Дом из металлокаркаса (ЛСТК): особенности технологии быстровозводимых конструкций, производство и строительство из металлического профиля

Строительный рынок предлагает несколько типов технологий быстрого сооружения зданий с сохранением всех потребительских характеристик. ЛСТК (легкие стальные тонкостенные конструкции), по мнению многих, является одной из самых передовых. Однако оценить ее плюсы и минусы объективно можно, только получив подробную информацию об этом способе строительства.

Технология ЛСТК

Металлический каркас – относительно новое слово в строительстве быстровозводимых зданий и сооружений. До недавнего времени специалисты предпочитали использовать деревянные конструкции при возведении жилых домов, как обеспечивающие более низкую теплопроводность.

Толчок к продвижению технологии дало создание термопрофиля (перфорированного). Он препятствует проникновению мостиков холода и в сочетании с правильно подобранным утеплителем позволяет строить очень теплые дома. По своим характеристикам их даже признают теплосберегающими.

Происхождение технологии строительства ЛСТК

Метод строительства быстровозводимых конструкций из металлопрофиля был разработан в Канаде в середине прошлого века. Стимулом к созданию технологии было повышение спроса на недорогие малоэтажные дома, причем в большом количестве. Свою роль сыграла доступность изготовления большого количества профилей: как в сырьевом плане, так и в производственном.

Получив распространение в Канаде, США, Японии, Скандинавии, такой способ строительства вышел на российский рынок в начале 90-х. Однако только через 10 лет были созданы нормативные документы с адаптацией к местным климатическим условиям.

В 2016 г. появился СП 260.1325800.2016, в котором наиболее полно и подробно были описаны все нюансы возведения согласно первоначально разработанной технологии. С этого времени ЛСТК каждый день расширяет свой рынок и завоевывает сердца россиян.

Производство ЛСТК

Начавшись в 2003 г. в г. Обнинске, производство стальных каркасов выросло за 10 лет более чем в 10 раз. На сегодняшний день им занимаются почти 200 предприятий.

Производственный процесс включает несколько операций:

• нарезка стального оцинкованного листа вначале дисковыми, а позже летучими ножницами;
• профилегибочный стан придает заготовкам нужную конфигурацию;
• последний этап – пробивка вырезов и отверстий, необходимых для монтажа.

Большинство процессов на фабриках каркасов автоматизировано, что гарантирует высокую точность при создании отдельных элементов.

Из чего состоит

Главные составляющие каждого комплекта ЛСТК – гладкие и перфорированные профили:

• стоечные – с загнутыми полочками, служат стойками каркаса;
• направляющие – своеобразные «рельсы» для стоечных элементов;
• перемычки – необходимы для создания опор под изолирующие материалы в больших прогонах.

Для соединения основных элементов используют болты разных размеров, саморезы, пороховые и пневматические дюбеля, вытяжные заклепки, пуклевки.

Подробное описание

Технология ЛСТК в современном строительстве реализуется в 3 вариантах:

• Монтаж элементов. Покупателю доставляют промаркированные для каждого участка профили. На месте дом собирается с «нуля» – от нижних направляющих до крыши.
• Монтаж панелей. Заказчику привозят панели с облицовкой и утеплением, проведенными коммуникациями, уже вставленными окнами. Готовые панели на месте соединяют в дом.
• Монтаж блоков. На производстве собирают каждую комнату в отдельный блок, который доставляют на стройплощадку, где и происходит окончательная сборка.

В малоэтажном жилищном строительстве на практике чаще всего используется первый вариант, как наименее затратный.

Сфера применения конструкции

Вариабельность создания металлокаркасных зданий делает возможных их использование при строительстве практически любых объектов:

• жилых домов малой этажности (до 3) – коттеджи, загородные, дачи, особняки;
• ангаров, складов, производственных цехов;
• административных и общественных зданий;
• гаражей, моек, навесов, СТО.

Метод широко применяется при наращивании этажности домов, сооружении мансард и пристроек, обустройстве чердачных помещений. Легкость железного каркаса делает его востребованным при возведении спортивных комплексов, ТРЦ, медицинских учреждений, заведений общественного питания.

Плюсы и минусы технологии

В числе главных достоинств данного способа строительства эксперты называют:

• быстрота сооружения – в сравнении с возведением дома из кирпича и бетона срок сокращается в 3-4 раза;
• легкость каркаса – в сравнении с деревянным легче в 2 раза, что позволяет при одинаковом фундаменте построить 2-этажный дом вместо одноэтажного;
• всесезонность – работы могут проводиться круглый год;
• для монтажа хватит бригады из 4 человек;
• это идеальный вариант для районов с сейсмической активностью;
• сварочных работ не проводится, поэтому сборка максимально простая.

