• Мировой опыт
  • 13.08.2015

Стальное строительство: опыт и технологии уже есть

Масштаб применения ЛСТК (легких стальных тонкостенных конструкций) растет с каждым годом. Мы неоднократно писали на тему строительства зданий и сооружений на стальном каркасе. Ряд специалистов среди объективных преимуществ данного вида строительства отмечают всесезонность (что важно для нашей страны), высокую скорость возведения объектов, меньшую, чем у монолитного домостроения, себестоимость, разнообразие планировочных решений и др.

Как объясняет зав. отделом ЛСТК ЦНИИПСК им. Н. П. Мельникова к.т.н. Эдуард Айрумян, один из основных факторов, определяющих эффективность и срок безопасной эксплуатации ЛСТК, – коррозийная стойкость конструкций при воздействии среды с различной степенью агрессивности.

MSS-114_03-2015.jpg

Сегодня основным нормативным документом, регламентирующим защиту от коррозии металлических конструкций, в странах Таможенного союза принят свод правил СП 28.13330-2012. В соответствии с ним оцинкованная сталь для изготовления ЛСТК должна иметь двустороннее оцинкованное покрытие 1?го класса по ГОСТ 14918. Однако долговечность оцинкованных конструкций зависит от потери массы и толщины цинкового покрытия за период их эксплуатации. Именно по этим данным можно оценивать долговечность ЛСТК.

– Сталь обладает самой высокой удельной прочностью по сравнению с другими стройматериалами, – говорит Александр Лощенко, президент Национального объединения участников строительной индустрии (НОСИ), член Совета НОСТРОЙ. – А стальная конструкция является экологически чистым продуктом, поскольку большая часть материала изготовлена из переработанного природного сырья.

Прекрасные перспективы имеет строительство с применением ЛСТК в жилищно-гражданском, промышленном и складском строительстве. Являясь международно признанной системой «зеленого» строительства, строительство с использованием ЛСТК автоматически гарантирует 7 баллов по экологической оценочной системе LEED (первенство в сбережении энергии и экологическом проектировании).

Членами НОСИ разработана инновационная технология строительства «под ключ» зданий с использованием ЛСТК. Технология включает в себя программное обеспечение, объединяющее мо-дули проектирования, расчета, детализации и производства, а также современное профилегибочное оборудование.

Программное обеспечение выдает полностью готовые командные файлы, посредством которых станок выпускает готовые к сборке профили в полностью автоматизированном режиме. Все системы индивидуально разрабатываются «под клиента» и дополнены специальным набором инструментов для сложных операций, диктуемых файлами ЧПУ из интегрированной системы автоматизированного проектирования.

С помощью этой системы можно производить все необходимые профили для каркасов малоэтажных и многоэтажных жилых и офисных зданий. Упрощенная и быстрая сборка каркасов из ЛСТК достигается за счет целого ряда операций, производимых автоматизированным комплексом. В итоге мы получаем готовые изделия, исключающие любые дополнительные работы, а скорость монтажа увеличивается во много раз.

Мнение специалистов

По словам Александра Степанова, к.т.н., начальника Управления научно-технической политики Департамента градостроительной политики г. Москвы, «каждая конструктивная система имеет свои особенности и преимущества, свою наиболее рациональную область применения в силу экономических показателей. Есть они и у стального каркаса. Поэтому заслуживает поддержки развитие и совершенствование нормативной базы, регламентирующей проектирование, строительство и эксплуатацию зданий и сооружений из металлических конструкций, включая создание новых нормативов на широкополочные двутавры, элементы тонкостенных конструкций, сталежелезобетонные конструкции и др.».

При применении металлоконструкций в высотном строительстве выбор материалов, технологий и конструктивных систем полностью остается за проектировщиками и заказчиками. Для более широкого применения стальных конструкций в строительстве жилых и общественных зданий, по мнению многих экспертов, целесообразно:

  • провести сравнительный анализ технико-экономических показателей строительства однотипных жилых зданий средней (до 17 этажей) и повышенной этажности с применением металлического каркаса, железобетонного каркаса и крупнопанельных стеновых конструкций на основе имеющегося опыта;
  • рассмотреть возможность организации экспериментального проектирования и строительства малоэтажных жилых и общественных зданий с применением легких тонкостенных металлоконструкций;
  • поддерживать создание и развитие организаций, активно развивающих стальное строительство.

