Крепежные элементы в современных фасадных системах

Все чаще подобные системы применяются не только на так называемых элитных объектах, но и на типовых, серийных домах, как строящихся, так и, что особенно важно, находящихся уже продолжительное время в эксплуатации. Эти системы пришли к нам из Европы, в основном из Германии, были адаптированы к российским климатическим условиям, требованиям пожарной инспекции, в большинстве своем прошли освидетельствование в Госстрое РФ. Практически сразу же в целях снижения себестоимости наметилась тенденция замены ряда комплектующих этих систем на идентичные материалы российского производства. В некоторых случаях это дало существенный экономический эффект и не отразилось на качестве и сроке службы фасадов. Это в первую очередь относится к обычным сухим смесям, армирующей сетке, несущим профилям, простым кронштейнам и т. п. Замена других компонентов, таких как минераловатный утеплитель, крепежные элементы, специальные краски, химические добавки, на более дешевые, кстати, далеко не всегда российского производства, оказывает резко отрицательное влияние на качество и срок службы фасадов. Цель этой статьи — рассмотреть некоторые аспекты применения крепежных элементов в современных фасадных системах. Крепежные элементы подразделяются на следующие группы: • дюбели с тарельчатым держателем для крепления теплоизоляции; • анкерные дюбели для крепления кронштейнов и несущих профилей; • металлические анкеры; • саморезы из углеродистой оцинкованной или легированной стали, а также из алюминия; • заклепки; • доборные элементы. Крепежные элементы являются скрытыми компонентами системы, они незаметны, но именно от них зависит надежность и долговечность системы в целом, поскольку они воспринимают и передают практически все виды нагрузок (воздействий), возникающих (действующих) в фасадных системах, а именно: • ветровая нагрузка; • нагрузка собственного веса системы (в зависимости от типа системы); • воздействие различных температурно-влажностных режимов; • воздействие агрессивных сред. Крепежные элементы должны соответствовать не только виду, но и индивидуальным, в том числе конструктивным, особенностям той или иной системы: • теплофизика (коэффициент теплопроводности и др.); • геометрия; • совместимость применяемого материала крепежного элемента с материалами, используемыми в фасадной системе; • относительная легкость проведения качественных монтажных работ; • возможность контроля правильности монтажа. Кроме этого, крепежные элементы должны иметь различные типы исполнения зоны анкеровки для осуществления надежного закрепления в самых различных основаниях, таких как: • дерево, стальной профлист (для тонкослойных штукатурных систем); • бетоны (тяжелые и легкие, с наполнителем и без), газобетон; • кладка из силикатного или керамического кирпича (полнотелые, пустотелые, щелевые и пр.). В связи с вышесказанным к крепежным элементам предъявляются очень высокие требования, и это понятно. Ведь если мы ожидаем, что срок службы фасада будет составлять 30—50 лет, то соответственно и крепежные элементы должны оставаться функциональными на протяжении всего этого времени. �менно такими соображениями (многоплановость нагрузок и требований, а также большой срок службы) объясняются высокие коэффициенты запаса прочности (5—7-кратные), применяемые при регламентировании расчетных нагрузок того или иного крепежного элемента как в России, так и за рубежом. Добиться высокого качества конечной продукции возможно, если все этапы создания крепежного элемента, начиная от его проектирования и изготовления первого образца, включая проведение необходимых испытаний и исследований, до конечного результата — серийного производства, производятся в строгом соответствии с принятыми нормами и требованиями. На каждом этапе обязателен контроль, результаты которого фиксируются и оцениваются собственной службой контроля качества. В отдельных случаях для крепежных элементов, подверженных повышенным нагрузкам, от правильности функционирования которых зависит безопасность жизнедеятельности человека, практикуется даже ввод внешнего операционного контроля — надзора за производственным процессом. Разумеется, обязательно получение документации, регламентирующей применение того или иного крепежного элемента, в зависимости от внутренних требований конкретного государства. Все эти мероприятия не только практически полностью исключают возможность производства некачественного крепежа, но и одновременно повышают его себестоимость. �менно этим, а не погоней за сверхприбылями объясняется существенное различие в ценах производителей качественного крепежа, таких как Hilti, EJOT, Fischer, Stadler и большинства других, присутствующих на российском рынке. Ведь само производство дюбелей и метизов автоматизировано, применение ручного труда составляет лишь незначительную долю в ценообразовании. Более того, чтобы производить качественный крепеж, необходимо современное, как правило, дорогостоящее оборудование, способное при производстве многотысячных партий самостоятельно контролировать ряд технических параметров и вовремя предотвратить выпуск некондиции — брака. Поэтому, если ваша цель — сделать достойный, долговечный фасад, то так называемая «экономия» и компромиссы в вопросах качества несущих, соединяющих и закрепляющих элементов конструкции недопустимы. Они являются кратчайшим путем к дорогостоящему ремонту и, как следствие, дополнительным расходам, многократно превышающим достигнутый первоначально «экономический эффект». В рамках столь короткой статьи сложно более или менее