И главное преимущество – низкие цены в сравнении с затратами на другие типы каркасников.

Требования к конструкциям

В своде правил для возведения металлокаркасных зданий и сооружений установлены нормы по:

• механической безопасности;
• надежности и долговечности;
• обеспечению коррозийной стойкости;
• пожарной безопасности и огнестойкости.

Разработаны требования к выполнению расчетов при проектировании с учетом расположения коммуникаций, в т. ч. согласно методикам ГОСТ 21780. Предусмотрены допуски и предельные отклонения во время сбора каркаса. Ряд нормативных актов (ГОСТ 27772, ГОСТ Р 52246, ГОСТ 10619, СП 16.13330) регламентируют технические характеристики стали для производства профилей, а также требования к крепежным элементам.

Типы профилей для тонкостенных конструкций

В зависимости от формы профиля и его размеров различают несколько их разновидностей, несущих различные функциональные нагрузки.

С образный профиль

Второе название – стоечный. Как видно из названия, именно он несет на себе основные весовые нагрузки: из него делают вертикальные стойки. Усилению жесткости способствуют загибы по краям. Стандартные размеры:

• ширина – от 100 до 200 мм;
• толщина – 0,8-2 мм;
• высота – 45 мм.

Помимо вертикальных, может использоваться для горизонтальных перекрытий, при возведении кровли, внешних или внутренних стен.

П образный

Известен как направляющий, поскольку именно к нему крепятся стойки различного функционального назначения. Имеет форму буквы П и характеризуется размерами:

• ширина – 100-200 мм;
• толщина – 0,8-2 мм;
• высота – 42 мм.

Его назначение – создавать основу каркаса жилых помещений. Для кровельных ферм используют металлоконструкцию с высотой 60 мм, что позволяет закручивать требуемое количество крепежа.

Омега

Иногда его называют шляпный или обрешеточный. В отличие от стоечного, краевые загибы повернуты не вовнутрь, а наружу. Используется на больших пролетах при обрешетке кровли или фасада. Стандартные размеры:

• высота 25 или 45 мм;
• толщина 0,5-1,5 мм.

С его помощью легко реализуются самые смелые идеи интерьера, сооружаются любые перекрытия и перегородки.

Z и сигма

В поперечном сечении эти металлоконструкции имеют вид одноименных букв греческого алфавита. Характеризуются следующими особенностями:

• Z – используются как несущие элементы поясов ферм, колонн, ригелей рам, прогонов межэтажных перекрытий;

• Σ – обладают повышенными характеристиками прочности (толщина до 4 мм, дополнительные изгибы), поэтому их применяют при создании кровельных и стеновых прогонов, а также для монтажа внутренних и внешних стен там, где повышены нагрузки.

В зависимости от требований проекта и предполагаемых весовых нагрузок эти разновидности могут замещать на определенных участках основные типы профиля, повышая их прочность.

Термопрофиль

Отдельной категорией идут термопрофили – в них по всей длине центральной поверхности нанесена перфорация в виде продольных отверстий, размещенных в шахматном порядке. Такая конструкция позволяет прервать проникновение мостиков холода внутрь помещения. Этим и объясняются высокие показатели теплосбережения при строительстве из ЛСТК.

Форма таких профилей может быть как С, так и П-образная. Использование напрямую зависит от требований проекта. Размеры не отличаются от обычных конструкций, за исключением толщины (0,8-1,5 мм). Однако некоторые производители предлагают конструкции с разной высотой боковин – для начального и дополнительного утепления.

Каркасные здания из металлопрофиля и их особенности

Технология ЛСТК сделала строительство домов сродни сбору конструктора – при некоторых навыках и внимательном отношении каркас сможет собрать любой. Но в вопросах утепления и определения точки росы необходим специалист. Иначе все труды могут быть напрасными. Существуют и другие важные моменты.

Обустройство фундамента

Для основания каркасников из металлопрофиля могут быть предложены несколько вариантов:

• Ленточный – по периметру строения выкапывается траншея, устанавливается опалубка и заливается бетонный раствор.

• Столбчатый – по углам, вдоль стен внешних и внутренних, в местах высоких нагрузок устанавливаются буронабивные или железобетонные сваи, на которые ложится основание.

