Легкие металлические конструкции – области применения

Технически, легкие металлические конструкции комплектной поставки (ЛМК КП) могут использоваться для возведения зданий различного назначения, включая промышленные объекты и общественные здания.

ЛМК КП подходят для применения во всех климатических зонах России. При наличии технико-экономического обоснования, конструкции данного типа способны существенно сократить расходы на монтаж элементов, а также траты на отопление запущенного в эксплуатацию здания.

Особенности

Ключевые отличия от других металлических конструкций:

• расход стали на возведение в 1,7-2,4 раза выше, чем на здания из железобетона (расчет приведен для стали Ст3);
• трудоемкость монтажа каркаса на 20-30% ниже, чем при сооружении ЖБ-конструкций, длительность монтажа на 25-40% меньше;
• затраты труда на производство в 2-3 раза меньше (за счет автоматизации и механизации производственных процессов);
• вес здания с ЛМК КП в 3-5 раз меньше веса строения из сборного железобетона.

Также ЛМК КП имеют отличные теплотехнические характеристики. В сочетании с эффективным утеплителем можно добиться снижения годовых расходов на отопление в 1,5 раза (по сравнению со стенами из однослойных легкобетонных панелей и ЖД-плит с минеральным утеплителем).

Основные области применения

Использование ЛМК может быть целесообразным при возведении отапливаемых зданий таких типов:

• крупные промышленные объекты: предприятия машиностроения, приборостроения, деревообрабатывающей, радиоэлектронной промышленности;
• здания СГ-назначения;
• помещения предприятий легкой, пищевой, мясомолочной промышленности;
• помещения для техобслуживания автотранспорта;
• строения, в которых располагается компрессорное, производственно-отопительное, котельное оборудование;
• здания общего назначения: кафе, физкультурных комплексов, рыночных павильонов, выставочных залов и др.

Варианты конструкций

Металлоконструкции комплектной поставки — каркасы с широкой сферой применения, позволяющие возводить здания различного назначения. Для проектирования сооружений из ЛМК КП используются конструктивные схемы, разработанные проектными и научно-исследовательскими институтами России и стран СНГ.

Для простоты и надёжности расчетов используются унифицированные габаритные схемы, отобранные из числа тех, которые чаще всего повторяются в строительстве и могут быть изготовлены на технологичных линиях ЛМК КП.

Варианты конструкций могут различаться по нескольким параметрам, которые влияют на стоимость отдельных этапов возведения ЛМК КП:

• сооружение стен;
• утепление здания и возмещения теплопотерь;
• обустройство системы вентиляции.

При грамотном сооружении, ЛМК КП могут снижать эксплуатационные траты на сумму до 6 руб./м 2 в центральных регионах и на сумму до 11 руб./м 2 на востоке (согласно расчету народнохозяйственного эффекта от использования стальных конструкций комплектной поставки в ценах 1984 г.).

Дома из металлопрофиля: что такое и как строить

Строительство зданий на металлическом каркасе практиковалось давно, но строили в основном производственные и технические помещения, здания торговых центров и т.п. Применение в частном домостроении ограничивалось высокой теплопроводностью металла: счета за отопление были бы нереальными. Производители решили проблему, сделав так называемые термопрофили, которые в паре с современными утеплителями позволяют получить теплый дом. Если вам нужен недорогой, надежный дом, который строится в сжатые сроки, возможно вам подойдет металлокаркасный дом. Он имеет невысокую стоимость — в два раза ниже, чем кирпичный, сборка происходит быстро, срок службы заводского каркаса — 70 лет.

Каркас для дома из металла собран, частично начаты работы по утеплению стен

Технология очень пластична: адаптировать под металлический каркас можно любой понравившийся дом. Сначала составляется план каркаса, определяются тип отделочных материалов (влияют только ваши пожелания). Далее разработанный проект обрабатывает специальная программа, которая разбивает все на составляющие, выдает перечень элементов со всеми параметрами. Профили требуемого размера изготавливаются и маркируются, связываются в пачки, упаковываются, доставляются на стройплощадку. Вкратце это весь техпроцесс — от разработки проекта, до начала сборки каркасного дома из металлических профилей.

