Совершенствование конструкций и технологии в индустриальном производстве каркасных деревянных строений
В настоящее время большие перспективы и ожидания связывают с индустриальным серийным производством каркасных и каркасно-панельных деревянных домов. Во-первых, значительно сокращаются затраты на изготовление комплектующих для этих быстровозводимых и относительно простых по конструкции строений. Во-вторых, недавно появившиеся и весьма разнообразные теплоизоляционные, декоративно-защитные, отделочные и конструкционные материалы позволяют вывести каркасное — панельное домостроение на более высокий и вполне соответствующий мировому уровень качества, эксплуатационной надежности и комфортности жилья.
Рис. 1. Сборка каркаса стеновых панелей на координатно-монтажном стапеле:
1 — перфорированная координатная стойка;
2 — секции для одновременной сборки двух каркасов;
3 — выдвижная координатная стойка (до 3,7 м);
4 — позиционирование ограничительных упоров;
5 — зажимные пневматические цилиндры и приспособления;
6 — опорно-транспортирующие ролики;
7 — система регулирования положения стапеля.
Практически все строительные материалы и конструкции, которые используются в объектах данного типа, существенно влияют на технические показатели строений, основными из которых являются следующие:
Рис. 2. Балки и спецзаготовки для каркасных конструкций:
а — армированные сборно-клееные элементы каркасов;
б — двутавровые балки на основе ЛВЛ;
в — сборно-клееные балки каркаса из фанеры и заготовок цельной древесины
Для большинства каркасов стен и стеновых панелей применяют сухие пиломатериалы
или сборно-составные профилированные заготовки из досок, брусьев, фанеры,
древесных плит (двутавровые, швеллерные и прочие балки). Сами конструкции
собирают на специальных стапелях или координатных платформах, обеспечивая
при этом высокую точность сопряжения деталей, геометрических размеров
каркасов и надежность крепежа отдельных элементов (рисунок 1).
Для изготовления каркасов стен и панельных конструкций различного назначения
широко используют клееные и профилированные заготовки в виде балок с
определенной формой сечения. При этом выбор конфигурации каркасных элементов
зависит от применяемых способов и средств соединения стеновых фрагментов
между собой.
Рис. 3.
Основные детали и принципы формирования каркасной конструкции строения
Для повышения несущей способности каркасов и строений конструкционные
используют армированные заготовки. Кроме того, правильно выполненные
сборка и склеивание балок служат гарантией формоустойчивости стеновых
конструкций в течение всего срока эксплуатации объектов и сохранности
заданных параметров качества жилья. На рисунке 2 приведены некоторые
виды заготовок для каркасных конструкций современных деревянных строений.
Сборка каркасных стен производится непосредственно в процессе монтажно-строительных
работ, и качество ее будет зависеть прежде всего от точности изготовления
отдельных деталей, подготовки соединительных узлов и элементов, комплектации
блоков изделий, применяемой техники и технологии строительства. Требуемую
жесткость каркасу придают фанерно-клееные или другие обшивки, а также
различные вставки и раскосы, размещаемые внутри стеновых конструкций.
При этом толщина, слойность, состав и прочие характеристики листового
покрытия стен или панелей подбираются так, чтобы в заданных условиях
эксплуатации была исключена пространственная неустойчивость и возможность
излишней деформации как отдельных фрагментов, так и стеновых конструкций
в целом.
Рис. 4. Основные виды соединений для каркаса и сборных конструкций строения:
а — соединение наружной стены и верхнего перекрытия;
б — соединение наружной стены и межэтажного перекрытия;
в — соединение наружной стены и нижнего перекрытия;
г — крепление балки с помощью нарезного штыря;
д — крепление балки с помощью балочного башмака и гвоздей;
е — соединение элементов каркаса гвоздями.
Каркасные строения должны быть хорошо подготовлены к монтажу еще на
этапе изготовления и комплектования конструкций. В этой связи разрабатываются
основные приемы и способы сборки отдельных элементов в целостную строительную
систему заданного объема (рисунок 4).
