Стальной дом. Каркасное строительство. Часть 3.

В предыдущих номерах журнала мы знакомили Вас с технологиями деревянного каркасного домостроения. Они были одновременно и похожие, и разные. Отличали их методы сборки. Одни собирались из отдельных элементов прямо на стройплощадке, другие поставлялись готовыми блоками или в качестве SIP-панелей и только соединялись между собой. Отличали их и используемые материалы. Одни собирались из деревянных брусьев, другие из двутавровых балок. В качестве утеплителя первые использовали минераловатные утеплители, а дома из SIP-панелей в качестве теплоизоляционного сердечника использовали пенополистирол. Объединяло их всех только одно. Все они были выполнены из деревянных конструкционных материалов.

Балок, досок, брусьев, обшивались фанерой или листами ОСП из древесной стружки.

Т.е. для создания экологически чистого дома мы использовали самый первый природный конструкционный материал — дерево. Строили и строили, умиляясь мыслью, что экология превыше всего. Однако давайте задумаемся. Неужели экология это когда, для постройки домов из брусков и древесной щепы необходимо вырубать кубометры леса? Неужели для того, чтобы чувствовать себя ближе к природе необходимо эту самую природу уничтожать? Может быть можно, используя накопленный багаж знаний и все достижения прогресса, разработать технологию строительства, исключающую или сводящую к минимуму использования дерева в конструкционных узлах зданий. Что, спросите Вы, опять возвращаемся к кирпичным коробкам и бетонным панелям? Опять мерзнуть зимой? Опять мешать тонны цемента? Нет. Зачем так кардинально поступать? Мы же уже пришли к выводу, что каркасное домостроение позволяет строить дома практически любой конфигурации с очень теплыми и уютными помещениями, стабильным микроклиматом и при этом не вкладывать значительных средств в строительство. Давайте попробуем построить дом по уже испытанной каркасной технологии, но все деревянные элементы конструкции заменим на другие. И несущие деревянные балки заменим и от наружной фанерной обшивки откажемся. На что заменим? Давайте попробуем сталь. Тонкостенные металлические профиля. Как в гипсокарнонных системах? Точно! Только прочнее. Обязательно оцинкованные. Чтобы надежно защитить сталь от ржавчины и коррозии. И побольше ребер жесткости. Чтобы покрепче…

Наверное, именно так думали конструктора, которые предложили миру строить дома по каркасной технологии из металлических профилей. И, надо сказать, они оказались удивительными изобретателями и рационализаторами. Они сумели увидеть новое в, казалось бы, уже принятых и устоявшихся технологиях. Действительно, давайте задумаемся, что нам даст такое простое и, казалось бы, невозможное в осуществлении решение отказаться от дерева.

Преимущества технологии каркасного домостроения из металлических профилей можно перечислять долго. Металлические холодногнутые профиля выпускаются из высококачественной горячеоцинкованной стали с толщиной листа от 0,5 мм до 3мм. Современные технологии цинкования металла позволяют получать сталь с очень высокой стойкостью к атмосферным воздействиям. О ржавчине и коррозии можно не задумываться десяток лет, даже если просто оставить такой металл ничем не прикрытый на улице. Если же он находится в строительной конструкции и укрыт от прямого воздействия агрессивных сред, если он не мокнет, не перегревается, не подвергается механическим разрушениям, то такой металл будет себя прекрасно чувствовать и через пять десятков лет.

Сортамент выпускаемых профилей достаточно широк, чтобы выбрать необходимый. К основным наименованиям относят такие: равносторонние и разносторонние уголки, швеллер, Z-образные профиля простые и усиленные с дополнительными отбортовками по малой полочке, СW- образные профиля для особо важных элементов и т.д. Основные правила при подборке профиля приблизительно такие же, как и для двутавровых деревянных балок. Нам необходимо подбирать толщину металла, высоты основных ребер жесткости и их количество, ширину полок, сечения и т.д. Естественно всё это делаем не мы сами, а по нашему проекту конструктора и технологи строительной фирмы по сортаменту материалов определяют, где и какие профиля располагаются, какие пространственные конструкции они будут формировать, и как между собой будут крепиться.

