Публикации »

Быстровозводимые здания из ЛМК

Применение в строительстве новых конструктивных форм — легких металлоконструкций (ЛМК), а именно — легких металлических профилей (гнутых и гнуто-сваренных из низколегированной повышенной прочности тонколистовой стали, перфорированных, гофрированных и др.), тонколистового проката швеллерного, z- и с-образного профиля — значительно снижает металлоемкость металлокаркасных зданий.

К тому же обеспечиваются необходимые прочностные характеристики сооружения, жесткость и неизменяемость формы, уменьшаются сроки монтажа и повышается эффективность строительства. Об этом свидетельствует и опыт американской фирмы Marino Ware, и отечественные наработки ООО СК «Модуль», группы строительных компаний «Град Петра» и других фирм.

Стальной холоднокатаный профиль с толщиной металла 1,5–2 мм и высотой профиля 100–200 мм имеет оцинкованное покрытие. Ему свойственны требуемые прочностные и другие характеристики: негорючесть, отсутствие внутренней влаги, гниения, плесени, правильность формы и отсутствие коробления, легко режется электроинструментом, соединяется и крепится саморезами, болтами, заклепками, хорошо воспринимает ветровые и сейсмические нагрузки до 9 баллов.

Несущая способность ряда профилей позволяет применять их для изготовления строительных балок и ферм межэтажных перекрытий, а также для монтажа многопустотных предварительно напряженных плит перекрытий из тяжелого бетона марок 400, 450, 500 (класса прочности ВЗО, В35, В40). А использование крановой техники (самоходных кранов) минимально, что существенно снижает затраты машинного времени, трудоемкость работ и стоимость монтажа возводимого здания. Конструкции из ЛМК можно легко теплоизолировать базальтовыми и другими утеплителями.

Технология «МКС» представляет значительный интерес, т. к. позволяет строить жилые, общественные и производственные здания высотой до 4 этажей в зоне 9-бальной сейсмичности, увеличить темпы строительства в 1,5–3 раза, снизить энергоемкость производства на 40–60%, сократить транспортные расходы в 2–3 раза, уменьшить стоимость строительства на 20–40% за счет снижения материалоемкости строительства, исключить «мокрые процессы» при строительстве. Используя данную технологию, строительная компания «Град Петра» за период с 1998 г. построила ряд объектов (коттеджей, торговых комплексов, производственных комплексов) и возвела более 85 зданий в сейсмоопасных регионах РФ.

ООО ФПК «Квант» выполняет различные варианты ограждающих конструкций: стены-панели в полистовой сборке, сэндвич-панели, фасадные кассеты, кровли-панели в полистовой сборке. Применяются сэндвич-панел заводского изготовления, представляющие собой трехслойную конструкцию, состоящую из утеплителя, расположенного посередине, и двух облицовочных листов. Используемые фасадные кассеты — это объемные металлические панели, представляющие собой металлическую конструкцию с загнутыми с четырех сторон листами.

Представляет интерес применение гидро-ветрозащитной паропроницаемой мембраны для предотвращения увлажнения утеплителя и возникновения возможных воздушных потоков, а также для высушивания утеплителя в конструкции наружной стены. Основными достоинствами данной мембраны являются: водонепроницаемость, воздухонепроницаемость, но паропроницаемость.

Для достижения необходимого температурно-влажностного режима внутри помещения и сохранения конструкций в сухом состоянии в зданиях применяются паро-, гидро- и ветрозащитные пленки фирм Tyvek, Juta, имеющие помимо гидро- и ветроизоляционных свойств способность свободно пропускать водяные пары. Они защищают теплоизоляцию от возможного проникновения атмосферной влаги, что позволяет сохранять теплоизоляционные параметры материала как в летний, так и в зимний периоды. Одновременно это не препятствует выходу водяных паров из слоев конструкции (например, при высыхании теплоизоляции в летний период). Необходима также защита конструкций от воздухопроницаемости (результат ветрового напора) через щели и стыки элементов, которые образуются вследствие температурных деформаций и допусков при монтаже. Ветрозащита располагается между наружным профлистом и утеплителем и крепится вместе с профлистом к стеновым прогонам. Ветрозащита предназначена для предотвращения выдувания утеплителя из швов между профлистами. Применение мембраны «Тайвек» в качестве ветрозащиты в стенах и крышах зданий из легких металлических конструкций улучшают их теплоизоляционные свойства в среднем на 20%. Гидроизоляция выполняется из пленочного материала типа «Тайвек», «Ютафол» (в соответствии с проектным решением).

