя монтажные работы, надо постоянно проверять горизонт. Отклонения не должны превышать 0,5° на 3 м.

Описанный выше вариант крепления можно использовать, если под каркасным домом уложена плита или возведен ленточный фундамент. При выборе столбчатого основания действовать нужно таким образом:

  1. Следует обратить внимание на выбор столбчатых опор. В верхней части они должны иметь плоский оголовник, в котором сделаны отверстия.
  2. Нужно соорудить ростверк. Его функции будут выполнять деревянные балки, их укладывают поверх опор с оголовником. Важно обратить внимание на прочность соединения всех элементов.
  3. В балках следует сделать углубления. Их высверливают под отверстиями, имеющимися в оголовнике.
  4. Для фиксации балок используются шурупы и болты.

Брус крепится к фундаменту, этот шаг нельзя пропускать! Дело в том, что мелкозаглубленные ленты и плиты при замерзании подвержены подвижкам. Важно обратить внимание на то, как выполнено соединение нижней обвязки и лежней. Если фиксация надежная, постройка будет долговечной.

Как зафиксировать лаги

Фиксация лагов

Все зависит от того, какой тип строительства здания был выбран. Обычно лаги соединяют над опорами. Если они дополнительно стягивают наружные стены, то их укладывают параллельно друг другу, а само соединение выполняется стыковыми накладками.

Для того чтобы сделать конструкцию максимально прочной, нужно использовать накладки длиной от 25 до 30 см. Они нужны для фиксации бруса в местах стыков. Такой подход позволит предотвратить раскол и растрескивание деревянных элементов. Для того чтобы защитить лаги от раскола, можно покрыть их специальным средством. Так поступают профессиональные строители.

Если дом возводится по «канадской» технологии, то лаги пола соединяют перехлестом. При этом одна должна заходить на другую примерно на 50 см, но не более. Начинающие строители должны постоянно сверяться с проектом, тогда они не допустят ошибок при сборке дома.

Как сделать верхнюю обвязку

Верхняя обвязка каркасного дома

Для скрепления стен и перемычек можно использовать деревянные накладки. Хорошо себя зарекомендовали и высокопрочные пластины, выполненные из стали. Они помогают надежно скрепить узлы каркасного деревянного дома. Если в процессе строительства здания будут использованы такие элементы, то верхнюю обвязку над проемом можно не делать.

Классический вариант обвязки предполагает использование досок. Для фиксации берут гвозди. Лучше всего купить те, которые имеют минимум 6 см длины. Каждый конец доски должен быть зафиксирован двумя гвоздями.

Еще до начала работ следует определить места, в которых будут установлены стойки. Нужно учесть габариты фанерного листа. Стойки устанавливают там, где будут находиться двери и оконные проемы. Расстояние между двумя опорами должны быть одинаковым. От того, насколько качественно будет сделан монтаж, зависит срок службы здания.

Заключение

При строительстве каркасного дома нужно уделить особое внимание основным узлам. От того, насколько правильно они будут сделаны, зависит безопасность конструкции. Для фиксации элементов строители используют гвозди и болты. Чтобы предотвратить растрескивание бруса, нужно фиксировать части каркаса пластинами из стали.

Основные узлы каркасного дома — краткий обзор

Краткий обзор основных узлов каркасного дома

Данный обзор содержит только основные элементы применяемые в каркасной технологии. На каждый дом делается отдельный проект КД и это является обязательным условием для строительства надежного дома. Иллюстрации приведенные далее отражают суть каркасного домостроения, но это далеко не все узлы и решения применяемые при строительстве, многие элементы не показаны для более простого восприятия.

1. Монтаж подкладочной доски на фундамент. Выполняется с применением гидроизоляции. Это основа к которой будет крепиться перекрытие. Подкладочная доска надежно крепится к фундаменту специальными анкерами.

2. По периметру подкладочной доски монтируется обвязка перекрытия.

3. Обязательный элемент в конструкции, это перекрывание обвязки и подкладочной доски. Данный узел дополнительно связывает элементы для большей надежности и улучшения теплоизоляции.

4. Далее монтируются балки перекрытия. Балки выполняются из сухой строганой доски 195*45 мм, с шагом не более 400 мм. Пол Вашего дома будет теплым и надежным, без зыбкости и скрипа.
5. Дополнительные бриджинги (деревянные перемычки) для жесткости перекрытия.
6. Шаг балок перекрытия не более 400 мм. Толщина утепления 200-250 мм, в зависимости от проекта.

7. На балки монтируется верхняя обвязка перекрытия. К ней будут крепиться стены будущего дома.

8. На перекрытие монтируются каркасные стены (далее в тексте статьи стены будут показаны отдельно с указанием обязательных элементов и узлов).

9. Стены надежно фиксируются на верхней обвязке перекрытия и между собой (через специальную угловую стойку)

10. На стены монтируется верхняя обвязка стен. Это специальные элементы, которые дополнительно распределяют нагрузку от вышестоящих стен или стропильных ферм.

11. Верхняя и нижняя обвязки дополнительно перекрывают стык углов смежных стен, это делает конструкцию более жесткой и надежной.
12. На верхнюю обвязку стен монтируется перекрытие этажа. Схема монтажа и элементы соответствуют монтажу цокольного перекрытия.

13. Ни первое, ни второе перекрытие не утепляются до того, как дом не будет под крышей и не будет смонтирован фасад, стены тоже утепляются уже после того, как дом полностью защищен от атмосферных осадков, это гарантирует, что в утеплитель не попадет влага на этапе монтажа.

14. Далее на перекрытие монтируются стены второго этажа.

Рабочие чертежи каркасного дома / каркасный дом своими руками

 Устройство каркасного дома

 Разрез каркасного дома

Разрез каркасного дома на примере проекта КД-29, приведена схема и технология строительства каркасного дома. Почти все проекты имеют данную
конструкцию. Данная схема зарекомендовала себя, как надёжная, но простая и удобная в сборке. Весь вес крыши приходится на центральную и боковые
нефронтонные стены, которые стоят на фундаменте. Второй этаж собирается с перекрытия второго этажа. Наглядно, с этапами строительства можно ознакомиться,
скачав инструкцию по строительству каркасного дома.

 Планы и чертежи сборки фундамента

Комплект рабочих схем и узлов к проекту, содержит: полный чертёж с размерами мест установки анкеров, продухов рабочей арматуры и хомутов, объем бетона и количество арматуры. Технологию и способ экономной сборки опалубки для использования её в последующем для стоек каркаса и обвязок. При свайном фундаменте к проекту идёт также описание и свайное поле со всеми размерами установки свай д108мм и обвязкой швеллером для гарантированной надёжности свай. При желании по месту возможна обвязка свай брусом или доской на ребро по оголовкам.

 Стена каркасного дома

Комплект рабочих схем и узлов к проекту, включает: размеры до начала стоек с двух сторон в см., включая проверочные размеры между стойками, места
установки укосин, размеры проёма окна/двери и его усиления, планы последовательности и места установки листов OSB (ОСП) снаружи, также все планы, где
необходимо, содержат комплектовочную ведомость, комментарии и технологию соединения стоек в углах, по технологии тёплый угол, и схему примыкания
внутренних стен. Обратите внимание, что мы специально отказались от гостовского оформления чертежей, чтобы убрать лишние шапки и подписи, и сделать
чертежи на всю страницу. Также, они выполнены в цвете и в сантиметрах, для удобства работы при строительстве.

 Фронтон каркасного дома

Комплект рабочих схем и узлов к проекту, включает: размеры до начала стоек в см. и обрешётки крыши, высоту стоек, включая проверочные размеры между
ними, места установок окон, размеры окна и его усиления, планы последовательности и места установки листов OSB (ОСП) снаружи, также, все планы
содержат комментарии и технологию раскладки крепления Ондулина, обрешётки, свесов и устройства паро- ветро- защиты (кровельного пирога).

 Сравнение: Обычный чертёж и наши чертежи

Для удобства и скорости работы, мы не стали, как это делают все, делать отдельную комплектовочную ведомость на весь дом, так как работать по ней
крайне неудобно. Представьте, как собирать дом, если для того, чтобы собрать перегородку длиною всего метр-два, вам придётся искать её комплектность в
книге из почти ста! листов. Чтобы у вас не было таких проблем, мы, все необходимые материалы и их точные размеры, указали непосредственно на странице,
где нарисован тот объект, который вы будете собирать в настоящее время, вам не придётся тратить уйму времени, чтобы найти и рассчитать, что вам нужно,
всё указано на схеме — просто и удобно. В любом случаие, ещё дополнительно идёт смета к проекту.

 Узлы: Схемы крепления и разметки

К каждому нашему проекту идут не только чертежи и схемы, описания и пояснения, а конечно ещё и узлы, это сильно облегчает и ускоряет процесс
правильного строительства. Ниже, первая страничка узлов и схема разметки от проекта кд-1. Так как, это проект небольшого дома, то узлы поместились на
двух страницах. Первая, это основные узлы и схема сборки стен с пояснением по разметке. Вторая страница в проекте, это узлы внутренних перегородок,
схема и способ впиливания укосин, схема и способ быстрой разметки. А также, на второй странице показан способ и метод утепления перекрытия между
этажами, пола первого этажа и т.д.

 Инженерные сети

Комплект рабочих схем и узлов к проекту, содержит: схему прокладки и количество оконечных устройств электрики (розетка, выключатели, автоматы защиты и тд и тп), принципиальную схему и вариант установки сантехники для первого/второго этажа, а также вариант устройства дренажа и вентиляции с естественным побуждением с описание минимально желаемого устройства согласно норм и правил на одноквартирные дома.

Подробнее об узлах по технологии KarkasDom, можно прочитать в статье Все узлы каркасного дома.

Все наши проекты обладают множеством достоинств:

1. Проекты разрабатываются под размер материалов из магазина, чтобы пришлось как можно меньше резать и не оставалось обрезков.

2. Также, еще на этапе эскизного проекта подбирались плиты OSB, с учетом наиболее популярных размеров, которые чаще всего есть на складе строй базы.

3. Кровля самая простая в исполнении – двускатная. А это значит, не придется резать Ондулин или металлочерепицу, чтобы сформировать ендовы.
Нет дополнительных кровельных элементов, которые удорожат кровлю, а также, нет потенциально опасных мест, которые могли бы протекать.

4. Все проекты сделаны по районированию: Зона 2, СПб и ЛО, что подходит для их строительства по снеговой и ветровой нагрузке в большей части России.

5. Обычно прямоугольный дом. Это самая энергоэффективная и удобная форма дома.

6. Все дома достаточно просты в строительстве, благодаря отсутствию лишних выступов стен.

7. Все размеры указаны в сантиметрах и имеют оригинальное исполнение чертежей и схем.

8. В проектах домов нет ни одной дорогостоящей клееной или двутавровой балки.

9. Габариты дома выбираются для максимальной экономии строй материалов.

10. Стояки, обычно, собраны в одном месте с вентиляцией.

11. Удобная лестница.

  Так как все чертежи и планы мы не можем разместить на одной странице то зайдя в раздел, Наше предложение мы можем предложить вам бесплатно все сметы для расчёта во сколько вам обойдётся дом по ценам вашего региона, все планы, чертежи и технологии с подробным описанием, что и как делается и для чего. В общей сложности более 100 страниц цветных чертежей, описаний и комментариев для удобства, скорости и качества работы.

Смотрите в разделе «Видео», это и многие другие видео по строительству каркасных домов:

Узлы каркасного деревянного дома (фото и видео)

Каркасные дома – здания достаточно комфортные и долговечные, разумеется, в случае, если их возведение производилось в соответствии с существующими правилами. Конструкция каркасного строения – это многочисленные узлы, основополагающие – базовые, и вспомогательные. Абсолютно любой из имеющихся узлов каркасного деревянного дома в ходе возведения непременно потребует к себе особенно пристального внимания: мелочей здесь быть просто не может. Ведь если выполнить закрепление и состыковку всех элементов такой конструкции неправильно, жить в здании будет не просто не комфортно, а очень опасно для вас и ваших близких. Однажды, от неправильно распределенной нагрузки, такой дом рискует просто-напросто «распасться» на части.

Узлы каркасного дома: особенности

Для того чтобы каркасное строение получилось прочным и надежным, все узлы должны выполняться в абсолютном соответствии с проектировочными документами, чертежами. Конструкция каркасника включает в себя три ключевых узла здания – это, конечно же, стены (точнее, стеновая система), перекрытия (пол, потолки), а также кровельная система. Это основа основ, и без правильного строительства данных элементов длительное проживание в доме будет просто невозможным. Помимо основных, нельзя также не отметить и дополнительные конструктивные узлы строения. Они являются местами состыковки, соединения разных частей, элементов будущего дома – каркасника.

Опора для узловой системы стен каркасных домов – фундамент. Он может быть различных типов, чаще всего используются:

  • плитный фундамент;
  • ленточный;
  • столбчато-ленточное основание.

В качестве крепления для стеновых узлов выступают анкерные болты. Рядовые стойки закрепляются к каждой из обвязочных балок. Вспомогательными узлами при этом являются нижние, а также верхние обвязки. Для того чтобы смонтировать обвязки, следует воспользоваться специальными болтами. Наиболее надежный вариант с максимальной прочностью – это сборка «каркасника», когда крепежные болты располагаются в обвязке, а на них надеваются стойки. Процессу установки стоечных балок следует уделять особенное внимание, ведь именно на эти элементы возложена несущая функция.

Стены: особенности угловых узлов

Проектируя углы, а точнее, угловые узлы стен будущего строения, важно также не допустить ошибок. Если нет грамотной схемы соединения таких узлов, придется потратить гораздо больше времени на монтаж боковых и фасадной стены здания.

Для создания каркаса боковых стен обязательно нужно предусматривать дополнительную стойку, которая будет повернута к угловой стойке ровно на девяносто градусов. Таким образом, получится качественно перевязать каркасы фасадной и боковой стены. А значит, угловое соединение станет надежным и прочным. Несомненный плюс и в том, что подобное соединение дает возможность сформировать хороший внутренний угол: соответственно, и обшивка здания изнутри фанерой, гипсокартоном или иными отделочными материалами в листах будет простой и удобной.

Обратите внимание на важнейшую деталь: конструкция стены (несущей) вашего будущего здания непременно должна быть каркасного типа. Габариты вертикальных стоек непременно должны быть соблюдены в соответствии с имеющимся проектом, такое же требование будет справедливо предъявить и к промежуткам между стойками. Если же вести речь об укреплении несущих стоек, то производится оно, как правило, фанерой, ДСП.

 

Стыковка фундамента и стен

Как лучше выполнить узел стыковки стен и основания вашего каркасника? На опорном брусе располагать балки можно либо перпендикулярно, либо по параллели к стенам. В уровне бруса расположиться балки могут на анкерах или на подвеске, перпендикулярно стене. Крыша, а также стены каркасников, имеют представленный стойками узел. Эти стойки следует расположить под прямым углом к поверхности стены. Также можно расположить их параллельно относительно стены, на фронтоне крыши, а также в перегородках (внутренних).

Что же касается балок, поддерживающих чердак, то их выполняют из нескольких элементов. Если покрытие на них с укреплением, можно произвести монтаж параллельно стенам.

Наружные углы стен каркасника имеют в составе своем, как минимум, пару стоек. Угловые элементы стен, а также точки их пересечения при этом станут опорой для внешних и для внутренних краев перекрытий. Обвязка стен будет осуществляться при помощи досок, толщина которых превышает 4 сантиметра. Ширина этих досок – аналогичная ширине несущих стоек в основном каркасе строения. Нижние обвязочные доски имеются в любой конструктивной части здания, а в наружной стене они будут выступать над опорой максимум на треть от общей ширины обвязки.

Верхняя обвязка зданий каркасного типа

В том случае, если перемычки и стены скрепляются с использованием специальных деревянных накладок или высокопрочных пластин из стали, вполне возможно допустить отсутствие верхней обвязки над проемом с перемычками. Формируется сама обвязка из пары досок. Если на стене есть проемы для будущих оконных или дверных конструкций, уже предусмотрена перемычка, которая будет образовывать с обвязкой один узел.

Конструкция каркасника подразумевает, что в верхней обвязке стыки досок располагаются над центральной частью вертикальных стоек (монтаж – в шахматном порядке). Для фиксации элементов используются гвозди не менее 6 см длиной. Каждый конец досок верхней обвязки фиксируется двумя гвоздями. К обвязке прибивается стойка, производится разметка с указанием места размещения первой стойки. Метку желательно поставить сразу на двух досках.

Важно правильно рассчитать расстояние между стойками, которое определяется, исходя из габаритов листа фанеры (размер стандартного листа – 1525 на 1525 мм).

Для стандартного листового материала оптимальным будет расстояние между стойками в 380 мм. Там, где будут находиться оконные проемы и дверные конструкции, отмечают места основных стоек, а также элементов, которые будут поддерживать перемычки. Обязательно нужно включить полученные расстояния в проект каркасного здания: важно, чтобы расстояния между основополагающими стойками были равными.

Грамотный монтаж проемов с перемычками – гарантия того, что все нагрузки будут правильно распределены и здание прослужит долго.

Узел нижней обвязки – это место, где обвязочные брусья будут прикреплены к основанию дома. Стыковка элементов производится с помощью хомутов или специального фундаментного крепежа (болтов). Перед тем, как укладывать брусья, обеспечивают качественную гидроизоляцию мест стыков. Есть в конструкции нижней обвязки и другой узел – это углы, в которых брусья будут состыковаться между собой. Выполняется стыковка одним из двух традиционных способов: «в полдерева» или «в лапу». Для того чтобы соединение было прочным, следует взять специальные металлические уголки или воспользоваться болтами.

Потолочные и напольные балки перекрытия: что учесть при монтаже?

Напольные балки перекрытия должны иметь опору в брус обвязки и монтаж их осуществляют с заранее рассчитанным шагом. Также устанавливаются и потолочные балки. Что же касается стоек, то в каркасных зданиях ставятся, в первую очередь, вертикальные угловые стойки, а после них – промежуточные. Здесь есть несколько узлов:

  • углы, в местах, где с верхней обвязкой и с нижней состыкуются вертикальные стойки;
  • соединение обвязочных балок и стоек.

Для того чтобы в углах вертикальные стойки были закреплены надежно, делаются пазы и дополнительно производится фиксация металлическими уголками. По аналогии осуществляется крепление промежуточных стоек. Одинаково будут закреплены брусья верхней и нижней обвязки (места стыковки – стойки каркасной конструкции и углы).

Дополнительные «связи» оказываются важными для тех, кто стремится сделать дом максимально надежным. Вертикальные и диагональные подпорки являются теми связующими элементами, с помощью которых вся конструкция каркасника получает дополнительную прочность. Но этот способ используется далеко не всегда. Чаще конструкция каркасных строений предполагает, что для усиления оказывается достаточно обшить каркас OSB-плитами.

Стропильная система

Из значительного количества узлов будет состоять и система стропил каркасных зданий. Это, в частности:

  • места, где стропила опираются на коньковый прогон;
  • места, где стропила делают опирание на брус верхней обвязки;
  • место состыковки ригеля и стропильных;
  • место соединения контробрешетки каркасника и стропильных ног;
  • стык контробрешетки здания и его обрешетки.

Коротко о каждом узле можно сказать следующее:

У конька стропильные ноги состыковываются двумя способами – внахлест или встык. Для того чтобы закрепить стропила к брусьям верхней обвязки, следует выполнить на них соответствующих размеров вырубки. Что касается ригелей и других видов подпорок, их роль, как правило, могут играть бруски или доски. Брусья контробрешетки следует устанавливать с шагом, аналогичным тому, с которым будут монтироваться и стропильные ноги. Обрешетка каркасного здания бывает и сплошной, и разреженной, это зависит от того, какова конструкция крыши и, конечно же, от типа будущего кровельного материала.

Вопросы крепежа элементов дома подробно рассматриваются в этом видео:

Особенности анкерного соединения

  • Отверстия в брусе сверлят больше на 2-3 мм, чем диаметр анкерной шпильки.
  • Под головки анкерных болтов можно положить широкие шайбы, чтобы увеличить площадь их контакта с деревянной поверхностью, и повысить прочность крепёжного соединения.

Перед фиксацией проводят обязательную гидроизоляцию – на бетон кладут рубероид или покрывают его поверхность специальным водостойким составом, мастикой. После монтажа проверяют горизонт. Отклонения от горизонтального уровня допускаются в размерах не больше 0,5° на 3 м.

Узел нижней обвязки на столбчатом фундаменте

Описанное выше крепление конструктивных узлов каркасного дома используется на ленточных и плитных фундаментах.

Для столбчатых оснований применяют другую схему:

  • Для удобства крепления верхняя часть столбчатых опор должна иметь плоский горизонтальный оголовник с отверстиями.
  • Поверх оголовника кладут деревянные балки, которые выполняют функцию ростверка.
  • В балках просверливают углубления необходимой глубины. Их сверлят под имеющимися в оголовнике отверстиями.
  • Фиксируют балку болтами или шурупами.

Дом из бруса

14.59%

Кирпичный дом

9.23%

Бревенчатый дом

5.99%

Дом из газобетонных блоков

17.72%

Каркасный дом

36.15%

Дом из пеноблоков

16.31%

Проголосовало: 2556

Крепить брус к фундаменту необходимо обязательно. Мелкозаглубленные ленты и плиты подвержены значительным подвижкам при замерзании. Надёжное соединение лежней и нижней обвязки обеспечивает надёжность и долговечность всего строения.

Конструкция каркасного дома: узлы стоек, укосин

Вертикальные каркасные стойки устанавливают поверх нижней обвязки и крепят ней гвоздями. Крепление с помощью металлических уголков используют при Т-образном соединении балок без вырубки. Его выполнить проще. Фиксацию балок металлическими гвоздями используют при стыке с частичной вырубкой нижней балки. Это – более сложное к выполнению своими руками соединение.

Стык без вырубки используют для угловых каркасных опор. Соединением встык с фиксацией пластинами или уголками используют в основных узлах каркасного дома, если строительство ведётся своими руками, без привлечения профессионалов. Если же работают опытные строители, то они используют соединение с частичной врезкой. Оно предупреждает сильные подвижки бруса и досок каркаса при усыхании.

Размер вырубки под вертикальную каркасную стойку составляет 30-50% от толщины бруса нижней обвязки.

Угловой стык без вырезки фиксируют металлическими пластинами с помощью саморезов по дереву. При этом используют усиленные стальные уголки с несколькими перфорационными отверстиями. А также прочные саморезы светлого золотистого и серебристого цвета.

Евгений Филимонов

Задать вопрос

Усиление уголков для крепления углов дома выполняют за счёт технологической обработки — металлических пластины в процессе изготовления закаливают. Либо за счёт использования металла с большой толщиной сечения, до 2-3 мм.

Соединение с вырубкой часто используют для крепления стоек в середине стены. Опоры вставляют в подготовленные выемки и дополнительно фиксируют гвоздями. После чего дополняют их фиксацию в вертикальном положении укосинами – наклонёнными в диагональ планками, которые упираются с одной стороны в вертикальную стойку, с другой – в горизонтальную обвязку. Для удобства упора торцы укосин выполняют скошенными – спиливают часть торца.

Временные укосины

В процессе сборки каркаса устанавливают также временные укосины, которые фиксируют несколько вертикальных стоек. Временные укосины располагают между верхней и нижней обвязкой под наклоном. Они соединяют несколько вертикальный стоек и фиксируются гвоздями.

Временные укосины располагают с наружной стороны каркаса. Для их крепления не нужно делать вырубку, а фиксировать их нужно так, чтобы по окончании строительства временные вспомогательные балки можно было легко демонтировать. Поэтому для их фиксации используют гвозди.

Временные укосины удерживают стойки в вертикальном положении до тех пор, пока не будут установлены постоянные укосины в нижней и верней частях каждой стойки. Как только постоянные укосины займут своё место, временные фиксирующие балки можно будет снять.

Проект строительства содержит описание узлов каркасного деревянного дома в чертежах. Он часто не описывают подробно способ крепления временных укосин, поскольку они не несут основной нагрузки и поддерживают каркас временно.

Узлы верхней обвязки

Верхняя обвязка каркасного дома укладывается на вертикальные каркасные опоры после установки угловых стоек. Если периметр дома достаточно большой (больше 6 м), то кроме угловых столбов ставят также промежуточные – посреди стены. И только после – кладут верхнюю обвязку.

После укладывания верхнего ряда крепят временные укосины – через всю стену. Далее – крепят оставшиеся вертикальные стойки и укосины к ним. После чего временные укосины между верхней и нижней обвязкой снимают.

Удобней всего собирать стены каркасного дома в положении лежа, сколачивая между собой нижнюю обвязку, вертикальные стойки, ригель, укосины и верхнюю обвязку. И только после этого поднимать стены в вертикальное положение, где остается только скрепить между собой все стены дома. Для прочного соединения стен каркасного дома используется вторая верхняя обвязка, которая делается внахлест первой верхней обвязки.

При использовании двойной верхней обвязки можно обойтись без применения стальных уголков. При этом нет необходимости торцы досок частично срезать, выполняя соединение «в лапу». Потому что такие соединения с вырубкой части торца нарушают целостность доски и соответственно ее ослабляют.

Поверх второй верхней обвязки кладут балки межэтажного перекрытия. Балки укладывают на торец, расстояние между балками задают в зависимости от величины пролетов и скрепляют гвоздями.

Угол стены каркасного дома

Угол каркасного дома – место максимальных теплопотерь. Как правило, именно в углах скапливается конденсат и именно их необходимо утеплять в первую очередь. Поэтому ещё на этапе сборки каркаса необходимо позаботиться о том, чтобы углы будущего каркасного дома были тёплыми. Как это сделать?

Ровные фиксирующие пластины располагают с наружной стороны вертикальной балки. Они соединяют соседние одноуровневые поверхности вертикальной стойки и горизонтальных балок. Фиксирующие уголки располагают с боковой стороны. Они соединяют взаимно перпендикулярные поверхности. Что ещё важно знать об углах?

