Металевий каркас будівлі: пристрій, матеріали і технологія монтажу

Зведення будинків з металевим каркасом в основі є порівняно новим віянням на вітчизняному ринку будівельних послуг. Незважаючи на це, дана технологія придбала велику популярність і широко використовується при будівництві житлових будинків, промислових і торгових об’єктів. Вона дозволяє значно здешевити і прискорити будівництво. При цьому кінцевий результат нітрохи не поступається за своїми технічними параметрами і економічними показниками традиційних споруд.

Будівлі з металевим каркасом: область застосування

Каркасні будинки почали зводити досить-таки давно. Спочатку несуча конструкція виконувалася, як правило, з дерева. Але сьогодні споживачі віддають перевагу металевого профілю. В принципі, матеріали порівнянні за вартістю, але в той же час сталеві опори більш надійні, мають набагато більший запас міцності, не схильні до гниття. Так, можливо, вони окислюються та іржавіють. Але сучасні технології дозволяють створювати на поверхні надійне антикорозійне покриття (як дифузійного типу, так і гальванічне напилення). Таким чином, пристрій металевого каркаса цілком виправдано.

Область застосування

Протягом тривалого періоду часу такі будинки будувалися для потреб сільського господарства (теплиці, хліви, бараки), малої промисловості (цеху, майстерні) і складського господарства (термінали, склади). Паралельно удосконалення технології металевий каркас все більш часто використовувався в будівництві елітних будівель по дорогим і ексклюзивним архітектурним проектам. Сьогодні в Японії, а також у країнах Західної Європи і США більшість будівель зводяться за цією технологією.

Чому слід віддати перевагу саме каркасній основі?

Каркасне будівництво має безліч переваг порівняно з іншими методами зведення будівель:

  • порівняно невеликі витрати на будівельні матеріали;
  • швидкість зведення (побудувати повноцінний хороший будинок можна в найкоротші терміни – лише за місяць);
  • можливість вести будівництво безперервно, без урахування погодного чинника, навіть якщо йде сніг з дощем;
  • такі споруди мають невелику вагу, тому відсутні усадочні процеси, що призводять до розтріскування стін і перегородок металевого каркасу;
  • можливість побудувати будинок самостійно, для чого знадобиться лише короткострокова допомогу декількох осіб (можливо, членів сім’ї).

Основні недоліки

Перш ніж приступити до будівництва, потрібно зважити всі переваги і недоліки тієї чи іншої технології. У каркасного будинку багато плюсів, але є й мінуси. Так, його проектування пов’язане з цілою низкою складних розрахунків, які дуже важко провести самостійно, не будучи інженером-будівельником і не володіючи спеціальними знаннями. Помилка в розрахунку навантаження і неправильний вибір профілю або несучої здатності опор загрожують катастрофічними наслідками.

Матеріалом профілю служить, як правило, сталь звичайної якості, що не має легуючих елементів (хром, нікель та ін). Такий матеріал є найбільш дешевим. Але при негативних температурах несуча здатність такої конструкції істотно падає (властивість так званої холодноламкості). Тому в умовах кліматичного холоду такий каркас не варто застосовувати.

Недосконалість такого матеріалу позначається і при високих температурах, які можуть бути викликані пожежею. При нагріванні сталь звичайної якості втрачає пружність і міцність, а це може привести до обвалення будівлі.

Сталь, як і будь-залізний матеріал, володіє дуже хорошою теплопровідністю, тому металевий каркас будівлі поглинає і виводить назовні тепло. Отже, утеплення такої будови вимагає великих витрат на матеріали і роботи. Це ще один недолік, на який слід звертати увагу, тим більше в умовах наших суворих зим і високих цін на енергоносії.

Вимоги до проектування і виготовлення елементів конструкції

Проект повинен відповідати нормативно-правовим актам у сфері будівництва, враховувати призначення будівлі, характер грунту, особливості транспортної доставки комплектуючих, складання каркаса, умов експлуатації (в тому числі погодних), властивостей використовуваних матеріалів.

Виробництво кожного окремо взятого елемента металевої конструкції має відповідати ГОСТу і галузевим стандартам, технічним умовам підприємства-виробника. Не допускається відхилення від технології, прийнятої на заводі. Кожен елемент повинен задовольняти вимогам, забезпечувати регламентовану несучу здатність. Зварні з’єднання в обов’язковому порядку проходять ретельний контроль (візуально і за допомогою ультразвуку). Антикорозійні і декоративні покриття наносяться на заводі з використанням спеціалізованого обладнання. Допускається нанесення захисного покриття на місці монтажу металоконструкцій у разі пошкодження шару при транспортуванні і при збірці каркаса.

