Каркасно-обшивные здания (Часть 1)

Система строительства каркасно-обшивных стен поэлементной сборки на стальном каркасе "СТАЛДОМ" с наружной обшивкой из плит "АКВАПАНЕЛЬ Наружная" (рис. 1) разработана Knauf USG Systems GmbH & Co.KG и ООО «Талдом-Профиль».

Наружные стены (несущие и ненесущие) предназначены для применения в зданиях различного назначения с этажностью до трех этажей, с высотой здания не более 12 м, III степени огнестойкости с классом конструктивной пожарной опасности С0.


Рис. 1. Схематическое изображение типового здания со стальным каркасом: 1 – элемент конька крыши; 2 – потолочная балка; 3 – ребро жесткости стенки балки; 4 – внутренняя ненесущая стена; 5 – направляющий профиль; 6 – балка перекрытия; 7 – внутренняя несущая стена; 8 – каркас перекрытия; 9 – наружная ненесущая стена; 10 – распор; 11 – устройство рам в одной плоскости; 12 – распорка связевая; 13 – соединение с фундаментом; 14 – перемычка; 15 – промежуточная опорная стойка и главная опорная стойка; 16 – наружная обшивка стены; 17 – наружная несущая стена; 18 – соединение опорной стойки; 19 – облицовка; 20 – стропильная ферма; 21 – покрытие (сплошная обшивка); 22 – каркас крыши; 23 – настил пола; 24 – элемент рамы угла

Системы используют для строительства жилых одноквартирных домов (СНиП 31-02-2003); жилых многоквартирных зданий (СНиП 31-01-2003); общественных зданий административного назначения (СНиП 31-05-2003); административных и бытовых зданий (СНиП 2.09.04-87).

Здания могут возводится в условиях эксплуатации в сухой, нормальной и влажной зонах (по СНиП 23-02-2003) при неагрессивной и слабоагрессивной степени воздействия среды; в районах со снеговой или с ветровой нагрузкой для I - V районов (по СНиП 2.01.07-85*).

При строительстве зданий в особых условиях выполняют требования норм проектирования, касающиеся инженерно-геологических условий строительства, включая сейсмичность района.


Рис. 2. Стальной каркас стен: 1 – соединение стены с перекрытием; 2 – каркас стены; 3 – устройство рам в одной плоскости; 4 – перемычка; 5 – элемент анкерного крепления; 6 – наружная обшивка конструкции; 7 – сращивание направляющего профиля; 8 – наружная несущая стена; 9 – распорка связевая рядовая; 10 – распорка связевая концевая; 11 – наружная ненесущая стена; 12 – угловой узел соединения каркаса наружных стен

Наружные стены с наружной обшивкой из плит "АКВАПАНЕЛЬ Наружная" выполняются по стальному каркасу из профилей "СТАЛДОМ" (рис. 2). Наружная обшивка из плит является основой для систем с тонким наружным штукатурным слоем. Внутренняя обшивка может выполняться из гипсокартонных, гипсоволокнистых листов или из плит "АКВАПАНЕЛЬ Внутренняя".


Материалы и комплектующие изделия

Изделия и материалы должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов или технических условий, а при использовании строительных материалов зарубежного производства – требованиям технических свидетельств.

Материалы должны иметь сопроводительную документацию: сертификаты соответствия для материалов, подлежащих обязательной сертификации, санитарно-эпидемиологические заключения для материалов, включенных в утвержденный перечень продукции, подлежащей санитарно-эпидемиологической оценке, сертификаты пожарной безопасности для материалов с нормируемыми пожарно-техническими характеристиками и включенными в перечень продукции, подлежащей обязательной сертификации в области пожарной безопасности.


Элементы каркаса

Для устройства стального каркаса (табл. 1) рекомендуется применять стальные оцинкованные холодногнутые профили, изготовленные из оцинкованной стали первого класса цинкового покрытия по ГОСТ 14918 (масса одного квадратного метра слоя покрытия, нанесенного с двух сторон, не менее 275 г/м²) производства ООО «Талдом-Профиль» по СТО 50186441-4.05-2006.

Таблица 1
Номенклатура профилей




Плиты "АКВАПАНЕЛЬ Наружная"

Армированные цементно-минеральные плиты – листовые изделия, состоящие из сердечника на основе мелкозернистого легкого бетона, все плоскости которого (лицевая, тыльная стороны, продольные кромки), кроме торцевых кромок, армированы стеклосеткой.

