Технология ЛСТК — строительство зданий из легких стальных конструкций

Лёгкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК) – современная технология быстрого возведения зданий и сооружений, которые изготавливаются из стальных строительных элементов толщиной до 3…4 мм. За границей, в Европе данная технология называется Light Gauge Steel Framing (LGSF).

Что такое ЛСТК? Где применяют ЛСТК конструкции в строительстве

Технология ЛСТК является альтернативой деревянному каркасному строительству и разработана с целью удешевления и ускорения процесса постройки малоэтажных домов среднего класса. Строительные элементы из ЛСТК применяются как самостоятельно несущие конструкции малоэтажных зданий (фото 1) или в комбинации с традиционными технологиями строительства зданий из стандартных строительных материалов: дерево, металл, кирпич, железобетон (фото 2).

Фото 1_Каркасные малоэтажные здания из ЛСТК

Фото 2. Строительные элементы из ЛСТК в комбинации с традиционными технологиями строительства зданий из стандартных строительных материалов

Достаточно большой опыт строительства легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) имеют такие страны как Канада, США, страны Западной Европы, Китай. В России и Украине, а также в других странах СНГ больше практиковалось проектирование и строительство металлических конструкций (МК) и легких металлических конструкций (ЛМК), которые имеют существенные отличия от технологии ЛСТК.

Признаки ЛСТК

Рассмотрим основные признаки легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК):

1. Толщина стали, из которой изготовлены строительные элементы, не превышает 3…4 мм (0,7…4 мм); предел стали текучести 250…350 МПа и более; относительное удлинение не менее 18%.
2. Для изготовления строительных элементов применяют рулонный холоднокатаный стальной лист с цинковым покрытием, масса которого составляет не менее 275 г/м².
3. Основными элементами ЛСТК являются холодногнутые профили открытого и замкнутого сечения.
4. В качестве ограждающих конструкций – стен и потолков применяют тонкостенные профили с перфорированными стенками (термопрофили) – они улучшают теплотехнические показатели ограждающих конструкций здания.
5. В основном элементы ЛСТК соединяются высококачественными самонарезающими винтами из:

• нержавеющей стали;
• углеродистой стали с цинковым или кадмиевым покрытием;
• углеродистой стали с кадмиевым покрытием.

6. В проектных расчетах из ЛСТК учитывается совместная работа всех строительных элементов, в том числе работа внутренних, наружных обшивок и других неметаллических элементов.
7. Проектирование зданий из ЛСТК осуществляются с помощью компьютерного двухмерного и трехмерного моделирования (используют эффекты пространственной работы конструкций).
8. Все строительные элементы по технологии ЛСТК изготавливаются на специализированных предприятиях, а на строительных площадках только собираются в единую конструкцию.
9. На предприятии строго по рабочим чертежам изготавливают все элементы каркаса и его обшивки, строго в нужном месте в элементах отмечаются или просверливаются специальные отверстия для соединения элементов в единый каркас.

К основным строительным элементам конструкций ЛСТК относятся профилированный или перфорированный оцинкованный стальные тонкостенные профили, из которых изготавливают стойки, перемычки, направляющие, прогоны и пр., фото 3.

Основой здания, построенного по технологии ЛСТК, является несущий жесткий и прочный каркас, который собирается из легких стальных тонкостенных конструкций. Из-за не большого веса здания из ЛСТК часто применяют фундамент мелкого заложения (в среднем высота фундамента 0,6 м, ширина 0,2…0,6 м).

Фото 3. Элементы ЛСТК каркаса

Гнутые профили ЛСТК представлены 4 основными типами поперечного сечения, фото 4:

• П-образный профиль (швеллер);
• С-образный профиль;
• z-образный профиль;
• уголок.

Высота профилей – 100…350 мм.

Фото 4. Разновидности профилей ЛСТК: 1 – П-образный (направляющий) термопрофиль; 2 – С-образный (стоечный) термопрофиль; 3 – шляпный термопрофиль; 4 – П-образный (направляющий) профиль; 5 – С-образный (стоечный) профиль; 6 – уголок оцинкованный; 7 – Z-образный профиль

Соединения между строительными элементами ЛСТК выполняют с помощью:

• болтов (диаметр 5…16 мм);
• саморезов;
• специальных винтов (самосверлящие и самонарезающие винты);
• вытяжных заклёпок;
• пороховых монтажных дюбелей;
• пневматических монтажных дюбелей;
• пресс-соединения;
• пластин;
• шпилек.

