Чем могут помочь компенсаторы усадки при возведении домов из СИП панелей?

На долю строительства из СИП-панелей приходится до 30% всех малоэтажных деревянных проектов в России. Такие дома ценят за их низкую стоимость, рекордную скорость возведения и высокую энергетическую эффективность в отопительный сезон.

Сегодня в РФ работает более 65 заводов по выпуску домокомплектов из СИП-панелей. Только в Москве действует 7 крупных компаний, предоставляющих услуги застройки по этой технологии. Спрос на такие предложения в 2020-ом составил более 50 тыс. проектов.

Общая характеристика

Строительство домов из СИП-панелей напоминает сборку конструктора «LEGO» — все элементы строго унифицированы и соединяются между собой по системе «шип-паз». Такой принцип возведения зданий называют канадской технологией, хотя наибольшее распространение метод получил в США.

СИП (структурная изолированная панель) — это бутерброд из двух несущих пластин и промежуточного слоя теплоизоляции. Для обшивки используют:

• ОСП или OSB-плиты;
• цементно-стружечные плиты;
• стекломагниевые листы (магнезит);
• гипсокартон.

Последние два варианта предназначены исключительно для перегородок внутри здания, поскольку имеют плохую стойкость к воздействию влаги. Чаще всего используют основание из ориентированно-стружечных плит (OSB).

Между двух пластин размещают твердый наполнитель — пенополиуретан или пенополистирол. Эти материалы демонстрируют самые высокие изоляционные характеристики.

По степени тепловых потерь пенополиуретан толщиной 4 см равнозначен 100-сантиметровой кирпичной кладке, тогда как стандартная величина этого слоя в СИП-панелях — от 10 до 20 см.

Здания, собранные из таких элементов, относятся к категории наиболее энергоэффективных: на их прогрев и поддержание комфортной температуры необходимо куда меньше ресурсов и времени, чем на ту же площадь для каменных и кирпичных сооружений. И, в отличие от каркасных коттеджей, сборка из СИП не требует дополнительных мер по ветро- и пароизоляции.

Общая стратегия застройки предусматривает возведение кубика, который со всех сторон укрыт в три слоя без «мостков холода». Именно этот принцип позволяет возводить максимально утепленное жилье.

Энергоэффективность использования СИП-панелей в строительстве подтверждена тем, что с помощью этого метода возводят объекты на Южном и Северном полюсах (к примеру, сезонные и проектные исследовательские станции). Зимой температура там может преодолеть отметку в −80°С, и это в режиме жесткой экономии энергоносителей.

По сфере применения различают:

• межкомнатные панели (124 мм толщины);
• стеновые (174 мм);
• кровельные (174 мм);
• перекрытия (224 мм).

Панели перекрытия, идущие на горизонтальное расположение (под полами), выполняют в 1,5..2 раза меньше по ширине, чем стеновые. Этим решением увеличивают конструктивную жесткость и снижают риск упругой деформации, которая со временем повреждает напольные покрытия (в особенности керамическую плитку).

Производство СИП-панелей полностью перенесено в цеховые условия. Раскрой и порезку обшивки, экструзию или оклейку наполнителя реализуют на промышленном оборудовании. Этим обеспечивают высокую точность размеров и исключают погрешность сборки в дальнейшем. Непосредственно на стройплощадке выполняют уже только монтажные работы, заделку стыков, внешнюю и внутреннюю отделку. Для транспортировки и установки элементов используют спецтехнику.

Между собой СИП-панели соединяют путем установки промежуточных деревянных брусков 40×150 мм. Пазы в панелях предварительно обрабатывают монтажной пеной, после чего там размещают брус-шип с фиксацией саморезами.

Помимо чисто сборочной функции брус частично воспринимает нагрузку. В зависимости от места расположения он выступает горизонтальной балкой, вертикальной стойкой или наклонным стропилом в кровельной системе. Множество шипов формируют единый связанный каркас, который усиливает общую жесткость конструкции, тогда как основная нагрузка распределена между панелями. За счет этого СИП-дома считаются в 4..5 раз прочнее каркасных и брусовых.

Особенности возведения СИП-конструкций

Панельные постройки — одни из наиболее легких, поэтому для их возведения не нужен массивный заглубленный фундамент. Выбор конкретного типа базируется на оценке поведения грунта и сложности ландшафта.

Чаще всего выбирают:

• ленточный фундамент;
• плитный монолитный;
• столбчатый;
• свайно-винтовой;
• ленточный с забивкой свай.