Стоит отметить, что профиля толщиной около 2-х миллиметров некоторые производители могут выпускать и методом прокатки, и методом обычной гибки. Первый метод позволяет получать профиля с постоянно высокой точностью геометрии профиля и обеспечивать достаточно приличные длины профилей. До 6-ти, а иногда и до 12-ти метров. Если же профиль выпускается методом гибки, то чаще всего его длина не превышает четырёх метров и характеризуется относительно простой формой сечения.

Всё моделирование будущего дома и всех его конструктивных узлов осуществляется при помощи компьютера. Проектанты разрабатывают отдельно и фермы кровли и короба стеновых конструкций и перегородок и места состыковок элементов. По полученным чертежам формируется спецификация изделий, по длинам и сечениям сортируются профиля, подбирается крепеж. Некоторые зарубежные производители могут настолько точно разрабатывать проектную документацию, что профиля производятся с уже намеченными местами под саморезы и крепления. И при сборке, мастер, собирающий какой-то узел, просто совмещает детали между собой. Отверстия в профилях совпадают, и он просто вставляет и затягивает крепеж. Безусловно, оборудование, которое выпускает такие высокоточные профиля со всеми подрезками, загибами, подштамповками и засверлениями стоит очень дорого и в нашей стране оно только начинает появляться. Но это может быть и к лучшему. Большинство наших строителей можно охарактеризовать не только как людей с золотыми руками, но и как мастеров со светлыми головами. Им не нужен конструктор, в котором уже всё готово. Ведь гораздо проще, дешевле и интересней, зная необходимые размеры отрезать нужный кусок профиля, используя чертежную документацию, расположить его в необходимом месте и закрепить подходящим крепежом.

Кстати, о крепеже. Для соединения профилей между собой применяется несколько видов метизов. Самым распространенным видом являются самосверлящие шурупы с шестигранными головками. Такой метиз позволяет экономить значительное количество времени, которое бы приходилось тратить на сверление отверстий под крепеж. Закручивается такой саморез обычной электродрелью с шестигранной битой. Некоторые образцы таких винтов могут иметь множество дополнительных инновационных дополнений, превращающий такой саморез из обычного шурупа с шляпкой и резьбой в творение современной конструкторской и технологической мысли. Высокоточное творение двадцать первого века с его космическими технологиями. Смотришь на такой винт, как на произведение искусства и диву даёшься, сколько всего способен придумать человек. Носик такого винта выполнен в виде сверла. Он необычайно острый и способен с легкостью сверлить сталь толщиной до 6-8 мм. Тело самореза необычайно прочное и не ломается в самый неподходящий момент, когда саморез вошел в металл только наполовину или в конце сверления около самой шляпки. Как змея обвивает ствол дерева, так и резьба бежит по телу винта от носика до самой шляпки. В начале винта она острая и с хорошим крупным шагом, врезается в металл, режет под себя резьбу и стремительно вгоняет метиз в тело профиля. А в самом конце она вдруг становиться мелкой и широкой с мелкоскопическими насечками. Такая резьба стягивает профиля плотным замком и не дает шурупу ослабить свой захват на протяжении длительного времени. Мелкие зубцы схватили металл, как зубья пираньи хватают жертву. Шестигранная головка винта равномерно распределяет крутящий момент от дрели и позволяет надежно удерживать метиз битой даже при неудобных углах засверловки. Увеличенная юбочка шестигранной головки, прижимаясь к металлу, распределяет давление на большую площадь.

