Плюсы и минусы зданий из ЛСТК, технология строительства
Все о легких стальных тонкостенных конструкциях: что такое ЛСТК, технология, этапы строительства. Какой фундамент необходим для зданий из металлоконструкций.
Содержание статьи:
Дом из ЛСТК. Быстровозводимые конструкции ЛСТК
Технология ЛСТК – плюсы и минусы
Мифы вокруг строительства с применением ЛСТК
Суть строений на стальном каркасе
Системы утепления и заполнения
Здания из ЛСТК: плюсы и минусы в деталях
Технология ЛСТК заслуженно считается одним из современных методов возведения зданий и сооружений. Она основана на применении легких стальных тонкостенных конструкций, представляющих собой профили, которые изготавливаются из оцинкованной стали. ЛСТК используются для возведения несущего каркаса здания. Благодаря продуманной и просчитанной конфигурации конструкций, достигается необходимый уровень прочностных и несущих параметров при крайне небольшой массе здания.
ЛСТК изготавливаются в заводских условиях, что обеспечивает высокую точность геометрических размеров. Для их производства применяется высокопрочная сталь с оцинкованным покрытием, толщина которой варьируется в широких пределах и доходит до 4 мм. Монтаж каркаса из ЛСТК-конструкций осуществляется при помощи болтовых соединений, что обеспечивает как скорость выполнения работ, так и надежность соединений и узлов.
На следующем этапе строительства каркас из ЛСТК обшивается профнастилом, стеновыми и кровельными сэндвич-панелями, другими листовыми материалами. Такой вариант устройства ограждающих конструкций дополнительно подчеркивает все главные достоинства технологии – скорость строительства, его доступную стоимость и возможность ведения работ круглый год.
Популярность строительства с применением ЛСТК объясняется несколькими очевидными достоинствами технологии. Наиболее значимыми из них являются такие:
Главным и, по сути, единственным реальным серьезным недостатком рассматриваемого способа строительства выступает необходимость четкого соблюдения всех технологических требований. Прежде всего, это касается монтажа несущего каркаса здания, исключающего возможность образования так называемых «мостиков холода». Все остальные минусы технологии, которые тиражируются на различных псевдопрофессиональных строительных ресурсах, являются голословными утверждениями, не имеющими ничего общего с действительным положением дел.
Настолько впечатляющий набор технико-эксплуатационных свойств при почти полном отсутствии недостатков привел к тому, что сегодня по технологии ЛСТК возводятся не только производственные и коммерческие постройки, но и жилые дома. Этому не способны помешать даже несколько устоявшихся мифов, которые сопровождают этот способ строительства практически с момента его появления на отечественном рынке.
К числу наиболее часто декларируемых недостатков технологии строительства с применением ЛСТК относятся такие утверждения:
Детальное рассмотрение особенностей строительства с использованием ЛСТК, ее плюсов и минусов позволяет сделать однозначный вывод. Он заключается в хороших перспективах и дальнейшем росте популярности технологии на отечественном рынке.
ЛСТК расшифровывается как «легковесные стальные тонкостенные конструкции» и это определение достаточно точно отражает основную технологическую концепцию. Немногие знают, что понятие ЛСТК включает два вида строительных материалов:
Сегодня речь пойдёт именно о профильных системах, они наиболее специфичны и характеризуются высокой технологичностью применения. Материалы для строительства каркаса — не просто погонаж оцинкованного сталепроката. Каждая деталь изготавливаются индивидуально как отдельная часть конструкции, то есть нарезка и подгонка элементов каркаса по месту не производится. Заказчик просто сортирует предоставленный набор изделий и использует их согласно строительному проекту и схеме сборки.
Преимущества и недостатки зданий, построенных по технологии ЛСТК, по большей части те же, что и у каркасных сооружений иных типов. Это высокая точность, существенное снижение нагрузки на фундамент, возможность обойтись без применения тяжёлой техники на участке и завершить возведение коробки в кратчайшие сроки. В полостях каркаса можно разместить внушительное количество инженерных коммуникаций, стены могут содержать до 400 мм утеплителя, при этом конфигурация и планировка здания видоизменяются самыми разнообразными способами без ущерба для прочности и удобства эксплуатации здания.
