Возведение домов с металлическим каркасом в основе является сравнительно новым веянием на отечественном рынке строительных услуг. Несмотря на это, данная технология приобрела большую популярность и широко используется при строительстве жилых зданий, промышленных и торговых объектов. Она позволяет значительно удешевить и ускорить строительство. При этом конечный результат ничуть не уступает по своим техническим параметрам и экономическим показателям традиционным сооружениям.
Здания с металлическим каркасом: область применения
Каркасные дома начали возводить довольно-таки давно. Изначально несущая конструкция выполнялась, как правило, из дерева. Но сегодня потребители отдают предпочтение металлическому профилю. В принципе, материалы сопоставимы по стоимости, но в то же время стальные опоры более надежны, имеют гораздо больший запас прочности, не подвержены гниению. Да, возможно, они окисляются и ржавеют. Но современные технологии позволяют создавать на поверхности надежное антикоррозионное покрытие (как диффузионного типа, так и гальваническое напыление). Таким образом, устройство металлического каркаса вполне оправдано.
Область применения
На протяжении длительного периода времени такие дома строились для нужд сельского хозяйства (теплицы, хлева, бараки), малой промышленности (цеха, мастерские) и складского хозяйства (терминалы, склады). Параллельно усовершенствованию технологии металлический каркас все более часто использовался в строительстве элитных строений по дорогим и эксклюзивным архитектурным проектам. Сегодня в Японии, а также в странах Западной Европы и США большинство зданий возводятся по этой технологии.
Почему следует отдать предпочтение именно каркасной основе?
Каркасное строительство имеет множество преимуществ по сравнению с другими методами возведения строений:
- сравнительно небольшие затраты на строительные материалы;
- скорость возведения (построить полноценный хороший дом можно в кратчайшие сроки – всего лишь за месяц);
- возможность вести строительство непрерывно, без учета погодного фактора, даже если идет снег с дождем;
- такие постройки имеют небольшой вес, поэтому отсутствуют усадочные процессы, приводящие к растрескиванию стен и перегородок металлического каркаса;
- возможность построить дом самостоятельно, для чего понадобится лишь краткосрочная помощь нескольких человек (возможно, членов семьи).
Основные недостатки
Прежде чем приступить к строительству, нужно взвесить все преимущества и недостатки той или иной технологии. У каркасного здания много плюсов, но имеются и минусы. Так, его проектирование сопряжено с целым рядом сложных расчетов, которые очень трудно провести самостоятельно, не будучи инженером-строителем и не обладая специальными знаниями. Ошибка в расчете нагрузки и неправильный выбор профиля или несущей способности опор чреваты катастрофическими последствиями.
Материалом профиля служит, как правило, сталь обыкновенного качества, не имеющая легирующих элементов (хром, никель и др.). Такой материал является наиболее дешевым. Но при отрицательных температурах несущая способность такой конструкции существенно падает (свойство так называемой хладноломкости). Поэтому в условиях климатического холода такой каркас не стоит применять.
Несовершенство такого материала сказывается и при высоких температурах, которые могут быть вызваны пожаром. При нагреве сталь обыкновенного качества теряет упругость и прочность, а это может привести к обрушению здания.
Сталь, как и любой железный материал, обладает очень хорошей теплопроводностью, поэтому металлический каркас здания поглощает и выводит наружу тепло. Следовательно, утепление такого строения требует больших затрат на материалы и работы. Это еще один недостаток, на который следует обращать внимание, тем более в условиях наших суровых зим и высоких цен на энергоносители.
Требования к проектированию и изготовлению элементов конструкции
Проект должен соответствовать нормативно-правовым актам в сфере строительства, учитывать назначение здания, характер грунта, особенности транспортной доставки комплектующих, сборки каркаса, условий эксплуатации (в том числе погодных), свойств используемых материалов.
Производство каждого отдельно взятого элемента металлической конструкции должно соответствовать ГОСТу и отраслевым стандартам, техническим условиям предприятия-изготовителя. Не допускается отклонение от технологии, принятой на заводе. Каждый элемент должен удовлетворять предъявленным требованиям, обеспечивать регламентированную несущую способность. Сварные соединения в обязательном порядке проходят тщательный контроль (визуально и посредством ультразвука). Антикоррозионные и декоративные покрытия наносятся на заводе с использованием специализированного оборудования. Допускается нанесение защитного покрытия на месте монтажа металлоконструкций в случае повреждения слоя при транспортировке и при сборке каркаса.