Плиты имеют специальную округлую форму кромки, позволяющую выполнить надежную заделку стыка плит. Для усиления кромки плит дополнительно армированы стекловолокном. Длина плит 1 200 и 2 400 мм, ширина 900 мм, толщина 12,5 мм. Допускаемые отклонения по длине и ширине не должны превышать ±0,2 %, по толщине – ±4 %.

Плиты имеют группу горючести по ГОСТ 30244 (метод 2) – Г1 (слабогорючий). Без армирующей сетки по ГОСТ 30244 (метод 1) плиты являются негорючим (НГ) строительным материалом.

Для внутренней обшивки наружных стен применяют гипсокартонные листы (ГОСТ 6266-97), гипсоволокнистые листы (ГОСТ Р 51829-2001), плиты "АКВАПАНЕЛЬ Внутренняя".

Выбор типа листов (влагостойкие или обычные) определяется влажностным режимом помещений.


Изоляционные материалы

Для тепло- и звукоизоляции наружных каркасно-обшивных стен применяются негорючие (НГ) минераловатные плиты плотностью 30-60 кг/м³, например, плиты из каменной ваты ROCKWOOL марки "ЛАЙТ БАТТС", "ФЛЕКСИ БАТТС", "АККУСТИК БАТТС" или другие материалы с аналогичными характеристиками (например, NOBASIL MPN или NOBASIL MPN 35). Согласно п. 6.3. СНиП 31-02 к домам высотой до двух этажей требования по степени огнестойкости и классу конструктивной пожарной опасности не предъявляются. В этом случае допускается применение изделий из стеклянного штапельного волокна производства ООО «КНАУФ Инсулейшн» или других материалов с аналогичными показателями.

Для защиты теплоизоляционного слоя от климатических воздействий применяются гидроветрозащитные материалы, обладающие низкой водо- и воздухопроницаемостью, но проницаемые для водяных паров (мембраны), например рулонный материал Tyvek. Tyvek Housewrap – паропроницаемый гидроветрозащитный слой для систем с воздушным зазором, или Tyvek StucсoWrap – паропроницаемый гидроветрозащитный слой для систем без воздушного зазора.

Для склеивания рулонов гидроветрозащитного материала применяется пленка липкая двусторонняя ПЛД (ЗАО «ЗАВОД «ЛИТ») на основе полиэтилентерефталатной пленки толщиной 35 мкм или другая двусторонняя самоклеящаяся лента на бутилкаучуковой или акриловой основе. Длина рулона 50 м.

Для устройства пароизоляционного слоя в наружных каркасных стенах со стороны помещения применяется пароизоляционная пленка, которая размещается между листами внутренней обшивки. В качестве паробарьера рекомендуется применять рулонный материал "Ютафол Н Специал" толщиной 0,16 мм или другие материалы с аналогичными свойствами. Для проклейки швов применяют двустороннюю самоклеящуюся соединительную ленту "Ютафол СП1" или другие ленты на бутилкаучуковой или акриловой основе.


Уплотнители

Для гидроизоляции и уплотнения узла сопряжения нижней обвязки каркаса стеновой панели и фундамента рекомендуется применять уплотняющую прокладку из пенополиэтилена "ЛИНОТЕРМ-П" толщиной 10 мм или другие материалы с аналогичными свойствами. Для уплотнения вертикального шва между соседними панелями стен рекомендуется применять прокладку из пенополиэтилена "ЛИНОТЕРМ-П" толщиной 4 мм или другие материалы с аналогичными свойствами.

В узле сопряжения оконного блока из ПВХ, алюминия, дерева со стеной для защиты теплоизоляционного слоя из пенного утеплителя от климатических воздействий рекомендуется применять гидро-, ветрозащитную ленту "Абрис С-ЛТдиф"с нащельником или другие материалы, обладающие низкой водо- и воздухопроницаемостью, но проницаемые для водяных паров.

В узел сопряжения оконного блока из ПВХ, алюминия, дерева со стеной для защиты теплоизоляционного слоя из вспененного утеплителя от воздействий изнутри помещения рекомендуется применять ленту "Абрис С-Лтдуб" или другие материалы с аналогичными свойствами.

Абрис С-ЛТдиф. Диффузионная (паропроницаемая) лента из прочной полипропиленовой ткани с двумя крепежными полосами по краям из бутилкаучука высокой клейкости; коэффициент паропроницания m=0,2 мг/(м·ч·Па). Устанавливают под слив окна и по периметру проема с наружной стороны; рекомендуется защищать от воздействия ультрафиолетовых лучей.

