архитектура и строительство

Металлические конструкции в жилищном строительстве

Конструкции|В последние годы все более популярной становится технология возведения жилых малоэтажных домов, использующая в качестве несущего каркаса тонкостенный, гальванизированный прокат холодного катания. Эту технологию можно считать своеобразным компромиссом между российской традицией строительства "на века" и облегченными каркасным строительством, использующим массив дерева, условно называемым в России "канадской технологией".

Применение стальной рамы в строительстве имеет долгую традицию. Реже стальные конструкции использовались в малоэтажном домостроении. При этом применение стального каркаса в малоэтажном жилищном строительстве не имеет ярко выраженной национальной направленности. Примеры таких домов можно найти во многих странах, в том числе так отдаленных, как, например, Новая Зеландия и Австралия. Однако особое значение для определения основных направлений развития мировой стройиндустрии имеют, как правило, тенденции в североамериканском жилищном строительстве.

Растущая заинтересованность строителей технологией стальной рамы применительно к жилищному строительству обусловлена двумя группами причин. Первая их них - это технологический прогресс и разработки специальных систем в области стальных конструкций. Вторая группа - это проблемы, связанные со снижающейся доступностью высококачественного массива дерева, соответствующего нормативным предписаниям. Следует также упомянуть об экологических соображениях и ресурсосбережении.

Масштабы жилищной проблемы во многих странах, в том числе в России, таковы, что применение массива дерева и продуктов, изготавливаемых на базе древесной стружки, означало бы уничтожение в короткое время значительной части лесного фонда. Вследствие не всегда разумной его эксплуатации в прошлом качество доступной древесины заметно ухудшилось. Нерегулярность поставок, расширение предложений за счет древесины более низкого качества и другие причины расшатали сложившуюся структуру рынков, следствием чего являлся рост и нестабильность цен. Учитывая специфику строительства, невозможность составления окончательной сметы и перенасыщение договоров форс-мажорными оговорками повлияло на структуру потребительского спроса и его сдвиг в сторону более надежных вариантов строительства. Все больше внимания уделяется альтернативным дереву строительным материалам и технологиям. Этому способствовала также разработка техники составления проектных смет, в особенности - проектирования по критерию оптимальной стоимости (OVE -optimal value engineering).

Сама же сталь имеет неоспоримые преимущества в сравнении с древесиной. Это, например, долговечность, отсутствие влагопоглощения, стабильность размеров (отсутствие усадки, деформации, растрескивания), непосредственная восстанавливаемость и возможность использования вторичного сырья в конечном продукте (до 70%), она имеет более прочные соединения элементов, самое высокое соотношение прочности к весу среди строительных материалов, а так же - не гниет, "не съедобна" для всех видов насекомых и грызунов, не горюча и не содержит химических консервирующих средств. Нагрузки, которые способны выдержать качественные стальные профили, составляют от 1477 до 2321 кг/см2, тогда как для западно-американской ели -127 кг/см2. Несмотря на указанные преимущества, полностью учитываемые в коммерческом и промышленном строительстве, применение стальных конструкций в жилищном строительстве сдерживалось не только существующими традициями, но также отсутствием нормативной базы, разработок комплексных систем стальных каркасов для жилищного домостроения, программного обеспечения для проектных работ.

Ситуация начала изменяться, когда к решению существующих проблем подключились государственные структуры в кооперации с крупными производителями тонкостенного (light gauge) проката холодного катания, толщина которого составляет от 0,45 мм до 2,45 мм. С 1992 года американское министерство жилищного строительства и урбанизации (HUD) финансирует проведение научно-исследовательских работ, призванных выявить, оценить и выработать рекомендации относительно наиболее прогрессивных строительных технологий и материалов. Результатом этих работ являются не только аналитические и информационно-справочные публикации, но также своды обязательных предписаний и факультативных рекомендаций.

Итак, HUD в кооперации с Dietrich Industries, Inc., известной в мире фирмой, специализирующейся в производстве стального проката для жилищного строиельства, разработали систему стальных тонкостенных профилей для каркасного жилищного малоэтажного домостроения. Эта система известна сегодня как TradeReadyR и Big "D". Интегральной частью этой системы являются также наборы фирменных крепежей и соединительных элементов, а также - стальных аксессуаров. Система TradeReady3 состоит из пяти подсистем: системы устройства полов (TradeReadyR Floor System), системы вертикальных (несущих и ненесущих) профилей (TradeReadyR Stud), системы стальных ферм (TradeReadyR Truss), системы перемычек оконных и дверных проемов (TradeReadysHeader) и системы разделительных и направляющих профилей (TradeReadyR SpazzerTBar).