Преимущества и недостатки

Эта технология все более популярной становится в европейских странах (в том числе северных), в Канаде и Америке. А все потому, что сталь не гниет, ее не едят насекомые. Металлокаркасное строение весит в несколько раз меньше дома из древесины (в два раза), и тем более, оно легче домов из кирпича и других подобных материалов. Небольшой вес здания — это меньшие затраты на фундамент, так как его параметры зависят от нагрузки, что еще больше снижает стоимость квадратного метра застройки. Обычно под такие дома ставят свайные, свайно-ростверковые или ленточные фундаменты. В среднем один квадрат площади стоит 4-5 тыс. рублей (без учета стоимости отделочных материалов).

Технология, по которой строят металлокаркасный дом называется — легкие тонкостенные стальные конструкции, или сокращенно ЛСТК. Легкий — не значит непрочный. Дома, возведенные по технологии ЛСТК, выдерживают землетрясения силой в девять баллов. Но это касается строений не выше 3-х этажей.

Еще одно преимущество стального каркаса перед деревянным — его прочности достаточно для того, чтобы выдерживать тяжелые кровельные материалы. Если вы решили использовать керамическую черепицу — пожалуйста. Только ее вес необходимо заложить при расчете параметров фундамента.

Сама конструкция пирога стены практически такая же, как у деревянных. Вся разница в используемом для каркаса материале и способе сборки.

Стена дома из металлопрофиля в разрезе

Как же быть с мостиками холода? Производители утверждают, что проблема решена. Современные термопрофили, из которых и строят частные дома, имеют разрезы, расположенные в шахматном порядке. Они препятствуют сквозному промерзанию элементов конструкции.

Так выглядит картинка «работы» термопрофиля

И хоть термопрофили действительно работают, все равно такой дом более холодный, чем деревянный каркасный. Тем не менее, проблему можно решить, сделав качественное утепление. При правильном исполнении «пирога» утепления со всеми мембранами (ветрозащитная паропроницаемая снаружи, пароизоляция внутри) металлокаркасный дом будет теплым и на отопление уходить будет не больше, чем в так называемых «теплых домах».

Для утепления можно использовать любой современный утеплитель — минеральные ваты, пенопласт, экструдированный пенополистирол, вспененное стекло, эковату. Самые лучшие характеристики у пеностекла, чуть хуже у экструдированного пенополистирола. Но они имеют солидную цену, хотя требуемая толщина в несколько раз меньше, чем минеральной ваты. В результате затраты на утеплитель получаются сопоставимыми.

Наиболее оптимальное сочетание качеств и цены у минеральной ваты. Удобнее работать с базальтовой. Она же имеет хорошие характеристики. Стекловолокно по характеристикам тоже неплохое, но с ней работать сложно. Шлаковата — самая дешевая, но она очень боится намокания, при ее использовании обязательно устройство вентилируемого фасада.

Вариант полной сборки дома на стальном каркасе (технология ЛСТК)

По приведенным выше причинам из всего многообразия чаще всего выбираю базальтовую вату. Она хорошо устанавливается в каркас, обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, относительно недорога, к тому же является неплохим звукоизоляционным материалом, что для данной технологии важно.

Из чего строят металлический каркасный дом

Изготавливают элементы ЛСТК из прочной конструкционной стали методом холодной штамповки. Лист имеет защитное цинковое покрытие толщиной от 18 до 40 мкм. Некоторые заводы делают конструкции из горячеоцинкованных листов. Такие элементы стоят дороже, но они и долговечнее.

Толщина листа, из которого они формуются от 0,7 мм до 2 мм. Выбор зависит от необходимой несущей способности того или иного элемента. Есть следующие типы профилей.

Какие могут быть профили для металлокаркасного дома

Чаще всего используются следующие их виды.

Типы профилей для строительства каркаса дома

Есть также специальные балки перекрытия пола и потолка. Из похожих элементов составляется и стропильная система дома. Соединяются элементы между собой на болты, саморезы, клепки, можно использовать контактную сварку.

Теперь о качестве составляющих от разных фирм. Есть около десятка заводов в России. Качество у всех разное. Потому внимательно смотрите на качество оцинковки, гибки металла. Никаких, даже мельчайших, следов ржавчины нигде быть не должно. А вообще, даже самые лучшие «наши» профиля значительно уступают импортным. Обидно, но это так.