За последние 10 лет сформировалась новая отрасль строительной индустрии — производство гнутых профилей из оцинкованной стали. Создана Национальная ассоциация производителей стальных гнутых профилей (NAMSCS), объединяющая более 30 фирм, изготовляющих в год около 1 млн. тгнутых профилей из оцинкованной стали. Область массового применения этих профилей включает легкие несущие ограждающие конструкции зданий и сооружений различного назначения во всех регионах России, включая Крайний Север и сейсмические районы. Применение этих конструкций вместо традиционных — из железобетона, кирпича, дерева или проката — дает значительный экономический эффект благодаря снижению нагрузок от собственного веса и сейсмических нагрузок, уменьшению расходов и трудозатрат на монтаже, сокращению сроков строительства без применения строительных машин. Используют следующие типы холодногнутых стальных профилей: с плоской стенкой, со стенкой по жесткости, с перфорированной стенкой. Для изготовления каркасов зданий используют номенклатуру стандартных гнутых профилей поперечного сечения: швеллерные, с-образные и z-образные.

Профили изготовляют из рулонной оцинкованной стали толщиной 0,7–2,0 мм с пределом прочности 250–350 МПа и относительным удлинением не менее 18%. Суммарная масса цинка на двух поверхностях рулонной стали должна составлять не менее 275 г/кв. м, что обеспечивает коррозионную стойкость профилей в течение не менее 25 лет при эксплуатации каркаса в условиях неагрессивной и слабоагрессивной среды. Для повышения коррозионной стойкости элементов каркаса профили могут выполняться из оцинкованной стали с полимерным или лакокрасочным покрытием.

Для снижения теплопроводности гнутых профилей в них в процессе прокатки выполняют перфорацию в виде продольных просечек.

Теплопроводность перфорированных профилей (или термопрофилей) сопоставима с деревянными элементами аналогичной площади сечения.

Для малоэтажных зданий разработаны две системы наружных стен.
 -  Несущие стены с каркасом из термо-профилей, самонесущие стены полистовой сборки или из панелей. В состав несущих наружных стен входят: перфорированные профили из оцинкованной стали толщиной 0,7–1,5 мм, образующие вертикальные стойки и горизонтальные ригели, соединенные между собой на винтах-саморезах.
 -  Эффективный негорючий утеплитель (минераловатные базальтовые или стекловолокнистые полотна, уложенные между стойками: пароизоляция из пленки типа «Ютафол», обшивка из гипсокартонных листов, диффузионная пленка типа «Тайвек», наружная облицовка из кирпича, сайдинга, деревянных панелей, расположенная с наружной поверхности утеплителя. Толщина стены колеблется от 150 до 250 мм при приведенном сопротивлении теплопередаче кв. м 0С/Вт.Внутренний каркас здания выполняется из спаренных профилей, образующих стойки двутаврового или коробчатого сечения. Балки междуэтажных перекрытий состоят из одиночных или спаренных профилей высотой 150–300 мм, соединенных с колоннами на болтах. По балкам укладывается профилированный стальной настил, который обеспечивает устойчивость верхних поясов балок из плоскости и выполняет функцию диафрагмы жесткости, заменяющей горизонтальные связи. Настил должен крепиться на опорах самонарезающими винтами. Чердачное перекрытие включает стальной каркас, диагональные связи, подшивной потолок и теплоизоляцию из минераловатных плит.
Каркас этого перекрытия смонтирован из термопрофилей, расположенных с шагом 600 мм, и для подшивного потолка, на который укладывается утеплитель. Несущие конструкции покрытия стропильных ферм или балок из оцинкованных гнутых профилей пролетом от 6 до 15 м применяются в следующем виде: одно- и двухскатные треугольные фермы, фермы с параллельными поясами, двускатные балки с затяжками.
Элементы стропильных ферм и балок выполняются из гнутых профилей швеллерного, с-образного сечения. Пояса ферм состоят из одиночных профилей, элементы решетки — из одиночных и спаренных профилей. Соединения элементов стропильных конструкций делаются на самонарезающих винтах или болтах, количество которых определяется расчетом.