Система TradeReadyR дополняется элементами системы Big "D" в виде горизонтальных направляющих (tracks), соединяющих профили сверху и снизу в одну цельную раму. Разработанная система быстро стала эталоном в жилищном малоэтажном строительстве, особенно после внесения в строительные нормы и правила соответствующих изменений. Применению системы способствовала также разработка специального программного обеспечения SteelXpertT (последняя версия 1.2), с помощью которого можно провести все необходимые инженерные расчеты, в том числе экономическое обоснование проекта.

Упомянутая выше фирма Dietrich Industries, Inc. не является, конечно, единственным производителем комплексных, каркасных конструкций для жилищного строительства. Под ее влиянием все большая часть производителей выпускает изготовленные заводским способом, соединенные рамные конструкции, прежде всего фермы для устройства крыш.

Наличие готовых рам придает конструкции дополнительную прочность. При этом вес соединенных готовых элементов значительно меньше, чем аналогичных конструкций, изготовленных из массива дерева. Прочность стальной рамы и отсутствие деформаций вследствие высыхания создают, в свою очередь, возможность изготовления стеновых панелей. Большое значение технология стальной рамы приобрела для жилищного домостроения заводского типа, особенно мануфактурного, где вопрос прочности конструкции и одновременно ее веса имеет принципиальное значение. Транспортировка мануфактурных домов по общедоступным дорогам регулируется особыми правилами, которые временно допускают нагрузку на оси примерно на 20 % выше, чем разрешено для всех остальных видов автомобильного транспорта.

Усиленная, благодаря стальному каркасу, конструкция мануфактурных и модульных домов создает возможность более широкого выбора материалов обшивки каркаса.

Поэтому, повышенным интересом стали пользоваться материалы, способные в меньшей мере нести конструкционные нагрузки (load bearing), но зато более дешевые и менее экологически уязвимые. Это прежде всего плиты на базе цемента, в производстве которых во все большей степени используется вторичное сырье или стекловолокнистые материалы. Здесь можно, например, указать на плиты PLYCEMB и ELTOBOARD. Цементные композитные плиты начали производить в Австрии еще в начале XX века.

Конструкционные плиты PLYCEMR (полное название PLYCEM FIBER-REINFORCED CEMENT BOARD) производит фирма U.S. ARCHITECTURAL PRODUCTS, INC. (владельцем товарного знака является фирма AMANCO Group of Companies). Светло-серые плиты имеют одну сторону глянцевую, а вторую матовую. Сырьем для их изготовления служит Portland-цемент, минерализеванные целлюлозные волокна, минеральные добавки и силикатная пропитка. Целлюлозные волокна изготавливаются из вторичного сырья. Фирма производит три вида плит: стеновые, для изготовления негорючих крыш (как альтернатива дорогостоящей негорючей фанере) и плиты перекрытия. Стандартные размеры плит составляют: ширина до 1220 мм, длина от 2439 мм до 3048 мм.

Стандартная толщина плит составляет от 8 мм (минимальная 6 мм) до 22 мм (максимально до 30 мм). Из-за присутствия цемента плиты характеризует высокая щелочность, поэтому плиты могут быть покрыты материалами, устойчивыми на действие щелочей. Вариантом плит PLYCEM является плита Steel-Gem, комбинация тонкостенного профиля и цементной плиты PLYCEM. Теплотехнические свойства плит не являются высокими. Проведенные тесты показали, что для плиты толщиной 12,5 мм коэффициент теплового сопротивления R равен 0,30. Все чаще плиты PLYCEM применяются для комплексной обшивки (стены, пол, крыша) каркасов модульных домов. Этому способствует применение в качестве каркаса стальных тонкостенных профилей.

Известным не только в Европе, но и далеко за ее пределами, производителем плит на базе цемента является голландская фирма Eltomation. Мировую известность фирма приобрела не столько благодаря производимым плитам, сколько из-за высококлассных машин для их производства, которые с успехом работают в более 30 странах мира, от Скандинавии до Австралии. С их помощью изготавливаются три основных вида плит: цементно-древесноволокнистые плиты (Wood Wool Cement Boards -WWCB) и цементно/гипсово-древесно-стружечные плиты (Cement/Gypsum Bonded Particle Boards - CBPB/GBPB). Новинкой является цементно-древесноориентированная плита EltoBoard (эдакая цементная OSB). Плита может выпускаться с отделкой под кирпич, дерево, натуральный камень и применяться в качестве конструкционного несущего элемента. На базе цементно-древесноволокнистых плит изготавливаются "сэндвич" - панели, в которых применяются теплоизоляционные материалы, как, например, пенополисти-рол Styrofoam, пенополиуретан, минеральная вату Rockwool и другие.