Каркас здания из ЛСТК обшивают стандартными модулями, фото 5:

• кровельные панели, фото 5а;
• стеновые панели, фото 5б;
• панели перекрытия, фото 5в.

Для повышения тепло- и звукоизоляционных свойств панелей, внутри их устанавливается утеплитель (чаще всего это минеральная вата).

Фото 5. Стандартные модули здания из ЛСТК: а) кровельные панели; б) стеновые панели; в) панели перекрытия

Для строительства малоэтажных зданий по технологии ЛСТК наружные стены могут быть выполнены в двух вариантах:

• несущие стены из каркаса включающего термопрофили;
• самонесущие стены изготовлены из сборных листов или панелей

Что собой представляет термопанели ЛСТК?

Термопанели ЛСТК производятся по индивидуальному заказу на специализированных предприятиях и предназначены для заполнения пространства между каркасом здания и образованием наружных стен. Термопанели ЛСТК используют при строительстве жилых и офисных зданий, гостиниц, отелей, кафе, торговых центров и т.д. Толщина панелей составляет 15…25 см (приведенное сопротивление теплопередачи стены составляет 3,2…5,1 м²°C/Вт).

Термопанели, в основном состоят из следующих компонентов, фото 6:

• внешняя отделка (может быть из кирпича, сайдинга, деревянной вагонки и т.д.);
• гипсоволокнистые плиты (2 слоя);
• минеральный негорючий базальтовый утеплитель или стекло-волокнистый утеплитель в виде плит;
• пароизоляционная плёнка;
• несущий каркас панели, состоящий из перемычек, направляющих и стоечных термопрофилей;
• внутренняя обшивка – изготовлена в основном из гипсокартона.

Особенность термопрофилей заключается в их конструктивном исполнении. Оцинкованные стальные элементы термопрофиля имеют перфорацию (просечку) в виде длинных отверстий, расположенных в шахматном порядке. При таком расположении перфорации достигается снижение теплопроводности стального профиля (эффект увеличения длины теплопроводного участка, через который происходят теплопотери).

Фото 6. Принципиальная схема устройства здания на основе термо-профилей. Устройство термопанели: 1 – внешняя отделка; 2 – гипсоволокнистые плиты (2 слоя); 3 – минеральный утеплитель; 4 – пароизоляционная плёнка; 5 – направляющие термопрофили; 6 – стоечные термопрофили; 7 – перемычка из термопрофиля

Термопанели ЛСТК изготавливаются на предприятии и уже в готовом виде устанавливаются непосредственно на строительной площадке, фото 7.

Фото 7. Монтаж термопанелей ЛСТК

 Последовательность организации строительства по технологии ЛСТК

1. Определение конструкции и размера дома.
2. Выполнение расчетных и проектных работ, на основании которых составляют проектную документацию, и определяется нужное количество строительных элементов ЛСТК.
3. Производится: изготовление строительных элементов, просверливание технологических отверстий и маркировка всех элементов, согласно сборочным чертежам. Изготовление всех элементов выполняют в среднем за 2…5 дня (в зависимости от сложности конструкции).
4. Доставка всех элементов на строительную площадку в разобранном виде или в собранном виде основных частей (панелей). В комплект деталей, которые должны быть при доставке на строительную площадку входит:

• профиля нужного размера, согласно с чертежами;
• соединительный крепеж узлов (крепежные элементы и детали должны быть оцинкованные);
• сборочные чертежи.

Какие преимущества есть у технологии ЛСТК?