Обшивки как на панелях, так и на каркасах строений устраиваются по определенной
схеме и должны обеспечивать надежную защиту внутреннего стенового пространства
от промерзания, попадания снега, дождя и влаги в зону закладки теплоизоляционного
материала, а также формоустойчивость конструкций, составляющих строительный
объем здания (рисунок 5).
Таким образом, конструкционная надежность деревянных каркасов, применяемых
в домостроении, технически обеспечена и в полной мере соответствует
предъявляемым требованиям. Для особых случаев строительства, в том числе
при сооружении двух- и трехуровневых домов большого объема и площади,
могут быть использованы армированные деревянные балки и профилированные
металлоконструкции в виде швеллеров, уголков, двутавров.
Рис. 5. Обшивка наружной стороны стенового каркаса плитами:
а — проверка перекрестных размеров;
б — укладка и закрепление плит на каркасе плит;
в — контурная обрезка обшивочного полотна и выпиливание проемов
В настоящее время значительно возросли нормативные теплотехнические параметры жилых объектов. Это потребовало изыскания и разработки новых способов и средств утепления стен, пола, чердачных перекрытий, а также подбора для заполнения каркасных конструкций более эффективных теплоизоляционных материалов. Примеры использования дополнительных облицовочных покрытий из пластиковых панелей, кирпича, показывают, что такие конструкторские решения хорошо зарекомендовали себя в строительной практике. Они вместе с решением теплотехнической проблемы обеспечивают еще и выполнение таких важных задач как защищенность объектов от разрушающих воздействий среды и архитектурное оформление здания (рисунок 6).
Рис. 6. Конструкция стены каркасно-панельного дома, облицованного кирпичом
Утеплитель, вводимый в пространство между основной стеной и дополнительной
обшивкой или кирпичной кладкой, полностью защищает от промерзания стеновых
конструкций или перегрева помещений. Однако этот слой стены дома необходимо
надежно защитить от увлажнения. Это обеспечивается прокладками из паро-
и гидроизолирующего материала, устройством вентиляционного контура,
специальной обработкой поверхностей гидрофобными веществами и т. д.
Наиболее широко используемые в строительстве теплоизоляционные материалы
— это синтезированные низкоплотные продукты на органической основе и
минераловатные утеплители различных видов (табл. 1). Укладка теплоизоляционных
формованных материалов должна быть плотной, а для дополнительного удержания
их в устойчивом вертикальном положении следует применять различные фиксаторы
положения (сетки металлические, бруски или пластины из листовой стали,
клеи и др.). Во многих случаях можно применить заливочные теплоизолирующие
составы, в том числе клеящие с эффектом герметика (рисунок 7).
Рис. 7. Способы заполнения каркасного пространства теплоизоляционным
материалом:
а — изоляционное заполнение стен формованными плитами (матами);
б — заливная изоляция конструкционных элементов каркасного строения
Обустройство каркасных жилых объектов с наружной стороны различными
обшивками, облицовочными материалами, защитно-декоративными покрытиями,
ограждающими панелями имеет первостепенное значение для обеспечения
безопасности строений, создания современного и привлекательного архитектурного
облика, увеличения сроков службы строительных конструкций (рисунок 8).
К одному из наиболее перспективных направлений в деревянном домостроении
в свете рассматриваемых задач можно отнести применение сэндвич-панелей
на основе пенополиуретанового заполнителя. Они представляют собой трехслойные
ограждающие конструкции, которые крепятся к деревянному каркасу строения
при помощи специальных болтов.