На заводі всі елементи проходять очищення від окислів, обезжирюються (для цих цілей може використовуватися ультразвукова ванна).

Не допускається перевищення граничних відхилень значень, зазначених у проектно-конструкторської документації.

Елементи каркасного будинку і вживані матеріали

Будинок є складним інженерним об’єктом і складається з наступних елементів: підстава (бетонний фундамент), безпосередньо металевий каркас стін, перегородки, дах, обробка (як внутрішня, так і зовнішня), утеплювач.

Фундамент є обов’язковим елементом будинку, без якого житло довго не прослужить. Його відсутності допускається лише при спорудженні невеликих будівель (наприклад, теплиці або парника).

Найбільш поширеним матеріалом для каркаса є квадратний металевий прокатний профіль зі стороною 100 сантиметрів. У деяких випадках можна використовувати елемент зі стороною квадрата 60 сантиметрів.

Для внутрішньої обробки рекомендується застосовувати дошки з хвойної деревини. Зовні будинок прийнято обробляти сайдингом або штукатуркою. Застосовувати для цих цілей натуральну деревину можна, але таке рішення обійдеться дорожче.

Утеплюють будівлі плитами пінопласту товщиною від 6 до 10 сантиметрів. Смугами з піноізолу утеплюються несучі елементи каркаса.

Горище чи дах можуть бути сконструйовані як окремі елементи, а можуть бути логічним продовженням основного каркасу. Профіль для крокв залежить від покрівельних матеріалів, які будуть застосовуватися, а також від величини ухилу даху. У загальному випадку, чим більше нахил поверхні даху, тим більш тонкий профіль застосовується.

Пристрій каркаса будівлі

Щоб конструкція відповідала вимогам безпеки і служила багато років, вона повинна мати ряд обов’язкових елементів. Це горизонтальна рама, колони для з’єднання з фундаментом і надійної фіксації, конструктивні елементи для стропів, балки, прогони для кріплення матеріалів. Таким чином, каркас – це набір конструктивних елементів, пов’язаних в єдину систему.

Виділяють каркаси связевого, рамного, а також рамно-связевого типу. Рамно-связевые використовуються при зведенні малих архітектурних форм (горизонтальні рами скріплені вертикальними колонами). А ось связевый тип використовується для будівництва масштабних висотних будівель.

Особливості складання каркасної конструкції

Монтаж металевого каркасу можна здійснювати лише після облаштування фундаменту. Для будівництва таких будинків застосовуються легкі матеріали, тому допускається некапітальний фундамент. Його при необхідності можна розібрати, перевезти на нове місць і заново зібрати.

Збірка каркаса заводського виготовлення порівняно проста. Адже всі елементи мають отвори для болтів. Необхідно в строгій відповідності з інструкцією від виробника зібрати цей конструктор. До речі, при зведенні каркаса використання розбірних з’єднань краще нерозбірних видів (зокрема, зварювання). Така конструкція буде значно краще поглинати коливання і не зруйнується. Зварне ж з’єднання може просто луснути при сильному пориві вітру або невеликому землетрус.

Збірка нетипового будинку доставить набагато більше клопоту. Без зварювального апарата в такій справі важко обійтися. Як відомо, зварюваність сильно погіршується при підвищенні процентної частки вуглецю в складі сталі. З цієї причини для таких цілей потрібно по можливості використовувати прокат з маловуглецевих сталей.

Етапи складання каркаса

Перш за все встановлюються вертикальні колони і стійки. Надалі ці елементи з’єднуються між собою за допомогою тонких вертикальних профілів. Жорсткість всього каркаса забезпечується розкосами. Слід починати зверху і поступово просуватися вниз.

В останню чергу збирається дах (горище). Паралельно зі складанням покрівельної частини можна починати проводити оздоблювальні роботи.

Особливості влаштування сходів

Основою будь-сходи на металевому каркасі є окремі модулі, які надійно з’єднані між собою зварюванням.

Подібну сходи нескладно зробити і самостійно, тільки от навряд чи вона буде мати гідний і стильний зовнішній вигляд. Втім, якщо облаштовується перехід на другий поверх з металевого каркаса в гаражі або на складі, то це не страшно. А ось якщо необхідна сходи у вітальню кімнату котеджу, то вона повинна виглядати акуратно і стильно. Існує багато компаній, готових виготовити сходи конкретно під ваші потреби, розробити хороший дизайн-проект і реалізувати його. З кріпленням сходи до металевого каркасу конструкції складнощів не виникне.