При этом учитывают, что дома из СИП-панелей весьма чутко реагируют на вибрацию. Отдельные застройщики предпочитают возводить здания на монолитной железобетонной подушке с надежным армированием, чтобы на корню исключить возможность любых перемещений и сдвигов.

Алгоритм строительства одноэтажного коттеджа включает ряд последовательных этапов:

1. установка обвязочного бруса на фундамент;
2. монтаж панелей цокольного перекрытия;
3. монтаж нижней обвязки стеновых панелей;
4. монтаж стеновых панелей;
5. монтаж верхней обвязки;
6. монтаж чердачного перекрытия;
7. монтаж стропильной системы;
8. монтаж кровельных панелей;
9. монтаж кровли;
10. отделочные работы.

Перед установкой обвязочного бруса на фундамент укладывают рулонную гидроизоляцию. Исходным материалом для сборки контура служит лес 100×150 мм. Эта обвязка непосредственно передает суммарную нагрузку от здания на основание и служит базой для расположения цокольного перекрытия.

Брус крепят к железобетонному фундаменту анкерными болтами с шагом 1 метр. Глубина заделки в бетон должна быть не менее 100 мм. Если дом ставят на винтовые сваи или столбы — для крепления используют шпилечные соединения. Крепежные гайки утапливают вовнутрь бруса заподлицо. Внутри и снаружи собранный контур дополнительно усиливают стальными уголками.

СИП-панели перекрытия перед монтажом обмазывают специальной гидроизоляцией (праймером). Их по очереди стыкуют по системе «шип-паз» в продольном направлении. Затем собранные комплекты соединяют между собой, и длинные бруски-шипы выступают в качестве половых лагов. Так формируют цельное полотно перекрытия. Торцы панелей по периметру также замыкают брусом с сечением 40×200 мм, загоняя его в наружные пазы.

Поверх готового основания укладывают контур нижней обвязки стен, используя проклейку на монтажную пену и прошивку саморезами к панелям перекрытия. В итоге получают замкнутый горизонтальный шип-базу. На него ставят стеновой комплект.

Сборку стен начинают с углов, постепенно удлиняя каждую сторону. Угловые панели стягивают между собой удлиненными саморезами — с неполной резьбой и пресс-шайбой. Такой крепеж насквозь проходит одну панель и самозатягивается на деревянных шипах следующей. Это обеспечивает высокую жесткость стен по периметру.

Для монтажа мест, где будут расположены оконные и дверные проемы, применяют специальные панели иного размера или с пустотными выборками. После замыкания контура все стыки и зазоры замоноличивают монтажной пеной.

Наиболее просто собирают дом по принципу коробки, где комнаты имеют строгие прямоугольные очертания. В случае, если по проекту задумана открытая лестница, второй свет или усложненная планировка, допустимо использовать усиления в виде колонн и рамных конструкций из бруса. Их размещение и увязку с панелями утверждают на стадии первичного проекта.

Стропильную систему дома также формируют на основе деревянного поддерживающего каркаса. Как правило, это крыша двускатного типа, с симметричным или несимметричным расположением уклонов. Вертикальные опоры, мауэрлаты, прогоны и коньковую балку выполняют из бруса и фиксируют по месту саморезами.

Сдвоенными стропилами выступают соединяющие брусья-шипы, вставленные в соседние кровельные панели. Одним концом их опирают на деревянный каркас, второй размещают внутри специальных пазов в стеновых панелях второго или мансардного этажа.

В будущем стропила будут воспринимать нагрузку от кровли и снега. Учитывая, что большинство застройщиков предпочитают укрывать свои дома металлочерепицей, на эти элементы приходится изрядный вес. Чтобы усилить стропильную систему, кровельные панели делают узкими, увеличивая тем самым количество шипов и уменьшая удельную нагрузку на каждый из них.

Фронтоны чердака или мансарды закрывают стеновыми панелями фигурной формы (со скошенным верхом). Затем ставят карнизные доски, прихватывая их к краям выступающих за пределы кровельных панелей шипов-стропил. Сквозной промежуток между торцом панели и карнизной доской закрывают кусками ОСП. Зазоры между панелями и коньковой доской заполняют монтажной пеной и кусковым пенополистиролом. В итоге получают сплошную утепленную площадку для укладки рулонной гидроизоляции, а после — металлочерепицы или иного кровельного материала.

Фиксацию всей стропильной системы к стеновому контуру реализуют установкой длинных саморезов, проходящих сквозь наклонную кровельную панель и затягивающихся на верхнем обвязочном шипе стеновой. По той же схеме крепеж ставят в области конька, но здесь затяжку производят в деревянный каркас чердачной опоры.