Рис. 8. Легкая стеновая панель с деревянным каркасом:
1 — внутренняя обшивка панели из ЦСП;
2 — пароизоляция;
3 — утеплитель из минераловатных плит;
4 — средний слой обшивки из асбоцемента;
5 — воздушная прослойка;
6 — экран из асбоцемента;
7 — алюминиевая раскладка
Для финишной облицовки и дополнительного утепления дома можно применить ненесущие панели с товарным названием «Термобрик», которые рассчитаны на температурный диапазон среды от –50°С до +50°С. Эти сэндвич-панели состоят из облицовочного слоя (керамической плитки), песчаной прослойки, пенополиуретанового заполнителя и фанерной основы. Они относится к группе трудновоспламеняющихся строительных материалов и имеют достаточно высокие физико-механические показатели (таблица 2).
ТАБЛИЦА 1. Теплоизоляционные материалы для каркасно-панельного домостроения|
Наименование
продукта |
Физико-технические свойства и механические
показатели утеплителей
|
|||||
|
плотность,
кг/м3 |
теплопро-
водность, Вт/м.К |
диапазон
температур, °С |
водопогло-
щение, % |
прочность
на сжатие, кН/м2 |
группа
горючести |
|
| Минераловатные плиты из базальтовых пород: мягкие полужесткие гофрированные |
75
75 ... 125 160 ... 190 |
0,036
0,038 |
до +400
|
не горюч.
Г1 |
||
| Стекловата |
13 ... 85
|
0,037 ... 0,046
|
–60 +180
|
5
|
0,1 ... 0,4
|
не горюч
|
| Минеральная вата из вулканических пород |
30 ... 1000
|
0,032 ... 0,042
|
до +900
|
менее 2
|
3 ... 32
|
|
| Целлюлозная вата |
30 ... 70
|
от 0,04
|
||||
| Пенопласты |
12 . 50
|
0,033 ... 0,04
|
до +75
|
менее 0,5
|
0,15 ... 0,7
|
|
| Жесткий пенополиуретан |
30 ... 200
|
от 0,022
|
–200 +150
|
|||
ТАБЛИЦА 2. Основные физико-механические показатели сэндвич-панелей
|
Наименование показателя
|
Значение
|
| 1. Плотность пенополиуретана в панели, кг/м3 |
40 - 50
|
| 2. Коэффициент теплопроводности (при 25 °С), Вт/м.К, не более |
0,045
|
| 3. Прочность при сжатии, при 10% деформации, МПа не менее |
0,13
|
| 4. Водопоглощение за 24 часа, при насыщении водой от 6%, не более |
2
|
| 5. Разрушающее напряжение при изгибе, МПа, не менее |
0,35
|
| 6. Температура размягчения по Вика при 10 Н, °С, не менее |
180
|
В производстве панелей «Термобрик» используют следующие продукты:
Тепловое сопротивление панелей 1,026 м2.К/Вт, что соответствует данному
показателю для кирпичной стены толщиной 90 см.
При разработке новых конструкций панельных и каркасных домов, совершенствовании
соединительных узлов в стеновых элементах, использовании других теплоизоляционных
материалов вместо пенополиуретанов особых сложностей в применении облицовочных
панелей с керамическим покрытием не возникает. На рис. 9 приведена схема
соединения стеновых панелей, выполненных на жестком деревянном каркасе,
между собой и закрепления на них облицовочного покрытия «Термобрик».
Рис. 9. Схема установки и соединения стеновых панельно-каркасных конструкций
Рассмотренные варианты конструкционных и монтажно-строительных решений
могут быть рекомендованы для обеспечения производства и строительства
быстровозводимых малоэтажных домов. Небольшая масса конструкций позволяет
использовать облегченные фундаменты и свайные опоры. Полная заводская
готовность строительных компонентов практически исключает необходимость
привлечения к работам опытных плотников, плиточников, каменщиков.
Эти дома хорошо приспособлены к эксплуатации в суровых климатических
условиях, а затраты, связанные с их возведением значительно меньше,
чем при строительстве объектов с использованием кирпича, бетона и других
материалов.
(УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ).
По материалам форума: Международный евразийский симпозиум «Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент»