Абрис С-ЛТдуб. Самоклеящаяся уплотнительная бутилкаучуковая пароизоляционная лента, дублирована нетканым полотном, имеет самоклеящуюся дополнительную полосу для крепления ленты в скрытом месте. Для паронепроницаемого уплотнения мест сопряжения оконных рам, дверных коробок с конструкциями здания при любых (сухих и мокрых) способах отделки откосов до заполнения шва теплоизоляцией.


Крепежные изделия

Для крепления плит "АКВАПАНЕЛЬ" к стальному каркасу рекомендуется применять самонарезающие винты (шурупы) с фрезерной головкой потайной формы, крестообразным шлицем и острым или высверливающим концом, которые изготавливаются из стали марок 10, 10кп, 15, 15кп, 20 и 20кп по ГОСТ 10702. Антикоррозионное покрытие винтов должно обеспечивать коррозионную стойкость в течение 500 ч. в камере солевого тумана.

Для крепления гипсокартонных и гипсоволокнистых листов к стальному каркасу рекомендуется применять самонарезающие винты (шурупы) с головкой потайной формы, крестообразным шлицем и острым или высверливающим концом, которые изготавливаются из стали марок 10, 10кп, 15, 15кп, 20 и 20кп по ГОСТ 10702. Самонарезающие винты для гипсоволокнистых листов имеют фрезерную головку.

Для крепления элементов стального каркаса к бетонному фундаменту применяются стальные распорные анкер-болты Mungo типа m3 с покрытием Dacromet. Для скрепления элементов стального каркаса между собой рекомендуется использовать оцинкованные самонарезающие винты (шурупы) из углеродистой стали производства компании SFSintec.

Для армирования стыков между плитами "АКВАПАНЕЛЬ®" Наружная применяется стеклотканевая щелочестойкая армирующая лента (серпянка). При подготовке поверхности под декоративную штукатурку или облицовку плиточными материалами применяется лента шириной 100 мм, при подготовке поверхности под окраску применяется лента шириной 300 мм. Для армирования базового штукатурного слоя применяется щелочестойкая стеклосетка. Для армирования стыков между гипсокартонными и гипсоволокнистыми листами рекомендуется применять бумажную армирующую ленту.


Отделочные материалы

Для заделки стыков между плитами рекомендуется применять шпаклевочную смесь на цементной основе "АКВАПАНЕЛЬ® Шпаклевка серая" в сочетании с армирующей лентой.

Для создания базового штукатурного слоя рекомендуется применять штукатурно-клеевую смесь на цементной основе "КНАУФ-Севенер" или другие составы, предназначенные для создания базового слоя в системах с тонким наружным штукатурным слоем.

Для декоративного оштукатуривания могут применяться различные составы, предназначенные для наружного применения, например "КНАУФ-Диамант".

Для заделки стыков между гипсокартонными листами обычными рекомендуется применять шпаклевочную смесь на гипсовой основе "КНАУФ-Фугенфюллер", а для заделки стыков между гипсокартонными листами влагостойкими – шпаклевочную смесь на гипсовой основе "КНАУФ-Фугенфюллер Гидро". Для заделки стыков между гипсоволокнистыми листами рекомендуется применять шпаклевочную смесь на гипсовой основе "КНАУФ-Фугенфюллер ГВ".

Для склеивания стыков плит "АКВАПАНЕЛЬ® Внутренняя" при монтаже рекомендуется использовать однокомпонентный полиуретановый клей.

Для улучшения адгезии финишного декоративного покрытия рекомендуется применять грунтовку "КНАУФ-Изогрунд" или другие составы, предназначенные для грунтования под финишную отделку в системах с тонким наружным штукатурным слоем.


Штукатурные профили

При устройстве системы с тонким наружным штукатурным слоем применяются специальные штукатурные профили, номенклатура которых приведена в табл. 2 или аналогичные изделия.

Таблица 2
Характеристики штукатурных профилей



ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ СТЕН "СТАЛДОМ"

Виды стен

Каркасно-обшивные наружные стены применяют в зданиях различного назначения. С наружной стороны под обшивкой прикрепляется гидроветрозащитный слой, а с внутренней – пароизоляционный. В зависимости от способа крепления наружной обшивки различают конструкции стен двух типов, приведенные в табл. 3.