Оценивая всю технологию СИП-строительства, можно прийти к мнению, что вся эта сборка из пенопластовых панелей напоминает карточный домик. Россиянам, привыкшим жить в надежных кирпичных и железобетонных зданиях, такая конструкция не внушает должной уверенности. Создается впечатление, что всё здание держится на честном слове — саморезах и монтажной пене.

Сами строители соглашаются с тем, что такой коттедж не выдержит наезда танка, попадания артиллерийского снаряда или обрушения цунами. Но для комфортной и спокойной жизни панельный деревянный дом подходит целиком и полностью, включая даже местность с самым суровым климатом.

Современные разработки позволяют возводить здания, устойчивые к ураганам и землетрясениям до 7,5 баллов, что особенно актуально для условий США, откуда к нам и пришла технология СИП.

Общий эксплуатационный ресурс таких построек достигает 75 лет. Материалы, которые используют при строительстве, полностью безопасны при постоянном проживании. Им не грозит развитие грибковых инфекций и плесени. Для мышей и крыс привлекательность вспененного полимера в качестве утеплителя заметно ниже, чем минеральной ваты.

Главный и существенный недостаток СИП-домов — это необходимость усиленной обработки против возгорания. Применение антиперена повышает огнестойкость плит в 5..7 раз по сравнению с чисто деревянными конструкциями. Для материала также характерно свойство самозатухания, что снижает риск распространения огня.

Дому из СИП-панелей на полноценное возведение нужно в 2..4 раза меньше времени, чем на такую же площадь из кирпича, бруса или газобетона. При этом 30..40% всей трудоемкости отведено на долю заводских работ.

В будущем эксперты гарантируют рост популярности этой технологии. Помимо частного домостроения, она будет актуальна при коммерческой застройке сезонного жилья, временных квартир для военных и геологоразведки, в иных случаях, когда нужно в ускоренном темпе обеспечить население жильем — особенно в чрезвычайных ситуациях.

Какой крепеж выбрать

Процесс панельного строительства подразумевает использование различного вспомогательного крепежа. Сюда входят:

• фундаментные анкерные болты;
• саморезы для фиксации обвязочного бруса;
• саморезы для фиксации шипов внутри пазов;
• саморезы для стяжки панелей;
• стальные уголки;
• опоры колонн и балок (в случае усиления стандартной коробки каркасной конструкцией);
• соединители для стропильных систем;
• скользящие опоры для стропил;
• компенсаторы усадки.

Исходным материалом всего крепежа служит сталь — углеродистая и нержавеющая. В обязательном порядке используют любую схему защиты от коррозии — оцинкование, воронение, кадмирование или никелирование поверхностей. Для осаждения покрытий применяют горячий термодиффузионный метод или гальванику. Оптимальная толщина защитного слоя — от 20 до 50 мкм, в зависимости от свойств покрытия и места расположения метизов.

Анкерные болты для крепления первичной обвязки к фундаменту подбирают по ГОСТ 24379.1-2012. Предпочтение отдают изделиям с изогнутой шпилькой, в редких случаях — составного типа с анкерной плитой. Стандартный диаметр резьбы — М12. Болты ставят до заливки бетонной смеси, одновременно с монтажом армирующих каркасов.

Для фиксации брусков-шипов в пазах каждой панели используют саморезы по дереву 3,5×40. Их устанавливают с шагом около 150 мм. Угловые стеновые панели стягивают между собой саморезами-глухарями 8×200, с шагом расположения 500 мм. К обвязочному брусу панели крепят саморезами 8×280.

Стальные уголки служат для дополнительного упрочнения и придания жесткости исходному контуру из бруса. Используют штампованный материал, толщиной 4..6 мм, с четко выраженными ребрами жесткости и перфорацией под крепеж.

Опоры балок и колонн при сборке дома из СИП-панелей могут понадобиться, если вы усложняете коробчатую конструкцию любым деревянным каркасом. Это может быть веранда, терраса, навес или зона со вторым светом внутри здания. Изделия также изготавливают из листовой стали, получая штамповкой сложную гнездовую форму.

Сборку кровельных систем выполняют, учитывая возможные минимальные смещения элементов относительно друг друга. Такой крепеж имеет либо регулируемую, либо скользящую конструкцию. В некоторых случаях, если дизайн помещений предусматривает открытый доступ к деревянному каркасу чердака, опоры могут быть скрытыми.

