Крепеж для легких ограждающих конструкций

Строительство попало в перечень отраслей экономики, которые получат государственную поддержку в 2023 году. Этот бизнес один из самых динамично развивающихся в России, а результаты его работы весьма наглядные и понятны обычным людям.

В отношении любых строительных объектов действуют строгие стандарты и правила. Они касаются как материалов, так и используемых технологий, а также комплектующих, задействованных при сборке. Жесткий контроль направлен на обеспечение требуемой надежности и безопасности возводимых зданий и сооружений. И здесь каждый процесс строительства разделен на этапы, проходящие в строгой последовательности.

Проектирование и возведение ограждающих конструкций — задача не менее сложная и ответственная, чем постепенный подъем несущего силового каркаса. Каждый элемент должен быть на своем месте и выполнять заданную функцию, будь то разграничение пространства, утепление фасада или звукоизоляция. Ничего лишнего — этот принцип становится законом в строительной отрасли, и напрямую касается, в том числе, вопросов крепежа.

Классификация ограждающих конструкций

Объекты строительства по структуре принято условно делить на несущие и ограждающие конструкции. Первые — это силовой костяк, непосредственно воспринимающий все эксплуатационные нагрузки. Он может быть из кирпича, железобетона, дерева или стали. Чем выше здание — тем более сложной пространственной формы необходимо возвести его несущую часть.

Ограждающие конструкции предназначены для выполнения совершенно иной функции. Они разделяют пространство внутри здания на зоны и ограждают внутренний объем постройки от внешней среды. Это защита от холода и жары, от ветра, влаги, шума и радиации. Ограждающие конструкции ни в коем случае не воспринимают силовые нагрузки, за исключением собственного веса и в некоторых случаях — воздействия ветра.

В строительстве часто предпринимают попытки совмещения несущих и ограждающих конструкций. Наиболее яркие примеры таких технических решений — это жесткие монолитные стены и плиты перекрытий. К этому приходят ради удешевления проекта и сокращения сроков работ.

В отношении современных ограждающих конструкций действует достаточно обширная классификация. Так по месту расположения различают:

• внешние (теплоизоляция, фасад);
• внутренние (звукоизоляция, перегородки межкомнатные).

По особенностям возведения:

• сборные (из готовых заводских комплектов);
• возводимые непосредственно на стройплощадке.

По характеристикам структуры:

• простые (однослойные, из одного материала);
• комплексные (многослойные, «бутербродом» из материалов с различными свойствами).

По функциональному назначению ограждающие конструкции делят на постоянные и временные. Первые — выступают непосредственной частью объекта на весь период его эксплуатации. Вторые нужны лишь на период проведения строительных работ и в большей степени играют роль барьера между стройплощадкой и окружающим миром. Эти заграждения защищают стройку от несанкционированного проникновения сторонних лиц, сигнализируют об опасности, упрощают охрану территории. По существу, это высокие и прочные заборы быстровозводимого типа, глухие или обнесенные сеткой. Под их установку в качестве несущей основы закладывают временные столбы или стойки.

По области применения различают ограждающие конструкции для гражданских и промышленных объектов. Чаще всего в отношении жилых домов, общественных и офисных зданий действуют куда более жесткие требования по экологичности, пожарной и санитарной безопасности, ведь там постоянно находятся люди.

При возведении ограждающих конструкций используют различные материалы. Среди наиболее распространенных:

• асбестоцементные листы и панели;
• цементно-стружечные панели;
• гипсокартонные листы;
• металлические листы и профнастил;
• металлопрофиль (стальной и алюминиевый);
• поликарбонат;
• стекло и стеклопластик;
• минеральная вата, пенополистирол, пенопласт;
• полимерная пленка;
• декоративный кирпич;
• сайдинг.

В массовом строительстве обширное распространение приобрели ограждающие конструкции трех типов — легкие, железобетонные и светопрозрачные. Последнюю категорию следует считать самой молодой и перспективной. Стеклом оснащают офисные высотки, торговые центры, вокзалы и аэропорты.

Светопрозрачные ограждающие конструкции состоят из жесткого металлического каркаса, стеклопакетов (преимущественно двойных или тройных), уплотнителей и крепежа. При этом к объекту предъявляют целый ряд эксплуатационных требований:

• взломостойкость;
• ударостойкость;
• шумозащита;
• пулестойкость;
• огнестойкость;
• взрывостойкость;
• минимальный тепловой обмен.

По характеристикам каркаса светопрозрачные конструкции могут быть:

• стоечно-ригельными;
• модульными;
• фахверковыми;
• вантовыми (на тросах или стержнях);
• комбинированными;
• бескаркасными.