Задать вопрос

При строительстве в регионах с холодным климатом в качестве вертикальных стоек используют не цельный деревянный брус, а собирают угловую стойку из отдельных досок. Полученная конструкция напоминает колодец. В это внутреннее пространство монтируют утеплитель, который удерживает тепло, ограничивает возможные теплопотери.

Узел окна в каркасном доме также должен быть тёплым, для этого применяют одинарные стойки, но нагрузку с оконных и дверных проемов снимают с помощью ригеля. Ригель крепят во всю длину каркасной стены с помощью запила во все вертикальные стойки. При этом важно учесть, что под каждым оконным проёмом должно быть хотя бы 1-2 вертикальные опорные доски.

Узлы стропильной системы

К узлам стропильной системы относят все соединения между её элементами, а именно:

  • Крепление балок перекрытий к верхней обвязке.
  • Крепление стропильного лежня к верхней обвязке.
  • Крепление стоек на фронтонах к верхней обвязке и к крайним стропилам.
  • Крепление внутренних стоек к стропильному лежню и к коньку.
  • Крепление подкосов – наклонных балок, которые поддерживают стропила и опираются на лежень.
  • Крепление ригеля к наклонным стропилам.
  • Крепление обрешётки.

Перечисленные выше крепления можно выполнить с помощью уголков или с помощью гвоздей, если элементы стропильной системы соединяются с накладыванием друг на друга.

Крепёжные элементы

В качестве крепежей для узлов каркасного деревянного дома используют следующие элементы:

  • Крепёжные пластины (уголки или ровные пластины с отверстиями или без них). Пластины и уголки крепят к балкам или опорам с помощью саморезов по дереву.
  • Скобы (прямые и угловые) – проволочные крепежи определённого диаметра. Их края загибают и вставляют в торцы или боковые поверхности балок.
  • Болты – используют для стягивания соседних балок и стропил, вставляют в сквозные отверстия и фиксируют в них гайками.
  • Гвозди.

Все соединяющие фиксирующие и крепёжные элементы для каркасных строений изготавливают из металла. Для крепления несущих элементов используют усиленные уголки из закалённой стали или повышенной толщины, 3-4 мм.

Для крепления поддерживающих элементов используют уголки из обычной стали толщиной 2-3 мм.

В целях защиты от коррозии для изготовления уголков, пластин используют оцинкованную сталь. Защита от ржавчины особенно важна при наружном строительстве, когда металлические крепежи в стенах могут становиться центром конденсации влаги, намокания участка стены. Поэтому оцинкованные крепёжные элементы весьма востребованы в различных узлах каркасного дома.

Ошибки соединения узлов

Чертёж узлов предполагает наличие эскизов и описаний. Однако несмотря на это, начинающие строители часто допускают обидные ошибки.

Давайте перечислим основные и наиболее часто повторяющиеся ошибочные действия, которые допускают начинающие индивидуальные строители при сборке каркаса:

  • Устанавливают не все укосины. Это неверно. Укосины обеспечивают устойчивость стены к ветровым нагрузкам. Кроме укосин, для противостояния ветру необходимо использование жёстких плит в наружной обшивке.
  • Использовать в качестве угловых стоек цельный брус или плотно поставленные друг рядом с другом доски. Такой угол будет холодным. В нём будет конденсироваться влага и развиваться плесень.
  • Использовать для крепежа «чёрные» саморезы. Они недостаточно прочные, особенно если для строительства закуплено недостаточно сухое дерево. При сушке и короблении у «чёрные» саморезы могут быть банально «сорваны». Более прочный вариант – саморезы золотистого и серебристого цвета, покрытые оцинковкой или слоем хроматирования, фосфатирования.
  • Используют недостаточно сухое дерево, которое даёт сильную усадку и «рвёт» имеющиеся узлы и соединения.
  • И ещё одна ошибка – не использовать гвозди. Эти проверенные крепёжные элементы часто оказываются прочнее любых саморезов.

Каркасное строительство – новая технология, в которой при кажущейся простоте существует множество нюансов, особенностей.

Гвоздевые узлы в каркасном доме

Узлами каркасного дома называют важные места, которые нужно обязательно строить определенным образом, чтобы они выполняли роль, которая в них заложена технологией.

Несколько догм каркасного домостроения.

  1. Каркасный дом должен собираться на гвозди. Любые заявления, что его можно собирать на саморезы или уголки — ненужные мифы для каркасного домостроения. Строители всего мира строят каркасные дома на гвоздях (если не считать японцев, которые строят их на огромных деревянных штифтах и из огромного бруса, но не на саморезах же). Строители — халтурщики попытаются убедить вас в обратном, но вы им не верьте. Верьте мне и строительным кодам.
  2. В каркасном доме практически не используются железные уголки. Они там не нужны. Исключением является работа с фермами, где те используются для удобства их установки. Это правило не касается стальных “башмаков”, которые применяются для подвеса лаг дома или террасы на балки “сбоку”. Хотя и это соединение можно часто заменить на соединение “на опорную доску”.
  3. Для каркасного дома используются гвозди 90 мм (каркас) и 60-70 мм (пол и обшивка). Гвозди больших размеров не требуется даже при работе с доской толщиной 50 мм и тем более, если у вас каркасный дом из доски 40 мм толщиной. Перестраховка с использованием гвоздей больших размеров не нужна и приводит лишь к увеличению стоимости дома.

Узлы каркасного дома: особенности

Каркасные дома — здания достаточно комфортные и долговечные, разумеется, в случае, если их возведение производилось в соответствии с существующими правилами. Конструкция каркасного строения — это многочисленные узлы, основополагающие — базовые, и вспомогательные.

Абсолютно любой из имеющихся узлов каркасного деревянного дома в ходе возведения непременно потребует к себе особенно пристального внимания: мелочей здесь быть просто не может. Ведь если выполнить закрепление и состыковку всех элементов такой конструкции неправильно, жить в здании будет не просто не комфортно, а очень опасно для вас и ваших близких. Однажды, от неправильно распределенной нагрузки, такой дом рискует просто-напросто «распасться» на части.

Для того чтобы каркасное строение получилось прочным и надежным, все узлы должны выполняться в абсолютном соответствии с проектировочными документами, чертежами. Конструкция каркасника включает в себя три ключевых узла здания — это, конечно же, стены (точнее, стеновая система), перекрытия (пол, потолки), а также кровельная система. Это основа основ, и без правильного строительства данных элементов длительное проживание в доме будет просто невозможным.

Евгений Филимонов

Задать вопрос

Помимо основных, нельзя также не отметить и дополнительные конструктивные узлы строения. Они являются местами состыковки, соединения разных частей, элементов будущего дома — каркасника.

Опора для узловой системы стен каркасных домов — фундамент. Он может быть различных типов, чаще всего используются:

  • плитный фундамент;
  • ленточный;
  • столбчато-ленточное основание.

В качестве крепления для стеновых узлов выступают анкерные болты. Рядовые стойки закрепляются к каждой из обвязочных балок.

Вспомогательными узлами при этом являются нижние, а также верхние обвязки. Для того чтобы смонтировать обвязки, следует воспользоваться специальными болтами.

Наиболее надежный вариант с максимальной прочностью — это сборка «каркасника», когда крепежные болты располагаются в обвязке, а на них надеваются стойки. Процессу установки стоечных балок следует уделять особенное внимание, ведь именно на эти элементы возложена несущая функция.

Стены: особенности угловых узлов

Проектируя углы, а точнее, угловые узлы стен будущего строения, важно также не допустить ошибок. Если нет грамотной схемы соединения таких узлов, придется потратить гораздо больше времени на монтаж боковых и фасадной стены здания.

Для создания каркаса боковых стен обязательно нужно предусматривать дополнительную стойку, которая будет повернута к угловой стойке ровно на девяносто градусов. Таким образом, получится качественно перевязать каркасы фасадной и боковой стены. А значит, угловое соединение станет надежным и прочным. Несомненный плюс и в том, что подобное соединение дает возможность сформировать хороший внутренний угол: соответственно, и обшивка здания изнутри фанерой, гипсокартоном или иными отделочными материалами в листах будет простой и удобной.

Обратите внимание на важнейшую деталь: конструкция стены (несущей) вашего будущего здания непременно должна быть каркасного типа. Габариты вертикальных стоек непременно должны быть соблюдены в соответствии с имеющимся проектом, такое же требование будет справедливо предъявить и к промежуткам между стойками. Если же вести речь об укреплении несущих стоек, то производится оно, как правило, фанерой, ДСП.

Стыковка фундамента и стен

Как лучше выполнить узел стыковки стен и основания вашего каркасника? На опорном брусе располагать балки можно либо перпендикулярно, либо по параллели к стенам. В уровне бруса расположиться балки могут на анкерах или на подвеске, перпендикулярно стене. Крыша, а также стены каркасников, имеют представленный стойками узел. Эти стойки следует расположить под прямым углом к поверхности стены. Также можно расположить их параллельно относительно стены, на фронтоне крыши, а также в перегородках (внутренних).

Что же касается балок, поддерживающих чердак, то их выполняют из нескольких элементов. Если покрытие на них с укреплением, можно произвести монтаж параллельно стенам.

Наружные углы стен каркасника имеют в составе своем, как минимум, пару стоек. Угловые элементы стен, а также точки их пересечения при этом станут опорой для внешних и для внутренних краев перекрытий. Обвязка стен будет осуществляться при помощи досок, толщина которых превышает 4 сантиметра. Ширина этих досок — аналогичная ширине несущих стоек в основном каркасе строения. Нижние обвязочные доски имеются в любой конструктивной части здания, а в наружной стене они будут выступать над опорой максимум на треть от общей ширины обвязки.

Верхняя обвязка зданий каркасного типа

В том случае, если перемычки и стены скрепляются с использованием специальных деревянных накладок или высокопрочных пластин из стали, вполне возможно допустить отсутствие верхней обвязки над проемом с перемычками. Формируется сама обвязка из пары досок. Если на стене есть проемы для будущих оконных или дверных конструкций, уже предусмотрена перемычка, которая будет образовывать с обвязкой один узел.

Конструкция каркасника подразумевает, что в верхней обвязке стыки досок располагаются над центральной частью вертикальных стоек (монтаж — в шахматном порядке). Для фиксации элементов используются гвозди не менее 6 см длиной. Каждый конец досок верхней обвязки фиксируется двумя гвоздями. К обвязке прибивается стойка, производится разметка с указанием места размещения первой стойки. Метку желательно поставить сразу на двух досках.

Важно правильно рассчитать расстояние между стойками, которое определяется, исходя из габаритов листа фанеры (размер стандартного листа — 1525 на 1525 мм).
Для стандартного листового материала оптимальным будет расстояние между стойками в 380 мм. Там, где будут находиться оконные проемы и дверные конструкции, отмечают места основных стоек, а также элементов, которые будут поддерживать перемычки. Обязательно нужно включить полученные расстояния в проект каркасного здания: важно, чтобы расстояния между основополагающими стойками были равными.

Грамотный монтаж проемов с перемычками — гарантия того, что все нагрузки будут правильно распределены и здание прослужит долго.

Узел нижней обвязки — это место, где обвязочные брусья будут прикреплены к основанию дома. Стыковка элементов производится с помощью хомутов или специального фундаментного крепежа (болтов). Перед тем, как укладывать брусья, обеспечивают качественную гидроизоляцию мест стыков. Есть в конструкции нижней обвязки и другой узел — это углы, в которых брусья будут состыковаться между собой. Выполняется стыковка одним из двух традиционных способов: «в полдерева» или «в лапу». Для того чтобы соединение было прочным, следует взять специальные металлические уголки или воспользоваться болтами.

Потолочные и напольные балки перекрытия: что учесть при монтаже?

Напольные балки перекрытия должны иметь опору в брус обвязки и монтаж их осуществляют с заранее рассчитанным шагом. Также устанавливаются и потолочные балки. Что же касается стоек, то в каркасных зданиях ставятся, в первую очередь, вертикальные угловые стойки, а после них — промежуточные.

Здесь есть несколько узлов:

  • углы, в местах, где с верхней обвязкой и с нижней состыкуются вертикальные стойки;
  • соединение обвязочных балок и стоек.

Для того чтобы в углах вертикальные стойки были закреплены надежно, делаются пазы и дополнительно производится фиксация металлическими уголками. По аналогии осуществляется крепление промежуточных стоек.

Одинаково будут закреплены брусья верхней и нижней обвязки (места стыковки — стойки каркасной конструкции и углы).

Дополнительные «связи» оказываются важными для тех, кто стремится сделать дом максимально надежным. Вертикальные и диагональные подпорки являются теми связующими элементами, с помощью которых вся конструкция каркасника получает дополнительную прочность. Но этот способ используется далеко не всегда. Чаще конструкция каркасных строений предполагает, что для усиления оказывается достаточно обшить каркас OSB-плитами.

Стропильная система

Из значительного количества узлов будет состоять и система стропил каркасных зданий.

Это, в частности:

  • места, где стропила опираются на коньковый прогон;
  • места, где стропила делают опирание на брус верхней обвязки;
  • место состыковки ригеля и стропильных;
  • место соединения контробрешетки каркасника и стропильных ног;
  • стык контробрешетки здания и его обрешетки.

Коротко о каждом узле можно сказать следующее:

У конька стропильные ноги состыковываются двумя способами:

  • внахлест
  • встык.

Для того чтобы закрепить стропила к брусьям верхней обвязки, следует выполнить на них соответствующих размеров вырубки. Что касается ригелей и других видов подпорок, их роль, как правило, могут играть бруски или доски. Брусья контробрешетки следует устанавливать с шагом, аналогичным тому, с которым будут монтироваться и стропильные ноги. Обрешетка каркасного здания бывает и сплошной, и разреженной, это зависит от того, какова конструкция крыши и, конечно же, от типа будущего кровельного материала.

Двойной каркас

В последнюю четверть века в процессе перехода от пост социалистической экономики к рыночной экономике, все больше внимания приходится уделять вопросам энергоэффективности собственного дома, особенно если это дом ПМЖ.

Потихоньку уходят в прошлое времена, когда за газ платилась какая-то фиксированная сумма, независимо от его реального потребления (по аналогии с водой в городской квартире), что позволяло содержать «неэнергоэффективные» особняки 400-700 м2 не особо задумываясь о стоимости их эксплуатации.

Да и растущие цены на топливо, например подорожавшее в короткий период в 2,5 раза дизельное топливо также заставляют думать, как сократить расходы на содержание дома.

Евгений Филимонов

Задать вопрос

Отопление, и расходы на него — это первая и самая затратная статья эксплуатации загородного дома, и небольшие вложения на этапе строительства в утепление дома впоследствии способны сэкономить значительные суммы в процессе его эксплуатации.

Тут следует заметить, что не всегда стоит увлекаться «энергоэффективными» конструкциями, или так называемыми «пассивными домами», так как расходы и первоначальные вложения в них впоследствии не всегда могут перекрыться суммой получаемой экономии в процессе последующей эксплуатации, даже измеряемых длинными отрезками времени в 15-25 лет.

В наших условиях (европейская часть России) как показывает опыт пока достаточно слоя утеплителя в стенах-перекрытиях 15-20 см. для дачного дома, и 20-25 см. для дома частично эксплуатирующегося зимой или ПМЖ. Как правило дополнительные 5-10 см. утепления добавляют по обрешетке расположенной снаружи или внутри дома. Если отопление производится газом или дровами, этого как правило более чем достаточно.

Но часть наших посетителей хотела бы сделать свой дом еще боле энергоэффективным, в силу того, что по их словам они будут вынуждены отапливать дом электричеством или дизельным котлом. В таком случае можно порекомендовать присмотреться к технологии «двойного» каркаса. Мы не будем рассматривать экстремальные случаи такого решения для закладки утеплителя слоем 400-600 мм, а ограничимся вариантами, когда толщину закладки утеплителя хочется довести до 25-40 см.

Если говорить просто, то внутри внешнего каркаса дома собирается еще внутренний каркас, и комбинация сечений доски используемых для стоек (например 50х150+40х100) позволяет создать условия для закладки утеплителя слоем 25-40 см. Такое решение хорошо еще тем, что дает возможность расположить стойки внутреннего и внешнего каркаса с разным шагом, например во внешнем каркасе шаг стоек сделать 625 мм. под обшивку листами ОСБ, а внутри расставить стойки с шагом 600 мм. для крепления листов гипсокартона.

Еще одним плюсом такого решения является то, что если каркас собирается из «несовсем качественной» доски — это дает возможность «выводить» только одну сторону каркаса, например внешней стороны под обшивку ОСБ, а внутри вывести стены под гипсокартон, убрав неровности внутрь стены. Как правило, стойки наружного и внутреннего каркаса располагают со смещением относительно друг друга, чтобы не допустить «мостиков холода».

Конструкция перекрытий во многом схожа со стенами: поперек основных лаг-балок перекрытия располагают дополнительные лаги за счет которых и закладывается дополнительный слой утеплителя. Тут важно сразу учесть их в высоте помещения, чтобы высота этого слоя и самих лаг не вычиталась из общей высоты помещения.

Каркасный дом шаг за шагом: стены первого этажа

Вторая часть нашего обзора об узлах каркасного дома при строительстве своими руками посвящена сборке и установке стен первого этажа. Непосредственно сборка рам, как правило особых вопросов не вызывает, так как все решения давно известны и не раз воплощены в конструкции практически каждого каркасного дома. Но есть несколько нюансов и особенностей, которыми мы хотели бы с вами поделиться.

Итак, прежде всего учитывая то, что как правило, каркасные дома (особенно когда строительство ведется самостоятельно) строят из материала, геометрия которого оставляет желать лучшего, первое, что вам нужно сделать — это отсортировать доски по размеру и толщине, разделив их на группы.

Впоследствии это позволит избежать неприятных ситуаций, когда потребуются доски одной толщины, например при укладке верхней обвязки. К сожалению, не редки случаи, когда в одной партии разброс может достигать почти 10 мм, т.е. доска по толщине может быть от 44 до 53 мм.

Далее нужно решить, какую сторону рамы вы будете выводить «в ноль» для обшивки, внешнею или внутреннею, так как по ширине доска также может различаться от 187 до 203 мм. Обычно при возведении дома, выводят сторону стены находящуюся с внешней стороны и предназначенную под обшивку листовым материалом ОСБ, Фибролитом, ЦСП и т.д. Внутреннею сторону каркаса в этом случае выравнивают с помощью дополнительной обрешетки.

Часто в пространстве между каркасом и дополнительной обрешеткой делают разводку электрики, воды, отопления или используют это пространство для увеличения толщины утепления, доводя таким образом общий слой утеплителя до 20-25-30 см. и более, в зависимости от обрешетки, но об этом подробно мы расскажем позже, в следующих частях, посвященных внутренней отделке помещений.

В том случае, если вы решили выводить внешнею сторону рамы, а доска сильно различается по толщине, возможно вам будет удобнее собирать раму «лицом» вниз используя перекрытие как своего рода рабочий стол, для контроля плоскости внешней стороны рамы. Неудобство данного способа заключается в том, что после подъема рама окажется, на расстоянии 2,5-3 м. от места установки, в зависимости от высоты потолков.

Другой способ выставить верхний и нижний лежень рамы, и уже ориентируясь на них выводить стойки, каркаса рамы. Врезка укосов во внешних стенах при обшивке каркасного дома конструкционным листовым материалом, придающим жесткость каркасу, таких как например ОСБ или фанера, необязательна, но все-же желательна. Врезка укоса зафиксирует раму, и не позволит ей сложиться параллелограммом при подъеме.

В том случае если укосы ставить не планируется, то на время подъема рамы и до ее обшивки, следует набить временный укос. Угол установки укосов принято делать от 45-60 гр, но возможно и увеличение угла наклона до 65-70 гр. Желательно, чтобы в этом случае укос пересекал и закреплялся как минимум к двум стойкам. Укосы в раме следует делать из доски того-же сечения, что и стойки в раме. Во внутренних перегородках, в случае отсутствия листовой обшивки, и особенно в тех случаях, когда эти перегородки являются несущими, врезка укосов НЕОБХОДИМА!

Для крепления перегородок в раме предусматривают либо опорные стойки, расширяя их брусками или досками, чтобы можно было закрепить листы или доски внутренней обшивки, либо формируя из них L-блок.

При подъеме рамы по краям перекрытия особенно людям с недостаточным опытом, во избежание срыва рамы с платформы, следует установить стопоры. В поднятом положении рама по краям фиксируется подкосами, которые крепятся к платформе перекрытия. При большой длине рамы подкосы закрепляются с шагом 1,5-2 м. по всей протяжности рамы, и временно закрепляются, например к лагам перекрытия, или набитым на перекрытие для этих целей временным доскам.

После того, как все рамы будут установлены а диагонали выровнены, рамы скрепляются верхней обвязкой. ВАЖНО! Обвязка должна перекрывать рамы, т.е. доска обвязки рамы перегородки заходить на внешнею стену, а на внешних стенах обвязка должна перекрывать угол стыка двух рам.

Каркасный дом шаг за шагом: нижняя обвязка и перекрытие.

Многие из тех, кто задумывается о строительстве каркасного дома не знают с чего начать строительство, как продолжить и чем закончить… В связи с этим мы решили посвятить этой теме, ряд статей-инструкций с обзором основных моментов строительства и узлов конструкции каркаса на примере небольшого проекта каркасного дома 6х6м. Итак, каркасный дом своими руками шаг за шагом…

Часть 1: Нижняя обвязка. Перекрытие первого этажа.

Как театр начинается с вешалки, так и строительство дома начинается с фундамента. В случае нашего примера – это стандартный, ленточный фундамент. В фундаментной ленте должны быть предусмотрены продухи со всех сторон, в том числе и во внутренних перемычках, для свободной циркуляции воздуха и вентиляции подпольного пространства.

Площадь продухов должна быть не менее 1/250м2 площади фундаментной ленты, выступающей над грунтом. Перед сборкой каркаса, на фундаментную ленту (или винтовые сваи), следует уложить слой гидроизоляции, — обычно для этих целей используют рубероид, уложенный в два слоя, как самый доступный и недорогой вариант.

Далее укладывается нижняя обвязка. В случае ленточного фундамента она выполняется из доски сечением 150х50мм, уложенной в два слоя. Балки обвязки следует тщательно обработать антисептиком для защиты от гнили и грибка. Так как в случае ленточного фундамента данные балки не несут нагрузки, то часто можно услышать вопрос «Почему доски обвязки укладываются в два слоя?».

Нижняя доска находится в крайне неблагоприятных условиях, и даже не смотря на тщательную обработку, всегда есть риск того, что со временем потребуется ее полная или частичная замена.

В этом случае, замену произвести будет гораздо проще, подбив клинья и выпилив поврежденную часть. Обвязку обязательно закрепляют при помощи анкеров к ленте, по углам, в местах пересечения лежней, и по длине лежень крепят анкерами к ленте с шагом 1-1,5м.

Сборку нижнего перекрытия начинают с установки внешних (фасадных) досок периметра, закрепляя их в вертикальном положении гвоздями 50-70мм. к нижней обвязке, забивая гвозди в нижней части доски, под углом 45-60г. так, чтобы гвоздь проходя через фасадную доску крепил ее к обвязке.

После установки внешнего периметра обвязки, начинают устанавливать лаги пола, согласно плану перекрытия, где шаг лаг рассчитан в зависимости от пролетов и нагрузки. Здесь следует обратить внимание на следующий момент: с целью экономии времени к лагам перекрытия снизу можно закрепить опорные доски для последующего настила «черного» пола. Обычно они выполняются из так называемой «дюймовки», доски сечением 25х100мм.

Лаги фиксируют в вертикально установленном положении и крепят их в торец, через фасадную доску гвоздями 90-120мм, а в середине к нижней обвязке, направляя гвоздь под углом так, чтобы он прошивал лагу в нижней части и крепил ее к обвязке.

Последними монтируются распорки-мосты, или как их еще стали назвать в последнее время «бриджинги». Распорки крепятся исключительно на гвозди, и желательно в одну линию, никаких специальных подвесов или уголков для их крепления использовать не следует.

В случае с установкой распорок в линию, техника их крепления следующая: так как с одной стороны доступа к торцу через лагу нет, то с этой стороны мост крепится к лаге гвоздями, забиваемыми под углом, с двух сторон. С другой стороны мост закрепляется в торец через лагу, после чего с обратной стороны забиваются еще два гвоздя.

Подробнее о технике монтажа распорок написано в посвященной этому статье. Количество необходимых распорок определяется пролетом и проектом перекрытия.

Часто после сборки нижнего перекрытия (особенно если использовалась доска естественной влажности) перекрытие получается неровным. В этом случае используя рубанок можно снять выступающие 3-5мм. для того, чтобы вывести перекрытие в «ноль» по всей площади.

Обвязка свайного-винтового фундамента

Евгений Филимонов

Задать вопрос

После установки свайного, или свайно-винтового фундамента встает вопрос об изготовлении так называемой обвязки(ростверка), поверх которой уже собирается перекрытие первого этажа. Традиционно эта обвязка выполнялась из бруса сечением 150х150 или 150х200мм.

Но у такого решения есть несколько очень существенных недостатков:

  • В балках бруса, из-за массивного сечения, большая вероятность появления глубоких трещин и деформации по сравнению с доской.
  • Сложность работы с брусом, из-за большого веса балок, особенно в если работы ведутся в одиночку или с привлечением минимальной помощи. Балку приходится несколько раз перевернуть, приложить на место для точной подгонки.
  • И главная, — сложность при соединении двух брусьев, например, если нужна балка длиной более 6м. Обвязка перестает работать как единое целое, в чем собственно и заключается ее первоначальная задача.
  • Если нужно над одной сваей соединить три бруса обвязки, например, на одну сваю приходиться стык брусьев по длинной стене дома с перпендикулярным брусом, который расположен под внутренней стеной, — это становиться довольно сложной задачей, а получившийся узел не отличается надежностью.