И всё же при знакомстве с технологией ЛСТК интерес представляет не столько сам процесс строительства, сколько нюансы проектирования домокомлекта и политика производителя относительно качества исходного сырья и готовой продукции. Крайне важна материальная база: оборудование для гибки и резки металла должно осуществлять производственный цикл в автоматическом режиме без влияния человеческого фактора. Нельзя забывать и о логистике: только бережная доставка и комплектность набора деталей могут гарантировать отсутствие рекламаций и успешное завершение проекта.
Основным конструктивным элементом зданий из ЛСТК считается так называемый термопрофиль. Такое специфичное название он получил благодаря специальной перфорации — насечкам, смещённым в шахматном порядке, которые существенно затрудняют передачу тепла в поперечном направлении. В остальном термопрофиль ничем не отличается от обычного каркасного стального, который также широко используется там, где нет нужды искусственно увеличивать сопротивление теплопередаче, например, в основе внутренних несущих стен.
Все профили классифицируют по ряду признаков:
Обычно типоразмер профиля определяется теплотехническим расчётом, от него зависит максимально возможная толщина утеплителя, которым заполняют полости каркаса. При необходимости теплоизоляционные свойства стен можно усилить за счёт внешнего пояса теплозащиты, однако при этом в корне изменится тепловая механика стен и состав пирога. Форма профиля определяет его назначение: как и большинство каркасных систем, ЛСТК включает направляющие и стоечные профили, а также усиленные прогоны и специальные элементы, такие как косынки и перемычки.
Класс оцинкования и толщина металла — основные показатели, определяющие долговечность конструкции. С этим связан один из основных минусов технологии ЛСТК, ведь ни сами постройки, ни материалы, используемые при их возведении, не стандартизируются отечественными нормами. Этой уловкой охотно пользуются недобросовестные производители, не обеспечивая достаточной устойчивости к нагрузкам и коррозии.
Толщина металла также обеспечивает конструкции необходимую прочность, в связи с чем возникает вопрос: как определить подходящий вид металлопроката? Самостоятельно — никак, для этих целей используют средства специализированных САПР. Помимо конструкторской части такие программы имеют возможность моделирования физических процессов для корректного прогнозирования эксплуатационных нагрузок.
Один из главных аргументов, которые приводятся в пользу ЛСТК, это существенное снижение веса здания. В связи с этим предполагается меньше затрат на ведение выемки грунта и устройство фундамента, однако существует ряд оговорок.
Во-первых, такое преимущественно характерно практически для всех каркасных зданий, а также для построек из сэндвич-панелей. По весу стальной каркас сопоставим с деревянным, хотя и характеризуется большим сроком службы, обеспечивая высокую стабильность геометрии. А вот что действительно важно, так это возможность начать работы по сборке практически сразу, не дожидаясь первичной осадки фундамента в грунт.
Во-вторых, рекомендации по сооружению ленточного или свайно-ростверкового фундамента не всегда актуальны. Если дом нуждается в эксплуатируемом цокольном этаже, постройки МЗЛФ избежать не удастся, это единственный тип основания, способный справляться с боковым давлением грунта и силами морозного пучения.
В целом же здание из ЛСТК может возводиться на практически любом типе фундамента, включая свайно-винтовые и плитные. Одно из достоинств легковесного стального каркаса в том, что он не требует закладки анкеровок для крепления. Однако при этом следует обеспечить свободную от арматуры центральную зону, в которую будет выполняться крепление направляющих профилей.
Важнейшим недостатком построек на стальном каркасе считается их крайне низкая степень теплозащиты. С одной стороны, это обусловлено многочисленными мостиками холода, представленными стоечными профилями, следующими сквозь все сечение стен, с другой — ограниченной толщиной ограждающих конструкций. Также возникает проблема, характерная для всех каркасных домов — продуваемость.
Чтобы дом из ЛСТК имел высокую энергоэффективность, его возведение должно выполняться строго по технологии. Существует два варианта тепло- и ветрозащиты, первый и наиболее популярный из которых — заполнение пространства между элементами каркаса минеральной ватой плотностью 80–100 кг/м³ в несколько слоёв с перекрытием стыков между матами. Такой способ утепления называют базовым, его характерная особенность в том, что он не решает полностью проблему мостиков холода и продуваемости
Другой вариант — заполнение свободных полостей в стенах пенобетоном без армирования. Такой вариант оптимален при устройстве перекрытий: слой бетона наливают поверх профилированных листов, закреплённых к балкам и выполняющих роль несъёмной опалубки. Также заливка бетоном успешно используется и для стен, за счёт чего все элементы каркаса надёжно связываются между собой. Существенный недостаток бетонного заполнения — увеличение массы здания, чем можно пренебречь при строительстве на МЗЛФ или монолитной плите достаточной мощности.