Таблица 3
Типовые конструкции стен



Обеспечение несущей способности стального каркаса

Каркас состоит из стальных термопрофилей. Сечения стальных профилей, необходимые для обеспечения несущей способности стен, зависят от высоты этажа, от районов, которые определяют снеговую и ветровую нагрузки (по СНиП 2.01.07-85*), и полезной нагрузки на перекрытие. Расчет каркаса и его элементов, соединений производится по СТО 50186441-4.05-2006 или по результатам испытаний.

Минимальная ширина каркаса стены определяется из расчета минимальной толщины тепло- и звукоизоляционного материала, обеспечивающего требуемое по нормам проектирования термическое сопротивление и звукоизоляцию стены. Расчет каркаса ведется с учетом, что изнутри каркас обшит гипсокартонными (гипсоволокнистыми) листами или плитами "АКВАПАНЕЛЬ Внутренняя", а снаружи плитами "АКВАПАНЕЛЬ Наружная", прикрепленными к дополнительной обрешетке (тип 1) или непосредственно к стойкам каркаса (тип 2) с шагом крепления шурупов 200 мм.

Вертикальные стойки каркаса стен устанавливаются на опоре в нижнем ригеле и закрываются сверху верхним ригелем. Несущие элементы перемычек устанавливаются между вертикальными стойками. В легких стальных тонкостенных конструкциях (ЛСТК) несущая конструкция состоит из двухмерных строительных элементов, которые одновременно выполняют несущую и ограждающую функции.

Торцы стоек укрепляются элементами жесткости (марки WA150, WA200), образующими прокладку между торцом стойки и горизонтальной обвязкой панели (рис. 3).


Рис. 3. Нагрузки и жесткость конструкции: А – Нагрузка на панель как на щит и как на опорную плиту; Б – Придание зданию жесткости с помощью потолочных и стеновых дисков; В – Усиление здания с помощью диагональных связей и наружной обшивки; 1 – нагрузка вдоль плоскости панели (панель в роли диска); 2 – нагрузка, перпендикулярная плоскости панели (панель в роли опорной плиты

Крепление нижней направляющей к фундаменту осуществляется через уплотнительную ленту из пенополиэтилена "ЛИНОТЕРМ®-П" толщиной 10 мм стальными распорными анкерболтами, через шайбу из оцинкованной пластины BP50 с размерами 50х50х2,5 мм. Анкера устанавливаются у углов панели и у стоек каркаса с шагом 600 мм на расстоянии 50 мм от ближайшей стойки.

Стойки каркаса располагают с шагом 600 мм. Торцевые стойки стен располагаются с шагом 598 или 596 мм для создания уплотнительного шва шириной 4 мм между смежными стойками соседних стен. Уплотнение осуществляется лентой из пенополиэтилена "ЛИНОТЕРМ-П" толщиной 4 мм, которая наклеивается на профили. Соединение стальных элементов каркаса осуществляется самонарезающими самосверлящими винтами.

Горизонтальная и вертикальная обрешетки для стен типа 1 выполняются из профилей F 25-7 с шагом 600 мм. Горизонтальная обрешетка крепится к стойкам каркаса, фиксируя гидроветрозащитный материал. Вертикальная обрешетка крепится к горизонтальной с шагом 600 мм.

Оконные и дверные проемы рекомендуется принимать шириной до 1,2 м, т. к. в этом случае не требуется дополнительного усиления конструкции перемычки, выполненной из профиля A.T60P.

Для обеспечения устойчивости элементов каждой панели в ее плоскости на наружной плоскости каркаса в его глухих участках (шириной 1,8 м) устанавливаются связи из стальных оцинкованных полос размером 0,7х40 мм, которые закрепляются ко всем стойкам связуемого участка панели самосверлящими винтами ST.

Здания выполняются c пролетом покрытия до 12 м и длиной до 75-90 м. Несмещаемость верхнего пояса стен из их плоскости является необходимым условием их устойчивости. В табл. 4 приведена расчетная поперечная ветровая нагрузка на верхнюю обвязку панелей и соответствующий шаг поперечных стен, при котором верхние опоры стоек можно считать несмещаемыми.
При большем шаге внутренних поперечных стен или вообще их отсутствии устойчивость стен обеспечивается постановкой горизонтальных связей по их верху (точнее, по низу балок чердачного перекрытия).