ЛСТК – хорошая возможность для любого строительства

В гражданском строительстве конструкции из ЛСТК применяются при возведении жилых малоэтажных домов, коттеджей, мансард, в промышленном – при возведении торговых центров, складов, ангаров и т.д. Однако в сравнении с другими стройматериалами ЛСТК у нас пока не сильно востребованы и в общем объеме домостроительных технологий занимают не более 5% (не более 0,5% в жилищном строительстве). Хотя в Европе, Азии и Северной Америке конструкции из ЛСТК успешно возводятся на протяжении уже более полувека – там доля ЛСТК в общем объеме жилищного строительства достигает 15%. Объем применения ЛСТК в США и Великобритании составляет соответственно 6 и 3,5 млн т в год. Это неудивительно, потому что применение конструкций из ЛСТК дает серьезный экономический эффект из-за их малого веса, снижения трудозатрат и сроков возведения при строительстве и монтаже, уменьшения транспортных расходов.

Впрочем, у нас в стране эта прогрессивная технология все чаще и чаще применяется при строительстве объектов социального назначения. Сегодня по технологии ЛСТК строятся социальные дома, торгово-офисные центры, спортивные комплексы, небольшие гостиницы, общежития, административные здания, автомойки, автосервисы и др.

Здания из ЛСТК имеют небольшой вес: 50–150 кг/м² против 500 кг/м? по традиционной технологии. У них также низкая себестоимость. Монтироваться такие здания могут в любое время года и без использования мокрых процессов. У зданий из ЛСТК высокая огнестойкость и достаточно эффективные энергосберегающие свойства: по некоторым расчетам термопрофиль из 1,5?миллиметровой стали с 200?миллиметровым слоем базальтового утеплителя соответствует 1,5?метровой кирпичной кладке. Они отличаются экологичностью в производстве, легкостью в монтаже и демонтаже и высокой сейсмостойкостью. При этом дома, построенные по технологии ЛСТК, не дают усадки.

Сегодня производители ЛСТК могут предложить профиль любой длины. При желании производство ЛСТК можно организовать даже на строительной площадке. Это позволяет при необходимости снять транспортные габаритные ограничения.

Может ли термопрофиль конкурировать с деревом?

Еще в середине 20 в. шведские инженеры нашли способ снизить теплопроводящую способность тонкостенных металлических профилей до уровня деревянных брусков. Для этого в стенке профиля выполнили в шахматном порядке продольные прорези. Исследованиями было установлено, что прорези в стенках профиля значительно снижают потери тепла через стены здания за счет удлинения пути теплового потока и особенностей краевых свойств прорезей, имеющих специальную форму. Ограждающие конструкции из этого термопрофиля стали успешно конкурировать по теплозащитным параметрам с конструкциями из дерева (табл. 1).

таблица 1.png

Создание термопрофиля значительно расширило возможности технологии ЛСТК. Если ранее конструкции из ЛСТК успешно применялись внутри помещений (в основном для монтажа гипсокартона), то сегодня одна из основных областей применения этой технологии – полноценное промышленное и гражданское строительство.

Применение высококачественных утеплителей, изоляционных и паропроницаемых защитных пленок позволило разработать надежную конструкцию зданий, в которых используется каркас ЛСТК. В качестве внешних стен здесь используется ЛСТК из термопрофиля, каркасом внутренних стен и перегородок служит обычный гнутый профиль ЛСТК.

Проблема «точки росы»

Что касается проблемы «точки росы», которая имеет место в стеновой конструкции любого здания, то в данном случае важно, где она располагается и как отводятся водяные пары. К примеру, в домах с каркасом из ЛСТК «точка росы» находится внутри стены здания, и проблема появления конденсата может решаться только при грамотно спроектированной системе вентилирования наружных стен. Правильно выполненные проекты ЛСТК учитывают все особенности конструкции и используют целый комплекс мер по защите от влаги:

  • ограждающие конструкции защищаются от влаги, проникающей изнутри дома, пароизоляционной пленкой, расположенной под гипсокартоном;
  • заполненный утеплителем каркас снаружи защищается паропроницаемой ветрогидроизоляцией, которая беспрепятственно пропускает влагу, содержащуюся в утеплителе, наружу, но защищает утеплитель от выветривания и намокания;
  • между паровыводящей мембраной и внешней облицовкой в конструкции предусматривается вентилируемый зазор, в котором создаются условия для воздушной тяги. Постоянный приток наружного воздуха беспрепятственно удаляет из зазора водяные пары.