Хотя формулировка ЛСТК отражает суть лишь несущей части конструкции, сама технология продвинулась намного дальше. В частности, ею предусмотрена система защиты от продувания и потерь тепла за счёт использования дополнительной внешней и внутренней обшивки. Как правило, для этих целей используют СМЛ и ЦСП снаружи, а также ГКЛ или ГВЛ внутри здания. Могут применяться любые иные листовые материалы чернового назначения с достаточно высокой прочностью, малым весом и минимальным значением линейных деформаций. Обшивка выполняется как с наружной, так и внутренней стороны, при этом предварительно на каркасе закрепляют паро- и ветрозащитные мембраны.
В случае заполнения полостей стенового каркаса бетоном обшивка может выполнять роль несъёмной опалубки, но при этом заливка смеси должна выполняться строго дозировано во избежание выпучивания. Поверхности, образованные черновой обшивкой, достаточно ровные, что повышает удобство и скорость выполнения отделочных работ, а в случае с наружными стенами — допускает устройство внешнего пояса утепления из плит пенополистирола.
Сталекаркасные постройки практически не ограничивают застройщика в выборе отделочных материалов. Более того, благодаря высокой точности сборки конструкции и наличию черновых поверхностей не требуется утомительной работы по выравниванию плоскостей, исправлению геометрии и сведению примыканий. Тот факт, что у здания 10х10 метров расхождение по диагоналям вписывается в пределы 10–15 мм, довольно показателен.
На внутренних поверхностях стен для сокращения расхода материалов и времени строителей допускается заменять черновые отделочные материалы на два слоя влагостойкого гипсокартона, нашитого вразбежку с перекрытием стыков. В итоге каждое помещение приобретает идеально ровные стены и прямые углы, впоследствии возможно применение любых декоративных материалов: от покраски до кафельной плитки.
Наличие листовой черновой обшивки на внешних стенах обязательно. Она выполняет комбинированную функцию, обеспечивая защиту утеплителя и выступая в роли жесткой связи для элементов каркаса. Также прослойка из СМЛ или ЦСП выступает своеобразным демпфером, сглаживающим сезонные и температурные колебания конструкции и не позволяя им влиять на внешний вид фасада. Непосредственно для отделки могут применяться технологии как мокрых, так и вентилируемых фасадов, в этом плане ЛСТК выбор ничем не ограничивает.
С вводом в действие российского Свода правил по проектированию ЛСТК и последовавшим за ним стремительным развитием нормативной базы проблема законодательного вакуума и связанных с ним барьеров в применении ЛСТК была решена. Но отрасль столкнулась с другим препятствием – дефицитом специалистов, владеющих методиками расчетов и проектирования ЛСТК. Ситуация осложняется недостаточным развитием методической базы по проектированию и отсутствием специализированных программных комплексов для ЛСТК: разработчикам приходится самим создавать базы данных и интегрировать их в существующее ПО, изначально предназначенное для проектирования обычных металлоконструкций. А для этого тоже необходимы ресурсы, в первую очередь – кадровые. Такие профессионалы выращиваются годами и есть далеко не в каждой компании, берущейся за проектирование и поставку ЛСТК. А цена ошибки на стадии проектирования, который сам по себе составляет незначительную долю в общей стоимости строительства, может оказаться колоссальной на этапе возведения и эксплуатации здания.
«Промсистема ЛСТК» рекомендует: доверяйте проектирование ЛСТК только компаниям с подтвержденной репутацией и обширным портфолио самостоятельно выполненных проектов. Большим плюсом будет наличие проектов, прошедших экспертизу.
Сам процесс производства ЛСТК устроен так, что риск человеческих ошибок минимален, если только они не допущены на стадии проектирования. Конструкции выпускают на автоматизированных промышленных линиях, обеспечивающих высокую точность изготовления. Впрочем, это относится только к ведущим заводам ЛСТК, где используется современное оборудование и внедрены системы контроля качества. Также существует определенный риск получить некачественные конструкции из-за использования сырья с более низкими характеристиками, чем заявлено. Некоторые недобросовестные поставщики в погоне за прибылью экономят на материалах, закупая более дешевую сталь сомнительного происхождения – с меньшей толщиной листа и защитного покрытия, чем указывают в документах. Правда, к счастью, это в большей степени относится не к несущим ЛСТК конструкциям из оцинкованного профиля, а к профлисту, металлочерепице и сэндвич-панелям.