На заводе все элементы проходят очистку от окислов, обезжириваются (для этих целей может использоваться ультразвуковая ванна).
Не допускается превышение предельных отклонений значений, указанных в проектно-конструкторской документации.
Элементы каркасного дома и применяемые материалы
Дом является сложным инженерным объектом и состоит из следующих элементов: основание (бетонный фундамент), непосредственно металлический каркас стен, перегородки, крыша, отделка (как внутренняя, так и наружная), утеплитель.
Фундамент является обязательным элементом дома, без которого жилище долго не прослужит. Его отсутствие допускается лишь при возведении небольших построек (например, теплицы или парника).
Наиболее распространенным материалом для каркаса является квадратный металлический прокатный профиль со стороной 100 сантиметров. В некоторых случаях можно использовать элемент со стороной квадрата 60 сантиметров.
Для внутренней отделки рекомендуется применять доски из хвойной древесины. Снаружи дом принято отделывать сайдингом или штукатуркой. Применять для этих целей натуральную древесину также можно, но такое решение обойдется дороже.
Утепляют здания плитами пенопласта толщиной от 6 до 10 сантиметров. Полосами из пеноизола утепляются несущие элементы каркаса.
Чердак или крыша могут быть сконструированы как отдельные элементы, а могут быть логическим продолжением основного каркаса. Профиль для стропил зависит от кровельных материалов, которые будут применяться, а также от величины уклона крыши. В общем случае, чем больше наклон поверхности крыши, тем более тонкий профиль применяется.
Устройство каркаса здания
Чтобы конструкция отвечала требованиям безопасности и служила много лет, она должна иметь ряд обязательных элементов. Это горизонтальная рама, колонны для соединения с фундаментом и надежной фиксации, конструктивные элементы для строп, балки, прогоны для крепления материалов. Таким образом, каркас – это набор конструктивных элементов, связанных в единую систему.
Выделяют каркасы связевого, рамного, а также рамно-связевого типа. Рамно-связевые используются при возведении малых архитектурных форм (горизонтальные рамы скреплены вертикальными колоннами). А вот связевый тип используется для строительства масштабных высотных зданий.
Особенности сборки каркасной конструкции
Монтаж металлического каркаса можно осуществлять лишь после обустройства фундамента. Для постройки таких домов применяются легковесные материалы, поэтому допускается некапитальный фундамент. Его при необходимости можно разобрать, перевезти на новое мест и заново собрать.
Сборка каркаса заводского изготовления сравнительно проста. Ведь все элементы имеют отверстия для болтов. Необходимо в строгом соответствии с инструкцией от производителя собрать этот конструктор. Кстати, при возведении каркаса использование разборных соединений предпочтительней неразборных видов (в частности, сварки). Такая конструкция будет значительно лучше поглощать колебания и не разрушится. Сварное же соединение может просто лопнуть при значительном порыве ветра или небольшом землетрясении.
Сборка нетипового дома доставит гораздо больше хлопот. Без сварочного аппарата в таком деле трудно обойтись. Как известно, свариваемость сильно ухудшается при повышении процентной доли углерода в составе стали. По этой причине для таких целей нужно по возможности использовать прокат из малоуглеродистых марок сталей.
Этапы сборки каркаса
Прежде всего устанавливаются вертикальные колонны и стойки. В дальнейшем эти элементы соединяются между собой посредством тонких вертикальных профилей. Жесткость всего каркаса обеспечивается раскосами. Следует начинать сверху и постепенно продвигаться вниз.
В последнюю очередь собирается крыша (чердак). Параллельно со сборкой кровельной части можно начинать проводить отделочные работы.
Особенности устройства лестниц
Основой любой лестницы на металлическом каркасе являются отдельные модули, которые надежно соединены между собой сваркой.
Подобную лестницу несложно сделать и самостоятельно, только вот едва ли она будет иметь достойный и стильный внешний вид. Впрочем, если обустраивается переход на второй этаж из металлического каркаса в гараже или на складе, то это не страшно. А вот если необходима лестница в гостиную комнату коттеджа, то она должна выглядеть аккуратно и стильно. Существует много компаний, готовых изготовить лестницу конкретно под ваши нужды, разработать хороший дизайн-проект и реализовать его. С креплением лестницы к металлическому каркасу конструкции сложностей не возникнет.