1. Высокая скорость строительства. За 4…5 месяцев можно полностью возвести дом среднего размера.
2. Облегченная конструкция. Здание из ЛСТК конструкций не оказывает большого давления на основание, либо нижележащие конструкции. Это свойство особенно ценно при выполнении надстроек из ЛСТК существующих зданий.
3. Всесезонное строительство. Возможность строительства по технологии ЛСТК в любую погоду круглогодично. В большинстве случаев при строительстве отсутствует «мокрые процессы».
4. Простота строительства. Для строительства жилого дома достаточно привлекать бригаду монтажников в составе 3…4 человек. Вес одной детали из ЛСТК не превышает 100 кг. Каркас обычного торгового павильона общей площадью 200 м² можно смонтировать полностью за 3 дня бригадой из 4 человек. Нет необходимости в использовании тяжелой грузоподъемной техники.
5. Сейсмоустойчивость. В Японии строительство по технологии ЛСТК приобрело широкое распространение.
6. Минимальные теплопотери зданий, построенных по технологии ЛСТК.
7. Не сложная транспортировка строительных элементов ЛСТК.
8. Высокое качество. Все элементы изготавливаются на заводе или специализированном предприятии.
9. Относительно низкая стоимость строительства. Стоимость 1 м² жилого помещения «под ключ» составляет примерно 400…500$.
10. Конструктивные преимущества. Конструкция из ЛСТК относительно легко демонтируется и устанавливается снова в нужном месте, с минимальными расходами (можно возводить сборно-разборные конструкции). На здания из ЛСТК можно устанавливать разную отделку фасада: кирпич, сайдинг, вагонка, профлист и т.д, рис, 8б.

11. Безопасная сборка. Сборка (разборка) конструкций выполняется без применения сварочных работ.
12. Биостойкий материал. Не приживается на оцинкованной стали плесень, грибок.

Фото 8. Преимущества применения ЛСТК технологии для строительства зданий

Какие недостатки присутствуют у технологии ЛСТК?

1. Долговечность несущих конструкций ЛСТК и здания (сооружения) в целом сильно зависит от качества производства стальных профилей и монтажа конструкций ЛСТК. В странах бывшего СССР эта технология используется относительно недавно, поэтому не всегда качество материалов и работ удовлетворяют требованиям этой технологии. В среднем долговечность несущих каркасов из ЛСТК в наших условиях составляет 40 лет (вследствие коррозии оцинкованного профиля долговечность ЛСТК низкая, по сравнению с каменными, бетонными и кирпичными зданиями; ЛСТК элементы изготавливают из стали с цинковым покрытием в двух вариантах – до 120 г/м² и более 350 г/м². При втором варианте толщина цинкового покрытия достигает 25 мкм, что надежно защищает сталь от коррозии и обеспечивает более высокую долговечность конструкции).
2. Изготовление легких стальных тонкостенных конструкций производится только на заводе.
3. Расчет и проектирование следует доверять профессионалам, и желательно с большим опытом. Также монтаж элементов ЛСТК следует выполнять строго по чертежу, так как игнорирование деталей чертежа, может привести к пагубным последствиям, фото 9.
4. Для строительства в станах СНГ практически отсутствуют нормы проектирования ЛСТК. При проектировании ЛСТК в Европе руководствуются нормами DIN и Еврокодом.
5. Низкая огнестойкость стальных конструкций каркаса здания (необходимо ее повышать путем выполнения огнестойких защитных обшивок.
6. После пожара несущие конструкции каркаса из ЛСТК не подлежат восстановлению и требуют полной замены.

Фото 9. Разрушение конструкции из ЛСТК вследствие пренебрежения технологии сборки

Область применения ЛСТК

• строительство ограждающих конструкций при возведении многоэтажных зданий;
• строительство малоэтажных домов (коттеджи, таунхаусы) и подсобных строений (гаражи, навесы, хозблоки и пр.);
• строительство межэтажных и чердачных перекрытий;
• строительство мансардных этажей;
• строительство складских помещений, магазинов, гаражей;
• устройство вентилируемых фасадов;
• строительство офисных зданий;
• возведение сборно-разборных и быстровозводимых зданий (сооружений);
• выполнение надстроек существующих зданий.

На фото 10 приведены примеры использования ЛСТК технологии строительства.

Фото 10. Область применения технологии ЛСТК

Публикацию подготовил – эксперт GIDproekt

Конев Александр Анатольевич