«Промсистема ЛСТК» рекомендует: прежде чем размещать заказ на конструкции из ЛСТК, посетите предприятие-изготовитель, узнайте, как организовано производство, входной и выходной контроль качества. Выясните также, у кого изготовитель закупает сырье, запросите у него сертификаты на сталь. В России конструкционную оцинкованную сталь выпускают только три металлургических комбината – НЛМК, Северсталь и ММК. Каждая партия конструкций, которую отгружает вам завод, обязательно должна сопровождаться копиями сертификатов на материалы.
Такое преимущество ЛСТК, как удобная логистика, не отрицают даже их противники. Эти конструкции не только легкие, что позволяет их доставлять даже на территории без транспортной инфраструктуры, но и компактные за счет своей линейной формы. Но обратная сторона легкости – тонкостенность – делает ЛСТК более уязвимыми к механическим повреждениям и требует более аккуратного обращения с ними при погрузке/выгрузке и складировании. Например, паллеты с ЛСТК нежелательно складировать в штабели свыше трех ярусов, чтобы исключить деформацию нижних конструкций. Необходимо также принять меры для предотвращения возможного повреждения защитного цинкового покрытия.
«Промсистема ЛСТК» рекомендует: узнайте, как организована упаковка и отгрузка ЛСТК на заводе-изготовителе, а получив готовую партию конструкций, контролируйте соблюдение правил выгрузки и хранения, которые должны быть прописаны в технической документации поставщика.
Главное достоинство ЛСТК – высокая скорость монтажа, возможность вести его с минимальным привлечением людских ресурсов и крановой техники. Большая часть сборочных операций выполняется на земле, и только после этого укрупненные блоки быстро выставляются в проектное положение при помощи крана. Но монтаж ЛСТК, как и любая работа, требует определенных навыков и практики. Научиться этому несложно, но на первых порах неопытная бригада может допустить серьезные ошибки, например – повредить конструкции при подъеме краном из-за неправильной строповки, или нарушить последовательность установки и раскрепления конструкций, что может привести к обрушению собранного фрагмента каркаса. Другая опасная ошибка – отсутствие контроля натяжения гибких связей, отвечающих за устойчивость конструкции при порывах ветра. ЛСТК – благодарный материал в плане собираемости и скорости, но низкой культуры монтажа он не терпит.
«Промсистема ЛСТК» рекомендует: отнеситесь внимательно к выбору монтажной бригады, по возможности – посетите объекты, которые они монтировали, пообщайтесь с их заказчиками. Помните – технологии монтажа ЛСТК и обычных металлоконструкций – разные, и важно, чтобы монтажники имели опыт сборки именно ЛСТК.
Долговечность оцинкованных ЛСТК в обычных условиях эксплуатации – до 100 лет и более. Это подтверждено натурными испытаниями и многочисленными научными исследованиями российских и зарубежных специалистов. В России применение ЛСТК пока ограничивается устаревшими нормами защиты от коррозии, но в ближайшее время они будут актуализированы: соответствующее решение принято Минстроем в июле 2022. Что касается тепло- и звукоизоляционных характеристик домов с каркасом из ЛСТК, то при качественном монтаже ограждающих конструкций стен и перекрытий такие дома превосходят традиционные по обоим показателям. Особенно, если в качестве заполнителя каркаса используется сверхлегкий пористый пенобетон. Это монолитный материал, менее чувствительный к качеству монтажа, чем штучные материалы – теплоизоляционные плиты, из-за неправильной укладки которых могут возникнуть утечки тепла. Проблемы с мостами холода возникают только при нарушении технологии монтажа утеплителей, которые действительно иногда имеют место. И из-за таких отдельных случаев возникает негативный информационный фон на тему эксплуатационных недостатков ЛСТК. Но качество строительства – проблема универсальная, в равной мере касающаяся всех технологий.
«Промсистема ЛСТК» рекомендует: c точки зрения качества тепловой защиты, звукоизоляции и других эксплуатационных характеристик здания, сверхлегкий пенобетон имеет преимущества перед «сухим» способом теплоизоляции ЛСТК-домов.