Сборка ростверка из доски позволяет избежать всех неудобных моментов работы с брусом. Работая с доской собрать обвязку можно практически в одиночку, разделив балку на элементы, или контуры, в зависимости от выбранного способа сборки ростверка.

Существуют два способа сборки обвязки из доски:

  • Первый — это когда из доски собирается балка, аналогичная тому как если бы обвязка была выполнена из бруса. Соединения выполняются «в полдерева», а стыки досок разносятся на разные сваи, что придает обвязке дополнительную жесткость. Недостаток такого способа в том что, балку надо сначала собрать целиком, и несколько раз приложить на место для окончательной подгонки, что учитывая ее вес, не совсем удобно когда работаешь в одиночку.
  • Второй — это выполнить соединения так называемым способом «елочка», разбив обвязку на три контуры – внешний, средний, и внутренний. Первым в этом случае собирается и выставляется средний контур, далее к нему и через него крепится внутренние доски ростверка, и последним с внешней стороны, собирают третий, внешний контур.

Соединение лаг в каркасном доме

При строительстве каркасного дома также как и при постройке любого дома возникает необходимость соединять лаги пола. Соединение лаг должно производиться над опорой. В зависимости от выбранного вами типа возведения каркаса дома узел соединения лаг может отличаться.

В данном типе каркаса лаги дополнительно работают как стяжки наружных стен, для чего требуется обеспечить их параллельность. Соединение лаг в данном случае производиться при помощи стыковых накладок, чтобы обеспечить надежное соединение их устанавливают с двух сторон. Дабы избежать раскола или растрескивания накладок, их длину выбирают в 40-50 см, то есть от места стыка длина накладки должна составлять 20-25 см.

Если для возведения каркаса дома выбрана «поддонная», или более распространенное название этой технологии «канадская», то лаги пола проще соединять перехлестом рис. 2, то есть накладкой одной лаги на другую на 350-500 мм.

Проемы дверей и слуховых окон в каркасной стене

Одним из важных узлов при постройке каркасного дома, является создание дверных и оконных проемов.

Под шаговой несущей стойкой, — имеются виду те стойки, которые установлены с определенным шагом для обшивки стен дома листовым материалом, например листами OSB или фанеры. Под дополнительными стойками подразумеваются те стойки, которые установлены с целью создания дверных или оконных проемов.

С целью создания проема, слева использовали шаговую несущую стойку каркаса стены, а справа установили дополнительную вертикальную стойку. В том случае, если привязка к шаговой стойке невозможна, устанавливают две дополнительные стойки с целью создания проема.

Далее к ним прибиваются стойки проема, которые будут передавать нагрузку от несущего ригеля. Поверх стоек проема, я советую установить дополнительную доску, которая очень пригодиться для установки коробки двери, и её последующем «запенивании», чтобы пена не уходила между ригелями. В случае если ригель имеет такую же толщину, как и ширина стойки, скажем 10 или 15 см установка дополнительной доски не потребуется.

После устанавливается несущий ригель из доски сечением, как минимум 50х200 мм который будет забирать, и перераспределять нагрузку от верхней обвязки. Несущий ригель в зависимости от нагрузки может быть одинарным, двойным, или собранным по ширине вертикальных стоек, например из трех досок 50х200 мм, сбитых в пакет при ширине стойки в 150мм.

Также для усиления несущей способности ригеля используют прокладки из фанеры. Например, собирают ригель пакетом из фанеры и досок: 15+50+20+50+15мм. Между верхней обвязкой и ригелем устанавливают дополнительные или укороченные шаговые стойки, для передачи нагрузки от верхней обвязки через ригель на вертикальные стойки.

Используя такую конструкцию, можно создавать дверные проемы шириной до 1,7м.
>В стену каркасного дома также очень просто встроить небольшое «слуховое» или узкое окно для инсоляции (освещения) коридора или ванной комнаты. Для этого, при изготовлении рамы стены достаточно установить две дополнительные горизонтальные доски, между шаговыми или дополнительными стойками. Но при этом необходимо, чтобы вертикальные стойки оставались неразрезными.

Каркас дома. Соединение стен в уграх

Как ни странно, но во многих книгах и справочниках по каркасному строительству отсутствуют чертежи и описания угловых узлов стен. И если при изготовлении каркаса стен все более-менее понятно(хотя и тут все не так просто, как может показаться на первый взгляд), то вот над вопросом, а как собственно их потом скрепить поднятые каркасы, например боковой и фасадной стены благодаря таким вот «справочникам» приходится поломать голову.

На самом деле все не так страшно как может показаться на первый вигляд. При изготовлении каркаса той стены, которая будет боковой, следует предусмотреть дополнительную стойку, повернутую на 90г по отношению к крайней (угловой) стойке каркаса.

Введение этой дополнительной стойки в конструкцию каркаса боковой стены, позволит:

  • Перевязать каркасы двух стен боковой и фасадной, создав прочное угловое соединение
  • И упростить процесс внутренний обшивки помещений листовыми панелями osb или фанеры, за счет формирования внутреннего угла

Главные и вспомогательные узлы

Узлы делят на два основных типа:

  • главные
  • вспомогательные

Главные конструктивные узлы каркасного дома:

  • стены (соединения всех стен)
  • перекрытия (все, без исключения, виды перекрытий)
  • система кровли

К дополнительным узлам относятся соединения всех частей дома.

В каждом узле есть специальная структура. Этой структуре обязательно нужно следовать. Как качественно соберете систему узлов, так надежно будет стоять ваш дом в целом. Помните, что для прочности и долговечности необходимо не только подбирать хороший материал, но и правильно производить монтажные работы.

Несущие (опорные) стены, в обязательном порядке, необходимо соединять с фундаментом. Для этого должен быть качественный упор.

А что бы соединение бетона и древесины было максимально надежным, нужно использовать анкерные болты. Дальше, по отлаженной технологии, к обвязочным балкам присоединяют стойки.

Вся конструкция сооружения соединяется между собой верхней и нижней обвязкой. Эти балки – это конструктивные узлы каркасного дома. Крепят, балки, разными способами, но самым качественным является соединение болтами. Чтобы применить болты, необходимо сделать пазы (небольшие выемки). В эти выемки вставляют крепежные болты или, как их еще называют, нагели, а потом на них надевают стойки. Данный метод является самым крепким и надежным.

В верхней части обвязки, расположены узлы, расположение которых определено в зависимости от типа крыши, с которой они соединяются.

Стропильную систему (вид крыши), в свою очередь, делят на 2 вида:

  • скатные
  • плоские

Чтобы дом был стойким и не разваливался, необходимое внимание стоит уделить стоечным балкам (тщательно проверять все крепежи). Именно на них распределяются все несущие функции.

Меньшее значение имеют внутренние узлы. Но на них тоже возложено достаточно функций, поэтому не стоит про них забывать.

Заблуждения о каркасных сооружениях

  • Каркасные сооружения опасны возгоранием.

Это полная чушь. Посмотрите сколько старых деревянных домов стоит. И ведь до сих пор не сгорели. Раньше вообще только деревянные и были. Многих еще пугает то, что старые дома сделаны из толстых бревен, то есть, он быстро не сгорит. Можно успеть потушить или хотя бы убежать. А каркас современных домов состоит из тонких брусков. Но! Эти бруски пропитаны специальной противопожарной пропиткой. И сделано это качественно, а не просто помазали снаружи. Опасность возгорания каркасного сооружения, не больше чем кирпичного.

  • В таких сооружениях тяжело поддерживать тепло.

Это тоже не верно. Здесь главным является выбор отопления. Об этом стоит подумать еще при сборке жилья и обсудить это со специалистами. Задача утеплителя каркасного сооружения – создавать преграду холоду зимой и тепла летом.

Безверного утеплителя не существует. А в каркасное сооружение можно встроить любой вид утеплителя. За вами выбор, а он достаточно большой. Есть варианты дешевле, а есть безопаснее. Вообще споры об утеплителе всегда были и будут.

  • Каркасное сооружение нельзя продать.

Можно! Такие сооружения пользуются спросом. Цена, качество и удобство привлекают все больше и больше желающих. Зайдите на сайты по недвижимости и убедитесь сами.

  • Легкость дома – опасность пред ветрами.

Да. Он легкий. Две, три фуры справятся с его транспортировкой. Но! Еще при проекте, материл и конструкцию рассчитывают под предполагаемые погодные условия. В действительности, проблем с прочностью или легкость нет.

  • Стоимость очень высокая.

Подумайте сами. Если это так, то как каркасные сооружения смогли завоевать такую популярность? А что бы дом вышел еще дешевле, необходимо самому выбирать материал. Или поставить хороший утеплитель, или вложится в архитектуру.

Каркасные сооружения это выгодно, быстро, дешево и практично.

По материалам сайта: 1karkasnydom.ru, karkasgid.ru, superarch.ru, domzastroika.ru, karkas.info, timberhouse-plan.ru

 

Основные конструктивные узлы каркасного дома, способы выполнения соединений

Конструкция каркасного дома состоит из основных и вспомогательных узлов. Все они требуют к себе повышенного внимания при строительстве. Если произвести неправильную стыковку и крепление элементов, то проживание в таком доме будет опасно для жизни, так как он может распасться «на запчасти», когда этого совсем не ждешь.

Узлы каркасного деревянного дома

К основным узлам относят системы перекрытия, кровли и стен. Они в свою очередь состоят из подузлов. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Узел нижней обвязки

Узлом нижней обвязки называется место крепления обвязочных брусьев к фундаменту. Стыковка осуществляется при помощи фундаментных болтов, хомутов или другим доступным способом. Предварительно перед укладкой брусьев место стыка гидроизолируют.

Стыковка обвязочных брусьев между собой на углах

Еще один конструктивный узел нижней обвязки каркасного дома – место стыка брусьев между собой на углах. Стыковка производится методом «в лапу» или «вполдерева». Для более плотного соединения используют болты или металлические уголки.

Монтаж напольных и потолочных балок перекрытия

Напольные балки перекрытия укладываются с необходимым шагом и опираются в обвязочный брус. Аналогичным образом монтируют потолочные балки.

Монтаж вертикальных стоек

При возведении каркасного дома первыми ставят угловые вертикальные стойки, затем – промежуточные. Здесь выделяют сразу несколько узлов: места стыков вертикальных стоек в углах с верхней и нижней обвязкой, а также соединение стоек с обвязочными балками.

Для закрепления вертикальных стоек в углах делают пазы и в качестве дополнения используют металлические уголки. Крепление промежуточных стоек выполняется аналогично.

Узел верхней обвязки

Брусья верхней обвязки крепятся так же, как бруски нижней. Они стыкуются в углах и со стойками каркасника.

Использование дополнительных «связей»

Чтобы каркас был прочным, его усиливают диагональными и вертикальными подпорками. Хотя такое решение встречается редко. В основном для усиления достаточно OSB-плит, которыми обшивают каркас.

Узлы стропильной системы

Система стропил состоит из большого количества узлов:

  • Узлы опирания стропил на коньковый прогон
  • Узлы опирания стропил на мауэрлат (брус верхней обвязки)
  • Места соединений стропильных ног с ригелем и другими распорками
  • Места соединений стропильных ног с брусьями контробрешетки
  • Соединение обрешетки с контробрешеткой

Стропильные ноги у конька соединяются между собой встык или нахлестом. Для крепления стропил к мауэрлату на них делают вырубки. В качестве ригелей и прочих подпорок используют доски или бруски. Брусья контробрешетки монтируются с тем же шагом, что и стропильные ноги непосредственно поверх них. Обрешетка выполняется из доски, делается разреженной или сплошной в зависимости от того, какой тип кровельного покрытия используется.

Подробнее о том, как выполняется монтаж и прорабатываются узлы соединения каркасного дома, вы можете узнать на нашем сайте.

При планировании дома важно знать устройство каркасного дома, все нюансы строительства, чтобы не появилось никаких неожиданных проблем во время постройки дома. Обладая нужной информацией, будет несложно построить каркасный дом самостоятельно. Об устройстве каркасного дома читайте здесь.

Ошибки при строительстве каркасного дома

Если вы решили построить каркасный дом своими руками, вы не должны допустить ошибок. С самыми распространенными из них предлагаем ознакомиться.

Использование древесины ненадлежащего качества

Очень часто для строительства каркасного дома используют недостаточно просушенную древесину. Это большая ошибка. Когда дерево просохнет, оно изменит свою форму. В результате дом может покоситься, гвозди или саморезы частично будут выворочены. Пострадает не только сам дом, но и утеплитель, и отделочный материал.

Нельзя сушить древесину быстро. Процесс сушки должен занимать несколько дней. Если не соблюдать требования, доска или брус лопнут или выгнутся. Сразу после сушки древесину надо обработать спецсоставами для защиты от огня и грызунов.

Недостаточное усиление каркаса

Каркас – основа дома. Его надо делать максимально качественно. И особое внимание нужно уделить вертикальным стойкам, поскольку они слабо сопротивляются боковым нагрузкам. Чтобы решить проблему, достаточно усилить каркас диагональными связями. Сделать это можно несколькими способами: задействовать распорки, обшить дом фанерой или листами OSB, набить обрешетку из досок.

Подкосы можно сделать сверху и снизу. Одним концом они должны упираться в вертикальную стойку, другим концом – в брусья обвязки и находиться к ним под углом 50-60 градусов.

Чаще всего каркас обшивают фанерой или OSB-плитами. Их толщина должна быть не менее десяти миллиметров. Важно качественно закрепить плиты на каркасе, для этого можно использовать саморезы, диаметром не менее четырех сантиметров.

Усилить корпус можно и при помощи обрешетки из досок, которые крепятся на расстоянии 5-7 сантиметров под небольшим углом друг относительно друга.

Отсутствие паро- и гидроизоляции

Отсутствие гидро- и пароизоляции негативно сказывается на утеплителе. В него попадает влага, вызывая деформации. После этого он перестает выполнять свои функции. Страдает от влаги и древесина, она отсыревает, и также начинаем деформироваться, плюс в ней заводятся различные жучки.

Отсутствие гидроизоляции фундамента

Брус нижней обвязки должен быть огражден от фундамента слоем гидроизоляции. В противном случае он подвергнется воздействию грунтовых вод и начнет постепенно гнить. Спустя несколько лет его придется менять, а эта операция дорогостоящая и сложная.

Несоблюдение шага при монтаже вертикальных стоек

Ширина плит утеплителя – 0.6 метра. Соответственно и шаг между стойками каркасника должен равняться 59-60 сантиметрам..

Недостаточное закрепление вертикальных стоек

Пользоваться только саморезами при креплении стоек каркаса нежелательно. Лучше дополнительно вбивать несколько гвоздей с двух сторон под углом друг к другу. Вообще все стыки надо прорабатывать максимально качественно.

Это лишь часть ошибок, которые допускают при строительстве домов по каркасной технологии. Чтобы избежать их обращайтесь в проверенную компанию, давно работающую в вашем городе.

Перед строительством любого дома каждый задаётся вопросом о стоимости. Правильно составленная смета каркасного дома поможет максимально точно ответить на этот вопрос. Смета включает в себя две части: строительные работы и монтаж инженерных коммуникаций. Нужно учитывать не только стоимость материалов, но и расходы на их перевозку.

Посчитав все статьи расходов, мы получим стоимость. О том, сколько стоит каркасный дом построить, читайте здесь.

Но прежде чем делать первые шаги в строительстве каркасного дома, узнайте обо всех его недостатках. О плюсах и минусах каркасных домов читайте в этой статье. Статья развеет все мифы каркасных домов.

Видео о строительстве каркасных домов: конструкция и узлы

Монтаж стропильной системы

Чертежи каркасных домов. Узлы каркасного дома от фундамента до крыши

В разделе Каркасные дома и другие постройки своими руками представляем нашим посетителям еще один проект каркасного дома КД-73. Набор чертежей (бесплатно) для постройки этого каркасного дома вы можете скачать в конце статьи. Проект состоит из 21 листа архитектурно-строительных чертежей. Надеемся, что этот проект поможет кому-то решиться на постройку каркасного дома своими руками, несмотря на то, что проект КД-73 — одноэтажный каркасный дом и имеет площадь 73 кв.м.

В проекте предусмотрены все помещения для комфортного проживания 3-5 человек: спальня, детская, гостиная, прихожая, кухня 10 кв.м., санузел, небольшое техническое помещение, где можно навесить настенный котел, установить насосную станцию ​​и т. д.

Проект нельзя отнести к какой-либо конкретной каркасной технологии: будь то раздельные стеллажи или платформа. Но многие идеи, заложенные в проекте, значительно облегчат строительство каркаса дома своими руками.

Некоторые из них представлены ниже. Монтаж лаг внахлест на первом этаже — по технологии баллонного каркаса. В отличие от платформенного метода, это решение позволяет изолировать нижний этаж вместе с изоляцией всего каркаса.

Решение построить крышу по принципу «холодного чердака» также было принято для удобства строительства своими руками. Обратите внимание на стыки стоек в углах. Обычно такое решение используется, если каркас утеплен снаружи.Но ничто не мешает использовать другое решение угла, например, такое как в проекте КД-93.

Обсудить на форуме (комментариев 67).

Да по опыту форума лучше предусмотреть эти сваи посередине,
да конечно пролеты вроде бы не большие чуть больше 3,5 м и вроде как бы
делают между лагом 380.мм (по центрам 430.мм) и есть запас и все такое,
но все же для ПМЖ на сваях лучше не экономить..

Доброго времени суток,

Проект понравился, вот и все для загородного дома круглогодичного проживания. Но решил немного переделать. Сдвинуть несущую стену посередине так, чтобы крыша опиралась на коньковый брус. Нижний этаж планирую сделать из доски 200х50 по платформенному принципу. Закидывала свайное поле, единственное, чего не могу понять, достаточно ли поставить ряд свай по центру под несущую стену или нужно закладывать два дополнительных ряда свай?

В приложении красным отмечены рассматриваемые сваи.Они нужны? Благодарить!

С уважением, Андрей.

Прикрепленный файл:

Имя файла: KD-73svai.pdf
Размер файла: 130 COM_KUNENA_USER_ATTACHMENT_FILE_WEIGHT

Егоррез пишет:

Сергей добрый день,
не удалось:
1. сделать чертеж свайного поля для этого проекта;
2. Посоветовать, как сделать фундамент под плиту на кухне, как привязать к сваям, нужно ли?
3. У меня почвы пучинистые, под плодородными суглинками, а через 3-4 метра голубая глина, уровень грунтовых вод весной 30 см, обычно 50-70 см.- Я хочу сделать неглубокие сваи с пятками на песчаном основании, это будет нормально?, «De»: [«mkLUucqLnDY»], «es»: [«Bp5hakpttZE», «2HfD5M5pGTg», «_ RnrFwIAaxQ», «gPap5hloLcc «,« 7jeIsWVbl1I »],« pt »: [« oLP801FpQd «3iR35l0fM1c»], «it»: [«k_iHp1DW9ig»], «bg»: [«KxXDmQIpHbg», «7y3zm955eSw» [«7y3zm955noJSw»] «],» ro «: [» lXJQlQ «DCqIt», «PEEBj-8PVdA»], «la»: [«TpOWFkaDrBU», «9c5hQu6AVVI»])

Планы домов в форме А | Авраме

В целом планы домов с А-образным каркасом просты и очень функциональны.
Благодаря своей самонесущей конструкции, А-образные рамы идеально подходят для создания планов этажей open space .

Дома с А-образной рамой обязаны своим названием характерной форме их крыши.
Если смотреть спереди (или в разрезе), дом представляет собой идеальный треугольник , напоминающий форму буквы A.

Поскольку внешняя А-образная рама является несущей, как правило, дом с А-образной рамой не выдерживает нагрузки. нужна любая внутренняя несущая стена.

ПРИМЕЧАНИЕ : для больших А-образных рам (более 10 м у основания) могут потребоваться внутренние несущие стены для поддержки пролета промежуточного потолка на первом этаже.

Открытые планы этажей

В нашей серии TRIO ширина гостиной составляет приблизительно 6,2 м (20,3 фута).

Площадь открытого пространства в гостиной варьируется в зависимости от модели:

  • TRIO 57 : 18,2 м2 (195,9 кв. Футов)
  • TRIO 75 : 29,2 м2 (314,3 кв. Фута)
  • TRIO 100 : 32,4 м2 (348,7 кв. Футов)
  • TRIO 120 : 32,7 м2 (355,0 кв. Футов)
  • TRIO 150 : 51.1 м2 (550 квадратных футов)

Для наглядности номер модели (57, 75, 100, 120, 150) описывает длину здания в метрической системе (т. Е. 57 = 5,7 м).

Следовательно, TRIO 150 может похвастаться огромной гостиной открытой планировки, поскольку дом имеет большую глубину, чем другие модели.

5 Планов этажей в форме буквы А

Avrame производит и продает комплекты домов с А-образной рамой , и у нас есть 5 различных планов этажей в нашей серии TRIO, специально разработанных для использования в жилых помещениях.

Мы разработали серию TRIO, пытаясь предоставить набор доступных «широких» планов домов с А-образной рамой с жилой площадью в диапазоне от 52 м2 (556 квадратных футов) до 140 м2 (1495 квадратных футов) .

Планы и спецификации дома

Trio 57

Общая площадь 51,7 м2 / 556,0 футов2

Длина 5,7 м / 19,0 футов

Ширина 9,0 м / 29,5 футов

Высота 8,7 м / 28,5 футов

Этажей 2

Спален 2

Ванных комнат 1

Вмещает 1-4 человека

Trio 75

Общая площадь 71,5 м2 / 769,0 ft2

Длина 7, 5 м / 24,6 футов

Ширина 9,0 м / 29,5 футов

Высота 8,7 м / 28,5 футов

Этажей 2

Спален 2

Ванных комнат 1

Вмещает от 1 до 5 человек

Trio 100

Общая площадь 97,3 м2 / 1047,0 футов2

Длина 10,0 м / 32,8 футов

Ширина 9,0 м / 29,5 футов

Высота 8,7 м / 28, 5 футов

Этажей 2

Спален 3

Ванных комнат 1

Вмещает 2-6 человек

Trio 120

Общая площадь 121,0 м2 / 1300,0 футов2

Длина 12,0 м / 39,4 футов т

Ширина 9,0 м / 29,5 футов

Высота 8,7 м / 28,5 футов

Этажей 2

Спален 4

Ванных 2

Вмещает 3-7 человек

Trio 150

Общая этажность площадь 139,8 м2 / 1495,0 футов2

Длина 15,0 м / 49,2 футов

Ширина 9,0 м / 29,5 футов

Высота 8,7 м / 28,5 футов

Этажей 2

Спальни 4

Ванные комнаты 2

Вмещает 4-8 человек

Индивидуальные планы домов

Помимо стандартных планов домов с А-образной рамой, Avrame предлагает возможность корректировать план этажа в соответствии с индивидуальными потребностями.

Поскольку конструкция А-образной рамы является несущей, все внутренние стены являются дополнительными и могут быть перемещены (или удалены) в соответствии с уникальными потребностями требовательного клиента.

Наборы Avrame для дома можно настроить, добавив слуховые окна (до четырех в серии TRIO), которые значительно улучшают функциональность внутреннего пространства.

Распространенное заблуждение

А-образные рамы имеют наклонные стены и бесполезную площадь пола.
Нет, это не так.

На самом деле, большинство внутренних стен в доме с А-образным каркасом вертикальные, по крайней мере, на первом этаже.

Вертикальные стены можно получить, жертвуя частью площади пола … но это не означает, что пространство тратится зря.
Фактически, пространство пола рядом с нижней частью наклонных стен всегда можно использовать для хранения вещей.

Дом с А-образным каркасом нуждается в нестандартных решениях, когда дело касается гардеробы и стеллажей. Однако в нем действительно больше места для хранения на уровне пола, чем в любом доме с традиционной планировкой этажа.

Вы можете быть настолько умны, насколько захотите, используя это пространство…

Для кого нужны А-каркасные дома?

Дома с А-образной рамой отличаются высокой прочностью и идеально подходят для климата с суровыми погодными условиями.

Крутая крыша очень хорошо справляется со снегом (снег просто скатывается вниз).

Конструкция по своей природе изостатическая, что делает ее очень прочной и способной противостоять сильным ветрам и даже землетрясениям … намного лучше, чем традиционная конструкция.

В доме с А-образной рамой у вас никогда не будет риска, что крыша обрушится вам на голову.Это просто невозможно.

Конструкция с А-образной рамой — идеальный вариант для строительства доступных домов, независимо от того, предполагается ли использование для постоянного проживания, сезонного проживания, сдачи в аренду или автономного проживания.

Планы этажей дома Загрузки

На этой странице вы можете найти все планы этажей Avrame вместе с соответствующими 3D-моделями SketchUp.

Комплекты разрешительных документов с наиболее популярными модификациями можно найти в нашем Интернет-магазине. Ссылку на это можно найти здесь.

Схема каркаса — SteelConstruction.info

Большинство стальных конструкций, используемых в строительстве в Великобритании, можно сгруппировать следующим образом:

  • Стяжные рамы или «простая» конструкция, в которой балки и колонны рассчитаны на то, чтобы выдерживать только вертикальные нагрузки. Разъемы выполнены номинально штырьковыми.
  • Жесткие или сплошные рамы, в которых каркасная конструкция сконструирована таким образом, что соединения между элементами выдерживают моменты.
  • Арочные конструкции, в которых силы передаются на землю в основном за счет сжатия внутри конструкции.
  • Натяжные конструкции, в которых силы передаются на землю за счет растяжения (или цепного действия) и за счет сжатия в столбах или мачтах, как в палатке.

Стяжные рамы с номинально штифтовыми соединениями и вертикальными распорками предлагают очень конкурентоспособное по стоимости структурное решение и являются наиболее часто используемой структурной системой в зданиях. Конструкции с жестким каркасом предпочтительны, если нет возможности использовать вертикальные распорки, например, в полностью застекленных фасадах или в крупнопролетных конструкциях.В скрепленных рамах колонны рассчитаны на сопротивление главным образом усилиям сжатия. Колонны, используемые в жестких или сплошных каркасах, также спроектированы так, чтобы противостоять изгибу.