Другим интересным видом крепежа являются отрывные заклёпки. Выполнены они из алюминия, стали, или из нержавейки. Каждому своё. Тело заклёпки похоже на маленький грибок с тоненьким стержнем по центру. За этот стержень заклепка удерживается в специальном отрывном пистолете. После того как заклепку вставили в отверстие, отрывной пистолет одновременно давит на шляпку заклёпки, удерживая её в отверстии, и тянет за центральный стержень. Снизу стержень имеет утолщение и, перемещаясь вверх по телу заклепки, начинает этим утолщением деформировать ножку. Она начинает двигаться к шляпке и тем самым сжимает между собой соединяемые детали. Когда давление достигает критического значения и детали прочно стянуты, стержень ломается в основании шляпки. Соединение готово. Отломавшаяся часть стержня выкидывается. Соединение получается очень прочное и не подвержено непроизвольным ослаблениям, как, например, в случае обычных саморезов, которые со временем немного откручиваются, ослабляя крепление, а в узле появляются люфты, подвижки и мелкие деформации отверстий, скрипы и т.д. Еще одним достоинством отрывных заклепок является их способность крепиться и в замкнутые полости и в распор в различные полости и отверстия. Шляпка заклепки практически плоская, что позволяет накладывать детали друг на друга не заботясь о выступающих частях (у обычных винтов шляпка значительно поднимается над плоскостью профиля). К недостаткам стоит отнести необходимость предварительной засверловки отверстий. Однако если мы работаем с уже размеченными и подготовленными профилями, в которых все отверстия были сделаны станком эта проблема вообще не поднимается.

Некоторые узлы могут собираться и на болтовые соединения с самоконтрящимися гайками и крепиться на анкера к каким-то поверхностям, к примеру, нижний пояс к фундаменту. Современный крепеж очень разнообразен и всего не расскажешь, одно можно подтвердить с полной уверенностью — он очень надёжен, технологичен и удобен в эксплуатации, позволяет устанавливать при помощи электроинструмента, что делает работу легкой и быстрой.

Стоит отметить, что в некоторых проектах никак не обойтись без сварки. Оцинкованные профиля можно соединять и при помощи сварки, но при этом слой цинкового покрытия выгорает от высокой температуры, обнажая металл. Т.е. место сварки становится подвержено ржавчине. Для его защиты необходимо применять специальные грунтовки, надежно укрывающие место соединения от вредного воздействия окружающей среды. Опять-таки не стоит злоупотреблять сваркой при соединении оцинкованных профилей, т.к. при испарении цинковое покрытие вредно воздействует на здоровье человека. Не надо принюхиваться и лишний раз крутиться возле сварочного участка, а сам сварщик должен быть обеспечен средствами индивидуальной защиты.

Как же сберечь тепло в доме, каркас которого выполнен из железа? Если мы будем укладывать утеплитель между каркасом (а мы так и сделаем, равномерно распределив утеплитель из каменной «базальтовой» ваты между профилями), то все металлические части каркаса изнутри помещения всё-таки будут выходить наружу. Ведь это сплошной «мостик холода» получится. Металл не дерево и проводит холод гораздо лучше. К тому же, при определенных стечениях обстоятельств (температуры и влажности), металл подвержен выпадению конденсата. Что же делать? Опять-таки воспользуемся накопленным «опытом веков» и багажом знаний. Мы уже давно знаем, что наружное утепление строительных конструкций наиболее предпочтительно. Силовые элементы спрятаны внутри конструкции и не подвержены агрессивным воздействиям и перепадам температур. Зная это, мы постараемся «убить сразу несколько зайцев». Мы одновременно выполним и межкаркасное утепление и наружное утепление, и спрячем мостики холода от металлического каркаса, и подготовим наружную поверхность под финишную декоративную отделку фасада, и не будем использовать древесно-стружечные плиты. Если помните, мы с самого начала искали материалы, которые позволят нам свести к минимуму материалы древесного происхождения и в том числе заменят нам листы ОСП или фанеры при фасадных и кровельных работах. Такой материал мы знаем и уже достаточно давно с ним знакомы. Это экструдированный пенополистирол. Он обладает феноменальными свойствами. Он не впитывает воду, не пропускает пар, выпускается с очень высокой точностью размеров. Он нейтрален к металлам, не вызывает их коррозию, не гниет и не является средой развития плесени и грибков, не поедается грызунами. Не поддерживает горение. Легко режется обычной мелкозубой ножовкой и обрабатывается. Легкий и прочный. Обладает огромной прочностью на сжатие и минимальной теплопроводностью, что делает этот материал любимцем всех грамотных строителей. Используя плиты со ступенчатой кромкой, чтобы ликвидировать «мостики холода» на стыках плит, мы облицуем наш каркас с внешней стороны. Закреплять плиты будем длинными саморезами, под шляпку которых надо надеть шайбу с широкими полями. Такая шайба распределяет прижимающую нагрузку по поверхности плиты. По завершении работы мы получим готовую, ровную и прочную поверхность под нанесение армировочного штукатурного слоя. Прочность экструдированного пенополистирола на отрыв позволяет не только штукатурить фасад по технологии «легкий мокрый метод», но и облицовывать его клинкерной плиткой, натуральным или искусственным камнем.