В последнее время все чаще применяются также панели, являющиеся интегрально соединенными плитами OSB со стальными тонкостенными профилями. Эти панели прошли соответствующие испытания в известной нашим читателям лаборатории NREL. Стальной каркас способствует их применению в качестве несущих элементов строительной конструкции.

Особым видом панелей на базе стального каркаса являются панели ThermaSteelT/Wallframe, производимые фирмой ThermaSteelT Corporation. Эти панели хорошо известны в России под названием "Радослав". Панели, производимые материнской фирмой ThermaSteelT Corporation, образуют систему, называемую ThermaSteelT Building System. Панели представляют собой плиты твердого модифицированного вспененного полистирола и стальных профилей типа С, втиснутых снаружи методом прессования в полистирольную плиту размером 1220 на 2440 мм. Система профилей ThermaSteel14 состоит из стеновых панелей, панелей для крыши и плит перекрытия. Стеновые панели могут выпускаться в варианте с оконными и дверными проемами.

Приведенные здесь вкратце примеры свидетельствуют о том, что стальные конструкции из тонкостенного проката постепенно начинают вытеснять традиционно применяемые в малоэтажном жилищном строительстве материалы.

Применение абсолютно негорючих материалов при устройстве крыш, как, например, в случае композитных плит на базе цемента, продиктовано не только прямым запретом использования воспламеняемых материалов, но и экономическими причинами. При этом, экономия на издержках может быть весьма ощутимой. Например, альтернативное применение плит PLYCEM, уложенных на стальной каркас из тонкостенных профилей, дало при сооружении крыш двух жилых односемейных домов экономию в размере около 100 000 долларов. На такие деньги можно дополнительно построить один средний одноэтажный дом. Деньги любят счет.

В заключение приводимого в журнале обзора современных технологий жилищного домостроения следует сделать одно общее замечание. Выбор конкретной технологии зависит от санитарных, противопожарных и строительных норм и правил, а также от экономических расчетов. Внешне дома, построенные с применением любой из представленных нами технологий, в том числе мануфактурные, ничем не отличаются друг от друга! По прочности и долговечности эти дома соответствуют заложенным в проектах параметрам в соответствии со строительными нормами и правилами. Но в проектные решения никто разумный не закладывает за счет значительного увеличения затрат прочность, требуемую для противотанкового бункера, дабы удовлетворить абсурдное желание построить дом "на века". В этом и заключается смысл параметрического регулирования строительства. А будку для собаки можно изготовить и монолитным способом. Жаль, что собака не может говорить в отличие от архитекторов. Но может, зато она способна думать?

Одной из областей применения тонкостенного стального проката является мануфактурное и модульное жилищное домостроение. И не удивительно. Именно в этой области соотношение размеров (габаритов), веса и прочности всей конструкции имеет первостепенное значение. Это обусловлено двумя основными причинами. Первая из них - это вопросы, связанные с транспортом и существующими ограничениями на допустимые нагрузки на оси как тягача, так и трейлера. Вторая причина - это стремление производителей мануфактурных и модульных домов к максимальному увеличению полезной площади, за счет применения равных по прочности, но более тонких материалов. При существующих ограничениях габаритов перевозимых по дорогам домов, их секции или модулей - это единственно возможное решение. Здесь на подмогу пришли не только производители тонкостенного стального проката, но и специалисты из области строительной химии. Единственным серьезным ограничением в более широком применении современных материалов в мануфактурном и модульном строительстве является рост издержек производства, связанный с из применением.

В последнее годы, вследствие "ответного удара" со стороны традиционных технологий жилищного домостроения, эти два вида технологий потеряли в значительной степени свою ценовую конкурентоспособность. При наличии всех других факторов, ограничивающих и сдерживающих их более широкое применение, о чем речь идет в отдельной статье в этом номере журнала, потеря ценовой конкурентоспособности может оказаться губительной для этих технологий. Поэтому, производителями мануфактурных и модульных домов были приняты различные меры, направленные на изменения неблагоприятно складывающейся ситуации. Какие именно - ищите ответ в этом и следующем номере журнала.

Автор: Збигнев Межва

Источник: Профессиональное строительство N4(14)2001г.


Как самостоятельно сделать отопление в доме своими рукамиДля того чтобы своими руками сделать отопление в частном доме...
Варианты бизнес-центровОгромное количество предложений по аренде помещений для организации бизнеса может...
Выбираем окна для квартирыПластиковые окна с каждым днём набирают всё большую популярность, и...
Что важно знать при строительстве дачи?Приобретая участок под застройку дачи, каждому хотелось бы, чтобы дом...
Современные мансардные окна в ОдессеМансарды, в настоящее время, становятся чрезвычайно популярными. И Одесса, конечно...
Rambler's Top100