Арочные и натяжные конструкции зависят от свойств стали на сжатие и растяжение и следуют четко определенным принципам конструкции. Структуры напряжения обычно ассоциируются с выразительными внешними структурами. Натяжные элементы в виде тросов или стержней обычно крепятся к земле.

[вверх] Компоненты из конструкционной стали

Основные статьи: Изделия из стальных конструкций, Модульная конструкция, Композитная конструкция

 

Формы профилей стальных открытых горячекатаных

Архитектору и дизайнеру доступен широкий спектр стальных компонентов, в том числе:

Соединения на месте обычно выполняются болтовым соединением, в то время как сварка может быть предпочтительнее для заводских соединений.

Производится широкий ассортимент стандартных горячекатаных стальных профилей, из которых проектировщики могут выбрать профиль, размер и вес, соответствующие конкретному применению. Это профили балки (UB), профили колонн с широкими полками (UC), параллельные полочные швеллеры (PFC), конструкционные полые профили (SHS) и угловые профили.

 

Формы конструктивных полых профилей (СВС)

 

Компоненты стандартного открытого стального профиля

Современные открытые стальные профили имеют параллельные фланцы.Серийный размер изменяется с шагом примерно 50 мм по глубине для более мелких участков и около 75 мм для более глубоких участков. Внутренние размеры между фланцами определяются используемыми прокатными станами, поэтому внешние размеры могут изменяться в зависимости от веса секции. Стандартизация горячекатаных стальных профилей привела к принятию стандартных соединений, которые стали привычными в отрасли.

На рисунке поясняются термины, используемые в отношении открытых горячекатаных профилей.Подробные размеры и характеристики профиля горячекатаного профиля, поставляемого British Steel и Tata Steel, доступны здесь.

[вверх] Стальные балки

 

Балки рассчитаны на сопротивление изгибающим моментам и поперечным силам. Формы горячекатаных профилей предназначены для достижения оптимальных свойств изгиба при использовании стали. В расчетной схеме равномерно нагруженных стальных балок обычно используются секции с отношением пролета к глубине от 18 до 20, т.е.е. при пролете 8 м стальная балка будет иметь глубину примерно 450 мм. В таблице приведены типичные отношения пролета к глубине для различных типов балок, используемых в различных системах перекрытий. Первичные балки простираются между колоннами, а второстепенные балки проходят между первичными балками и напрямую поддерживают плиту перекрытия.

Типичное соотношение пролета / глубины
Форма конструкции Отношение пролета / глубины для различных балок
Второстепенные балки Основные балки
Балка стальная 18-20 13-15
Балка композитная 22-25 16-18
Луч сотовой связи + 20-27 15-18
Балка перекрытия неглубокая 26-28
Стальная ферма + 15-18 12-15

Примечание:
+ Позволяет пропускать услуги через глубину балки

[вверх] Композитные балки

 

Балка кромочная композитная с композитным настилом

Стальные балки могут быть спроектированы так, чтобы действовать совместно с бетонной плитой с помощью соединителей, работающих на сдвиг, обычно в виде сварных стальных шпилек, которые привариваются через равные промежутки к верхнему фланцу стальной балки.Показана составная краевая балка с настилом из оцинкованной стали, ориентированная параллельно балке.

Комбинированное действие значительно увеличивает прочность и жесткость стальной балки и, следовательно, может привести к более длинным пролетам для того же размера секции или, в качестве альтернативы, более легкие и мелкие секции могут использоваться для той же нагрузки и конфигурации пролетов. Для эффективного проектирования композитных балок отношение пролета к глубине балки находится в диапазоне от 22 до 25, поэтому композитная балка на 25–30% меньше по глубине, чем стальная балка, и на 30–40% легче по весу стали. .

Композитный настил выдерживает нагрузки во время строительства без временной подпорки на пролет примерно до 4 м, в зависимости от профиля настила. Пролеты могут достигать примерно 5 м, если плита подпирать во время строительства. Альтернативной формой композитной балки является использование сборных железобетонных плит с бетонным покрытием.

[вверх] Конструкционные системы в многоэтажных домах

Основные статьи: Многоэтажные офисные здания, Системы перекрытий, Длиннопролетные балки, Фермы, Стяжные рамы, Сплошные рамы, Композитная конструкция

 

Ростверк 7.Основные балки пролетом 5 м и второстепенные балки пролетом 9 м в композитной конструкции

Расположение балок перекрытий в зданиях во многом зависит от расстояния между колоннами. Колонны по периметру здания обычно расположены на расстоянии от 5 до 8 м, чтобы поддерживать элементы фасада. В большинстве зданий второстепенные балки спроектированы таким образом, чтобы перекрывать большее расстояние в решетке перекрытия, поэтому изгибающий момент, которому они сопротивляются, аналогичен моменту изгиба основных балок, и поэтому они могут иметь ту же глубину, что и основные балки.

Показана компоновка балок в сетке 7,5 м x 9 м, в которой основные балки охватывают меньшее расстояние сетки и выбираются такой же глубины, что и второстепенные балки. Когда соединители, работающие на срез, привариваются к стальному настилу, верхний фланец стальных балок не окрашивается. В идеале более тяжелые балки должны быть присоединены к полкам колонны, но это не всегда возможно, потому что более широкие балки, возможно, придется «надрезать», чтобы они поместились между полками колонны. При соединении широких балок с более узкими колоннами могут потребоваться специальные меры по детализации.

В зданиях с ограниченной высотой потолка, например, в проектах реконструкции, секции UC могут использоваться вместо секций UB в качестве неглубоких, хотя и более тяжелых балок.

 

Длинные пролеты, коммерческие офисные помещения открытой планировки — Vulcan House, Шеффилд

Во многих зданиях проектирование более длинных внутренних пролетов обеспечивает более гибкое планирование пространства. Для изготовления длиннопролетных первичных или вторичных балок могут использоваться различные системы конструкционной стали.Эти системы с большим пролетом обычно используют принципы композитной конструкции для увеличения их жесткости и прочности и часто обеспечивают интеграцию услуг в пределах их глубины через отверстия в перемычках балок.

Конструкция неглубокого перекрытия отличается от других стальных конструкций тем, что не требует дополнительных балок, кроме стяжных элементов для соединения колонн для обеспечения прочности и устойчивости конструкции во время строительства.

[вверх] Ячеистые балки

Корончатые или ячеистые балки являются примерами элементов с более длинными пролетами, которые имеют большие, как правило, правильные отверстия в пределах глубины стенки.Эти балки обеспечивают большую конструктивную эффективность за счет увеличения глубины сечения при заданном использовании стали и обеспечивают несколько маршрутов для обслуживания. Ячеистые балки имеют большую архитектурную привлекательность из-за своей кажущейся легкости и отличительного внешнего вида на длиннопролетных крышах и перекрытиях.

В зубчатой ​​балке стенка прокатанного профиля разрезается по длине балки в форме шестиугольной «волны». Две части разделяются, смещаются, а затем свариваются вместе, чтобы получить более глубокое сечение.

  • Изготовление ячеистой балки

(изображения любезно предоставлены Kloeckner Metals UK Westok)

 

В ячеистой балке стенка прокатанного профиля разрезается для образования круглых или удлиненных отверстий. Диаметр отверстий может варьироваться от 0,5 до 0,8 глубины балки.Ячеистые балки конструктивно эффективны и открывают множество архитектурных возможностей. При формировании из прокатных стальных профилей верхняя и нижняя части ячеистой балки могут быть разных размеров, а секции можно легко регулировать и изгибать перед процессом сварки. В этом процессе образуется очень мало отходов, и все обрезки стали на 100% перерабатываются. Пример системы перекрытия с использованием ячеистых балок показан справа.

Когда балки изготавливаются из трех стальных пластин, размеры полок могут варьироваться, но толщина стенки остается постоянной.Размеры проемов вдоль балок также можно изменять в соответствии с требованиями обслуживания.

Ячеистые балки наиболее целесообразно использовать для длинных пролетов с умеренными нагрузками, таких как второстепенные балки в ростверках перекрытий или в конструкциях крыш. Обычные круглые отверстия в ячеистой балке очень эффективны для распределения круглых воздуховодов в зданиях с тяжелым обслуживанием. Удлиненные отверстия можно разместить ближе к середине пролета (как показано на рисунке), где поперечные силы низкие.

 

Выпуклые ячеистые кровельные балки
(Изображение любезно предоставлено Kloeckner Westok)

[вверх] Балки с большими отверстиями в стенках

 

Большое прямоугольное отверстие в стенке с усилением в стальной балке

В составных балках в перегородке могут быть образованы большие отверстия для прохождения услуг в пределах глубины балки.Большие отверстия обычно имеют прямоугольную форму, но более правильные отверстия обычно имеют круглую форму. Сварные ребра жесткости, расположенные горизонтально над и под проемами, увеличивают размер и соотношение сторон проема, которые можно использовать. Для схемного проектирования составных балок с разной формой проемов рекомендуется:

  • Глубина проема обычно должна составлять от 50 до 70% глубины балки
  • Круглые отверстия можно размещать на расстоянии половины их диаметра (как для ячеистых балок).
  • Большие прямоугольные проемы следует размещать в средней трети пролета балки и иметь отношение длины к глубине не более 2, если не используются горизонтальные ребра жесткости.
  • Расстояние между краями прямоугольных проемов или до соединений второстепенных балок, как правило, не должно быть меньше, чем наибольшая из глубины балки или длины проема.
  • Для широких прямоугольных проемов горизонтальные ребра жесткости должны выходить за проем как минимум на 150 мм.
 

Отверстия в стенках длиннопролетных балок для прохода служебных помещений

Показано поперечное сечение перфорированной балки. В этом случае глубина проема составляет 400 мм, а глубина балки 600 мм подходит для пролета до 15 м. Как показано, общая глубина пола с учетом фальшпола и подвесного потолка составляет приблизительно 1,05 м.

[вверх] Конструкция неглубокого перекрытия

 

В системах неглубокого перекрытия используются стальные балки, нижний фланец которых шире верхнего.Это могут быть собственные прокатные профили, USFB или плоская стальная пластина, приваренная к нижнему фланцу стандартной секции UC. Более широкий нижний фланец поддерживает плиту перекрытия, так что балка частично заключена в глубину перекрытия, что приводит к структурной системе без балок, выступающих вниз, что приводит к уменьшению высоты от пола до пола. Плита перекрытия может быть в виде сборных железобетонных блоков, пустотелых бетонных блоков или глубокого композитного стального настила, в обоих случаях поддерживающих монолитный бетон, который размещается на уровне или над верхней полкой балки.

Пролеты от 6 до 9 м могут быть достигнуты в обоих направлениях. Общая глубина пола обычно составляет от 300 до 350 мм, в зависимости от требований к контролю вибрации пола и обеспечению огнестойкости и звукоизоляции. Частичное покрытие стальной балки бетоном означает, что, как правило, обеспечивается огнестойкость в течение 60 минут, а огнестойкость в течение 90 или 120 минут может быть достигнута за счет использования дополнительной арматуры или защиты нижней стальной плиты.

Балка UC может быть заменена прямоугольной полой секцией (RHS) при использовании в качестве краевой балки из-за ее жесткости на кручение и аккуратной кромки, которую она обеспечивает на линии фасада.В некоторых случаях это может быть желательно визуально, например, для полностью застекленных фасадов. Кроме того, прикрепление облицовки к секции RHS может быть проще, чем к бетонной плите или закрытой стальной секции.

[вверху] Обзор пролетов конструктивных вариантов

Типичные пролеты и структурные глубины для различных стальных и бетонных конструкций показаны в таблицах. Общая глубина этажа включает служебную и потолочную зону и, при необходимости, фальшпол.Для систем с большим пролетом услуги обычно включаются в конструктивную глубину, то есть с отверстиями в стенках в балках. Общая глубина конструкции и обслуживания от 1 до 1,2 м (включая 120 мм для потолка) обычно используется при планировании многоэтажных зданий, в зависимости от пролета.

 

Диапазон различных вариантов конструкции

Для офисов и многих других типов зданий 3 м используется в качестве глубины от пола до потолка, и в этом случае зона от пола до пола составляет от 4 до 4.2м. Для некоторых типов зданий допустима внутренняя высота 2,7 м, в этом случае общая площадь пола составляет от 3,6 до 4 м.

Типичная высота пола
Тип проекта Типовая этажность + Высота (мм)
Офис престижа 4,0 — 4,2 м
Спекулятивная контора 3,6 — 4,0 м
Проект реконструкции 3.5 — 3,9 м

Примечание:
+ Высота от пола до потолка плюс глубина этажа, включая услуги

[вверху] Столбцы

 

Элемент сращивания колонн, используемый в высотном здании в Лондоне

Колонны в скрепленных каркасах обычно представляют собой секции UC, которые соединяются (соединяются) продольно в соответствующих точках, обычно каждые два или три этажа в высотных зданиях.Соединения балки с колонной выполняются либо с фланцами колонны (соединения по главной оси), либо с стенкой колонны (соединения по малой оси). Также может возникнуть необходимость в локальном усилении колонн в точках передачи нагрузки, например, для балок с моментными соединениями. Для 3–5-этажных зданий отправной точкой является колонна 254 x 254 UC, а для 6–8-этажных зданий предпочтительнее 305 x 305 UC.

Квадратные или круглые полые профили очень эффективны при сжатии из-за их повышенного сопротивления продольному изгибу по сравнению с открытыми профилями.Как круглые (CHS) секции, так и квадратные (SHS) широко используются в качестве тонких колонн. Основной проблемой конструкции является соединение с торцом колонны, которое часто представляет собой сварную пластину оребрения с болтами к стенке балки. Соединения на торцевой пластине могут использоваться с расширяющимися анкерами или запатентованными «глухими» креплениями.

Колонны могут быть спроектированы для достижения большей прочности на сжатие и огнестойкость путем бетонирования (в случае H-образных секций) и бетонного заполнения (в случае пустотелых секций).Например, заполнение между фланцами колонны с Н-образным сечением без армирования может повысить ее огнестойкость до 60 минут при сохранении тех же внешних размеров сечения. Заполнение пустотелых профилей бетоном позволяет повысить их огнестойкость до 60 минут без армирования и до 120 минут с армированием.

В таких конструкциях, как портальные рамы, где изгибающие моменты являются преобладающей формой нагрузки, UB-секции обычно используются для колонн.

[вверх] Фермы и решетчатые балки

 

Длиннопролетные изогнутые фермы крыши
Robin Hood Airport, Doncaster
(Изображение предоставлено Tubecon)

Фермы и решетчатые фермы используются в длиннопролетных системах кровли и перекрытий. Термин «ферма» обычно применяется к крышам, которые могут быть скатными, тогда как решетчатые фермы обычно используются в качестве длиннопролетных балок перекрытия, которые более нагружены и не имеют ската.

Фермы и решетчатые фермы часто проектируются так, чтобы их было видно, поэтому выбор используемых элементов и их соединений важен для проектного решения.

Фермы и решетчатые фермы представляют собой треугольные или прямоугольные сборки элементов растяжения и сжатия. Слово «решетка» относится к использованию распорок N-типа или W-типа вдоль элемента. Верхние и нижние пояса обеспечивают сопротивление сжатию и растяжению при общем изгибе, а наклонные элементы жесткости противостоят силам сдвига.

Можно создавать самые разные кровельные фермы. Каждый из них может различаться по общей геометрии и по выбору отдельных элементов внутри них. Фермы могут быть спроектированы так, чтобы следовать профилю крыши, который также может быть изогнутым, тогда как решетчатые фермы используются как длинные перекрывающие балки. Фермы или решетчатые фермы могут иметь несколько основных форм, и они изготавливаются путем соединения стандартных секций болтами или сваркой. Для пролетов до 20 м достаточно использовать уголки, тройники и полые более легкие профили.Для очень длинных пролетов могут потребоваться полые профили UC или более тяжелые. Стяжки обычно легче хордовых.

 

Изогнутая треугольная ферма в аэропорту Гамбурга

Крепежные (диагональные) элементы обычно имеют W или N-образную форму. В N-образной форме ориентация элементов жесткости обычно изменяется в середине пролета, как показано ниже. В W-образной форме элементы часто изготавливаются из трубчатых секций, поскольку они эффективны в качестве элементов жесткости, которые действуют попеременно при растяжении и сжатии.В легких зданиях подъем ветра может быть значительным и может вызвать изменение сил, действующих на ферму.

Триангулированные фермы часто используются в длиннопролетных конструкциях, поскольку они очень устойчивы благодаря своей форме. Нормальная форма — треугольник, направленный вниз, так что второстепенные балки проходят между верхними поясами. Показан хороший пример изогнутой треугольной фермы в аэропорту Гамбурга. Эти фермы опирались на наклонные трубчатые кронштейны.

[вверху] Космические рамки

 

Двухслойная пространственная каркасная крыша, окружающая уличный пейзаж в центре Виктории в Белфасте

«Пространственная» рама — это форма конструкции, которая охватывает большие площади с использованием сборок небольших структурных компонентов, которые соединяются в заранее сформированных узлах.Они представляют собой трехмерные узлы, которые обычно состоят из элементов растяжения и сжатия, соединенных наклонными связями. Круглые полые секции (CHS) обычно используются в космических каркасах, поскольку их толщина стенок может варьироваться в соответствии с усилиями в элементах при сохранении постоянного внешнего диаметра. Существуют три основных формы поддержки пространственных рам, которые определяют силы, которым они подвержены:

  • Точечная поддержка столбцами в четырех и более позициях
  • Множественная поддержка по строкам столбцов или «деревьям столбцов».
  • Сплошная кромочная опора.

Показан пример многоточечной опоры для двухслойной пространственной рамы над пешеходной улицей в центре Виктории в Белфасте.

[вверх] Формы связей в раскосных рамах

 

Крестовины в Академии Всех Святых, Челтенхэм
(Изображение любезно предоставлено William Haley Engineering Ltd.)

Конструкционные рамы с точечным соединением должны быть закреплены в вертикальном и горизонтальном направлениях.Устойчивость здания зависит от формы и расположения распорок. Другие элементы, противодействующие боковым силам, такие как бетонные стержни, могут быть соединены перекрытиями или горизонтальными связями. Для простоты вертикальные распорки размещаются в фасаде или внутренних перегородках. В идеале линия связи должна быть на средней линии основных колонн, но это может противоречить расположению внутренней обшивки внешних стен, и поэтому может возникнуть необходимость объединить конструкции связи и стены, не вызывая тепловых мостиков.

Наиболее распространенным расположением распорок в многоэтажных зданиях является распорка «X», «V» или «K» с использованием стальных уголков или круглых полых профилей. Перевернутая V-образная распорка предпочтительна там, где большие отверстия, например двери, обязательные в подпорном отсеке.

 

Анкерные стержни, соединенные с круговым кольцом в крестообразных связях для малоэтажного дома

В X-образной форме элементы могут быть спроектированы так, чтобы противостоять как растяжению, так и сжатию или только растяжению, что приводит к более тонким элементам.Натяжные стержни или плоские пластины неэффективны при сжатии, и, следовательно, при использовании этих элементов силам сопротивляется только растяжение. Показан пример X-образной связи с использованием анкерных стержней, соединенных с круглым кольцом. Этот тип деталей часто используется как в визуально открытых, так и в скрытых связях, но напряжение, которое может возникнуть в стяжке, ограничивается изгибом соединительного кольца.

 

Элементы полого профиля квадратного сечения, используемые в X-образных распорках в 10-этажном жилом доме

Элементы K- и V-образной скобы должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать растяжение и сжатие.В этом случае натяжные стяжки невозможны. В X-образных рамах с круглыми или квадратными полыми профилями (SHS) элементы также спроектированы на сжатие, а детали стыковки позволяют соединять четыре стяжных элемента в точках пересечения. Показан пример открытой X-образной распорки с использованием секций SHS. Сдвиговые силы, которым может противостоять эта система, также зависят от сопротивления срезу болтов в месте соединения.

Плоские стальные пластины могут использоваться, когда они необходимы для размещения в полости кирпичной кладки или в двухслойных перегородках.Обычно в X-образных распорках используются плоские пластины, которые действуют при растяжении.

[вверх] Конструкционные системы в одноэтажных домах

Основные статьи: Одноэтажные промышленные здания, Рамы порталов, Моментостойкие соединения

 

Планировка одноэтажного дома

Самый экономичный способ ограждать большое пространство — использовать серию двухмерных «жестких» рам, которые расположены с равными интервалами вдоль одной оси здания.Для одноэтажных зданий стабильность достигается в двух направлениях либо за счет использования жесткого каркаса, диагональных связей, либо за счет опорного действия бетонных стен или стержней. Жесткое обрамление может быть достигнуто в одном направлении за счет использования сопротивляющихся моменту соединений, но редко используется в другом направлении, которое, следовательно, фиксируется традиционными скобами.

[вверх] Открытие рамы

Рама может быть открытой, но также может выходить за пределы фасада или крыши, образуя внешнюю конструкцию.Если каркас полностью расположен вне облицовки, он выражается во внешнем облике здания. В качестве альтернативы рама может быть расположена полностью внутри ограждающей конструкции здания. Между этими двумя крайностями взаимодействие рамы и облицовки устанавливает дополнительный диапазон визуальных и пространственных отношений.

 

Показан простой пример рамной конструкции, которая продолжается за пределы оболочки здания для визуального эффекта.В этом случае перфорированные ячеистые балки увеличивают легкость конструкции, сохраняя при этом ее основную функцию в качестве жесткого каркаса.

Если стальная конструкция проникает через ограждающую конструкцию здания, следует позаботиться о минимизации потерь тепла через тепловые мосты.

[вверх] Конструкции рамы портала

 

Рама многоярусного портала во время строительства
(Изображение любезно предоставлено компанией Severfield (Design & Build) Ltd.)

Каркасные конструкции портала представляют собой примеры жестких рам и являются наиболее распространенной формой ограждений для пролетов от 20 до 50 м. Рамы порталов обычно изготавливаются из горячекатаных открытых профилей, хотя они могут быть выполнены из решетчатых или сборных балок. Они закреплены условно (посредством X- или K-распорок) в ортогональном направлении в боковых стенках или иногда между внутренними колоннами.

Как правило, портальные каркасные конструкции используются в одноэтажных зданиях или ограждениях промышленного типа, где основным требованием является обеспечение большого закрытого объема, такого как спортивный зал или распределительный центр.Как таковые, эти сооружения не могут иметь архитектурного значения. Однако основные принципы могут быть использованы в ряде более интересных архитектурных приложений, например, при формировании изогнутых стропил или при использовании перфорированных балок.

Элементы каркаса обычно состоят из стропил и колонн с жесткими связями между ними. Суженные бедра вводятся для усиления стропил на карнизах и для создания соединений, устойчивых к моменту. Связи крыши и стен важны для общей устойчивости конструкции.Элементы рамы портала показаны на рисунке.

 

В таблице представлены некоторые общие рекомендации по проектированию конструкций портальной рамы. Минимальный уклон крыши с учетом прогибов обычно принимается равным 6 °. Колонны часто тяжелее стропил, а высота колонн составляет примерно одну пятую от пролета рамы. Расстояние между каркасами зависит от перекрывающих возможностей прогонов и снеговой нагрузки.

Указания по проектированию портальной рамы
Параметр Типичное значение
Пролет портальной рамы от 15 до 50 м
Шаг рам от 5 до 8 мес.
Уклон крыши от 5 ° до 10 °
Глубина стропил от диапазона / 50 до диапазона / 60
Отношение пролета к высоте колонны с 4 по 7
Вес колонны (кг / м) 1.От 5 до 2 × вес стропил (кг / м)
Длина бура 10% диапазона
Глубина окантовки 2 × глубина стропил
Расстояние между прогонами от 1,5 до 2 м +

Примечания:

  • Без кранов или тяжелых дополнительных грузов
  • + Расстояние между прогонами уменьшено около бедра для обеспечения устойчивости бедра
 

Многоквартирный дом типа «Удачи и промахи» в процессе строительства

Двухпролетные порталы часто проектируются по принципу «ударил и промахнулся», в котором чередующиеся внутренние колонны заменены продольной стержневой балкой, которая проходит между «ударными» колоннами и поддерживает точечную нагрузку от недостающей колонны.

Форма мансардной крыши может быть создана из линейных элементов с помощью сварки или болтов. Этот подход может быть расширен за счет огранки более коротких линейных участков для образования «псевдодуги».

 

Вместо наклонных стропил можно использовать гнутые балки. Радиус изгиба обычно такой, чтобы облицовку можно было установить до кривизны крыши. Однако некоторые системы облицовки, такие как глубокие композитные панели, могут быть менее устойчивы к такому типу деформации на месте.

На изображении показано интересное архитектурное решение, в котором соединение закрепленной балкой с колонной в раме портала выполнено с сопротивлением моменту за счет использования связующего элемента с колонной. Таким образом, галстук передает момент колонне.

[вверх] Дополнительная литература

  • Руководство конструктора по металлу, 7-е издание. Редакторы Б. Дэвисон и Г. В. Оуэнс. Институт стальных конструкций 2012
  • Архитектурный дизайн из стали — Требилкок П. и Лоусон Р. М., опубликованные Spon, 2004 г.