Таблица 4
Ветровые нагрузки на верхнюю обвязку панелей


При креплении обшивки к стойкам стального каркаса создается сборный строительный элемент – так называемая «панель». Эта панель способна воспринимать нагрузки как в своей плоскости (действуя как «диск»), так и перпендикулярно к плоскости (действуя как «опорная плита»). Благодаря этому конструкции из холодногнутых тонкостенных профилей с обшивкой можно использовать как для горизонтальных, так и для вертикальных несущих строительных элементов. Жесткость материалов, применяемых в качестве обшивки, столь высока, что при достаточном качестве крепления исключается потеря устойчивости холодногнутых профилей в плоскости стен, а также потеря общей устойчивости при продольном изгибе и кручении. Одновременно стеновые панели используются для восприятия вертикальных нагрузок и придания сооружению устойчивости при воздействии внешних нагрузок, возникающих под воздействием ветра.


Обеспечение требуемого сопротивления теплопередаче и пароизоляции

Минимальная толщина утепляющего слоя должна определяться расчетом исходя из требуемого расчетного сопротивления теплопередаче в зависимости от расчетных характеристик отопительного периода (средняя температура и продолжительность) для данного района строительства, принимаемых по СНиП 23-01.

При расчете требуемых характеристик утепляющего слоя следует учитывать расчетные значения показателей теплопроводности материалов внутренней и наружной обшивки.

Обеспечение пароизоляции осуществляется путем установки рулонных материалов с низкой паропроницаемостью под внутреннюю обшивку и должно предотвращать накопление конденсата внутри стены. Дополнительным условием сохранения свойств утепляющего слоя является обязательное обеспечение гидроветрозащиты.

В зависимости от значения показателя градусо-суток отопительного периода нормировано минимально допустимое сопротивление теплопередаче стены. Значения величины приведенного сопротивления теплопередаче панелей разной высоты и толщины определены на основании исследований НИИСФ «Заключение по теплофизическим характеристикам панелей» и приведены в табл. 5 для негорючих (НГ) минераловатных плит плотностью 37-40 кг/м³ с расчетными значениями: lА = 0,042 Вт/(м·К) и lВ=0,045 Вт/(м·К). При расчете принят наиболее распространенный вариант расположения стоек через 600 мм.

Таблица 5
Приведенное сопротивление теплопередаче в зависимости от размеров панелей


Для конкретного географического пункта, вида здания или помещения и условий эксплуатации (А или Б) определяется необходимое R0тр. Затем по табл. 5 определяется толщина панели с R0тр не менее требуемого минимального приведенного сопротивления теплопередаче.


Обеспечение требуемой звукоизоляции

Требования по звукоизоляции к наружным ограждающим конструкциям в нормативных документах (СНиП 23-03-2003) не приводятся, т. к. требуемая звукоизоляция рассчитывается для каждого конкретного случая. Как показывают расчеты, требования к звукоизоляции наружного ограждения намного ниже, чем звукоизоляция каркасно-обшивных стен, отвечающих теплофизическим требованиям. В связи с этим звукоизолирующие свойства стен можно не учитывать при расчете проникающих уровней транспортного шума, т. к. шум в помещении будет определяться только звукоизоляционными свойствами окон. Значения индексов изоляции воздушного шума каркасно-обшивных стен различной толщины, полученные на основании заключения НИИСФ, приведены в табл. 6.

Таблица 6
Индексы изоляции воздушного шума



Обеспечение требуемых пожарно-технических характеристик

При проектировании зданий следует применять правила противопожарной защиты людей и зданий, содержащиеся в СНиП 21-01, а также дополнительные требования пожарной безопасности, установленные в СНиП на здания различного назначения. Противопожарные расстояния между зданиями различного назначения должны соответствовать требованиям планировки и застройки городских и сельских поселений, содержащимся в СНиП 2.07.01.

Пожарно-технические характеристики наружных несущих стен, полученные на основании заключения ФГУ ВНИИПО МЧС России, приведены в табл. 7.

Таблица 7
Пожарно-технические характеристики наружных несущих стен


Указанные в табл. 7 пожарно-технические характеристики стен соответствуют требованиям, предъявляемым СНиП 21-01 к зданиям III степени огнестойкости с классом конструктивной пожарной опасности С0.

При соблюдении рекомендаций настоящего документа наружные несущие стены должны обеспечивать прочность и устойчивость здания в течение предполагаемого срока службы здания, который устанавливается в задании на проектирование. Долговечность элементов стального каркаса "СТАЛДОМ®" из стальных оцинкованных холодногнутых профилей, с двухсторонним цинковым покрытием не менее 275 г/м² составляет 50 лет.