Внутренняя сторона каркаса будет облицовываться только после того, как между стойками каркаса уложат мягкий минераловатный утеплитель и прокладут все электрические коммуникации. Утеплитель из каменной ваты выполняет не только функции теплоизоляции и пожарной защиты, но и одновременно является прекрасным звукопоглощающим материалом. Работая в паре с наружным экструдированным пенополистиролом, они прекрасно защищают дом от всех проблем. Экструдированный пенополистирол прекрасно защищает от низких температур, влаги, конденсата и одновременно является звукоотражающим слоем. Полистирол отражает наружные шумы определенной частоты, а проходящие шумы на других частотах поглощаются каменной ватой. Прекрасный альянс для нашего комфорта.

Электрические коммуникации, как и в домах с деревянным каркасом прокладываются в толще стен. В нашем случае, конструктора уже позаботились о нас и в стоечных профилях уже предусмотрели множество специальных отверстий для прокладывания коммуникаций. Вначале мы пропускаем электрические провода через пластиковые или стальные защитные гофрированные трубки. Последние, конечно же, более предпочтительнее. Это обязательное условие необходимо, чтобы защитить изоляцию проводов от порезов о тонкие и острые края профилей. Потом пропускаем гофры через отверстия и периодически прикрепляем их к профилям специальными хомутами, чтобы исключить сильные провисания или выпадения проводов вовнутрь конструкции. Сильно натягивать провода, до состояния струны, тоже не стоит. Они должны немного провисать.

После завершения всех коммутационных операций, наши стены (а точнее говоря, утеплитель из каменной ваты, к примеру, финского концерна «PAROC» или любого другого производителя) необходимо защитить от избыточного внутреннего давления водяного пара. Воздух насыщенный такими парами, попадая в утеплитель, будет передавать эту влагу вате, а она в свою очередь, намокая, будет терять свои теплоизоляционные свойства, т.к. вода имеет более высокий коэффициент теплопроводности, нежели сухой статический воздух, который она заместила. Таким образом, и общий коэффициент теплопроводности утеплителя будет расти, а сопротивление теплопередаче стены будет падать. Чтобы этого избежать, применяем специальную пароизоляционную плёнку. Это трёхслойная полиэтиленовая пленка армированная прочной стекловолоконной сеткой. Чаще всего ширина рулона такой пленки равна 1,5 метра, а длина 50 метров. Приклеивается она к металлическому каркасу специальной клейкой бутиловой лентой. Её же мы используем и для склейки швов на 100мм нахлестах соседних полотнищ.

Внутренняя обшивка стен производится гипсокартонными листами. Во всех помещениях обычными стеновыми листами толщиной 12,5 мм. Во влажных помещениях (ванна, туалет, бассейн) и под кровлей — влагостойкими той же толщины. Ну а как обрабатывается гипсокартон и как можно его крепить и декорировать, Вы уже прекрасно знаете. Мы уже множество раз раскрывали достоинства гипсокартонных листов и хитрости работы с ними.

Про стены мы уже вроде бы всё рассказали. А из чего собирается кровельная стропильная система, и чем будем кровлю покрывать? Тоже всё из металла. Стропильная система тоже собирается из холодногнутых горячеоцинкованных профилей. Зная, что длины профилей могут быть до 12-ти метров, мы легко подберем себе такие, чья длина будет равна расстоянию от карниза до конька. Т.е. одна деталь и никаких промежуточных соединений и стыковок, закрепляем только стойки и распорки. Технология монтажа такая же, как и у стен. Все узлы крепятся на саморезы. Можно собирать каркас по очереди и по месту, а можно собрать всю силовую систему будущей кровли на земле, а после поднять краном и закрепить в нужных местах. Опять таки, крановщик, увидев огромный каркас кровли, сильно удивится насколько она легкая и как просто кран поднимает её вверх.