[вверху] Ресурсы

[вверху] См. Также

Типовые ошибки проектирования и строительства каркасных домов.Основные узлы и соединения каркасного дома, гвозди которых используются для каркасного строительства

При создании современной конструкции каркаса вы используете саморезы, гвозди или шурупы. Это довольно удобная застежка. А в древности такие деревянные конструкции создавали без единого гвоздя и шурупа. Мастерам удалось создать скрытую шип-бороздку. Это крепление было очень прочным. Созданные несколько веков назад западноевропейские облагороженные дома Сегодня они живут и сегодня, потому что шип-бороздка, которую использовали плотники того времени, — это искусство, без которого невозможно было построить каркасный дом.Скорее всего, уже были гвозди и различные кронштейны, но в то время они не использовались из-за чрезвычайно высокой стоимости. Паховое крепление себя оправдывает, потому что при соединении с деревом с деревом оно считается более уместным, чем крепить дерево к дереву шурупами или гвоздями. И все же сегодня саморезы и гвозди — популярный вид метизов, а владеющих мастерством мастеров точного и надежного устройства типа «Клевый зуб», «Ласточкин Хвост» сегодня почти нет.Хотя такие альтернативные составы вполне приемлемы и даже предпочтительны в наше время.
Прочность конструкции рамы И ее жесткость зависит не только от качества составов и качества самого материала, но и от способа крепления, и грамотно распределенных нагрузок еще на этапе проектирования. Если подключения сделаны некорректно или перегружены, то вскоре они проявят себя пением и экранами. Чтобы конструкция не сломалась, нужно строго соблюдать технологию сборки и следить за качеством сборки элементов каркаса.Чтобы винты не подвергались коррозии, их необходимо оцинковать или обработать другими способами от коррозии. Вы можете дополнительно окунуть их в оливковое масло, грунтовку или какой-либо другой защитный состав во время завинчивания или в скважине после, хотя это будет менее эффективно.

На самом деле гвозди удачно заменяются саморезом. различные виды. Потому что у них есть ряд преимуществ. Главное преимущество — они надежно фиксируют все элементы. В отличие от гвоздя, саморез бывает резьбовым.Это позволяет вкручивать его в любые материалы: будь то дерево, пластик, гипсокартон, фанера или металл. По металлу используются специальные саморезы, с более прочной структурой и меньшим количеством резьбы. Кроме того, саморезы такой же длины, как гвоздь, обладают повышенными качествами по прочности удержания или растяжения. Даже маленький саморез будет надежно удерживать любой материал и, скорее всего, со временем не ослабнет, как это может случиться с гвоздем при сборке мебели.Это позволяет успешно применять саморезы там, где гвозди могут испортить внешний вид. И что еще немаловажно, самоотверженность при необходимости легко снимается, так как в них есть нитка и прорезь для скручивания.

Несколько советов и хитростей при использовании саморезов и гвоздей в строительстве

Количество используемых гвоздей не гарантирует прочности конструкции.

Надо иметь гвозди «с умом». Желательно не забивать ими край досок, чтобы не раскололись.Забивать гвозди лучше «под углом» — они надежнее.

Если вам нужно забить гвоздь в определенном месте, но есть риск расколоть доску, сначала набейте наконечник, гвоздь не будет продавливать волокна и расколоть доску, а будет раздавлен.

Желательно подбирать длину ногтя так, чтобы он немного не выступал из материала, к которому вы прибиваете. Слишком тонкий гвоздь, чтобы держать его в плохом состоянии. Long — забивать долго, но будет сильнее, если он выйдет за пределы поля или все же сплитборд.

Там, где конструкция «работает на отрыв», вместо гвоздей лучше использовать саморезы необходимого диаметра. Это более надежно.

Саморезы предпочтительнее и там, где любые колебания передаются конструкции, например: двери, окна; А также там, где проводим обшивку дерева любым другим материалом: ДВП, ДСП, фанера, пластик и т. Д., А также при креплении к деревянным конструкциям, например: металлические подвесы проводов, мачты и т. Д. мест, гвозди со временем «вылезают», и их приходится добирать, что сил не прибавляет.Такой «живой» гвоздь лучше сразу заменить на самодостаточный или саморез.

Саморезы используются и в тех местах, которые, вероятно, впоследствии придется разбирать, это облегчит разборку и не повредит разобранный материал.

Для того, чтобы под саморез дерево при вкручивании не зачищалось, можно предварительно просверлить отверстие такого же или меньшего диаметра.

Саморезы крутить намного проще, если намазать мылом или окунуть в масло.

Быстро завернуть множество саморезов вам поможет сверло, в патроне которого установлена ​​битка или отвертка. По возможности используйте специальную отвертку. Им будет удобнее работать. В этом случае скорость сборки на самотяжке будет такой же, как на гвоздях.

В главе, Скачать документы, инструкции, программы Есть документ: Соединения на гвоздях, шурупах и шурупах. Выбор крепежа для деревянного домостроения, требования и методы испытаний.
Стандарт подготовлен Ассоциацией деревянного домостроения в рамках принятой программы «Общая программа работ по нормативному продвижению производства и применения деревянных конструкций». Очень подробный документ с пояснениями: какие и где использовать крепеж, его тип и размер.

А теперь следующий факт: что случилось с самостоятельным рисованием всего за несколько дождливых дней.

В 2013 году летом у моего дома была покрашена крыльцо. Перед покраской в ​​середине лета все доски сняли (так как все хранилось на оцинкованном самотеке).Доски были слегка загнуты вручную электрическими планками, чтобы не налипли заусенцы и краска не лежала меньше. Так как доски за пару лет были полностью просушены и поданы на них, их пришлось прикручивать в новые места вплотную друг к другу, но без особого фанатизма. Все сделали быстро, без трещин и покрасили кривым антисептиком «Винья», которым выкрасили весь дом. Каково же было мое удивление, когда, прилетев осенью (осень оказалась дождливой дождливой), я обнаружил, что там, где первопроходцы привинчивались к одной целой коробочке крыльца, доски оторвались и выходили за крыльцо почти на 5 см! С учетом того, что единственных досок не больше 1.8 м шириной, и они не подвергались прямым осадкам (максимально редкие косые дожди на хорошо поцарапанной поверхности).
Так как было уже достаточно холодно, ничего не делал, уезжаю на следующий год. На первом фото видно, что это произошло с оцинкованными Samores 4х40 мм: винты в шести крайних досках (из двадцати) раскололись на 3 части. Первая часть — голова и туловище 0,8-1 см снаружи оказалась в доске, часть тела примерно 1-1,5 см выломалась из доски внутри, а в каркасе каркаса крыльца осталось около 2 см. , из которых получилось всего несколько штук, и большинство забрать не удалось.Поэтому доски пришлось скрепить самозатяжками под небольшим углом, чтобы не попасть в обломки, оставшиеся в штанге, рис.2.

Строительный каркасный дом Выглядит как дизайнерская сборка. Деревянный каркасный дом собирается по схеме. При этом от качества сборки узлов зависит прочность и надежность будущей конструкции. В чем особенности выполнения основных узлов и соединений каркасного дома? А как закрепить нижнюю и верхнюю обвязку, стойки, донас, риглель?

Нижняя обвязка узлов соединения

Нижняя часть представляет собой каркас из деревянного бруса или нескольких досок между собой, которые наложены друг на друга.На бетонный фундамент под невысокую обвязку кладут так называемую грядку — доски. Они выполняют основную функцию — выравнивают фундамент и скрывают те недостатки, которые можно было допустить при его заливке.

Трубки крепятся анкерами к бетонному фундаменту. Места установки располагаются на расстоянии не более 0,5 мм. При этом анкеры фиксируют минимум — концы балок.

Посмотрите соединение с бетонным фундаментом.

Для установки анкеров просверлите отверстия на определенную глубину.Они проходят сквозь доску и углубляются в бетонный фундамент. Глубина бурения и провоза анкера определяется высотой стен дома и конструкцией фундамента. Для традиционной каркасной стены 2,5-3 м на бетонном основании Глубина опускания анкера в бетон составляет 15-20 см.

Второй вариант анкеров — это опора анкерных шпилек в процессе заливки фундамента. При заливке бетонной плиты или лент в указанных местах в неприятную толпу бетона вставляют полые конусы с внутренней резьбой.После заливки бетона в эти удлиненные конусы анкер привинчивается.

Характеристики анкерного соединения

  • Отверстия в штанге просверлены на 2-3 мм больше, чем диаметр анкерного стилета.
  • Под головками анкерных болтов можно поставить широкие шайбы для увеличения площади их контакта с деревянной поверхностью, а также увеличения прочности крепежа.

Анкерное крепление нижней обвязкой.

Перед креплением проводим обязательную гидроизоляцию — на бетон укладывается каучукоид или покрывается его поверхность специальным гидроизоляционным составом, мастикой.После установки проверьте горизонт. Допускаются отклонения от горизонтального уровня величиной не более 0,5 ° 3 м.

Узел обвязки нижний на фундаменте

Описанное выше крепление каркасных домов применяется на ленточно-пластинчатом фундаменте. Для столбчатых оснований используйте другую схему:

  • Для удобства крепления верхняя часть столбиков должна иметь плоское горизонтальное оголовье с отверстиями.
  • Поверх налобных часов поставить деревянные балки, выполняющие функцию столярных изделий.
  • В балках просверлить углубления необходимой глубины. Они просверливаются под отверстиями, указанными в титульном листе.
  • Закрепите балку болтами или винтами.

Обвязка сборной доски на свай Фундамит.

В заметке

Крепление бруса к фундаменту необходимо. Ленточки и тарелки небольшого размера при замерзании подвержены значительному движению. Надежное соединение ленхинга и нижней обвязки обеспечивает надежность и долговечность всей конструкции.

Строительство каркаса каркасного дома

Вертикальные каркасные стойки устанавливаются поверх нижней обвязки и фиксируются гвоздями. Крепление металлическими уголками Применяется при Т-образных соединениях балок без вырубки. Это легче выполнить. Фиксация балок металлическими гвоздями применяется при частичной обрезке нижней балки. Это комплексное подключение к вашим собственным рукам.

Для опор угловой рамы применяют встряхивание без резки.Соединение с фиксацией пластинами или уголками применяется в основных узлах каркасного дома, если строительство ведется своими руками, без привлечения профессионалов. Если работают опытные строители, они используют частичное подключение. Предупреждает самые прочные бруски и каркасные доски при сушке.

На заметку

Размер пропила под вертикальную стойку рамы составляет 30-50% толщины нижней обвязки.

Угловой стык без распила фиксируется металлическими пластинами с помощью шурупов по дереву.В этом случае используются армированные стальные уголки с несколькими отверстиями перфорации. А также прочные самфы светло-золотистого и серебряного цвета.

Усиление углов для крепления углов дома осуществляется технологической обработкой — Металлические пластины в процессе изготовления упрочняются. Либо за счет использования металла с большим сечением, до 2-3 мм.

Способы крепления стоек.

Соединение с обрезкой часто используется для крепления стоек посередине стены.В подготовленные пазы вставляют опоры и дополнительно фиксируют гвоздями. После этого дополняют их фиксацию в вертикальном положении стяжек — наклонно в диагональ, которая одной стороной упирается в вертикальную стойку, другой — в горизонтальную обвязку. Для удобства остановки концы форсунки выполняют скошенную часть конца.

Временные корабли

В процессе сборки каркаса также устанавливаются временные корабли, которые фиксируют несколько вертикальных стоек.Временные дозаторы располагаются между верхней и нижней обвязкой под наклоном. Они соединяют несколько вертикальных стоек и закрепляют гвоздями.

Временные черточки располагаются с внешней рамкой. Для их крепления не нужно производить вырубку, а их нужно закрепить, чтобы по окончании строительства можно было легко демонтировать временные вспомогательные балки. Поэтому для их фиксации используют гвозди.

Временные приводы для стеллажей.

Временные приводы удерживают стойки в вертикальном положении до тех пор, пока постоянные приводы не будут установлены в нижней и быстрой частях каждой стойки.Как только постоянные приводы займут свое место, временные крепежные балки можно будет снять.

На заметку

Строительный проект содержит описание каркасов деревянного каркасного дома в чертежах. Часто не описывается подробно способ крепления временных покрытий, так как они не несут основную нагрузку и временно поддерживают каркас.

Узлы верхней обвязки

Верхний вырез каркасного дома укладывается на вертикальные каркасы после установки угловых стоек.Если периметр дома достаточно большой (более 6 м), то помимо угловых столбов ставят еще и промежуточные — посередине стены. И только после — ставим верхнюю обвязку.

После укладки верхнего ряда крепятся временные корабли — через всю стену. Далее — прикручиваем оставшиеся вертикальные стойки и диски к ним. После этого временные кораблики между верхней и нижней обвязкой удаляются.

Стены каркаса дома удобно собирать в лежачем положении, приклеивая нижнюю обвязку, вертикальные стойки, риглил, туловища и верхние ремни.И только после этого поднимите стены в вертикальное положение, где всем стенам дома остается только родиться. Для прочного соединения стен каркасного дома используют вторую верхнюю обвязку, которая состоит из первой верхней обвязки верхней обвязки.

Узлы двойные вершины.

При использовании обвязки с двойным верхом можно обойтись без стальных уголков. При этом нет необходимости обрезать концы досок, выполняя соединение «в лапу». Потому что такие составы с режущей частью торца нарушают целостность доски и, соответственно, ослабляют ее.

Над вторым верхом обвязочные пакеты в межэтажном перекрытии. Балки кладут на торец, расстояние между балками уточняют в зависимости от величины пролетов и скрепляют гвоздями.

Угол стены

Угол каркасного дома — место максимальных потерь тепла. Как правило, в углах скапливается конденсат и их необходимо предварительно утеплить. Поэтому на этапе сборки каркаса необходимо позаботиться о том, чтобы углы будущего каркасного дома были теплыми.Как это сделать?

Гладкие фиксирующие пластины размещаются снаружи вертикальной балки. Они соединяют соседние одноуровневые поверхности вертикальной стойки и горизонтальных балок. Крепежные уголки размещаются сбоку. Они соединяют взаимно перпендикулярные поверхности. Что еще важно знать об углах?

При строительстве в регионах с холодным климатом, не сплошные вертикальные стойки используют в качестве деревянных брусков и собирают угловые стойки из отдельных досок. Полученная конструкция напоминает колодец.В нем во внутреннем пространстве установлена ​​теплоизоляция, удерживающая тепло, ограничивающая возможные теплопотери.

Монтаж уголков в каркас дома.

Также должно быть тепло, для этого используются одинарные стойки, а нагрузку с оконных и дверных проемов снимают с помощью бригала. Крепление ригеля по всей длине каркасной стены с помощью вбивных во все вертикальные стойки. Важно учитывать, что под каждым оконным проемом должно быть не менее 1-2 вертикальных опорных досок.

Узлы стропильной системы

К узлам стропильной системы относят все соединения между ее элементами, а именно:

  • Крепление балок перекрытий к верхней обвязке.
  • Крепление стропила лежа к верхней обвязке.
  • Крепление стоек фасадов к верхней обвязке и крайним стропилам.
  • Крепление внутренних стоек к станине и коньку.
  • Штрих-крепление — наклонные балки, поддерживающие стропила и опирающиеся на пласт.
  • Крепление ригеля к наклонным рафилам.
  • Крепление корня.

Узлы стропильной системы.

Перечисленный выше крепеж можно выполнить с помощью уголков или гвоздями, если элементы стропильной системы соединяются внахлест друг на друга.

Крепежные элементы

В качестве крепежа узлов каркасного деревянного дома используются следующие элементы:

  • Крепежные элементы (уголки или гладкие пластины с отверстиями или без них). Плиты и уголки крепятся к балкам или опорам с помощью шурупов.
  • Скобы (прямые и угловые) — проволочные скобы определенного диаметра. Их края загибают и вставляют в торцы или боковые поверхности балок.
  • Болты — служат для затяжки соседних балок и стропил, вставляют в сквозные отверстия и закрепляют в них гайками.
  • Гвозди.

Все соединительные крепежные и крепежные элементы для каркасных конструкций Изготовлены из металла. Для крепления несущих элементов используются усиленные уголки из закаленной стали или увеличенной толщины, 3-4 мм. Для крепления опорных элементов используются уголки из обычной стали толщиной 2-3 мм.

Крепеж разнообразный.

Для защиты от коррозии при изготовлении уголков в плитах используется оцинкованная сталь. Защита от ржавчины особенно важна при наружном строительстве, когда металлические крепления в стенах могут стать центром конденсации влаги, смачивания стены.Поэтому оцинкованный крепеж очень востребован в различных узлах каркасного дома.

Ошибки подключения узлов

Чертеж узлов подразумевает наличие эскизов и описаний. Однако, несмотря на это, начинающие строители часто допускают обидные ошибки. Перечислим основные и наиболее часто повторяющиеся ошибочные действия, которые допускают начинающие индивидуальные строители при сборке каркаса:

Устанавливать не все накопители. Это неправда. Приводы обеспечивают устойчивость стены к ветровым нагрузкам.Помимо Укусина, чтобы противостоять ветру, необходимо использовать жесткие пластины во внешней обшивке.

  • Используйте цельные бруски или плотно обставленные друг другом в качестве угловых стоек рядом друг с другом. Такой угол будет холодным. Он будет конденсировать влагу и образовывать плесень.
  • Используйте для крепежа «черные» саморезы. Они недостаточно прочны, особенно если для строительства не хватает сухой древесины. При сушке и блокировке «черные» саморезы банально могут «порваться».Более прочный вариант — саморезы серебристого цвета и с покрытием оцинковкой или слоем хромирования, фосфатирования.
  • Сухой древесины мало, что дает сильную усадку и «надрывы» имеющихся узлов и соединений.
  • И еще одна ошибка — не использовать гвозди. Эти проверенные крепежи зачастую оказываются прочнее любых саморезов.

Каркасное строительство — новая технология, в кажущейся простоте которой есть множество нюансов, особенностей.

В последнее десятилетие шурупы и шурупы стали настолько популярными, что мы практически не вспоминаем о гвоздях.При этом на Западе в каркасном строительстве по большей части используют только гвозди. Так что лучше, гвозди или шурупы?

Мы провели небольшой тест, чтобы выявить один из основных недостатков шурупов, о котором многие забывают.

Для того, чтобы шурупы или шурупы из металлического сплава завораживали, их изготавливают в процессе изготовления. После него металл становится твердым, но хрупким. Это основной недостаток шурупов и саморезов. Но если станете аккуратнее, проходят только саморезы оцинкованные (белый, желтый).Черные винты обычно изготавливаются из оксидированной стали C1022, хотя она также относительно хрупкая.

Гвозди не подвергаются закалке, поэтому лучше выдерживать большие нагрузки. При чрезмерном увеличении нагрузки гвоздь будет гнуться, но не сломается, противоречит шурупам или самозатягиванию. Поэтому их до сих пор используют в строительстве при сборке каркасов в зонах с повышенными нагрузками. Саморезам, зачастую, отводится роль крепления отделочных материалов.

Еще одно преимущество гвоздей — специальные универсальные пистолеты. Процесс сборки конструкций ускоряется в разы.

А теперь небольшой тест. Для сравнения мы взяли два шурупа 6х90 и 4,5х70, два шурупа 4,8х110 и 3,5х55, а также небольшой гвоздь 3х75.

Увидеть разницу между ними вам поможет небольшой видеоролик.

Видно, что закаленные винты самые хрупкие и практически сразу ломаются. Черные стальные ленты более прочные, но и не выдерживают многократных перегибов. Но чтобы сломать ноготь, нужно сделать пару десятков резких загибающих движений.

Этот тест не означает, что мы агитируем за использование гвоздей. Сразу хочу показать, что к выбору крепежа нужно относиться с должным вниманием. И, конечно же, есть много мест, где шурупы дадут фору любым гвоздям.

Особенно важен момент как гвоздей Б. Каркасные дома.
, которые используются в различных типах, типах и изготовлены из разных материалов. Выбор крепежа напрямую зависит от места назначения.

Выбор крепежа

Как осуществить крепеж каркасного дома — тема далеко не самая простая и необходимо продумать этот момент еще на этапе проектирования, чтобы произвести закупку необходимых материалов.Естественно, что при строительстве дома самый простой вариант — не самый простой — это покупка гвоздей по килограммам и требуется сразу оптовые закупки, чтобы не останавливать процесс.

Изначально следует отметить, что категорически запрещено использовать такие элементы крепления как:

  • саморез;
  • винтов.

Причина в том, что нагрузка идет на срез, а не на растяжку и поэтому детали просто непригодны для эксплуатации.Опытные строители знакомы с этим моментом и никогда не воспользуются ни саморезами, ни подобными элементами. Гвозди в каркасных домах Применяются в связи с тем, что их практически невозможно вырезать и конструкция каркаса должна быть только из таких комплектующих.

Как крепится фундамент?

В зависимости от фундамента здания используйте разные виды крепежа, в частности:

  • винтовой фундамент подходит анкерный стальной болт;
  • для фундамента боронобного типа следует закупить шпильки 10м и шайбы, гайки тоже 10м;
  • ведомое или ленточное основание Используется анкерный болт на бетоне.

Для большей уверенности в том, какой крепеж нужно обращаться только к специалистам, которые могут проконсультировать и по поводу фундамента, и относительно элементов для установки.

Как расточить каркас здания?

Гвозди в каркасных домах

для непосредственного монтажа каркасных конструкций должны быть:

  • гладкая;
  • гладкий;
  • прочный;
  • диаметром 3,1-3,5 мм;
  • с длинной 80-90мм при толщине доски 40-50мм.

Что касается обрешетки на поверхности стен и пола, то в этом случае нужны гвозди или бешеного типа.

Какой крепеж потребуется для отделки внутри и снаружи дома?

Для каждого типа отделки используйте специальный элемент крепежа.

  1. Для максимального удобства зашивки пола необходимо использовать мусорные гвозди или гвозди на 60 мм вместе с клеем. Благодаря этому пол будет не только прочным, но и со временем сценарий не образуется.
  2. Для зачистки стен снаружи гвоздями самореза и затертого типа на 50мм. В этом случае установка из фанеры ОСП-3, а также материала под названием дюймы, часто используемого в каркасных домах.
  3. Для обшивки стен внутри комнаты используются листовые листы cabarton и гвозди здесь не понадобятся, а вот саморезы бывают из ГЖК, длина которых колеблется в пределах 25-35мм. Важно помнить, что самостоятельное назначение будет использоваться по назначению только с правильной выверкой.
  4. Металлочерепица

  5. крепится специальными кровельными саморезами, размеры которых могут составлять 4,8 * 20 и 4,8 * 38 мм.
  6. Что касается монтажа оконных конструкций, здесь можно использовать анкер, пластины. Гвозди в каркасных домах Для окон не используются, так как при необходимости можно будет разобрать.
  7. Для непосредственной установки сайдинга специальная оцинкованная самодостаточность имеет широкую шляпку, не менее 8мм, и длину не менее 15мм. Допускается использование оцинкованных гвоздей с шириной шляпки не менее 12 мм и длиной не менее 40 мм.
  8. Для выполнения монтажа фасада из деревянных полотен необходимо применять гвозди оцинкованной формы длиной в 50-70 мм, причем предпочтение желательно отдавать оцинкованным, так как цинк в данном случае является покрытием. за счет электролиза, что значительно увеличивает прочность элементов.

Если каждый момент при строительстве дома будет продуман на 100%, дизайн действительно сможет полностью оправдать и пристройку, и ожидания.

В качественном каркасном доме не бывает мельчайших вещей, а это, на первый взгляд, несущественная вещь, как крепеж, в общем, вообще идет на одну из главных ролей. Без надежного и правильно подобранного крепежа не будет надежного и долговечного дома.

Важно использовать правильный крепеж не только для каркаса дома, но и для фиксации внутренней и внешней обшивки.

Многие будущие домовладельцы о таких «мелочах» даже не задумаются по максимуму, задав себе вопрос, что лучше саморезов или гвоздей, что вполне понятно.Стоимость покупки крепежа и монтажных материалов составляет небольшую часть от общей сметы на строительство каркасного дома. Гораздо хуже, когда про правильно подобранный крепеж забывают, или сами строители знают попросту. Оборотная сторона медали в этом выпуске — режим общей экономии материалов. При таком подходе уменьшается количество оборудования. В этом случае по смете, скорее всего, будет уложен экономичный вариант, например, черные саморезы и обычные строительные гвозди.По большому счету ничего страшного в таких вариантах не скреплено, но только в том случае, если они используются строго по назначению, а не везде, где только это возможно. Например, черные шурупы незаменимы в качестве временных креплений, они также хорошо подходят для внутренних плитных материалов стен (гипсокартон, QuickDeck) при подготовке к финишной отделке. Главное правило конструкции каркаса — соблюдать домашнее назначение крепежа, применять его там, где это необходимо и справляется со своей основной задачей.Чтобы правильно оценить потребность в фурнитуре премиум-класса или другом фурнитуре в каркасе, необходимо правильно оценить, какие нагрузки допустимы в том или ином узле каркасного дома.

На популярный вопрос: какие гвозди лучше или самоотверженность Совершенно однозначно можно ответить, что каждую застежку нужно использовать по прямому назначению.

Посмотрите, что происходит с обычным канейленовым винтом, когда он воспринимает нагрузку на разрез. Пила ломается в самом нижнем месте и голова улетает, поэтому применять такой же тип крепежа, как крепление опор бруса, категорически противопоказано.Но в этом месте крепления прекрасно себя чувствуют специальные оцинкованные анкерные гвозди с кольцевой насечкой и конической головкой. Подобный гвоздь имеет диаметр 4,2 мм., А головка конуса раздавлена ​​в отверстиях перфорированной застежки, из-за чего срезать головку такого гвоздя практически нереально, естественно, при условии, что такие гвозди в засорено достаточное количество.

Обязательно учтите среду, в которой крепеж будет

При выборе вариантов использования крепежа необходимо учитывать среду, в которой он будет расположен.В местах, незащищенных от атмосферных осадков, а также в местах с вероятным появлением конденсата необходимы крепежные детали со специальным защитным покрытием, предохраняющим от коррозии. Например, мы в качестве застежки внешней отделки из дерева выбираем гвозди с горячим цинкованием, стойкостью к внешним факторам, которые показали себя с лучшей стороны. Такой крепеж мы привозим только из Финляндии, т.к. российские аналоги с аналогичной обработкой и близкие по характеристикам не удовлетворяют по качеству.