Часто собственники как домов, так и квартир жалуются, что в только что построенном доме «нет ни одной параллельно-перпендикулярной плоскости и ровного угла». После возведения стен надо потратить еще уйму денег и времени, чтобы их выровнять. Дома, построенные по технологии ЛСТК, лишены этой проблемы по определению. Можно сразу обшивать гипсокартоном и клеить обои.
Наличие домокомплекта, точно нарезанного на заводе под конкретный проект дома с полным набором стандартных креплений (болтов, винтов, шурупов и т. д.) и инструкцией по сбору. Ничего не надо пилить, а также не требуется сварка. Это позволяет собрать дом быстро и без ошибок.
Технология ЛСТК позволяет поставить дом на облегченный фундамент и сэкономить деньги и время. Это особенно важно, если строительство дома планируется на участке земли со слабым грунтом.
Кроме того, вес и объем профиля, необходимого для строительства дома, позволяет привезти полный домокомплект с завода за раз одной машиной. Нет необходимости в тяжелой строительной технике, такой как подъемный кран. Экономия на транспортных и погрузочно-разгрузочных работах.
При возведении каркаса дома его не надо укрывать от дождя и снега. Каркас можно возвести и оставить на зиму без крыши и обшивки – с ним ничего не случится.
Отсутствие мокрых циклов при его возведении дает независимость от источников воды, а также от температуры окружающей среды, следовательно, каркас можно собирать и в мороз.
Дом в зависимости от сложности проекта может быть возведен менее чем за один месяц. ЛСТК-профиль не надо обрабатывать антисептиком.
Проложить электричество, вентиляцию, трубы водоснабжения и отопления можно внутри стен и не тратить дополнительные средства на штробление под коммуникации.
После возведения стен можно сразу приступать к отделке дома, как внутренней, так и внешней.
Профиль, из которого строят дом, оцинковывают в заводских условиях, что защищает металл от коррозии. Также металл не подвержен гниению, поражению грибком и короедом, не трескается и не рассыхается.
Оцинкованная сталь абсолютно инертна к воздействию окружающей среды.
Его можно использовать для возведения как стен дома, так и перекрытий, мансард, кровли. Хорош также для возведения любых хозяйственных построек, таких как гараж, навес над бассейном и др.
Следует отметить, что для возведения дома по технологии ЛСТК для внешних стен используется термопрофиль, который полностью решает эту проблему. Часто в этом случае приводят опыт: дают в руки один конец куска термопрофиля, а другой конец нагревают паяльником или охлаждают льдом. Ощущение жара или холода до противоположного конца термопрофиля не доходит. Для снижения теплопотерь в ЛСТК-профиле делается дополнительная перфорация.
Тонкие стены создают ложное впечатление, что дом будет холодным или неустойчивым к сильному ветру. Или что каркас дома не выдержит тяжелую внешнюю отделку. Однако это не так. Это доказало эксплуатирование домов, построенных по ЛСТК-технологии в Мурманской, Архангельской и других северных областях России. И о том насколько теплыми получаются дома из ЛСТК отзывы владельцев говорят только о положительных сторонах.
Профиль очень прочный, необходимо лишь точно высчитать нагрузки и начертить проект дома. А внешняя отделка у дома может быть абсолютно любой – от сайдинга и блокхауса, до облицовки дома кирпичом или искусственным камнем.
При этом тонкие стены являются скорее плюсом технологии – они экономят метры внутреннего объема дома.
Считается, что в таких домах проблематично повесить полки, шкафы или поставить встроенный шкаф. Эти ограничения связаны с отделкой стен гипсокартоном.
Решение: нужно заранее продумать планировку дома и места с учетом креплений на стену. В этих местах заранее устанавливаются поперечные платформы из досок или вместо гипсокартона используются фибролитовые плиты.
Металл не горит. Протокол испытаний показывает вторую степень огнестойкости домов из ЛСТК. Многое будет зависеть от того, из чего будет выполнена отделка стен, пола, потолка, а также чем будет начинен профиль – утеплитель лучше брать негорючий.
Существует также мнение, что от сильного жара во время пожара конструкция ЛСТК не выдержит, расплавится и сложится. Важно учитывать, что дома из ЛСТК пожаробезопасны в случае использования термопрофиля.
Этот минус скорее относится к ограничениям технологии и состоит в том, что безопорные перекрытия не могут превышать 6,5 метра, высота стены не может быть более 4,5 метра, а ограничение по фермам – 12 метров. При желании, конечно, можно увеличить размеры, но при этом сильно возрастет металлоемкость проекта, следовательно, и цена.