Если уж всё делать из металла, то и металлочерепица будет нам кстати. Единственное о чем нам предстоит позаботиться, так это о создании терморазрывного слоя между металлочерепицей и металлическим каркасом. Нам надо исключить соединение в узлах по принципу «металл / металл». Во всех узлах, где возможны такие соприкосновения, мы наклеиваем полосы или сегменты из вспененного или химически сшитого полиэтилена. Этот прекрасный материал долговечен и влагостоек. Имеет низкий коэффициент теплопроводности и поставляется на продажу в рулонах, мотках, полосах и т.д. с толщиной слоя от 2-х мм до 12-ти. Нам будут нужны самоклеящиеся полосы толщиной более 5-ти мм. Лучше всего проклеить их вдоль всей длины стропил и не заботиться о том совпадут места контакта или нет.

Однако, если мы грамотные строители, в чем мы с Вами не сомневаемся, то мы обязательно предусмотрим еще одну очень важную деталь. Еще до покрытия кровли металлочерепицей, мы будем знать, как мы будем укладывать теплоизоляционный слой и как мы будем его защищать. По вышеперечисленным причинам, мы знаем, что с внутренней стороны мы будем использовать пароизоляционную пленку. А с наружной? Между теплоизоляцией и кровельным материалом? В этом месте нам будет нужна не только специальная пленка, но и специальная подконструкция. Такая пленка называется «антиконденсат». С одной стороны это армированный стеклосеткой полиэтилен, а со стороны обращенной к теплоизоляции она имеет специальную подбивку из стеклохолста. Слой этот очень важен нам потому, что толщина металлического листа на металлочерепице всего 0,55 мм и пленка наша тоже очень тоненькая и при изменении и перепадах температуры они подвержены образованию конденсата. И если образовавшиеся на металлочерепице капли просто упадут на полиэтиленовую пленку и стекут вниз, то конденсат, образовавшийся на пленке может попасть в вату, а мы уже знаем, чем это нам грозит. Для этого и был придуман подбивочный слой пленки из стеклохолста. Капли конденсата как бы запутываются в нем и не могут сорваться в утеплитель, а под действием силы тяжести все-таки должны двигаться вниз. Так влага постепенно и оседает вниз. Специальная же подконструкция, о которой мы говорили, представляет собой профиля толщиной около 3-х см, закрепленные вдоль стропильных ног. Они образовывают так называемые вентиляционные щели с притоком воздуха на карнизном свесе и его оттоком около конька кровли. Под действием разницы воздушного давления на карнизе и коньке кровли, воздушный поток устремляется вверх по вентиляционным щелям и захватывает с собой ту лишнюю влагу, с которой мы боремся, выветривая её в атмосферу. Тем самым, оставляя наш утеплитель сухим при любой погоде, любой влажности и при любых колебаниях наружной температуры.

Вот такими нехитрыми методами мы обеспечиваем наше комфортное существование в железном доме. Грамотный подбор материалов и комбинация их полезных свойств и особенностей позволили нам построить прочный дом с прекрасной тепло и звукоизоляцией, высоким уровнем комфорта проживания и простотой сборки. Стоимость которого, даже по самым предварительным подсчетам, оказалась практически такой же, а может даже немного ниже, чем у домов с деревянным каркасом и уж точно гораздо дешевле домов, построенных по классическим кирпичным технологиям. И при всем при этом мы не нанесли природе урона своим «экологически чистым домом» построенным из отборной древесины. Мы не рубили лес, не летели щепки, не оставляли за пять минут пеньки вместо столетних дубов и сосен. В этом лесу мы с детьми будем собирать лесные цветы для гербариев, грибы, ягоды и наслаждаться пением птиц. Наверное, именно так мы будем ближе к природе.

Хохленков Михаил специально для журнала «МАСТЕР». Июль 2008 г.