Мнение специалистов

Как отмечает Иван Ведяков, директор ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко ОАО «НИЦ «Строительство», д.т.н., профессор, «текущая ситуация на рынке металлоконструкций такова, что в основном на металлическом каркасе строят офисные, торговые, многофункциональные комплексы, уникальные (высотные и большепролетные) сооружения, здания производственного назначения. Для строительства жилых домов стальной каркас, как правило, не используется, а типовые решения для стальных каркасов таких зданий отсутствуют. Тем не менее в стране имеется определенный опыт проектирования и строительства металлических конструкций, достаточный для того, чтобы заполнить этот пробел. Ведь проектировать здание жилого назначения значительно проще, чем, например, металлургический комплекс, инфраструктуру космодрома или уникальное большепролетное покрытие стадиона.

Замечу, что в советский период действовали жесткие правила по экономии стали, и ее применение всегда требовало специального обоснования. Поэтому применять металлические каркасы при возведении жилья было практически невозможно».

Сейчас этого ограничения нет, и сталь – такой же конкурентный материал, как и бетон (использование металлического каркаса можно рассматривать в качестве альтернативы в плане массовой застройки или замены постепенно выводящихся из эксплуатации панельных домов): стальной каркас превосходит бетон по скорости монтажа, строительство из металла – всесезонно, долговечность металлоконструкций – не вызывает сомнений.

Безусловно, типовые проекты на металлокаркасе будут обладать значительно большей гибкостью с точки зрения планировочных фасадных и архитектурных решений. Такое здание проще перепланировать и реконструировать после длительной эксплуатации, а утилизировать металлокаркас проще, чем бетонный.

Требования к конструкции фундаментов при возведении каркасных домов из ЛСТК

При возведении сооружений и каркасных домов из ЛСТК дополнительных требований к конструкции фундаментов не предъявляется, а во многих случаях применение ЛСТК позволяет упростить конструкцию фундамента и снизить затраты на его строительство.

Многие производители ЛСТК уделяют большое внимание узлам крепления стен к фундаменту (основанию), которые обеспечивают надежность конструкции. При соединении профилей между собой отдельные элементы толщиной до 2 мм скрепляются, как правило, с помощью саморезов диаметром 5–7 мм. Соединение профилей с толщиной стенок от 2 мм выполняют на обычных болтах.

Сборка отдельных элементов производится в цехе. На строительной площадке эти элементы собираются в единую конструкцию. В качестве перекрытий проекты домов из ЛСТК используют гнутые профили с толщиной стенок от 2 мм, a при больших пролетах – гнутые профили в сочетании с силовыми стальными балками. По верху балок укладываются профилированные стальные листы, которые служат основанием пола. Листы крепятся к балкам перекрытия саморезами. Такие конструкции чаще используются в промышленных зданиях. В жилых домах проще профлисты заменить фанерой, на которую можно монтировать любое напольное покрытие, включая паркет.

таблица2.jpg

Устройство крыши с использованием ЛСТК

Применение ЛСТК при устройстве и теплых, и холодных крыш представляет большой интерес для архитекторов и конструкторов. Конструкция тонкостенной крыши мало отличается от конструкции деревянной крыши. Здесь легко обеспечить вентиляцию подкровельного пространства, утеплить и защитить от увлажнения кровельный «пирог». С учетом того, что цена на ЛСТК растет медленнее цен на древесину, сегодня стальные крыши во многих случаях оказываются дешевле деревянных.

В качестве кровельного покрытия можно использовать металлическую, натуральную или гибкую черепицу, профлист и т.д.

Наружная и внутренняя отделка зданий из ЛСТК

Для облицовки зданий из ЛСТК используются:

  • гипсокартонные и гипсоволокнистые листы – их можно монтировать в 1–3 слоя исходя из требований защиты конструкций от воздействия огня при пожаре;
  • панели из ориентированно-стружечной плиты OSB;
  • облицовочный кирпич, дерево, пластиковый или металлический сайдинг, каменные и цементные материалы – в зависимости от архитектурного решения и требований заказчика.

Наталья Макей

Журнал Мастерская. Современное строительство
Комментарии
Комментариев к материалу пока нет
Оставить комментарий