Зачем нужны компенсаторы усадки

В классическом варианте дом из СИП-панелей собирают исключительно из них. Деревянный брус служит только для соединения стандартных блоков между собой и контурной обвязки.

На практике современные строители часто переходят к схемам, в которых общая конструкция приобретает гибридные черты — нечто среднее между каркасной и СИП-технологией, используя сильные стороны и преимущества каждого метода. В здании появляются колонны, балки, опоры из бруса. В этом случае застройщик использует лесоматериал для сборки нагруженной несущей конструкции и должен учитывать усадку древесины.

После заготовки дерево сушат самотеком или принудительно в специальных камерах. Материал теряет существенный процент влаги и, соответственно, несколько меняется в размерах. Это и называют усадкой.

В строительстве используют продукцию двух типов:

• естественной влажности — 20..25% влаги;
• камерной сушки — 8..12%.

Вне зависимости от исходного состояния, после монтажа брус в течение года будет постепенно терять остаточную влагу, приобретая комфортный для себя уровень. Окончательно он останавливается на отметке в 5..7%.

Деформация размеров пиломатериалов напрямую зависит от степени влажности и свойств конкретной породы дерева. Как правило, наиболее ходовым товаром выступают сосна и лиственница. Согласно ГОСТ 6782.1-75 усадка в поперечном направлении составит:

для сосны сечением 100×100 мм

• при сушке с 20..22% до 11..13% — 1,4 мм;
• при сушке с 20..22% до 5..7% — 2,0 мм;
• при сушке с 8..10% до 5..7% — 0,2 мм;

для лиственницы сечением 100×100 мм

• при сушке с 20..22% до 11..13% — 1,2 мм;
• при сушке с 20..22% до 5..7% — 2,7 мм;
• при сушке с 8..10% до 5..7% — 0,3 мм.

Из-за усадки идеально собранная конструкция спустя какое-то время может «поехать» в пределах оставленных зазоров. Чтобы предотвратить негативные последствия и сохранить исходные монтажные размеры, используют специальные приспособления — компенсаторы усадки. Наибольшим спросом они пользуются при сборке брусовых домов, где за первый год готовое здание может осесть на 40..60 мм.

При СИП-строительстве, если возникает необходимость предусмотреть деформацию деревянной конструкции, закладывают винтовой компенсатор.

Такое изделие состоит из нескольких элементов:

• опорная пластина (нижняя);
• резьбовая стойка (шпилька);
• ходовая гайка;
• упорная пластина или вилка (верхняя).

Опорная пластина и шпилька жестко соединены между собой тавровым сварным швом. Упорная пластина может быть дублем опорной или же иметь вилочную форму.

При монтаже опорную пластину со шпилькой фиксируют на фундаменте или любом ином основании анкерными болтами. Упорную (верхнюю) пластину ставят на нижний торец деревянной колонны. Если это деталь плоского типа — ее крепят винтами в торец бруса. Если же она представляет собой вилку, то крепеж выполняют с двух сторон по боковым граням.

Внутри бруса изначально высверливают отверстие, куда будет утапливаться свободный конец шпильки.

Гайку надевают на резьбовую стойку, поверх устанавливают колонну. Упорная плита переносит вес от конструкции на гайку. Та, в свою очередь, испытывает напряжение сжатия и распределяет суммарную нагрузку на каждый виток резьбы, по которому она контактирует со шпилькой. Подкручивая гайку по резьбе, мы смещаем колонну на нужный нам уровень по вертикали.

Принцип действия винтовых компенсаторов аналогичен простейшему механическому домкрату. Иначе такое устройство называют «лифт колонны» и «стойка регулировочная».

В процессе монтажа строители выставляют контур, а затем с определенной периодичностью замеряют положение и корректируют его в соответствие с фактической величиной усадки дерева. Обычно этот процесс продолжается около года и требует от 4 до 7 подходов.

Ходовое соединение выполняют с метрической, упорной или трапецеидальной резьбой. Стандартный диаметр сечения шпильки — 20 или 24 мм. Чтобы заказать компенсаторы усадки, определяют размер плоскости контакта (сечение бруса) и величину монтажных зазоров.

Для изготовления деталей используют углеродистую сталь с цинковым или никелевым покрытием. Крайне важно предотвратить возможность развития коррозии на поверхности металла, чтобы обезопасить дерево — ведь свободный хвост шпильки уходит прямиком в тело бруса.

Колонны и опоры оснащаются компенсатором раз и навсегда, поэтому после регулировки, когда усадка дерева прекращается, зазоры с выступающими шпилькой и гайкой скрывают кожухами или декоративными панелями.