Порядок сборки

С завода весь материал приходит упакованный в пачки. На каждой детали стоит маркировка, такая же маркировка присутствует на рабочих чертежах. Собирается каркас дома ЛСТК как конструктор: все уже готово, даже проштампованы отверстия под метизы. Ставите детали на место, совмещаете пазы и устанавливаете крепеж. С обирается металлокаркасный дом в точности также, как из деревянных брусков. Если обозначить этапы коротко, пошагово все выглядит так:

1. На готовом фундаменте закрепляется нижняя обвязка.
2. Выставляются и закрепляются угловые стойки.
3. Между ними устанавливаются промежуточные стойки, укосины и распорки.
4. Монтируется верхняя обвязка.
5. Устанавливаются и закрепляются балки перекрытия.
   1. При наличии второго этажа собирается его каркас.
   2. Монтируется потолочное перекрытие.

   Каркас стального дома готов. Осталось утепление и отделочные работы. Оно замечание: как бы не хотелось сэкономить, обрешетка должна собираться тоже из металла. Одинаковые коэффициенты расширения — это именно то, что способствует высокой прочности таких сооружений. При соединении металла и древесины такого не достигнуть: крепления постепенно ослабевают. Особенно это критично в регионах с повышенной сейсмоактивностью. Но и в более спокойных регионах от дребезжащей отделки мало радости.
   

   Можно построить самостоятельно?

   Если речь идет о том, чтобы собрать пришедшие с завода детали в одну конструкцию — то запросто, но с помощниками. Вся работа состоит в отыскивании нужной детали и установке ее на место, указанное в чертежах. Поначалу сложно, потом — освоитесь.

   Если под «строительством металлокаркасного дома своими руками» подразумевают его сварку из профильной трубы, то дело это неоднозначное. Если строить собрались небольшой дачный домик, то вопросов нет: каркас можно поставить по тому же принципу, что и деревянный и для одноэтажного строения для угловых стоек достаточно трубы 80*80 мм, а для промежуточных можно взять меньше. Но шаг установки все равно диктует утеплитель: расстояние в просвете должнобыть 58-59 см (чуть меньше стандартной ширины минеральной ваты).

   

   Собранный скелет дома из специального оцинкованного профиля

   Единственное, что нужно помнить: при использовании профильной трубы мостики холода будут обязательно. Тогда само утепление потребуется сделать в несколько слоев, перекрывая утечки тепла, что решит проблему. Один слой традиционно ставится в распорку между стойками. Сечение профильной трубы далеко не 200-250 мм, которые необходимы для утепления дома в Московском регионе (под минеральную вату). Потому под недостающие слои устраивается поперечная обрешетка (с одной или двух сторон — решайте сами). Получается, что между стойками утеплитель уложен вертикально, а по обрешетке — горизонтально. Мостиков холода стало значительно меньше.

   Со стороны помещения утеплитель закрывается пароизоляционной мембраной (она не должна пропускать влагу в утеплитель). Со стороны улицы на него закрепляется ветрозащитная паропроницаемая мембрана с гидроизоляционными свойствами. Она выолняетсразу три функции:

   • защищает от ветра,
   • не дает попасть конденсату или случайно попавшим осадкам в утеплитель,
   • выводит из утеплителя пар, который туда все равно проникает из помещения (несмотря на пароизоляцию).

   Только при таком пироге и наличии между наружной мембраной и отделочными материалами вентазазора можно быть уверенным в том, что утеплитель не будет мокнуть. Только для того чтобы вентзазор работал, необходимы еще вентиляционные отверстия внизу стены и негерметично заделанный выход под кровлю сверху: поток воздуха между наружной отделкой металлокаркасного дома и ветрозащиной мембраной должен проходить не встречая препятствий.

   Для вдохновения — видео, на котором снят процесс сваривания дачного домика из профильной металлической трубы. Тем, кто умеет варить металл, сделать металлокаркасный дом своими руками из трубы не составит труда.

   Лёгкие металлоконструкции

   В наше время и здания дореволюционных фабрик из красного кирпича, и корпуса советских серых железобетонных заводов смотрятся одинаково несовременно и уныло. Но кроме того, что эти постройки малопривлекательны с эстетической точки зрения, они еще и не отвечают современным промышленным стандартам.