Установить крепеж Тип крепежа фото
Крепление обвязочной доски к монолитному основанию Якорь экспатрианта
Крепление террасной доски к деревянному лагуму Строительство Самостоятельная хронология Torks
Крепежные стойки Karcasa Гвоздики под нейлер
Стойки сшитые (сдвоенные, сборные) Гвоздь резиновый / винтовой под нейлер
Притачные (двойные, сборные) стойки наружные Гвоздь, оцинкованный резиной / винтом, или гвоздь для гальваники
Крепление опор, балок Гвоздь оцинкованный с конической головкой и выемкой под кольцо
Окесет, Рейка Пилы и оцинкованные, шлифовальные гвозди или шурупы
Мягкая кровля, isoplas Гвоздь раструбный оцинкованный
Наружная вагонка дома имитация бруса. Гвоздь корневой оцинкованный под нейлер с оцинковкой.
Спасательные дома с ветрозащитными МДК с плитами. Гвоздь раструб оцинкованный, кронштейны оцинкованные 50-60 мм.
Склеивание несущих балок, стропил, такелажников, натяжителей Spice оцинкованные, шайбы и гайки оцинкованные.

Возвращаясь к экономической стороне нашей статьи, отмечу, что цена на специальный крепеж может достигать 20 рублей.Пока, что более чем в 60 раз дороже обычного черного самореза 3,8 * 51 мм. В масштабе всей конструкции, где общее количество оборудования составляет десятки тысяч штук, количество получается значительным.

Стоимость узкоспециализированного крепежа может в несколько раз превышать стоимость обычных гвоздей или саморезов.

Есть еще один неприятный нюанс, который может «всплыть» у недобросовестных застройщиков и снижает смету на общую стоимость крепежных материалов — это количество крепежа, используемого в том или ином узле каркасного дома.Меньше затрат на крепеж — больше пользы для компании, а при отсутствии должного контроля «лишние» гвозди, уголки и саморезы могут пойти на удовлетворение строительных потребностей нечестного застройщика. При таком подходе в некоторых узлах каркасного дома очень большой риск в их надежности.

Существуют нормативные документы, регламентирующие необходимое количество крепежных элементов в каждом каркасе каркаса, а также рекомендации производителей строительных материалов по требуемому типу и количеству крепежных элементов для крепежных материалов.В своей работе мы стараемся ориентироваться в американских и скандинавских строительных нормах, которые зачастую являются более жесткими российскими нормативными документами. Например, в Европе при несоблюдении таких норм дом просто не будет проверяться ответственными органами. Для нас соблюдение таких правил — залог уверенности в максимальной надежности всех наших домов.

План этажа сети

| Схема сети | Схема компьютерной сети

Библиотека векторных трафаретов «План этажа сети» содержит 34 значка символа для рисования планов этажей компьютерных сетей, а также схем коммуникационного оборудования и кабелей.
«Сетевое оборудование может также называться сетевым оборудованием или компьютерными сетевыми устройствами. Устройства, которые являются последними получателями или генерируют данные, называются хостами или оконечным оборудованием данных.

Все эти термины относятся к устройствам, облегчающим использование компьютерной сети. В частности, они передают данные в компьютерной сети. …

Обычно сетевое оборудование включает в себя шлюзы, маршрутизаторы, сетевые мосты, коммутаторы, концентраторы и повторители. Но он также включает в себя гибридные сетевые устройства, такие как многоуровневые коммутаторы, преобразователи протоколов, мостовые маршрутизаторы, прокси-серверы, межсетевые экраны, преобразователи сетевых адресов, мультиплексоры, контроллеры сетевого интерфейса, контроллеры беспроводного сетевого интерфейса, модемы, оконечные адаптеры ISDN, драйверы линий, точки беспроводного доступа. , сетевые кабели и другое сопутствующее оборудование.
На сегодняшний день наиболее распространенным типом сетевого оборудования является адаптер Ethernet на основе меди, поскольку он входит в стандартную комплектацию большинства современных компьютерных систем. Однако беспроводные сети становятся все более популярными, особенно для портативных и карманных устройств.

Другое оборудование, распространенное в компьютерных сетях, включает оборудование центра обработки данных (например, файловые серверы, серверы баз данных и области хранения), сетевые службы (такие как DNS, DHCP, электронная почта и т. Д.), А также устройства, обеспечивающие доставку контента.»[Сетевое оборудование. Википедия]

Пример фигур «Элементы дизайна — план этажа сетевой схемы» был создан с использованием программного обеспечения для построения диаграмм и векторной графики ConceptDraw PRO, дополненного решением «Планы этажей сети» из области «Компьютеры и сети» в ConceptDraw Solution Park.

Обозначения плана этажа компоновки сети

1.Основные операции коммутатора — Коммутаторы Ethernet [Книга]

Коммутаторы

Ethernet связывают устройства Ethernet вместе путем ретрансляции кадров Ethernet между устройствами, подключенными к коммутаторам. Перемещая кадры Ethernet между портами коммутатора , коммутатор связывает трафик, переносимый отдельными сетевыми соединениями, в более крупную сеть Ethernet.

Коммутаторы

Ethernet выполняют свою функцию связывания, соединяя кадры Ethernet между сегментами Ethernet .Для этого они копируют кадры Ethernet с одного порта коммутатора на другой на основе адресов Media Access Control (MAC) в кадрах Ethernet. Мосты Ethernet изначально были определены в стандарте 802.1D IEEE для локальных и городских сетей: мосты управления доступом к среде (MAC). []

Стандартизация операций моста в коммутаторах позволяет покупать коммутаторы у разных поставщиков, которые будут работать вместе при объединении в сеть.Это результат большой работы инженеров по стандартизации, направленных на определение набора стандартов, которые поставщики могли бы согласовать и внедрить в свои конструкции коммутаторов.

Первые мосты Ethernet были двухпортовыми устройствами, которые могли связывать вместе два сегмента коаксиального кабеля исходной системы Ethernet. В то время Ethernet поддерживал подключение только к коаксиальным кабелям. Позже, когда была разработана витая пара Ethernet и стали широко доступны коммутаторы с множеством портов, они часто использовались в качестве центральной точки подключения или концентратора кабельных систем Ethernet, что привело к названию «коммутирующий концентратор».«Сегодня на рынке эти устройства называют просто переключателями.

С тех пор, как мосты Ethernet были впервые разработаны в начале 1980-х годов, многое изменилось. С годами компьютеры стали повсеместными, и многие люди используют несколько устройств на своей работе, включая ноутбуки, смартфоны и планшеты. Каждый телефон VoIP и каждый принтер — это компьютер, и даже системы управления зданием и средства контроля доступа (дверные замки) объединены в сеть. В современных зданиях есть несколько точек беспроводного доступа (AP) для обеспечения 802.11 сервисов Wi-Fi для смартфонов и планшетов, и каждая точка доступа также подключена к кабельной системе Ethernet. В результате современные сети Ethernet могут состоять из сотен коммутационных соединений в здании и тысяч коммутационных соединений в сети университетского городка.

Вы должны знать, что для соединения сетей используется другое сетевое устройство, которое называется маршрутизатором . Существуют большие различия в способах работы мостов и маршрутизаторов, и у них обоих есть преимущества и недостатки, как описано в разделе «Маршрутизаторы или мосты?».Вкратце, мосты перемещают кадры между сегментами Ethernet на основе адресов Ethernet с минимальной настройкой моста или без нее. Маршрутизаторы перемещают пакетов между сетями на основе адресов протокола высокого уровня, и каждая подключаемая сеть должна быть настроена в маршрутизаторе. Однако и мосты, и маршрутизаторы используются для построения более крупных сетей, и оба устройства на рынке называются коммутаторами.

Совет

Мы будем использовать слова «мост» и «коммутатор» как синонимы для описания мостов Ethernet.Однако обратите внимание, что «коммутатор» — это общий термин для сетевых устройств, которые могут функционировать как мосты или маршрутизаторы, или даже и то и другое, в зависимости от их наборов функций и конфигурации. Дело в том, что с точки зрения сетевых экспертов, мост и маршрутизация — это разные виды коммутации пакетов с разными возможностями. Для наших целей мы будем следовать практике поставщиков Ethernet, которые используют слово «коммутатор» или, более конкретно, «коммутатор Ethernet» для описания устройств, соединяющих кадры Ethernet.

В то время как стандарт 802.1D предоставляет спецификации для соединения фреймов локальной сети между портами коммутатора, а также для некоторых других аспектов базовой работы моста, стандарт также осторожен, чтобы не указывать такие вопросы, как производительность моста или коммутатора или то, как коммутаторы должен быть построен. Вместо этого поставщики конкурируют друг с другом, предлагая коммутаторы по разным ценам и с разными уровнями производительности и возможностей.

Результатом стал большой и конкурентный рынок коммутаторов Ethernet, увеличивающий количество вариантов, которые у вас есть как у клиента.Широкий спектр моделей и возможностей коммутаторов может сбивать с толку. В главе 4 мы обсуждаем переключатели специального назначения и их использование.

Сети существуют для передачи данных между компьютерами. Для выполнения этой задачи сетевое программное обеспечение организует перемещаемые данные в кадры Ethernet. Кадры передаются по сетям Ethernet, а поле данных кадра используется для передачи данных между компьютерами. Кадры — это не что иное, как произвольные последовательности информации, формат которой определен в стандарте.

Формат кадра Ethernet включает в себя адрес назначения в начале, содержащий адрес устройства, на которое отправляется кадр. [] Далее идет адрес источника, содержащий адрес устройства, отправляющего фрейм. За адресами следуют различные другие поля, включая поле данных, которое переносит данные, передаваемые между компьютерами, как показано на рисунке 1-1.

Рисунок 1-1. Формат кадра Ethernet

Кадры определены на уровне 2 или уровне канала передачи данных семислойной сетевой модели Open Systems Interconnection (OSI) .Семислойная модель была разработана для организации видов информации, передаваемой между компьютерами. Он используется для определения того, как эта информация будет отправляться, и для структурирования разработки стандартов передачи информации. Поскольку коммутаторы Ethernet работают с фреймами локальной сети на уровне канала передачи данных, вы иногда можете услышать их, называемые устройствами канального уровня, а также устройствами уровня 2 или коммутаторами уровня 2. []

Коммутаторы Ethernet спроектированы таким образом, что их операции невидимы для устройств в сети, что объясняет, почему такой подход к соединению сетей также называется прозрачным мостом .«Прозрачный» означает, что когда вы подключаете коммутатор к системе Ethernet, никакие изменения не вносятся в кадры Ethernet, соединяемые мостом. Коммутатор автоматически начнет работать, не требуя какой-либо настройки коммутатора или каких-либо изменений со стороны компьютеров, подключенных к сети Ethernet, что делает работу коммутатора прозрачной для них.

Далее мы рассмотрим основные функции, используемые в мосте, чтобы сделать возможным пересылку кадров Ethernet с одного порта на другой.

Коммутатор Ethernet управляет передачей кадров между портами коммутатора, подключенными к кабелям Ethernet, с использованием правил пересылки трафика , описанных в стандарте моста IEEE 802.1D. Перенаправление трафика основано на изучении адресов. Коммутаторы принимают решения о пересылке трафика на основе 48-битных адресов управления доступом к среде (MAC), используемых в стандартах LAN, включая Ethernet.

Для этого коммутатор изучает, какие устройства, называемые в стандарте станциями , в каких сегментах сети, просматривая адреса источников во всех получаемых им кадрах.Когда устройство Ethernet отправляет фрейм, оно помещает в него два адреса. Эти два адреса — это адрес назначения устройства, которому он отправляет фрейм, и адрес источника , который является адресом устройства, отправляющего фрейм.

Способ «обучения» коммутатора довольно прост. Как и все интерфейсы Ethernet, каждый порт на коммутаторе имеет уникальный присвоенный производителем MAC-адрес . Однако, в отличие от обычного устройства Ethernet, которое принимает только адресованные ему кадры, интерфейс Ethernet, расположенный в каждом порту коммутатора, работает в беспорядочном режиме .В этом режиме интерфейс запрограммирован на прием всех кадров , которые он видит на этом порту, а не только кадров, отправляемых на MAC-адрес интерфейса Ethernet на этом порту коммутатора.

При получении каждого кадра на каждом порту программное обеспечение коммутации смотрит на адрес источника кадра и добавляет этот адрес источника в таблицу адресов, которую поддерживает коммутатор. Таким образом коммутатор автоматически определяет, какие станции доступны на каких портах.

На Рис. 1-2 показан коммутатор, соединяющий шесть устройств Ethernet.Для удобства мы используем короткие номера для адресов станций вместо фактических 6-байтовых MAC-адресов. Когда станции отправляют трафик, коммутатор принимает каждый отправленный кадр и строит таблицу, более формально называемую базой данных пересылки , которая показывает, какие станции и на каких портах доступны. После того, как каждая станция передала хотя бы один кадр, коммутатор получит базу данных пересылки, такую ​​как показано в Таблице 1-1.

Рисунок 1-2. Изучение адреса в коммутаторе

Таблица 1-1.База данных переадресации, поддерживаемая коммутатором

Порт Станция

1

10

02 3

30

4

Без пост.

5

Без пост. 7

25

8

35

Эта база данных используется коммутатором для принятия решения о пересылке пакетов в процессе, называемом адаптивная фильтрация .Без базы данных адресов коммутатор должен был бы отправлять трафик, полученный на любом заданном порту, через все другие порты, чтобы гарантировать, что он достиг своего пункта назначения. В базе данных адресов трафик фильтруется в соответствии с его адресатом. Коммутатор является «адаптивным» за счет автоматического изучения новых адресов. Эта способность к обучению позволяет вам добавлять новые станции в вашу сеть без необходимости вручную настраивать коммутатор, чтобы знать о новых станциях, или станциям, чтобы знать о коммутаторе. []

Когда коммутатор получает кадр, предназначенный для адреса станции, который он еще не видел, коммутатор отправляет кадр на все порты, кроме порта, на который он прибыл. [] Этот процесс называется лавинной рассылкой , и более подробно поясняется позже в разделе «Переполнение кадров».

После того, как коммутатор создал базу данных адресов, он получает всю информацию, необходимую для выборочной фильтрации и пересылки трафика. Пока коммутатор изучает адреса, он также проверяет каждый кадр, чтобы принять решение о пересылке пакета на основе адреса назначения в кадре.Давайте посмотрим, как решение о переадресации работает в коммутаторе с восемью портами, как показано на рисунке 1-2.

Предположим, что кадр отправляется со станции 15 на станцию ​​20. Поскольку кадр отправляется станцией 15, коммутатор считывает кадр через порт 6 и использует свою базу данных адресов, чтобы определить, какой из его портов связан с адресом назначения. в этом кадре. Здесь адрес назначения соответствует станции 20, а база данных адресов показывает, что для достижения станции 20 кадр должен быть отправлен через порт 2.

Каждый порт коммутатора может сохранять кадры в памяти перед их передачей по кабелю Ethernet, подключенному к порту. Например, если порт уже занят передачей, когда фрейм прибывает для передачи, то фрейм может удерживаться в течение короткого времени, которое требуется порту для завершения передачи предыдущего фрейма. Для передачи кадра коммутатор помещает кадр в очередь коммутации пакетов для передачи на порт 2.

Во время этого процесса коммутатор, передающий кадр Ethernet с одного порта на другой, не вносит изменений в данные, адреса или другие поля. базового кадра Ethernet.В нашем примере кадр передается в неизменном виде на порт 2 точно так же, как он был получен на порту 6. Таким образом, работа коммутатора прозрачна для всех станций в сети.

Обратите внимание, что коммутатор не будет пересылать кадр, предназначенный для станции, которая находится в базе данных пересылки, на порт, если этот порт не подключен к целевому назначению. Другими словами, трафик, предназначенный для устройства на данном порту, будет отправляться только на этот порт; другие порты не увидят трафик, предназначенный для этого устройства.Эта логика коммутации сохраняет трафик изолированным только от тех кабелей или сегментов Ethernet, которые необходимы для получения кадра от отправителя и передачи этого кадра на устройство назначения.

Это предотвращает поток ненужного трафика в другие сегменты сетевой системы, что является основным преимуществом коммутатора. Это контрастирует с ранней системой Ethernet, где трафик с любой станции был замечен всеми другими станциями, независимо от того, хотели они данных или нет. Фильтрация трафика коммутатора снижает нагрузку на трафик, переносимую набором кабелей Ethernet, подключенных к коммутатору, тем самым более эффективно используя пропускную способность сети.

Коммутаторы автоматически удаляют записи в своей базе данных пересылки по истечении определенного периода времени — обычно пяти минут — если они не видят никаких кадров со станции. Следовательно, если станция не отправляет трафик в течение определенного периода времени, коммутатор удаляет запись о переадресации для этой станции. Это предохраняет базу данных пересылки от заполнения устаревшими записями, которые могут не отражать действительность.

Конечно, когда время ввода адреса истекло, коммутатор не будет иметь никакой информации в базе данных для этой станции в следующий раз, когда коммутатор получит предназначенный для него кадр.Это также происходит, когда станция вновь подключается к коммутатору или когда станция была выключена и снова включается более чем через пять минут. Так как же коммутатор обрабатывает пересылку пакетов для неизвестной станции?

Решение простое: коммутатор пересылает кадр, предназначенный для неизвестной станции, на все порты коммутатора, кроме того, на котором он был получен, таким образом лавинно отправляет кадр всем остальным станциям. Флудинг фрейма гарантирует, что фрейм с неизвестным адресом назначения достигнет всех сетевых подключений и будет услышан правильным устройством назначения, предполагая, что он активен и находится в сети.Когда неизвестное устройство отвечает обратным трафиком, коммутатор автоматически узнает, к какому порту подключено устройство, и больше не будет лавинно перенаправлять трафик на это устройство.

Широковещательный и многоадресный трафик

Помимо передачи кадров, направленных на один адрес, локальные сети могут отправлять кадры, направленные на групповой адрес, называемый многоадресным адресом , который может быть получен группой станций. Они также могут отправлять кадры, адресованные всем станциям, используя широковещательный адрес .Групповые адреса всегда начинаются с определенной битовой комбинации, определенной в стандарте Ethernet, что позволяет коммутатору определять, какие кадры предназначены для определенного устройства, а не для группы устройств.

Кадр, отправленный на адрес назначения многоадресной рассылки, может быть получен всеми станциями, настроенными на прослушивание этого адреса многоадресной рассылки. Программное обеспечение Ethernet, также называемое программным обеспечением «драйвер интерфейса», программирует интерфейс для приема кадров, отправленных на групповой адрес, так что интерфейс теперь является членом этой группы.Адрес интерфейса Ethernet, назначенный на заводе, называется адресом одноадресной передачи , и любой данный интерфейс Ethernet может принимать кадры одноадресной и многоадресной рассылки. Другими словами, интерфейс может быть запрограммирован на прием кадров, отправленных на один или несколько групповых адресов многоадресной рассылки, а также кадров, отправленных на одноадресный MAC-адрес, принадлежащий этому интерфейсу.

Широковещательная и многоадресная пересылка

Широковещательный адрес — это специальная многоадресная группа: группа всех станций в сети.Пакет, отправленный на широковещательный адрес (адрес всех единиц), получает каждая станция в локальной сети. Поскольку широковещательные пакеты должны приниматься всеми станциями в сети, коммутатор достигнет этой цели путем лавинной рассылки широковещательных пакетов на все порты, кроме порта, на который он был получен, поскольку нет необходимости отправлять пакет обратно на исходное устройство. Таким образом, широковещательный пакет, отправленный любой станцией, достигнет всех других станций в локальной сети.

Многоадресный трафик может быть более трудным, чем широковещательные кадры.Более сложные (и обычно более дорогие) коммутаторы включают поддержку протоколов обнаружения групп многоадресной рассылки, которые позволяют каждой станции сообщать коммутатору об адресах групп многоадресной рассылки, которые она хочет услышать, поэтому коммутатор будет отправлять многоадресные пакеты только на порты. подключены к станциям, которые заявили о своей заинтересованности в приеме многоадресного трафика. Однако более дешевые коммутаторы, не имеющие возможности обнаруживать, какие порты подключены к станциям, прослушивающим данный адрес многоадресной рассылки, должны прибегать к лавинной рассылке многоадресных пакетов на все порты, кроме порта, на котором был получен многоадресный трафик, точно так же, как широковещательные пакеты.

Использование широковещательной и многоадресной передачи

Станции отправляют широковещательные и многоадресные пакеты по ряду причин. Сетевые протоколы высокого уровня, такие как TCP / IP, используют широковещательные или многоадресные кадры как часть процесса обнаружения адресов. Широковещательные и многоадресные рассылки также используются для динамического назначения адресов, которое происходит, когда станция впервые включается и ей необходимо найти сетевой адрес высокого уровня. Многоадресная рассылка также используется некоторыми мультимедийными приложениями, которые отправляют аудио- и видеоданные в кадрах многоадресной рассылки для приема группами станций, а также многопользовательскими играми как способ отправки данных группе игроков.

Следовательно, типичная сеть будет иметь некоторый уровень широковещательного и многоадресного трафика. Пока количество таких кадров остается на разумном уровне, проблем не будет. Однако, когда многие станции объединены коммутаторами в одну большую сеть, широковещательная и многоадресная лавинная рассылка коммутаторов может привести к значительному объему трафика. Большой объем широковещательного или многоадресного трафика может вызвать перегрузку сети, поскольку каждое устройство в сети должно принимать и обрабатывать широковещательные рассылки и определенные типы многоадресных рассылок; при достаточно высоких скоростях передачи пакетов могут возникнуть проблемы с производительностью станций.

Потоковые приложения (видео), отправляющие многоадресную рассылку с высокой скоростью, могут генерировать интенсивный трафик. Системы резервного копирования и дублирования дисков, основанные на многоадресной рассылке, также могут генерировать большой трафик. Если этот трафик в конечном итоге будет перенаправлен на все порты, сеть может перегружаться. Один из способов избежать этой перегрузки — ограничить общее количество станций, подключенных к одной сети, чтобы скорость широковещательной и многоадресной передачи не становилась настолько высокой, чтобы создавать проблемы.

Другой способ ограничить скорость многоадресных и широковещательных пакетов — разделить сеть на несколько виртуальных локальных сетей (VLAN) .Еще один способ — использовать маршрутизатор, также называемый коммутатором уровня 3. Поскольку маршрутизатор не пересылает автоматически широковещательные и многоадресные рассылки, это создает отдельные сетевые системы. [] Эти методы управления распространением многоадресных и широковещательных рассылок обсуждаются в Главе 2 и Главе 3 соответственно.

До сих пор мы видели, как один коммутатор может пересылать трафик на основе динамически создаваемой базы данных переадресации. Основная трудность этой простой модели работы коммутатора заключается в том, что множественные соединения между коммутаторами могут создавать петли, приводящие к перегрузке и перегрузке сети.

Конструкция и работа Ethernet требует, чтобы между любыми двумя станциями мог существовать только один путь передачи пакетов. Ethernet растет за счет расширения ветвей в сети , топология называется древовидной структурой, которая состоит из нескольких коммутаторов, ответвляющихся от центрального коммутатора. Опасность заключается в том, что в достаточно сложной сети коммутаторы с несколькими соединениями между коммутаторами могут создавать в сети кольцевые пути.

В сети с коммутаторами, соединенными вместе, чтобы сформировать петлю пересылки пакетов, пакеты будут бесконечно циркулировать по петле, создавая очень высокий уровень трафика и вызывая перегрузку.

Зацикленные пакеты будут циркулировать с максимальной скоростью сетевых каналов, пока скорость трафика не станет настолько высокой, что сеть не станет насыщенной. Широковещательные и многоадресные кадры, а также одноадресные кадры неизвестным адресатам обычно лавинно рассылаются на все порты базового коммутатора, и весь этот трафик будет циркулировать в таком цикле. После образования петли этот режим отказа может произойти очень быстро, в результате чего сеть будет полностью занята отправкой широковещательных, многоадресных и неизвестных кадров, и станциям будет очень трудно отправлять фактический трафик.

К сожалению, таких петель, как пунктирный путь, показанный стрелками на рис. 1-3, слишком легко реализовать, несмотря на все ваши попытки их избежать. По мере того, как сети разрастаются и включают в себя все больше коммутаторов и коммутационных шкафов, становится трудно точно знать, как все соединено вместе, и не дать людям по ошибке создать петлю.

Рисунок 1-3. Петля пересылки между коммутаторами

Хотя петля на чертеже должна быть очевидной, в достаточно сложной сетевой системе любому, кто работает в сети, может быть сложно узнать, подключены ли коммутаторы таким образом, чтобы петлевые пути.Стандарт моста IEEE 802.1D предоставляет протокол связующего дерева, чтобы избежать этой проблемы, автоматически подавляя петли пересылки.

Назначение протокола связующего дерева (STP) — позволить коммутаторам автоматически создавать набор путей без петель, даже в сложной сети с несколькими путями, соединяющими несколько коммутаторов. Он предоставляет возможность динамически создавать древовидную топологию в сети, блокируя пересылку любых пакетов на определенных портах, и гарантирует, что набор коммутаторов Ethernet может автоматически настраиваться для создания путей без петель.Стандарт IEEE 802.1D описывает работу связующего дерева, и каждый коммутатор, заявляющий о соответствии стандарту 802.1D, должен включать возможность связующего дерева. []

Работа алгоритма связующего дерева основана на сообщениях конфигурации, отправляемых каждым коммутатором в пакетах, называемых блоками данных протокола моста или BPDU. Каждый пакет BPDU отправляется на многоадресный адрес назначения, назначенный для операции связующего дерева. Все коммутаторы IEEE 802.1D присоединяются к группе многоадресной рассылки BPDU и прослушивают кадры, отправленные на этот адрес, так что каждый коммутатор может отправлять и получать сообщения конфигурации связующего дерева. []

Процесс создания связующего дерева начинается с использования информации в сообщениях конфигурации BPDU для автоматического выбора корневого моста . Выбор основан на идентификаторе моста (BID), который, в свою очередь, основан на комбинации настраиваемого значения приоритета моста (32768 по умолчанию) и уникального MAC-адреса Ethernet, назначенного каждому мосту для использования процессом связующего дерева. называется системный MAC. Мосты отправляют друг другу пакеты BPDU, и мост с наименьшим BID автоматически выбирается в качестве корневого моста.