Еще совсем недавно светопрозрачные ограждающие конструкции были ограничены лишь окнами и балконными блоками. Их стремительное развитие прошло путь от панорамного остекления к полностью стеклянным стенам. Такой подход не только дал грандиозный скачок в архитектуре и дизайне, но и позволил существенно экономить на освещении помещений в дневное время.

К легким ограждающим конструкциям относятся гипсокартонные системы, которые используют при внутренней отделке и зонировании зданий, а также наружная обшивка из асбестоцементных панелей, сэндвич-панелей и металлических листов. И если гипсокартон можно повсеместно встретить как при оформлении жилых домов, так и в производственных помещениях, то легкие ограждающие конструкции для наружной обшивки преимущественно используют для торговых павильонов, промышленных объектов, складов и сооружений инфраструктуры.

Пространственный каркас для таких задач собирают на базе стального и алюминиевого профиля. В первом случае отдают предпочтение горяче- и холоднокатаной оцинкованной стали — материалу, устойчивому к коррозии и обладающему повышенной прочностью. Узлы собирают на болтах, резьбовых шпильках, сварных швах.

Алюминиевый костяк выйдет куда дороже и сложнее в монтаже. За основу берут прессованный профиль, выпущенный по ГОСТ 22233-2018. Для этого материала нельзя применять сварку, только заклепки и резьбовой крепеж. Металл устойчив к коррозии и перепадам температур, а также существенно легче стали (почти в три раза). Однако собственная несущая прочность технического алюминия составляет в среднем 157-197 МПа, что уступает холоднокатаной стали в 1,3-2,3 раза.

Правила монтажа легких ограждающих конструкций

Когда процесс возведения нового здания переходит к этапу обустройства ограждающих конструкций, и в проекте заложены конструкции легкого типа, строители обращаются к соответствующим нормативам.

Внутренние работы ведут преимущественно с применением гипсокартонных систем. Такой выбор в значительной мере сокращает и упрощает всю отделку помещений, а также позволяет выполнить зонирование пространства с минимальными затратами сил, времени и средств. Обшивка гипсокартоном в разы проще и дешевле, чем выравнивание стен штукатуркой. Кроме того, на гипсокартон можно клеить плитку, ламинат и обои, готовить поверхность под покраску или иное декорирование.

При монтаже легких ограждающих конструкций на основе гипсокартона руководствуются СП 55-101-2000. Под действие этих правил попадают:

• каркасно-обшивные перегородки;
• облицовка стен;
• обустройство коммуникационных шахт;
• подвесные потолки;
• огнезащита стального каркаса (для промышленных объектов, складов и торговых павильонов).

Пространственный каркас для крепления стеновых и потолочных панелей собирают на базе холодногнутого профиля из тонкостенной оцинкованной стали. Направляющие прикручивают к полу и потолкам на дюбелях (длиной не менее 35 мм), крайние боковые элементы — к стенам.

Сборку каркаса выполняют исключительно до электромонтажных, вентиляционных и санитарно-технических работ. Это связано с соображениями безопасности — чтобы не вогнать крепежный дюбель прямиком в канал с кабелем электропроводки.

Обшивку вешают на каркас послойно. Если речь идет про перегородки, то сначала ставят гипсокартонный лист с одной стороны, затем закладывают звукоизоляцию и закрывают ее вторым листом. Их крепят к металлическим направляющим на шурупах. Зазоры между листами, потолком и полом заделывают герметиком.

Наружные легкие ограждающие конструкции монтируют по требованиям СНиП 3.03.01-87. При перемещении базовых элементов используют специальные приспособления или технику. Структура обшивки может быть каркасной и бескаркасной, а компоненты по характеру своей работы будут разделены на несущие, самонесущие и ненагруженные (облицовочные).

Установку отдельных панелей или плит в проектное положение выполняют по направляющим рискам. Здесь важна аккуратность и четкая последовательность сборки, поскольку переделка займет куда больше времени и может быть чревата повреждениями стройматериалов.

Параллельно с монтажом основных элементов ведут и закладку уплотнительных прокладок. Они призваны не только герметизировать ограждение, но и обеспечить упругий натяг, который будет дополнительно поддерживать конструкцию и повышать ее суммарную жесткость.

Для фиксации ограждающих конструкций относительно несущего основания используют ввинчиваемый резьбовой крепеж (шурупы большой длины и дюбеля), а также вспомогательные крепежные изделия вроде пластин, кронштейнов крепления и монтажных уголков. Z- и Г-образные металлические прихваты затягивают на болтовых соединениях. Все указанные узлы работают преимущественно на растяжение (отрыв), поэтому применение такого типа метизов полностью обосновано. В случаях, когда определенное место испытывает сдвиговую нагрузку, закладывают гвозди или заклепки.