   Например, из-за тесноты помещений и коммуникаций, находящихся практически в аварийном состоянии, в таких зданиях невозможно обустроить современное производство, которое было бы конкурентоспособным.

   Поэтому большинство современных компаний предпочитает использовать в строительстве быстровозводимых зданий новейшие перспективные технологии, в том числе – применение легких металлоконструкций – ЛМК.

   Особенности

   Быстровозводимые здания из строятся на основе металлического каркаса. К фундаменту с одинаковым шагом крепятся поперечные рамы, собранные из металлических вертикальных стоек и горизонтальных ригелей с помощью болтов.

   Система растяжек (связей) крепится к поперечным рамам, за счет чего образуется расчетная прочность конструкции. Завершающим этапом возведения несущего каркаса являются установка кровельных и стеновых прогонов и создание обрамления под двери и окна. Облицовка может быть любой: панели типа «сэндвич», кирпичная кладка, железобетон или комбинации вышеперечисленных материалов.

   Панели типа «сэндвич» — это два листа оцинкованного железа, между которыми проложен утепляющий материал. Внутреннего каркаса у данной конструкции нет, прочность создается при помощи специального клея и особой направленности волокон утеплителя.

   Важно, что – материал, подготавливаемый к использованию еще на заводе-производителе, а на стройплощадке элементы конструкции собираются только при помощи болтовых соединений.

   Детали имеют размер, допускающий транспортировку обычными способами, а все прочностные характеристики также испытываются на заводе. Там же производится тестовая сборка, направленная на выявление и исправление возможных проблем монтажа. Перечисленные меры обеспечивают высокое качество и надежность металлоконструкций.

   Нецелесообразно использование легких металлических конструкций лишь при строительстве ядерных реакторов и банковских хранилищ, а также прочих зданий, стены и кровля которых подразумевает повышенную степень прочности и изоляции. Не принято пользоваться при строительстве жилья, однако уже несколько десятилетий такие конструкции успешно применяются при строительстве любых промышленных, складских и спортивных объектов.

   На рынке все более и более увеличивается ассортимент отделочных материалов, что делает легкие металлические конструкции популярными для строительства торговых комплексов.

   

   Преимущества и недостатки

   Плюсы

   Легкие металлические конструкции обладают неоспоримыми преимуществами по сравнению с традиционными материалами. При одинаковой внутренней и внешней отделке затраты на использование легких металлоконструкций на 30-40% меньше.

   Существенная экономия – примерно 50% – достигается снижением затрат нулевого цикла. Однако лидирует среди прочих конструкций не только за счет цены, но и за счет того, что сроки возведения объектов на основе легких металлоконструкций намного меньше, чем аналогичных объектов на основе традиционных материалов.

   К примеру, для строительства торговой площадки площадью 100 м 2 требуется около трех месяцев, а при использовании это же здание может быть построено не больше, чем за два месяца. При постройке более крупных сооружений экономия становится более существенной, что может быть очень важно для заказчиков.

   Минусы

   Наряду с имеющимися положительными качествами минусы в использовании легких металлоконструкций имеют несущественное значение.

   По мнению некоторых специалистов является минусом — это недолговечность постройки в сравнении со зданиями, возведенными из силикатно-кирпичного материала или железобетонных панелей.

   

   В то же время, существует множество противоречивых вопросов в этом, сроки эксплуатации здания из металлоконструкции во многом зависят от качества материала и сборки, срок эксплуатации панельного строения составляет не более 30 лет, что является также недолговечным.

   Здания, построенные из силикатно-кирпичного материала подвержены воздействиям просадки здания, что приводит к разрастающимся трещинам в стенах и аварийному состоянию здания.

   Проектирования ЛМК

   

   Профессиональные конструкторы при разработке проекта здания должны выполнить точные расчеты нагрузок, чтобы обеспечить надежность и безопасность будущей конструкции. Сначала специалист выезжает на место, где будет осуществляться строительство, а после изучения рельефа и особенности грунта он создает эскиз, который в дальнейшем должен согласовать с заказчиком.

   Главное преимущество зданий из ЛМК – это их универсальность. Такие сооружения могут иметь любую высоту и ширину. Можно создавать несколько пролетов и большое количество этажей. Сборка многоэтажного здания из ЛМК осуществляется листовым или блочным методом.