Если для приоритета моста было оставлено значение по умолчанию 32 768, тогда мост с наименьшим числовым значением Ethernet-адреса будет выбран в качестве корневого моста. [] В примере, показанном на рисунке 1-4, коммутатор 1 имеет самый низкий BID, и конечный результат процесса выбора связующего дерева состоит в том, что коммутатор 1 стал корневым мостом. Выбор корневого моста создает основу для остальных операций, выполняемых протоколом связующего дерева.

Выбор пути с наименьшей стоимостью

После выбора корневого моста каждый некорневой мост использует эту информацию, чтобы определить, какой из его портов имеет наименее затратный путь к корневому мосту, а затем назначает этот порт корневым. порт (RP).Все остальные мосты определяют, какой из их портов, подключенных к другим каналам, имеет наименее затратный путь к корневому мосту. Мосту с наименее затратным путем назначается роль назначенного моста (DB), а порты в DB назначаются как назначенные порты (DP).

Рисунок 1-4. Операция связующего дерева

Стоимость пути основана на скорости, с которой работают порты, при этом более высокие скорости приводят к снижению затрат. Когда пакеты BPDU проходят через систему, они накапливают информацию о количестве портов, через которые они проходят, и о скорости каждого порта.Пути с более медленными портами будут иметь более высокие затраты. Общая стоимость данного пути через несколько коммутаторов — это сумма затрат всех портов на этом пути.

Подсказка

Если существует несколько путей к корню с одинаковой стоимостью, то будет использоваться путь, подключенный к мосту с наименьшим идентификатором моста.

В конце этого процесса мосты выбрали набор корневых портов и назначенных портов, что позволяет мостам удалять все кольцевые пути и поддерживать дерево пересылки пакетов, которое охватывает весь набор устройств, подключенных к сети. , отсюда и название «протокол связующего дерева».”

После того, как процесс связующего дерева определил состояние порта, комбинация корневых портов и назначенных портов предоставляет алгоритму связующего дерева информацию, необходимую для определения наилучших путей и блокировки всех остальных путей. Пересылка пакетов на любом порту, который не является корневым портом или назначенным портом, отключена , блокирующим пересылку пакетов на этот порт.

Пока заблокированные порты не пересылают пакеты, они продолжают получать BPDU. Заблокированный порт показан на рис. 1-4 с буквой «B», указывающей, что порт 10 на коммутаторе 3 находится в режиме блокировки и что канал не пересылает пакеты. Протокол Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) отправляет пакеты BPDU каждые две секунды для отслеживания состояния сети, и заблокированный порт может стать разблокированным при обнаружении изменения пути.

Состояния портов связующего дерева

Когда активное устройство подключено к порту коммутатора, порт проходит через ряд состояний при обработке любых BPDU, которые он может получить, и процесс связующего дерева определяет, в каком состоянии должен находиться порт. в любой момент времени. Два состояния называются прослушивание и обучение , во время которых процесс связующего дерева прослушивает BPDU, а также изучает адреса источника из любых полученных кадров.

На рисунке 1-5 показаны состояния порта связующего дерева, которые включают следующее:

Отключено
Порт в этом состоянии был намеренно отключен администратором или автоматически отключен из-за разрыва соединения. Это также может быть порт, который вышел из строя и больше не работает. В отключенное состояние можно войти или выйти из любого другого состояния.
Блокировка
Порт, который включен, но не является корневым портом или назначенным портом, может вызвать петлю переключения, если он был активен.Чтобы этого избежать, порт переводится в состояние блокировки. Данные станции не отправляются и не принимаются через блокирующий порт. После инициализации порта (соединение устанавливается, включается питание) порт обычно переходит в состояние блокировки. После обнаружения с помощью BPDU или тайм-аутов того, что порту может потребоваться стать активным, порт перейдет в состояние прослушивания на пути к состоянию пересылки. Блокирующий порт также может перейти в состояние пересылки, если другие ссылки не работают. Данные BPDU все еще принимаются, пока порт находится в состоянии блокировки.
Прослушивание
В этом состоянии порт отбрасывает трафик, но продолжает обрабатывать пакеты BPDU, полученные через порт, и воздействует на любую новую информацию, которая может привести к возврату порта в заблокированное состояние. На основе информации, полученной в блоках BPDU, порт может перейти в состояние обучения. Состояние прослушивания позволяет алгоритму связующего дерева решить, могут ли атрибуты этого порта, такие как стоимость порта, привести к тому, что порт станет частью связующего дерева или вернется в состояние блокировки.
Обучение
В этом состоянии порт еще не пересылает кадры, но он изучает адреса источника из всех полученных кадров и добавляет их в базу данных фильтрации. Коммутатор заполнит таблицу MAC-адресов пакетами, полученными через порт (до истечения таймера), прежде чем перейти в состояние пересылки.
Пересылка
Это рабочее состояние, в котором порт отправляет и принимает данные станции. Входящие BPDU также отслеживаются, чтобы мост мог определить, нужно ли ему перевести порт в состояние блокировки, чтобы предотвратить образование петли.

Рисунок 1-5. Состояния портов связующего дерева

В исходном протоколе связующего дерева состояния прослушивания и обучения длились 30 секунд, в течение которых пакеты не пересылались. В новом протоколе Rapid Spanning Tree Protocol можно назначить тип порта «edge» для порта, что означает, что порт, как известно, подключен к конечной станции (пользовательский компьютер, VoIP-телефон, принтер и т. Д.) И не к другому переключателю. Это позволяет конечному автомату RSTP обходить процессы обучения и прослушивания на этом порту и немедленно переходить в состояние пересылки.Разрешение станции немедленно начать отправку и получение пакетов помогает избежать таких проблем, как тайм-ауты приложений на пользовательских компьютерах при их перезагрузке. [] Хотя это и не требуется для работы RSTP, полезно вручную настроить граничные порты RSTP с их типом порта, чтобы избежать проблем на компьютерах пользователей. Установка типа порта на граничный также означает, что RSTP не нужно отправлять пакет BPDU при изменении состояния канала (соединение вверх или вниз) на этом порту, что помогает уменьшить объем трафика связующего дерева в сети.

Подсказка

Изобретатель протокола связующего дерева, Радиа Перлман, написала стихотворение, описывающее, как это работает. [] При чтении стихотворения полезно знать, что с точки зрения математики сеть может быть представлена ​​как тип графа, называемый сеткой, и что цель протокола связующего дерева — превратить любую заданную сетевую сетку в дерево. структура без петель, охватывающая весь набор сегментов сети.

Думаю, я никогда не увижу
График красивее дерева.
Дерево, ключевым свойством которого является
Беспетлевое соединение.
Дерево, которое должно обязательно охватывать
Чтобы пакеты могли достигать любой LAN.
Сначала нужно выбрать корень.
По ID он избран.
Трассируются пути с наименьшей стоимостью от корня.
В дереве размещены эти пути.
Сетка создается такими людьми, как я,
Затем мосты находят остовное дерево.


Радия Перлман
Алгорим

Это краткое описание предназначено только для предоставления основных концепций, лежащих в основе работы системы.Как и следовало ожидать, есть больше деталей и сложностей, которые не описаны. Полная информация о том, как работает конечный автомат связующего дерева, описана в стандартах IEEE 802.1, с которыми можно ознакомиться для более полного понимания протокола и того, как он функционирует. Подробные сведения об улучшениях связующего дерева для конкретных поставщиков можно найти в документации поставщика. См. Приложение A для ссылок на дополнительную информацию.

Исходный протокол связующего дерева, стандартизованный в IEEE 802.1D определил единый процесс связующего дерева, работающий на коммутаторе, управляющий всеми портами и VLAN с помощью одного конечного автомата связующего дерева. Ничто в стандарте не запрещает поставщику разрабатывать собственные усовершенствования в развертывании связующего дерева. Некоторые поставщики создали свои собственные реализации, в одном случае предоставляя отдельный процесс связующего дерева для каждой VLAN. Этот подход был использован Cisco Systems для версии, которую они называют связующим деревом для каждой VLAN (PVST).

Стандартный протокол связующего дерева IEEE развивался на протяжении многих лет.Обновленная версия, получившая название Rapid Spanning Tree Protocol, была определена в 2004 году. Как следует из названия, Rapid Spanning Tree увеличила скорость работы протокола. RSTP был разработан для обеспечения обратной совместимости с исходной версией связующего дерева. Стандарт 802.1Q включает как RSTP, так и новую версию связующего дерева под названием Multiple Spanning Tree (MST), которое также разработано для обеспечения обратной совместимости с предыдущими версиями. [] MST дополнительно обсуждается в разделе «Виртуальные локальные сети».

При построении сети с несколькими коммутаторами вам необходимо обратить особое внимание на то, как поставщик ваших коммутаторов развернул связующее дерево, а также на версию связующего дерева, которую используют ваши коммутаторы. Наиболее часто используемые версии, классический STP и более новый RSTP, совместимы и не требуют настройки, что приводит к операции «подключи и работай».

Прежде чем вводить новый коммутатор в работу в сети, внимательно прочтите документацию поставщика и убедитесь, что вы понимаете, как все работает.Некоторые поставщики могут не включать связующее дерево по умолчанию для всех портов. Другие поставщики могут реализовывать специальные функции или версии связующего дерева для конкретных поставщиков. Как правило, поставщик прилагает все усилия, чтобы убедиться, что его реализация связующего дерева «просто работает» со всеми другими коммутаторами, но существует достаточно вариаций в функциях и конфигурации связующего дерева, при которых вы можете столкнуться с проблемами. Чтение документации и тестирование новых коммутаторов перед их развертыванием в сети может помочь избежать любых проблем.

Одиночное полнодуплексное соединение Ethernet предназначено для перемещения кадров Ethernet между интерфейсами Ethernet на каждом конце соединения. Он работает с известной скоростью передачи данных и известной максимальной частотой кадров. [] Все соединения Ethernet с заданной скоростью будут иметь одинаковые характеристики скорости передачи данных и частоты кадров. Однако добавление коммутаторов в сеть создает более сложную систему. Теперь ограничения производительности вашей сети становятся комбинацией производительности соединений Ethernet и производительности коммутаторов, а также любых перегрузок, которые могут возникнуть в системе, в зависимости от топологии.Вы должны убедиться, что приобретаемые вами коммутаторы обладают достаточной производительностью для выполнения своей работы.

Производительность внутренней коммутирующей электроники может не поддерживать полную частоту кадров, поступающую со всех портов. Другими словами, если все порты одновременно представляют коммутатору высокие нагрузки трафика, которые также являются непрерывными, а не только короткими пакетами, коммутатор может не справиться с объединенной скоростью трафика и может начать отбрасывать кадры. Это известно как , блокировка , состояние в системе коммутации, в которой недостаточно ресурсов для обеспечения потока данных через коммутатор.Неблокирующий коммутатор — это коммутатор, который обеспечивает достаточную внутреннюю коммутационную способность для обработки полной нагрузки, даже когда все порты одновременно активны в течение длительных периодов времени. Однако даже неблокирующий коммутатор будет отбрасывать кадры, когда порт становится перегруженным, в зависимости от шаблонов трафика.

Производительность пересылки пакетов

Типичное оборудование коммутатора имеет выделенные вспомогательные схемы, которые предназначены для повышения скорости, с которой коммутатор может пересылать кадры и выполнять такие важные функции, как поиск адресов кадров в базе данных фильтрации адресов.Поскольку вспомогательные схемы и высокоскоростная буферная память являются более дорогими компонентами, общая производительность коммутатора представляет собой компромисс между стоимостью этих высокопроизводительных компонентов и ценой, которую готовы платить большинство клиентов. Таким образом, вы обнаружите, что не все переключатели работают одинаково.

Некоторые менее дорогие устройства могут иметь более низкую производительность пересылки пакетов, меньшие таблицы фильтрации адресов и меньшие размеры буферной памяти. Коммутаторы большего размера с большим количеством портов обычно имеют компоненты с более высокой производительностью и более высокую цену.Коммутаторы, способные обрабатывать максимальную частоту кадров на всех своих портах, также называемые неблокирующими коммутаторами, могут работать на скорости провода . В наши дни широко распространены полностью неблокирующие коммутаторы, которые могут обрабатывать максимальную скорость передачи данных одновременно на всех портах, но всегда полезно проверить спецификации на коммутатор, который вы рассматриваете.

Требуемая производительность и стоимость приобретаемых коммутаторов могут варьироваться в зависимости от их расположения в сети.Коммутаторы, которые вы используете в ядре сети, должны иметь достаточно ресурсов для обработки высоких нагрузок трафика. Это связано с тем, что в ядре сети сходится трафик от всех станций сети. Базовые коммутаторы должны иметь ресурсы для обработки нескольких разговоров, высокой нагрузки трафика и длительного трафика. С другой стороны, коммутаторы, используемые на границах сети, могут иметь более низкую производительность, поскольку они требуются только для обработки нагрузки трафика непосредственно подключенных станций.

Все коммутаторы содержат некоторую высокоскоростную буферную память, в которой фрейм сохраняется, хотя и ненадолго, перед переадресацией на другой порт или порты коммутатора. Этот механизм известен как коммутация с промежуточным хранением. Все коммутаторы, совместимые с IEEE 802.1D, работают в режиме промежуточного хранения, в котором пакет полностью принимается портом и помещается в буферную память высокоскоростного порта (сохраняется) перед пересылкой. Больший объем буферной памяти позволяет мосту обрабатывать более длинные потоки последовательных кадров, повышая производительность коммутатора при наличии всплесков трафика в локальной сети.Обычная конструкция коммутатора включает пул высокоскоростной буферной памяти, которую можно динамически распределять по отдельным портам коммутатора по мере необходимости.

Учитывая, что коммутатор — это компьютер специального назначения, центральный процессор и оперативная память коммутатора важны для таких функций, как операции связующего дерева, предоставление управляющей информации , управление потоками многоадресных пакетов, а также управление портом коммутатора и конфигурацией функций.

Как обычно в компьютерной индустрии, чем выше производительность процессора и оперативной памяти, тем лучше, но вы также заплатите больше.Продавцы часто не упрощают клиентам поиск спецификаций ЦП и ОЗУ коммутатора. Как правило, более дорогие коммутаторы предоставляют эту информацию, но вы не сможете заказать более быстрый процессор или больше оперативной памяти для данного коммутатора. Вместо этого это информация, полезная для сравнения моделей от поставщика или среди поставщиков, чтобы увидеть, какие коммутаторы имеют лучшие характеристики.

Производительность коммутатора включает ряд показателей, включая максимальную полосу пропускания или коммутационную способность электронных компонентов коммутатора пакетов внутри коммутатора.Вы также должны увидеть максимальное количество MAC-адресов, которые может содержать база данных адресов, а также максимальную скорость в пакетах в секунду, которую коммутатор может пересылать на объединенный набор портов.

Здесь показан набор спецификаций коммутатора, скопированный из типовой таблицы данных поставщика. Спецификации поставщика выделены жирным шрифтом. Для простоты в нашем примере мы показываем спецификации небольшого недорогого коммутатора с пятью портами. Это предназначено, чтобы показать вам некоторые типичные значения переключателей, а также помочь вам понять, что означают значения и что происходит, когда маркетинг и спецификации встречаются на одной странице.

Переадресация
Store-and-forward
Относится к стандартному мосту 802.1D, при котором пакет полностью принимается через порт и в буфер порта («хранилище») перед пересылкой.
128 КБ буферизации пакетов на кристалле
Общий объем буферизации пакетов, доступный для всех портов. Буферизация распределяется между портами по запросу. Это типичный уровень буферизации для небольшого, легкого, пятипортового коммутатора, предназначенного для поддержки клиентских подключений в домашнем офисе.

Совет

Некоторые коммутаторы, предназначенные для использования в центрах обработки данных и других специализированных сетях, поддерживают режим работы, называемый сквозной коммутацией , в котором процесс пересылки пакетов начинается до того, как весь пакет будет считан в буферную память. Цель состоит в том, чтобы сократить время, необходимое для пересылки пакета через коммутатор. Этот метод также пересылает пакеты с ошибками, поскольку он начинает пересылку пакета до того, как будет получено поле проверки ошибок.

Производительность
Пропускная способность: 10 Гбит / с (без блокировки)
Поскольку этот коммутатор может обрабатывать полную нагрузку трафика на всех портах, работающих с максимальной скоростью трафика на каждом порту, это неблокирующий коммутатор. Пять портов могут работать со скоростью до 1 Гбит / с каждый. В полнодуплексном режиме максимальная скорость через коммутатор со всеми активными портами составляет 5 Гбит / с в исходящем направлении (также называемом «исходящим») и 5 ​​Гбит / с во входящем направлении (также называемом «входящим». »).Производители любят указывать в своих спецификациях совокупную пропускную способность 10 Гбит / с, хотя входящие данные 5 Гбит / с на пяти портах отправляются как 5 Гбит / с исходящих данных. Если бы вы считали максимальную совокупную передачу данных через коммутатор равной 5 Гбит / с, вы были бы технически правы, но не преуспели бы в маркетинге. []
Скорость переадресации
Порт 10 Мбит / с: 14 800 пакетов / с

Порт 100 Мбит / с: 148 800 пакетов / с

Порт 1000 Мбит / с: 1 480 000 пакетов / с
Эти спецификации показывают, что порты могут обрабатывать полную скорость коммутации пакетов, состоящую из кадров Ethernet минимального размера (64 байта), что соответствует максимальной скорости передачи пакетов при минимальном размере кадра.Фреймы большего размера будут иметь более низкую скорость передачи пакетов в секунду, поэтому это максимальная производительность коммутатора Ethernet. Это показывает, что коммутатор может поддерживать максимальную скорость передачи пакетов на всех портах на всех поддерживаемых скоростях.
Задержка (с использованием пакетов размером 1500 байт)
10 Мбит / с: 30 микросекунд (макс.)

100 Мбит / с: 6 микросекунд (макс.)

1000 Мбит / с: 4 микросекунды (макс.)
Это количество времени, необходимое для перемещения кадра Ethernet из принимающего порта в передающий порт, при условии, что передающий порт доступен и не занят передачей какого-либо другого кадра.Это мера внутренней задержки переключения, создаваемой электроникой переключателя. Это измерение также отображается как 30 мкс с использованием греческого символа «мю» для обозначения «микро». Микросекунда — это одна миллионная секунды, а задержка в 30 миллионных секунды на портах 10 Мбит / с — разумное значение для недорогого коммутатора. При сравнении переключателей меньшее значение лучше. Более дорогие коммутаторы обычно обеспечивают меньшую задержку.
База данных MAC-адресов: 4,000
Этот коммутатор может поддерживать до 4000 уникальных адресов станций в своей базе данных адресов.Этого более чем достаточно для пятипортового коммутатора, предназначенного для домашнего и небольшого офисов.
Средняя наработка на отказ
(Среднее время безотказной работы):> 1 миллион часов (~ 114 лет) Среднее время безотказной работы велико, потому что этот коммутатор мал, не имеет вентилятора, который может изнашиваться, и имеет небольшое количество компонентов; не так много элементов, которые могут потерпеть неудачу. Это не означает, что коммутатор не может выйти из строя, но в этой электронике мало отказов, что приводит к большой средней наработке на отказ для данной конструкции переключателя.
Соответствие стандартам
IEEE 802.3i 10BASE-T Ethernet

IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet

IEEE 802.3ab 1000BASE-T Gigabit Ethernet

Отмечает теги приоритета IEEE 802.1p и DSCP

Jumbo-фрейм: до 9720 байт
Под заголовком «Соответствие стандартам» поставщик предоставил подробный список стандартов, соответствие которым этот коммутатор может претендовать.Первые три пункта означают, что порты коммутатора поддерживают стандарты Ethernet для витой пары для скоростей 10/100/1000 Мбит / с. Эти скорости выбираются автоматически при взаимодействии с клиентским соединением с использованием протокола автосогласования Ethernet. Затем поставщик заявляет, что этот коммутатор будет учитывать теги приоритета Class of Service в кадре Ethernet, сначала отбрасывая трафик с тегами с более низким приоритетом в случае перегрузки порта. Последний пункт в этом подробном списке отмечает, что коммутатор может обрабатывать нестандартные размеры кадров Ethernet, часто называемые «jumbo-кадрами», которые иногда настраиваются на интерфейсах Ethernet для определенной группы клиентов и их серверов в попытке для повышения производительности. []

Этот набор спецификаций поставщика показывает, какие скорости портов поддерживает коммутатор, и дает представление о том, насколько хорошо коммутатор будет работать в вашей системе. При покупке более крупных и высокопроизводительных коммутаторов, предназначенных для использования в ядре сети, вам следует учитывать другие характеристики коммутатора. К ним относятся поддержка дополнительных функций, таких как протоколы управления многоадресной рассылкой, доступ к командной строке, позволяющий настраивать коммутатор, и простой протокол сетевого управления, позволяющий контролировать работу и производительность коммутатора.

При использовании коммутаторов необходимо учитывать требования к сетевому трафику. Например, если ваша сеть включает высокопроизводительных клиентов, которые предъявляют требования к одному серверу или набору серверов, то любой используемый вами коммутатор должен иметь достаточную внутреннюю коммутационную производительность, достаточно высокую скорость портов и скорость восходящего канала, а также достаточное количество буферов портов для обработки задача. В общем, более дорогие коммутаторы с высокопроизводительными коммутационными матрицами также имеют хорошие уровни буферизации, но вам необходимо внимательно прочитать спецификации и сравнить различных поставщиков, чтобы убедиться, что вы получаете лучший коммутатор для работы.

Проектирование и испытание модели модульной сборной стальной каркасной конструкции с наклонными распорками

Модульные сборные стальные конструкции стали предпочтительным дизайном при индустриализации стальных конструкций благодаря их преимуществам быстрой скорости строительства, высокой степени индустриализации, низкой трудоемкости , и больше. Сборные стальные конструкции имеют некоторые инженерные применения, но все они являются малоэтажными конструкциями, которые мало применяются в области высотных зданий.С помощью анализа методом конечных элементов с линейными и твердотельными элементами были проведены натурные эксперименты по изучению однопролетной рамы, которая является основной несущей частью модульной сборной многоэтажной стальной каркасной конструкции с наклонными раскосами. Механические механизмы, методы расчета и расчетные формулы ферм фермы были получены путем сравнения экспериментов с конечными элементами и моделями и создания теоретической и экспериментальной основы для составления проектных норм. Также были получены механические характеристики при расчетной нагрузке, деформационное и напряженное состояние, упругопластический закон развития, а также режим и механизм разрушения при текучести при горизонтальной предельной нагрузке.На основе теоретического анализа, анализа методом конечных элементов и экспериментов метод проектирования этой рамы был обобщен и включен в проектный код.

1. Введение

Сборные стальные конструкции — это новый тип стальных конструкций. По сравнению с традиционными железобетонными конструкциями, сборная стальная конструкция имеет множество преимуществ, включая быстрое строительство, минимальный вес, низкую трудоемкость и высокую степень индустриализации; это также разновидность экологически чистого «зеленого» строительства [1, 2].В Европе, Японии, США, Канаде и других развитых странах и регионах сборные стальные конструкции широко используются [3–7] и стали стандартными конструкциями для строительных конструкций, заводского производства, механизированного строительства и серийных поставок. [8]. Однако системы стальных конструкций применяются только в средних и особенно малоэтажных домах; в высотном строительстве они не использовались [9–12].

Ввиду того, что в Китае много населения и меньше земли под застройку, высотное здание больше подходит для нужд экономического развития Китая, но, насколько нам известно, никаких исследований по этому вопросу не проводилось. сборные стальные конструкции в многоэтажных домах [13].В последнее время в Китае избыток производственных мощностей по производству стали привел к ценовому преимуществу на сталь, что является прекрасной возможностью для развития стальных конструкций. Комплексное развитие сборных стальных конструкций может помочь разрешить противоречие между нехваткой земельных ресурсов и высокими ценами на жилье в Китае; превратить большое количество сельских рабочих-мигрантов в промышленных рабочих; и произвести революцию в строительстве. Разработка новых и практичных сборных стальных конструкций имеет более важное практическое значение в реализации индустриализации стального строительства и в развитии строительной отрасли в экологически чистом направлении для экономии энергии и сокращения выбросов.В заключение, по сравнению с традиционной структурой, система сборных стальных конструкций имеет несравненные преимущества с точки зрения характеристик здания, скорости строительства, инженерного качества и защиты окружающей среды [14].

В данной статье представлена ​​новая модульная сборная стальная каркасная конструкция с наклонными раскосами, которая подходит для многоэтажных сборных домов. Он имеет такие преимущества, как высокая скорость строительства, высокая степень индустриализации и низкая трудоемкость; в одном случае 30-этажное здание было построено за 15 дней, за исключением фундамента и цоколя.В данной статье представлен анализ методом конечных элементов и натурные эксперименты, проведенные на однопролетной раме, являющейся основной несущей частью. Фрейм отличается от обычного, который нам знаком и изучен, но метод исследования может дать некоторые ссылки для исследования этого фрейма [15–17]. Механический механизм, методы расчета и расчетные формулы ферменных ферм получены и проверены по результатам конечно-элементных и модельных экспериментов. Также были получены механические характеристики при расчетной нагрузке, режимы разрушения при предельной нагрузке, деформационное и напряженное состояние, упруго-пластический закон развития, а также режим и механизм разрушения при горизонтальной предельной нагрузке.На основе теоретического анализа, анализа методом конечных элементов и экспериментов метод проектирования этой рамы был обобщен и записан в проектный код.