• Свайно-винтовой – используются металлические опоры с винтами в нижней части, сверху проводится металлическая обвязка.

Возможно применение смешанного типа: в узловых точках устанавливают сваи, в промежутках заливают бетон. Это дает возможность обустроить подвал, что невозможно для чисто свайной конструкции.

Тип фундамента напрямую зависит от структуры грунтов: есть влажные и сухие, глинистые и песчаные почвы, с различной глубиной промерзания. Все эти факторы влияют на выбор основания.

Устройство каркасного дома

Обустройство будущего здания имеет свои нюансы на каждой стадии:

• Фундамент. Чаще всего свайный (опоры устанавливают через1,5-2 м), возможна заливка между столбами ленточного. При сооружении подвала в цоколе обязательно делают вентиляционные отверстия.
• Полы и перекрытия. По периметру укладывают П-образный профиль, на который устанавливают балки перекрытия. Затем укладывают профлист и черновой пол. Для потолка между балками укладывают утеплитель, делают обрешетку, на которую крепят влагозащитную пленку, затем плиты ГСП. Для цокольного этажа по ростверку делают гидроизоляцию.
• Наружные и внутренние стены. На каркас, закрепленный к полу и потолку, укладывают утеплитель. Изнутри – пароизоляция, листовой материал (КНАУФ-листы). Снаружи – гидро- и ветрозащитная пленка, затем листовой материал под отделку.
• Кровля. На стропила с шагом 0,6-1,2 м крепят обрешетку и кровельный материал.

На каждом этапе важно строго следовать требованиям проекта и технологическим нормам – в этом случае дом получится прочным и надежным.

Виды металлических каркасников

Каркас из стали толщиной до 3-4 мм способен выдержать большие нагрузки, однако, как и у любой конструкции, каждый параметр имеет свои особенности.

По высоте

В зависимости от типа строения ограничения по высоте:

• Для промышленных зданий: одноэтажных – до 18 м, многоэтажных – до 24-30 м.
• Для жилых домов – не более 3 этажей.

Для одного этажа высота потолков не превышает 2,5 м. Высота и этажность зависят от проектных расчетов и предполагаемой нагрузки.

По назначению

Назначение зданий и сооружений из ЛСТК может быть самое различное – от крупных промышленных объектов и общественных зданий до жилых типовых домов. Материал экологичен и не горюч, однако при монтаже требует добавления пожаробезопасной изоляции. Использование технологии в жилищном строительстве накладывает одну дополнительную функцию – грамотное утепление и хорошую вентиляцию.

По габаритам

Габариты домов ЛСТК не ограничены ничем – потребуется просто монтировать дополнительные стойки и балки перекрытия. При строительстве из панелей или блоков размеры такого здания зависят лишь от потребностей заказчика и его финансовых возможностей.

По типу конструкции

В зависимости от порядка сборки каркасные дома разделяются на несколько типов:

• Рамная – второе название канадская или «платформа». Сборка идет по «слоям» или этажам: вначале основание, стойки в высоту 1 этажа, верхние перекрытия и т. д.
• С цельными стойками – распространена в Северной Европе и Скандинавии. Вертикальные стойки проходят через все здание, а к ним уже крепятся поперечные балки с дополнительной опорой.
• Каркасно-стоечная. Главные опорные стойки и балки монтируются в первую очередь, на них уже крепятся все остальные элементы.

Тип конструкции выбирается на этапе проектирования и зависит от индивидуальных характеристик проекта.

Одним из самых качественных строений на основе металлоконструкций считаются дома с двойным каркасом, внутренность которого заполняют полистиролбетоном.

Этапы возведения дома из ЛСТК

Каждый из процессов изготовления сборного здания имеет свои особенности, но ни одно строительство не обходится без подготовки проекта. Он становится основой для изготовления металлических профилей.

После этого готовят строительную площадку, размечают участок. Заранее подводят коммуникации – при уже готовом фундаменте это будет проблематично.

Возведение фундамента

Чаще всего владельцы предпочитают устанавливать комбинированное основание: в ключевых точках сваи, а между ними ленточная заливка. Это позволяет обустроить при необходимости подвал.

А в случае пучинистых или слабых грунтов – использовать сваи в качестве якорей, заглубив их ниже уровня промерзания почвы.

Сборка каркаса

Каркас собирают по одному из описанных выше способов по инструкции, прилагаемой к комплекту поступивших от производителя заготовок.