   Здания, построенные из ЛМК, могут прослужить век и даже больше. Кроме этого такие сооружения являются легкими, поэтому нет необходимости в усиленном фундаменте, что также удешевляет строительство. Сроки возведения сооружений из легких металлических конструкций обычно составляют от 1 недели до 6 месяцев (в зависимости от сложности и этажности здания).

   

   Еще одним преимуществом применения ЛМК в строительстве является возможность воплощения любых дизайнерских решений. Такое здание может иметь нестандартную форму, которую невозможно повторить из других строительных материалов.

   Также здания из ЛМК можно достраивать, то есть расширять. Есть также вариант изменения конфигурации строения при необходимости. То есть здание можно практически полностью переделать!

   Быстровозводимые и легкие конструкции – это достойная альтернатива известным строительным материалам, таким как кирпич, дерево или бетон. Сама сборка склада или ангара напоминает собой обычный конструктор. Фиксация элементов строения осуществляется с применением сварки или специальных прочных болтов.

   

   Типы зданий из ЛМК

   В соответствии с технологическим устройством каркаса, здания из легких металлоконструкций разделяются на следующие типы:

   • Пролетные (арочные);
   • Блочные (с вертикальными стенами);
   • Шатровые;
   • Полигональные.

   Пролетный тип (арочный)

   Конструкция используется при возведении производственных объектов с продольно-техническим циклом. Как правило, это конвейерные предприятия, автомойки, склады и ангары. Производство в таких помещениях должно иметь слабоагрессивную или неагрессивную среду. Низкая цена конструкции объясняется экономичным расходованием металла.

   Каркас состоит из решетчатых арок, которые изогнуты по дуге и привариваются к закладным элементам. Монтаж арки выполняется на ленточный незаглубленный фундамент, с шагом 3-4м. Арки скрепляются болтами, системой продольных и вертикальных связей. Оконные и дверные проемы монтируются в торцовых стенах строения.

   

   Блочный тип (с вертикальными стенами)

   Универсальный тип строения. Применяется в строительстве жилых каркасных домов, торговых центров, офисных зданий и павильонов. Конструкции данного типа капитальные. Они не имеют ограничений по высоте, ширине и длине. Есть техническая возможность сконструировать несколько пролетов или этажей. В одноэтажной конструкции размер пролета может быть до 40м. Пролет многоэтажного строения не должен превышать 9м. Конструкция допускает установку грузоподъемного кранового оборудования до 10т.

   В зависимости от этажности и количества пролетов используются одноярусные или многоярусные каркасные рамы. Монтаж рам осуществляется на железобетонный фундамент с длиной шага 3-9м. Система вертикальных и горизонтальных стыковок гарантирует прочность металокаркаса. Кровля и стены собираются из сэндвич-панелей.

   Шатровый тип

   Конструкция используется при строительстве зданий, проект которых подразумевает наличие большого внутреннего пространства. За счет использования сверхустойчивых и компактных несущих арок, объем полезной площади увеличивается. Для усиления конструкции используются крупногабаритные изделия. Каркасные арки изготавливаются из прокатных балок, которые состыковываются на фланцах в процессе возведения. Стыковые узлы арок вписываются в полуокружность. Высота помещений варьируется от 4 до 12м. Пролеты зданий составляют 8 – 24м.

   В качестве внешних навесных конструкций используется стальной оцинкованный профлист. Использование листов с более высокой гофрировкой визуально улучшает внешний вид здания. Увеличивается герметизация конструкции.

   Полигональный тип

   Сооружения полигонального типа достигают в ширину до 50 м. и в высоту до 15м. Конструкции предназначены для размещения выставочных и торговых залов, спортивных площадок. Визуально похожи на шатровый тип конструкций. Отличаются формой несущих арок. Арки имеют решетчатую форму плоских ферм, образующих эллипс. На высокопрочных болтах расположены монтажные фланцевые стыки. Арки устанавливаются на монолитных железобетонных столбчатых или свайных фундаментах. Длина шага установки арок от 3 до 6м. В качестве ограждающих конструкций допустимо использование сэндвич-панелей и листовой сборки.

   Все типы сооружений из ЛМК возводятся в утепленном и неутепленном виде. При строительстве неутепленной конструкции облицовка стен и крыши выполняется из оцинкованного стального профлиста с цветным покрытием или без него. Для утепленных сооружений стены и кровли обшиваются трехслойными сэндвич-панелями с промежуточной плитой из теплоизоляционного материала.