2. Структурная система

Модульная сборная стальная каркасная конструкция с наклонными распорками в основном состоит из двух сборочных модулей: основного этажа и наклонной опорной колонны, как показано на рисунке 1. Заводские сварные соединения используются внутри модулей, и Для соединения модулей на стройплощадке используются высокопрочные болты.Как показано на Рисунке 2, основной этаж состоит из оснований колонн, композитных плит из профилированного стального листа и бетона и ферм; фактически он также включает некоторые неструктурные элементы, такие как водопроводные трубы, воздуховоды, электрические провода, фанкойлы, кондиционеры и другие объекты. Он похож на системную плату компьютера, поэтому здесь его называют основным этажом. Стальная ферменная балка сварена с швеллером, стальным уголком и стальной пластиной, что удобно для монтажа труб. Композитные плиты из профилированного стального листа и бетона и фермы соединяются на заводе и образуют основной этаж, который является сборочным модулем для систем водоснабжения, отопления, электроснабжения и других коммуникаций.Перед отгрузкой основных этажей с завода были смонтированы отделка поверхности пола, потолок, трубопроводы воды, отопления, кондиционирования и электрические провода, а также подготовлены стыковочные узлы между модулями.


Как показано на Рисунке 3, наклонные колонны распорок состоят из колонн, ребер жесткости колонн и наклонных распорок, которые сварены вместе. Наклонная распорка соединяется с колонной только примерно на 1/3 длины колонны, а наклонная опора соединяется с балками под углом 45 градусов, работая вместе с каркасом.Как показано на Рисунке 4, наклонные раскосы верхних и нижних этажей вместе с основанием колонны и фермой образуют усиленное наклонное соединение раскосов. В колоннах используется квадратная трубчатая сталь, а наклонные распорки могут быть установлены четырьмя способами (колонны с односторонней распоркой, колонны с двухсторонней распоркой, колонны с трехсторонней распоркой и колонны с четырехсторонней распоркой) или может быть колонна без распорок. тоже.


Основные перекрытия и диагональные опорные колонны, изготовленные на заводе, соединяются высокопрочными болтами на строительной площадке с помощью двух фланцев на конце основания колонны и колонн.После сборки он имеет следующие характеристики и механику: распорка пересекает только примерно 1/3 длины колонны и не проходит через пол, что делает сборку очень удобной и обеспечивает более гибкий архитектурный дизайн с точки зрения внутренней компоновки и положение дверей и окон. Наклонные распорки делают соединения балки с колонной более прочными, позволяя наклонной опоре и балке-колонне противостоять нагрузкам вместе и избегать разрушения соединений при сильных землетрясениях.Эта структура следует общей тенденции индустриализации строительства с такими характеристиками, как стандартизация конструкции, индустриализация производства, сборка на месте и высокая скорость строительства; модульные сборные стальные каркасные конструкции имеют широкие рыночные перспективы.

3. Процесс и метод строительства

Строительство модульной сборной стальной каркасной конструкции с наклонными распорками в основном включает четыре этапа. Первый шаг — возведение фундамента.Некоторые из элементов стальной конструкции закладываются в фундамент во время его строительства, как показано на Рисунке 5; соединения для колонны находятся над фундаментом. На рисунке 5 показан пример свайного фундамента. Второй этап — установка наклонных опорных колонн и основных этажей, как показано на Рисунке 6. Фланец колонны прикреплен болтами к фланцу основания колонны в основном перекрытии, а наклонная скоба прикреплена болтами к верхнему или нижнему поясу фермы. Таким образом, конструкция строится этаж за этажом.Третий шаг — установка внешней стены. Как показано на Рисунке 7, внешняя стена представляет собой большую деталь, включая внутреннюю обшивку, теплоизоляцию, окно и внешнюю крышку, которые изготавливаются на заводе. Он подвешен за одно целое и прикручен к стыку фермы. Последним этапом является возведение внутренней стены и внутренняя отделка.



4. Расчетная и испытательная модель

Наклонная распорная рама является основной частью конструкции. Для изучения метода проектирования в качестве объекта исследования для конечно-элементного анализа и вывода расчетных формул выбирается одна однопролетная рама, а для верификации модельного эксперимента выбираются две рамы.Как показано на рисунке 8, колонны рамы разрезаны между верхней и нижней точками перегиба и шарнирно закреплены в нижних точках перегиба. Рама перевернута, чтобы сравнить с тестовой моделью. Нестабильность верхних поясов фермы вне плоскости ограничивается бетонной плитой; К узлам верхнего пояса применяются внеплоскостные ограничения, поэтому требуется только расчет прочности. Ограничения нижних поясов вне плоскости накладываются вторичной балкой на пересечении.Оба конца перемычки ограничены верхними и нижними поясами, соответственно, в плоскостях и вне плоскости. Для исследования механических характеристик рамы в реальной конструкции максимальная осевая сила колонны при эквивалентной гравитационной нагрузке в структурном интегральном анализе, 3000 кН, применяется в верхней части каждой колонны со степенью осевого сжатия 0,474. Горизонтальные силы прилагаются к каждой колонне для имитации ветровой нагрузки и горизонтального сейсмического воздействия.Моделирование методом конечных элементов и номера компонентов показаны на рисунке 4. Размеры сечения стержней показаны в таблице 1.

135 12495 C


Элемент Размер

Хорд элементы балок фермы C160 × 80 × 8
Перемычки балок фермы 2L50 × 5
Колонна 200 × 200 × 30
Опора
Наклонный раскос C160 × 90 × 10

(a) Модель линейного элемента
(b) Модель сплошного элемента
(a) Модель сплошного элемента

(b) Модель твердотельного элемента

Элемент BEAM189 в ANSYS используется как линейный элемент, а элемент SOLID187 как твердотельный элемент в s имитация.Элемент BEAM189 подходит для анализа структур от тонких до умеренно коротких / толстых балок. Элемент основан на теории балок Тимошенко, которая учитывает эффекты деформации сдвига. В элементе предусмотрены варианты неограниченного коробления и сдержанного коробления поперечных сечений. Элемент представляет собой квадратный трехузловой балочный элемент в 3D. В каждом узле имеется шесть степеней свободы; к ним относятся переводы в направлениях -, -, и -направления, а также повороты в направлениях -, — и -направлений. Элемент хорошо подходит для линейных, нелинейных приложений с большим вращением и / или большой деформацией.Элемент включает в себя термины «напряжение-жесткость». Приведенные термины «напряжение-жесткость» позволяют элементам анализировать проблемы устойчивости на изгиб, поперечную и скручивающую. Поддерживаются модели упругости, пластичности, ползучести и другие нелинейные модели материалов. Элемент BEAM189 может очень хорошо имитировать сечение C-типа и коробчатое сечение рамы по определению сечения. Элемент SOLID187 — это трехмерный элемент более высокого порядка с 10 узлами. Он имеет квадратичное смещение и хорошо подходит для моделирования нерегулярных сеток.Элемент определяется 10 узлами, имеющими три степени свободы в каждом узле: переводы в узловых -, — и -направлениях. Элемент обладает пластичностью, гиперэластичностью, ползучестью, повышением жесткости под напряжением, большим прогибом и большой способностью к деформации.

Как для линейных, так и для твердых моделей наклонная скоба и верхний пояс жестко соединены друг с другом. Хорда и полотно тоже жестко связаны. В нижней точке колонн закреплена штифтовая опора. Вертикальные и горизонтальные нагрузки прикладываются к верхней части колонн.Ограничена внеплоскостная степень свободы шарниров в верхнем поясе и ограничена внеплоскостная степень свободы точек, которые связаны со второстепенной балкой; граничные условия такие же, как у рамы в интегральной конструкции. Максимальная длина линейного элемента — 19,7 см; максимальный объем твердого элемента 33,2 см 3 .

Первоначальный дефект изгиба стержней длиной 2/1000 был представлен участникам для глобального анализа устойчивости стержней с помощью программного обеспечения ANSYS.Сначала ограничиваются степени свободы соединений между всеми элементами, и статический анализ выполняется на модели под собственным весом. Затем модальный анализ выполняется под нагрузкой статического анализа. Максимальную деформацию каждого элемента получают модальным анализом. Модель пересматривается в соответствии с модальной формой, и максимальная деформация каждого элемента составляет 2/1000 длины элементов. Наконец, на модели проводится интегральный анализ устойчивости. При этом учитывается начальный дефект геометрии.

Материал фермы, наклонной распорки и колонны — Q345B, который используется в китайском стандарте [18], модуль упругости 2,06 × 10 5 Н / мм 2 , коэффициент Пуассона 0,3, и плотность 7,85 × 10 −3 г / мм 3 . После преобразования истинное соотношение напряжения и деформации показано на рисунке 9.

5. Гипотеза расчета жесткости хордового соединения

Для изучения влияния жесткости соединения элементов стенки, поясов и наклонных распорок необходимо Предполагается, что соединения жесткие и шарнирные, соответственно, а фактические напряжения в элементах получены с помощью анализа конечных элементов ANSYS, как показано на рисунке 10.Как показано на рисунке 10, фактические напряжения в элементах стенки, поясах и наклонных распорках значительно различаются между предположениями о жестком и шарнирном соединении, что указывает на то, что напряжение, вызванное концевым изгибающим моментом, нельзя игнорировать. Кроме того, пояс представляет собой непрерывный стальной канал в месте соединения, а элемент стенки вставляется в канал и приваривается к фланцу и стенке канала; поэтому связи между элементами полотна и поясами должны быть жесткими связями при расчете.Напряжение на наклонной скобе с двумя допущениями о концевом соединении сильно различается, до 66,84%. Кроме того, один конец распорки приварен к колонне, другой конец прикреплен болтами к ферме, и каждый конец может выдерживать достаточный момент; поэтому соединения на обоих концах раскосов должны быть жесткими соединениями в расчетной модели.

6. Конструкция стержня
6.1. Конструкция верхних поясов фермы

Верхние пояса фермы изготовлены из швеллерной стали и являются элементами изгиба при сжатии, подверженных действию осевой силы и двухосного изгибающего момента.Верхние пояса надежно соединяются с бетонной плитой шпильками, которые привариваются по верху верхних поясов с постоянным интервалом. Плита ограничивает нестабильность верхних поясов вне плоскости и в плоскости, поэтому следует рассчитывать только прочность пояса, независимо от расчета устойчивости. Без бетонных плит эффективная длина верхних поясов в плоскости — это длина между стыками, а эффективная длина вне плоскости — это расстояние между боковыми опорными стыками.Прочность точек 1–4, показанных на рисунке 11, рассчитывается по формулам (1) — (4), а устойчивость вокруг осей — и -осей рассчитывается по формулам (5) — (10) [19].

Когда оба момента создают давление в точке 1, Когда оба момента создают давление в точке 2, Когда оба момента создают давление в точке 3, Когда оба момента создают давление в точке 4, Когда оба момента создают давление в точке 1, Когда оба момента создают давление в точке 2, когда оба момента создают давление в точке 3, когда оба момента создают давление в точке 4,

6.2. Конструкция нижних поясов фермы

Нижние пояса фермы изготовлены из стального канала и являются элементами изгиба при сжатии, подверженных действию осевой силы и двухосного изгибающего момента. Эффективная длина в плоскости — это длина между соединениями, а эффективная длина вне плоскости — это расстояние между боковыми опорными соединениями. Прочность точек с 1 по 4, показанных на рисунке 12, рассчитывается по формулам (1) — (4), а устойчивость вокруг осей — и -осей рассчитывается по формулам (5) — (10).

6.3. Конструкция перемычки фермы

Стенка фермы изготовлена ​​из двух стальных L-образных уголков и упрощена как отдельный компонент, подверженный действию осевой силы и двухосных изгибающих моментов. Расчетная длина в плоскости и вне плоскости в 0,8 раза превышает длину между стыками. Прочность точек с 1 по 4, показанных на Рисунке 13, рассчитывается по формулам (1) — (4), а устойчивость вокруг осей — и — рассчитывается по формулам (5) — (10).

6.4. Расчет прочности компонентов

Временно не принимая во внимание дефекты, результаты анализа конечных элементов ANSYS с использованием линейных элементов сравниваются с результатами расчетов прочности с использованием (1) — (4) выше. Для точного сравнения результатов коэффициент пластического развития в формулах временно принимается равным 1,0. Вертикальное усилие 3000 кН и горизонтальное усилие 59 кН прикладываются к верхней части каждой колонны. Результаты показаны на рисунке 14.

Поскольку линейные элементы использовались в программном обеспечении для проектирования, соединение между элементами было точкой без размера.Однако элементы реальной конструкции перекрывались в месте соединения, которое представляло собой область, а не точку. Максимальный изгибающий момент имел место на конце элемента в реальной конструкции, но максимальный изгибающий момент, рассчитанный линейными элементами, имел место в стыке, который был областью в реальной конструкции. Из-за перекрытия элементов в области соединения и дополнительных компонентов соединения прочность и жесткость соединения были больше, чем у членов. Таким образом, изгибающий момент в области соединения не повлиял на прочность элемента.Максимальный изгибающий момент за пределами области соединения должен быть расчетным моментом элементов. Судя по характеристикам конструкции, длина элемента довольно мала, а размер соединения составляет примерно 8 см, поэтому 0,9 используется в качестве коэффициента уменьшения для конечного момента пояса и элементов стенки. Поскольку секция колонны больше, а область соединения относительно мала по сравнению с колонной, конечный момент колонны не уменьшается. Как показано на рисунке 14, эквивалентные напряжения в колонне, полученные с помощью расчетных формул и анализа второго порядка с помощью ANSYS, почти равны.Остальные компоненты из-за уменьшения конечного момента отличаются менее чем на 8%. Результат анализа методом конечных элементов очень близок к приведенным выше формулам расчета прочности, что подтверждает формулы расчета прочности.

6.5. Расчет устойчивости стержня

Общий анализ устойчивости был проведен с использованием программного обеспечения конечных элементов ANSYS, которое учитывает геометрическую нелинейность и нелинейность материала стержня с начальным дефектом изгиба 2/1000 стержней.На основе критерия текучести краевого волокна, когда напряжение краевого волокна элемента с начальным дефектом достигает предела текучести 345 МПа, элемент достигает предельного состояния устойчивости. Горизонтальная нагрузка в предельном состоянии устойчивости прилагается к конструкции без дефектов, а внутренняя сила элемента используется для расчета устойчивости по приведенным выше формулам. Результаты расчета устойчивости и анализа методом конечных элементов для сжатых элементов, когда рама нагружена в положительном направлении, перечислены в таблице 2.Результаты расчета устойчивости и анализа методом конечных элементов для сжатых элементов, когда рама нагружена в отрицательном направлении, перечислены в таблице 3. Если рассчитанное эквивалентное критическое напряжение равно расчетной прочности, 310 МПа, расчетный результат соответствует этому. конечно-элементного анализа, который проверяет формулы.

02 310


Номер элемента Эквивалентное напряжение по формулам устойчивости (5) ~ (10) Эквивалентное напряжение методом конечных элементов с учетом дефектов

345
33 323 335
18 325 345
20 307
20 5 9030 345

Номер элемента Эквивалентное напряжение по формулам устойчивости (5) ~ (10) Эквивалентное напряжение по результатам анализа методом конечных элементов с учетом дефектов

31 298 345 903 05
9 275 345
8 310 345
18 339 345

Как показано в таблицах 2 и 3, из-за различий в положении, длине и формах сечения элементы имели разную степень чувствительности к дефектам.Однако, когда эквивалентное напряжение при анализе второго порядка достигает 345 МПа, то есть предельного состояния текучести волокна, эквивалентное напряжение, полученное при расчете устойчивости, составляет приблизительно 310 МПа. Таким образом, приведенные выше формулы (5) — (10) можно использовать для расчета устойчивости элементов рамы.

7. Статические испытания и сравнение
7.1. Схема нагружения и смещения

Для проверки формул расчета прочности и устойчивости были проведены испытания на статическую нагрузку на двух идентичных однопролетных рамах.Геометрическая модель и условия нагружения в испытании такие же, как и в приведенном выше анализе методом конечных элементов. Поскольку образец подвешен вверх дном в испытательном устройстве, вертикальная нагрузка F1 прикладывается вверх в нижней части колонн, чтобы имитировать нагрузку на верхнюю конструкцию; горизонтальная нагрузка F2 прикладывается к нижней части колонн в положительном направлении, как показано на рисунке 15. Нагрузки, тензодатчики и измерители смещения расположены, как показано на рисунке 15, а испытательная установка показана на рисунке. 16.


7.2. Экспериментальные явления и результаты

Кривые нагрузки-смещения верхних частей колонн показаны на рисунке 17; Кривые анализа методом конечных элементов с использованием линейных элементов и сплошных элементов близки к кривым испытаний, когда нагрузка очень мала, но отклонение увеличивается по мере увеличения горизонтальной нагрузки. Согласно кривой «нагрузка-перемещение» линейных элементов, где элементы стенки жестко соединены с поясом, когда горизонтальная нагрузка меньше 110 кН, кривая прямая; когда нагрузка увеличивается еще немного, кривая становится почти горизонтальной, и конструкция разрушается.Согласно кривой «нагрузка-смещение» для линейных элементов, где элементы стенки шарнирно соединены с поясом, когда горизонтальная нагрузка меньше 159 кН, кривая прямая, и конструкция разрушается, когда нагрузка продолжает увеличиваться. Согласно кривой «нагрузка-перемещение» для твердых элементов, когда горизонтальная нагрузка меньше 70 кН, кривая прямая, затем начинает изгибаться, и, наконец, рама разрушается, когда горизонтальная нагрузка достигает 90 кН. Однако модельный тест показывает, что при горизонтальной нагрузке менее 60 кН кривая в основном прямая; при горизонтальной нагрузке более 60 кН кривая начинает изгибаться, что указывает на то, что каркас находится в упругопластическом состоянии; когда горизонтальная нагрузка достигает 105 кН, горизонтальное смещение достигает 28 мм, вторые элементы перемычки около наклонной распорки не изгибаются, и рама не может быть нагружена непрерывно, что означает, что она достигла предельного состояния.Различия между четырьмя парными кривыми показывают, что смоделированная жесткость линейных элементов превышает реальную жесткость. Основная причина этого заключается в том, что в ферме используются тонкостенные открытые секции, а высокое местное напряжение на открытом участке вызвало локальную деформацию вне плоскости, которая снизила жесткость элемента. Если в качестве расчетной нагрузки используется 59 кН, стандартное значение расчетной нагрузки составляет 59 / 1,3 = 45,4 кН, а соответствующие перемещения трех методов составляют 5,83 мм, 6,97 мм и 8.61 мм, что означает, что смещения линейного элемента при анализе на 50% меньше. Это отклонение следует учитывать при проектировании; смещение, рассчитанное с использованием линейных элементов, должно быть увеличено в 1,5 раза, а коэффициент уменьшения жесткости составляет 0,68. Предельная несущая способность, полученная анализом линейных элементов с элементами стенки, имеющими шарнирные соединения с поясом, велика и отличается от результатов испытаний, которые показывают, что концы элементов стенки жестко соединены, а не шарнирно соединены.

Как показано на рисунках 18, 19 и 20, когда горизонтальная нагрузка составляет 24 кН, максимальное напряжение конструкции довольно мало и возникает в колоннах. Как показано на рисунке 21, штамм номер 42 превышает штамм текучести. Это связано с тем, что концентрация напряжений существует в соединениях элементов стенки и элементов пояса. Когда горизонтальная нагрузка превысила 59 кН, а горизонтальное смещение превысило 11 мм, экспериментальная кривая нагрузка-смещение начала изгибаться, указывая на то, что рама перешла в упруго-пластическое состояние.Анализ методом конечных элементов показывает, что напряжение на концах элементов стенки в середине пролета фермы превышает предел текучести, который соответствует 28 и 29 деформациям в испытаниях, превышающих деформацию текучести. Как испытания, так и анализ методом конечных элементов демонстрируют, что рама переходит в упругопластическое состояние, поэтому это состояние используется в качестве расчетного предельного состояния. Используя формулы для этого состояния, расчет показывает, что эквивалентные отношения напряжений элементов перегородки номер 19 и номер 20 равны 0.99 и 1.01 соответственно, что точно соответствует расчетному предельному состоянию. Под нагрузкой область текучести в основном фокусируется на области на конце элементов перемычки, и в раме развивается некоторая пластичность. Таким образом, принятие горизонтальной нагрузки 59 кН в качестве расчетной является экономичным и безопасным.




По результатам испытаний, когда горизонтальная нагрузка достигла 105 кН, горизонтальное смещение достигло 28 мм и второй элемент стенки возле наклонной распорки вышел из строя; режим отказа показан на рисунке 22.Анализ методом конечных элементов показывает, что, хотя элемент не теряет устойчивости, большинство областей секции перемычки элемента уступают, показывая почти полную пластичность, а расчетная предельная нагрузка составляет 118 кН, что выше, чем в эксперименте. Это связано с тем, что анализ методом конечных элементов не учитывает влияние начального геометрического дефекта, остаточного напряжения, концентрации напряжений и локального продольного изгиба на интегральную устойчивость элемента. Предельная нагрузка на раму составляет 105 кН, а отношение к расчетной нагрузке 59 кН равно 1.78, имеющий определенный запас прочности. Согласно приведенному выше анализу, принятие нагрузки 59 кН в качестве расчетной нагрузки является разумным.

(а) Рисунок 1
(б) Рисунок 2
(а) Рисунок 1
(б) Рисунок 2

Как показано на кривой нагрузка-смещение для эксперимента, углы сноса сюжета горизонтальной нагрузки 59 кН составляют 1/282 и 1/309, тогда как результаты анализа методом конечных элементов составляют 1/439 и 1/450 с использованием линейных элементов и 1/364 и 1/375 с использованием твердых элементов.Как показано в таблице 4, максимальный конечный угол сноса в эксперименте составляет 1/101 и 1/115, когда элементы перемычки вышли из строя из-за изгиба и потеряли свою несущую способность. Таким образом, наклонная скоба может повысить поперечную жесткость рамы, но уменьшить поперечную деформируемость.


Горизонтальная нагрузка 24 кН 59 кН 105 кН

между узлами перемычки между узлами 9049 и хорды Тензорезисторы 25 и 29 текучести; концы элементов перемычки дают пряжек элемента перемычки номер 20, а углы сноса яруса составляют 1/101 и 1/116

Образец 2 Есть небольшие зоны текучести в связи между элементами перемычки и хорды Тензодатчики 28 и 29 текучести; концы элементов перемычки дают пряжек элемента перемычки номер 20, а углы сноса яруса составляют 1/102 и 1/115

Анализ конечных элементов с использованием линейных элементов Максимальное напряжение 177 МПа возникло на колонна Максимальное напряжение элементов стенки составляет 360 МПа Среднее осевое напряжение элементов стенки 19 и 20 достигает расчетной прочности, а углы смещения этажа составляют 1/169 и 1/170

Коэффициент эквивалентного напряжения с использованием расчетных формул Элементы 19 и 20 равны 0.46 и 0,45 Элементы с номерами 19 и 20 равны 0,99 и 1,01 Элементы с номерами 19 и 20 равны 1,14 и 1,24

8. Выводы

Анализ линейных элементов методом конечных элементов и твердотельные элементы и два модельных испытания и сравнивая их с расчетными формулами, были сделаны следующие выводы: (1) В упругой конструкции фермы каркаса можно учесть некоторые пластические изменения.Формулы расчета прочности и устойчивости, предложенные в этой статье, являются разумными и проверены с помощью испытаний. (2) Для пластического проявления материалов жесткость фермы, рассчитанная с помощью линейного элемента FEM, должна быть уменьшена в 0,68 раза, а угол сноса этажа должен быть рассчитан. по линейному элементу FEM следует увеличить в 1,50 раза. Максимальный предельный угол смещения этажа лучше ограничить до 1/100. (3) На протяжении всего процесса испытания колонны работают в упругом состоянии. Когда горизонтальная нагрузка велика, пластическая деформация в основном распределяется в середине фермы, и конечное положение разрушения находится в этом месте, что указывает на то, что рама подчинялась принципу конструкции «сильная колонна и слабая балка».(4) Поскольку наклонные раскосы изменяют путь передачи нагрузки, место разрушения возникает в среднем сегменте фермы. Согласно результатам испытаний и анализа методом конечных элементов, деформации соединения балки с колонной довольно малы, а наклонные распорки играют важную роль в защите стыков, что показывает, что рама подчиняется принципу конструкции «прочное соединение и слабый элемент» [ 20]. (5) Вид разрушения рамы — это изгиб при изгибе элементов стенки в середине фермы, которые являются элементами изгиба при сжатии, подверженными действию осевой силы и двухосных изгибающих моментов; хорошая пластичность развивается на концах элементов перемычки до того, как они потеряют устойчивость, поэтому такой режим отказа является разумным.

Обозначения

В данной статье используются следующие символы:

Эквивалентный изгибающий момент в плоскости

: Расчетные значения максимальной осевой силы стержня — давление принимает отрицательные значения; напряжение принимает положительные значения
: Расчетное значение максимального изгибающего момента вокруг оси стержня
: Расчетное значение максимального изгибающего момента вокруг оси стержня
: Нетто площадь сечения элемента
: Чистый модуль упругости сечения точек вокруг оси
: Чистый модуль упругости сечения точек вокруг оси
Коэффициенты пластического развития точек 1–4 вокруг ось
: Коэффициенты пластической развертки точек 1-2 вокруг оси
: Коэффициенты пластической развертки точек 3-4 вокруг оси
: Коэффициенты устойчивости элемента осевого сжатия вокруг сильной оси
: Коэффициенты устойчивости осевого сжимающего элемента ar ound weak — ось
: Модуль упругости в поперечном сечении точек вокруг оси
: Модуль упругости в поперечном сечении точек вокруг оси
: Площадь поперечного сечения

: Модуль упругости
: Отношение гибкости вокруг оси
: Отношение гибкости вокруг оси
:
: Коэффициенты эквивалентного изгибающего момента в плоскости вокруг оси
: Коэффициенты эквивалентного изгибающего момента вне плоскости вокруг оси
: Коэффициенты эквивалентного изгибающего момента вне плоскости вокруг оси -ось.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Copyright © Прикамский Деревянный Дом 2004 - 2023