подробно рассмотреть даже самые главные аспекты выбора и применения крепежных элементов в столь комплексных и сложных фасадных системах. Поэтому позвольте обратить ваше внимание лишь на наиболее часто встречающиеся ошибки в выборе и применении крепежных элементов. Выбор материала гильзы тарельчатого или анкерного дюбеля Довольно часто приходится сталкиваться с ситуацией, когда в погоне за удешевлением стоимости системы применяются дюбели с гильзой из полипропилена. Применение этого материала запрещено в Германии, а в будущем, вероятно, так же поступят и в других странах ЕС, для производства фасадных дюбелей. Основанием для столь радикального решения послужили независимые исследования, которые установили высокую текучесть (степень релаксации) этого материала. Это является причиной пятикратного снижения несущей способности по отношению к начальному значению. Кроме того, этот материал не является морозостойким, что также делает его применение на территории России недопустимым. Выбор тарельчатого дюбеля по коэффициенту теплопроводности Дюбели, применяемые для крепления теплоизоляции, не должны являться «мостиками холода», т. е. иметь высокую теплопроводность. Это приводит не только к потерям тепла, но и, в случае тонкослойной штукатурной системы, к постепенному разрушению вследствие нарушения однородности поверхности. Рекомендуемый максимальный коэффициент теплопроводности тарельчатого дюбеля должен быть k = 0,002 Вт/К. Выбор дюбеля, когда несущее основание — газобетон, газосиликат или другие пористые основания Все больше объектов проектируются и исполняются по технологии железобетонного монолитного каркаса с последующим заполнением проемов блоками из газобетона или других пористых материалов. Бесспорно, такие материалы имеют ряд преимуществ. Они легки, что позволяет проектировать менее мощный несущий каркас и большую высотность здания. Они имеют прекрасные теплофизические свойства, что позволяет уменьшить толщину теплоизоляционного слоя. Они удобны и эффективны в работе. Но с точки зрения возможности анкеровки они крайне неприятны. Прежде всего тем, что требуют совершенно иного принципа закрепления дюбеля по сравнению со всеми другими строительными материалами и обладают к тому же меньшей несущей способностью. Как следствие — необходимость использования качественно иного типа дюбеля с большей глубиной анкеровки и большего числа дюбелей из расчета на квадратный метр поверхности фасада. Все это существенно увеличивает удельный вес стоимости крепежных элементов в фасадной системе и вызывает, как правило, превышение проектной сметы, которая обычно предполагает в качестве несущего основания тяжелый бетон. Под давлением заказчика, будучи «зажатыми» в фиксированный ценовой коридор, некоторые «специалисты» идут на заведомо неграмотный выбор дюбеля. Зачастую при этом им «помогают» недобросовестные фирмы-производители, уверяющие в том, что их продукт универсален и с небольшими модификациями одинаково успешно работает в самых различных основаниях. Однако это не так, и вот почему! В большинстве пористых материалов анкеровка дюбеля традиционным способом (возникновение распорного усилия и, как следствие, сил трения, удерживающих дюбель в несущем основании) невозможна, т. к. эти материалы не способны в течение долгого времени воспринимать точечное (как в случае с дюбелем) давление. Под таким воздействием они разрушаются (релаксируют), и по прошествии довольно короткого времени (1—3 месяца) дюбель, закрепленный таким методом, не способен нести необходимую нагрузку. В таких ситуациях возможен лишь один выход — применение специального дюбеля, который осуществляет анкеровку «по форме распорной зоны» (см. рис. 1), т. е. без возникновения статически релевантных напряжений в стеновом материале. Один из ведущих производителей фасадных дюбелей разработал новую форму распорной зоны для пористых оснований, позволившую сократить глубину анкеровки, а значит, и общую стоимость дюбеля. Что дает основание полагать, что газобетон и прочие подобные основания не будут существенно увеличивать удельную стоимость дюбелей в фасадных системах. А пока остается лишь пожелать заказчиками, проектировщикам и подрядчикам уже на этапе проектирования обращать внимание на этот аспект применения пористых материалов на фасадах зданий и сооружений. Выбор крепежных элементов с учетом опасности возникновения электрохимической (контактной) коррозии в системах навесных фасадов Многие системы навесных фасадов используют в качестве материала элементов подконструкции алюминиевые сплавы. В таком случае применение оцинкованного крепежа из углеродистой стали, вступающего в прямой контакт с поверхностью подконструкции, недопустимо. Особенно часто эта ошибка встречается при креплении кронштейнов, когда оцинкованный распорный элемент дюбеля без гальванического разделения примыкает к поверхности кронштейна. Также недопустимо крепление несущих профилей из алюминиевого сплава и элементов облицовки к этим профилям саморезами из нелегированной стали. Существует золотое правило для выбора крепежных элементов, применяемых на фасадах: все эти элементы, за исключением анкерных и тарельчатых дюбелей, имеющих полимерную гильзу, должны быть из легированной (нержавеющей) стали или алюминия. То же касается и металлических анкеров, которые из экономических соображений часто берутся из углеродистой оцинкованной стали. В этой связи достаточно сказать, что в таких странах, как Германия, Англия и других европейских государствах, применение металлических анкеров не из нержавеющей стали на фасадах зданий запрещено.