Бескаркасные арочные покрытия

Уникальная технология изготовления и монтажа бескаркасных арочных зданий из стальных холодногнутых профилей хорошо известна и постоянно совершенствуется. За последние годы с использованием этой технологии были построены более 50 зданий пролетом до 24 м (крытые рынки, вокзалы, оздоровительные комплексы, гаражи и склады). По расходу стали и срокам строительства такие здания значительно более экономичны, чем из стальных конструкций каркасного типа. Холодногнутые профили, выполняющие несущие и ограждающие функции в бескаркасных зданиях, изготовляются из рулонов оцинкованной стали толщиной 0,8–1,2 мм непосредственно на стройплощадке с помощью двух передвижных профилегибочных машин.

Одна из машин формирует прямолинейный профиль п-образного сечения высотой 300 мм и шириной 110 мм, другая вальцует его по заданному радиусу (не менее 2 м). Арочные профили полностью перекрывают пролет здания без стыков.

Профили соединяются между собой вдоль продольных краев с помощью фальцегибочной машины. В ЦНИИПСК им. Мельникова (Москва) разработана программа «Биплан», которая позволяет оценить деформативность и несущую способности арочных покрытий с учетом снеговой, ветровой и сейсмической нагрузок.
ООО СК «Эксстроймонтаж» совместно с лабораторией гнутых профилей ЦНИИПСК им. Мельникова освоило серийный выпуск нескольких видов тонкостенных гнутых профилей для ограждающих конструкций зданий из легких металлоконструкций. Основной материал для изготовления гнутых профилей С1, ПГФ-500 и ПО-40 — оцинкованная сталь толщиной 0,6–1,5 мм с лакокрасочным покрытием или без него. Длина профилей практически неограничена, т. к. они изготавливаются непосредственно на стройплощадке и не имеют ограничений по транспортному габариту. Сочетание этих профилей позволяет получать ограждающие конструкции, превосходящие и сэндвич-панели, и традиционную полистовую сборку по ряду следующих показателей.
1. Несущий настил покрытия из профилей С1 имеет высокую жесткость, что позволяет увеличить шаг прогонов до 6 м. В зданиях рамного типа при стандартном шаге рам 6 м возможно беспрогонное решение.
2. Гнутые профили С1 заданного радиуса дают возможность получать архитектурно выразительные криволинейные поверхности (многофункциональный спортзал в г. Реутов; склад УФСНП в Москве; боулинг в г. Мытищи).
3. Кровля и стены из гнутых профилей лишены недостатков, присущих сэндвич-панелям: не расслаиваются под воздействием переменных нагрузок и факторов окружающей среды, не имеют поперечных стыков и сквозных отверстий, не повреждаются при транспортировке и хранении, т. к. изготавливаются на площадке из рулонов листовой оцинкованной стали.
4. Низкий вес заготовок позволяет уменьшить или полностью исключить применение грузоподъемной техники при монтаже ограждающих конструкций из гнутых профилей.
5. По сравнению с традиционной полистовой сборкой тоже есть ряд преимуществ: отсутствие отверстий и поперечных стыков повышает надежность кровли и придает привлекательный внешний вид стенам, отсутствуют обрезки, т. е. экономится материал, возможны уклоны кровли, недостижимые в варианте применения обычного профнастила.
6. Ограждающие конструкции из гнутых профилей дешевле сэндвич-панелей.

Несущие гнутые профили успешно применяются не только для кровли. При строительстве производственного корпуса ОАО «НИЦЭВТ» настил из несущих гнутых профилей был использован не только для покрытия, но и дли стен. При шаге рам каркаса 6 м применение этих профилей в стенах позволило отказаться от ригелей и стоек фахверка, что значительно упростило монтаж стенового ограждения. Утеплитель в виде мягких минераловатных матов в стенах и покрытии заполнял полость несущих профилей. В связи с тем, что уклон кровли в этом здании составлял около 15%, кровельное покрытие выполнялось из стандартных профилированных листов С-35 длиной 9 м. Аналогичные листы оцинкованной стали толщиной 0,6 мм были использованы для наружной обшивки стен. Для исключения «мостиков холода» в стенах этого здания на узких полках несущих профилей устанавливались прокладки из бакелизированной фанеры толщиной 10 мм.

Автор: Г. М. Бадьин
Дата: 02.10.2006
Журнал Стройпрофиль 6-06
Рубрика: быстровозводимые здания




«« назад