   Дополнительно, здания из ЛМК комплектуются отливами, коньковыми элементами, воротами, подъемной техникой, витражами.

   Мифы о ЛМК

   К недостаткам технологии часто относят тонкие стены получившегося сооружения. Они якобы не устойчивы к ударным нагрузкам, механическим повреждениям и морозам. Если отдельно рассматривать профиль из стали или черного металла, его действительно можно деформировать. При этом в некоторых случаях придется приложить немало усилий. В готовом виде сооружение прочное и нарушить его целостность непросто.

   Второй недостаток, на который указывают потребители, низкий по сравнению с бетоном и кирпичом срок службы. Капитальные постройки рассчитаны на 70-120 лет использования. Однако в реальности они служат ненамного дольше, чем быстровозводимые здания.

   Недостаток сооружений из ЛМК и ЛСТК — плохая теплоизоляция такой постройки. Эта проблема решается использованием теплоизоляционных материалов. Современные утеплители тонкие и имеют низкий показатель теплопроводности, не пропускают холодный воздух снаружи. Из-за небольшого веса нагрузка на каркас увеличивается несущественно. Перед реализацией проекта разрабатывается проектная документация. Она включает в себя не только чертеж будущей постройки, но и расчеты необходимых для конкретного региона страны показателей теплопроводности.

   Короткий срок службы — еще один миф о стальных изделиях. Сам по себе металл действительно подвержен коррозии. Однако все изделия из стали покрывают слоем цинка. После процедуры они становятся устойчивыми к воздействию влаги. При контакте с другими веществами не происходит химическая реакция.

   Не исключен и человеческий фактор. Однако он присутствует при любой технологии строительства. В случае с быстровозводимыми постройками вмешательство монтажника в процесс минимально. Отверстия под крепежные элементы наносятся на заводе. При этом часто используются станки с ЧПУ. Каждый элемент маркируется, что минимизирует вероятность ошибки при сборке каркаса.

   Говоря о недостатках, стоит отметить низкую звукоизоляцию такого сооружения. Металл хорошо пропускает в помещение звуки с улицы. Однако, используя при строительстве качественные звукоизоляционные материалы, получится оградить жителей дома от посторонних шумов. Можно уложить плиты, которые одновременно препятствуют потерям тепла и проникновению звуков.

   Легкие металлические конструкции нельзя использовать при сооружении здания на пучинистой почве, предварительно не проведя мероприятия по уменьшению вспучивания. Зимой велика вероятность деформации постройки. Это единственный серьезный минус каркасных зданий. Чтобы избежать перекоса здания, после проведения геологических исследований:

   • готовится проект;
   • рассчитывается глубина фундамента.

   Дополнительно укладывается подушка из материалов, которые не набухают при изменении внешних условий (температуры, влажности). Чаще всего используют песок и гравий.

   Несмотря на то что технология кажется простой, возведение постройки лучше доверить опытной строительной бригаде. На проведение работ по проектированию и сборке каркасных сооружений нужно иметь лицензию.

   У стали низкая огнестойкость. Материал не поддерживает горение. Однако при определенной температуре он начинает плавиться. Это приводит к обрушениям. Перед монтажом профилей их покрывают составами, защищающими от воздействия огня.

   Приобретать профили нужно на заводах, где реализован контроль качества, а каждое готовое изделие проходит проверку на соответствие госстандартам.

   Технологии ЛМК и ЛСТК имеют больше достоинств, чем недостатков. Если сравнивать стоимость капитальной постройки и каркасного здания, то экономия составит, в среднем 33%. Мощный фундамент для каркасных сооружений нужен в редких случаях. При строительстве малогабаритных одноэтажных построек (бытовок для временного проживания строителей, к примеру) можно его вообще не делать. В остальных случаях достаточно обустроить фундамент ленточного или свайного типа.

   Источник https://pmkmetall.ru/info/articles/legkie-metallicheskie-konstruktsii-oblasti-primeneniya/

   Источник https://stroychik.ru/strojmaterialy-i-tehnologii/metallokarkasnyj-dom

   Источник https://www.air-ventilation.ru/Lyogkie-metallokonstruktsii.htm