При монтаже обязательно оставляют зазоры — для компенсации теплового расширения, усадки или геометрического несовершенства сборки. Эти швы на финальных этапах заполняют мастикой или эластичным герметиком.

Установка легких ограждающих конструкций актуальна не только для обшивки здания и отделочных работ. На промышленных объектах такие меры могут применяться для ограничения пространства подъема по лестницам, на переходах и площадках, расположенных на высоте. Перила и поручни тогда ставят внутри, прямо на ограждении.

Стоит отметить интересную особенность всех крепежных соединений, применяемых для установки ограждающих конструкций. Объекты строительства — статичные, не испытывающие динамических нагрузок. Явление самоотвинчивания резьбовых метизов (ослабления соединений) встречается чрезвычайно редко, но строители всё равно применяют специальные способы стопорения резьбы. И если при сборке машин и техники для этого используют разнообразные шайбы, шплинты, стяжку головок проволокой, то в этом случае экономически и конструктивно обоснованными решениями становятся кернение с торца, приварка гайки к стержню болта на 2-3 каплях или заливка резьбы герметиком при закручивании.

Особенности крепежей для легких конструкций

Дюбели

Для фиксации навесной системы к несущему основанию используют дюбели. Это двухкомпонентные крепежные узлы, состоящие из деформируемой пластиковой гильзы и ввинчиваемого в нее стального шурупа. Дюбель можно назвать основным крепежом для стен или стеновым анкером.

Гильза разделена на нераспорную (опорную) и распорную (хвостовую) части. В конструкции этой детали присутствует оребрение, зубцы, усы, продольные выборки и закрытые пазы-окна. Все указанные элементы либо повышают подвижность гильзы при деформации, либо дополнительно усиливают сцепление с основанием при забивке. Последние называют стопорными. Они рассчитаны либо радиальную фиксацию, либо на тангенциальную.

При монтаже ограждающих конструкций используют несколько видов дюбелей:

• общего назначения;
• универсальные;
• рамные (они же фасадные);
• для пустотелых основ (т.н. «бабочка»).

Гильзы изготавливают двух-, трех- или четырехраспорными. Этот параметр указывает на количество направлений в радиальном сечении, куда раскрывается деталь при затяжке. Двухраспорные гильзы предназначены для простых задач, четырехраспорные — для более сложных.

Такие детали производят из полиэтилена, полипропилена и полиамида (нейлона). На рынке присутствуют комплекты, где гильза выполнена из латуни, но такие изделия дадут меньшее деформационное раскрытие при затяжке, хотя и обладают большей нагрузочной способностью в целом.

Шурупы

Незаменимым видом метизов при сборке и монтаже любых ограждающих конструкций будут самонарезающие винты. Их распространенность следует объяснить тем, что узлы внутренней или наружной обшивки обычно не испытывают существенных нагрузок, тогда как ключевой характеристикой отделочных работ становится скорость и простота установки крепежа.

Шурупы выпускают по ГОСТ 1147-80, ограничивая стандартный ассортимент номинальным диаметром от 1,6 до 10 мм. На конце стержня присутствует заострение под 40 градусов. Это обеспечивает концентрацию осевого усилия при ввинчивании крепежа в основание. Сама резьба идет по всему телу или только на определенное расстояние. Последняя схема актуальна для длинных шурупов.

Эти метизы изготавливают в нескольких конструктивных вариантах:

• с потайной головкой;
• с цилиндрической головкой;
• с грибовидной головкой;
• с потайной головкой и метрическим навершием;
• гвоздевого типа.

Крепеж для профнастила будет иметь более сложную форму — с шестигранной головкой и усиленной пресс-шайбой под ней. Эти изделия тоже относятся к шурупам (саморезам), но уже узкоспециализированным.

Производство шурупов сосредоточено на использовании простых углеродистых сталей — 08кп или 10кп. В редких случаях применяют нержавейку или латунь. Продукцию получают методами холодной высадки.

Болты

Стяжку сквозных соединений на прихватах, хомутах или скобах нельзя представить без болтовой схемы. В этом случае болт продевается в отверстия сопряженных деталей и с обратной стороны затягивается шестигранной гайкой.

Для монтажа обшивки и различных ограждений выбирают крепеж по:

• ГОСТ 7795-70;
• ГОСТ 7796-70;
• ГОСТ 7798-70;
• ГОСТ 5915-70;
• ГОСТ 5916-70.