Основные соединительные узлы

Для создания надежных соединений используются несколько узлов:

1. колонны с фундаментом;
2. ограждение, цоколь;
3. стропильная ферма;
4. коньковый узел;
5. карниз ЛСТК;
6. соединение фермы и колонны;
7. колонны ЛСТК с фундаментом.

Для каждого соединения существует свой набор элементов и крепежа, который должен использоваться точно по технологии.

Чем соединять

Методика предусматривает следующие виды крепления: сваркой, склеиванием или винтами. На практике строители предпочитают использовать болтовое соединение или самонарезающие болты, как наиболее надежный способ.

При проектировании конструкторы могут заложить и другие виды соединений в некоторых узлах в зависимости от нагрузок внешней среды, прочности балок перекрытия, характеристик конического сечения и других факторов.

Монтаж крыши

Стропильная система выбирается на стадии создания проекта: это может быть крыша односкатная, двускатная, мансардная (ломаная), многощипцовая. Чаще всего для домов ЛСТК используют простые конструкции из 1 или 2 скатов. Монтаж происходит в следующем порядке:

• установка стропильной системы;
• выполнение обрешетки;
• покрытие паро и гидроизоляцией, между которыми помещают утеплитель;
• непосредственно кровля: шифер, ондулин, металлочерепица, кровельная сталь.

Материал кровли подбирают в зависимости от несущих возможностей каркаса, желания хозяина и его финансовых возможностей.

Утепление дома

В качестве утеплительных материалов используются: пенополистирол, пенобетон, газобетон, пенополиуретан, а также различные виды ваты:

• минеральная – нулевая горючесть, высокое шумопоглощение, высокая паропроницаемость;
• стекловата – более упругая и прочная, не горит, хорошо поглощает звуки, требует аккуратного обращения, при t свыше +450˚С возможно возгорание;
• керамическая – не боится воздействия химических веществ, практически не деформируется, не горит, теплопроводность самая низкая.

На практике наибольшей популярностью пользуется минвата, как наиболее доступный по цене материал, хотя он и требует дополнительной защиты от влаги.

Утеплитель изолируют с обеих сторон: снаружи закрепляют ветрозащитную паропроницаемую гидроизоляционную пленку, изнутри монтируют пароизоляционную. Затем обе стороны покрывают черновым покрытием (внутри гипсокартон, снаружи – ЦСП, ФЦП, СМЛ), проводят отделку.

Примеры планировок и проектов жилья по технологии ЛСТК

Для жилых домов может быть избрана любая планировка с малой этажностью. Габариты зависят только от желания и возможностей владельца. Самыми востребованными (показавшими на практике свою надежность и удобство) являются несколько вариантов.

В стиле фахверк

Фахверк – это внешнее оформление здания с видимыми элементами каркаса. Иными словами, они не маскируются отделочными и финишными покрытиями, а являются элементами экстерьера. Видны не только горизонтальные или вертикальные, но и диагональные балки и стойки. Для изготовления наружных конструкций используют черный металл.

Одноэтажный с гаражом

Планировка гаража рядом с домом позволяет садиться в авто, не выходя из строения, что очень удобно. Для внешней отделки могут быть использованы декоративная штукатурка или сайдинг. Покрытие для кровли владелец выбирает по своему вкусу, популярный вариант – металлочерепица.

Классический с мансардой

Мансарда позволяет по максимуму использовать пространство крыши, а при должном оборудовании – расширить жилплощадь, вложив незначительные средства. Такой проект очень популярен у владельцев недвижимости. В качестве дополнений могут быть выбраны веранда, балкон, крытая терраса и т. д.

Строительство дома из металлокаркаса

Здания по технологии ЛСТК предоставляют самые широкие возможности для жилищного строительства: нет ограничений по размерам, планировке, возможности строительства круглый год, практически на любом грунте и рельефе. Они возводятся очень быстро, а при определенных навыках даже самые сложные места не представляют труда.

При проектировании стоит учесть все нюансы, поскольку перепланировке такие строения не подлежат. Выбор хорошего производителя – залог того, что владелец получит полный комплект сборной конструкции с промаркированными деталями.

Главный аргумент оппонентов – высокие теплопотери. Однако он с успехом устраняется грамотной теплоизоляцией, что уже проверено на практике в Норвегии и Финляндии. Некоторые производители даже предлагают специальные тепловые панели, которые еще больше упрощают сборку и гарантируют теплосбережение.

В любом случае при соблюдении технологических норма ваш дом будет долговечным и надежным – это доказано временем.