При этом для болтов всегда предпочтительным будет исходное исполнение — без отверстий под шплинт или увязку проволокой, а также без торцовой выборки в головке.

В строительстве нет смысла использовать каленые болты. Для решения поставленных задач полностью подходят изделия по классам прочности 4.6, 4.8 и 5.6. Во всех случаях метизы получают холодной высадкой из углеродистых сталей марок 10, 10кп, 20, 30 и 35.

При проектном расчете диаметра резьбы обязательно закладывают коэффициент прочности — не меньше 1,3. Это связано с тем, что болтовые соединения, которые в большинстве своем применяются для фиксации наружной металлической обшивки, могут испытывать ветровые нагрузки. Кроме того, в отличие от шурупов, гвоздей и заклепок, болты могут эффективно работать как на растяжение, так и на сдвиг. И это тоже учитывается при расчете минимально допустимого сечения.

Заклепки

Учитывая, что огромная доля ограждающих конструкций собрана с применением металлического профиля и листов (как гладких, так и оребренных), было бы неразумным не использовать сборку на заклепках — метод простой, быстрый, максимально дешевый и полностью надежный, если речь идет о незначительных сдвиговых нагрузках.

С этой целью применяют метизы нескольких видов:

• пустотелые — по ГОСТ 12638, ГОСТ 12639, ГОСТ 12640;
• полупустотелые — по ГОСТ 12641, ГОСТ 12642, ГОСТ 12643;
• стандартные — по ГОСТ 10299, ГОСТ 10300, ГОСТ 10301, ГОСТ 10302, ГОСТ 10303.

При этом заклепки могут быть:

• со скругленной головкой;
• с потайной головкой;
• с плоской головкой;
• с полукруглой головкой.

Такие крепежные элементы также выпускают в нескольких материальных исполнениях:

• из конструкционной стали — марок Ст2, Ст3, 10, 10кп, 15, 09Г2;
• из аустенитной нержавейки — марок 12Х18Н10Т, 12Х18Н9Т;
• из латуни — марки Л63;
• из меди — марки М3;
• из алюминиевых сплавов — марок АМг5П, Д18, АД1.

В зависимости материала и от метода монтажа (горячая или холодная клепка, одно- или двусторонняя) заклепки оставляют без термической обработки, а также подвергают отжигу, закалке или закалке с естественным старением (для алюминия).

Практические советы

Возведение ограждающих конструкций — просто еще один этап в общем перечне строительных работ. Здесь необходимо руководствоваться теми же принципами и подходами к выбору метизной продукции, что и в любом ином случае: учитывать нагрузки, условия работы, особенности сопряженных деталей в узлах.

На что стоит обратить внимание:

1. Выбор материала крепежа. Именно от этого зависит прочность, выносливость и долговечность всех соединений. Кроме того, длительный контакт компонентов из различных материалов может привести к ускоренному развитию коррозии или нарушениям в прочностном балансе конструкции. Так, например, лучше не использовать стальной крепеж для фиксации профиля из легких алюминиевых сплавов, пускай даже он и более прочный. Здесь пригодятся дюралевые заклепки.
2. Соответствие рекомендуемым размерам. Инженеры-проектировщики закладывают для крепления ограждающих конструкций метизы определенного диаметра. Этот параметр напрямую отражает степень компенсации возможных нагрузок и там сразу заложен требуемый запас прочности. Нет смысла дополнительно его увеличивать, закупая более крупные метизы, чем указаны по смете. Но если вам всё-таки кажется, что заложенный крепеж слишком мелкий и ненадежный, это следует сразу обсудить со строителями и услышать их аргументы.
3. Длина метизов. Проектный расчет, рекомендации соответствующих стандартов и личный опыт застройщика дают ответ на решение задачи поиска оптимальной длины ввинчиваемого резьбового крепежа. Помните, что по достижению определенного верхнего предела дальнейшее увеличение длины никак не сказывается на прочности посадки, зато в значительной мере усложняет процесс монтажа. Бездумный выбор в пользу более длинного крепежа может сослужить плохую службу.



4. Стойкость к коррозии. Пункт, о котором никогда нельзя забывать, если речь касается любых изделий из металла. Коррозии подвержены все промышленные сплавы, но в разной степени. Постепенно окисляются и обычная сталь, и нержавеющая, и алюминиевый сплав. Вопрос только в величине периода стойкости. Чтобы максимально продлить срок нормальной работы крепежа, на его поверхности осаждают специальное покрытие. Для стальных метизов это преимущественно оцинкование (в том числе с последующим хроматированием и пассивацией, что усиливает защитные свойства), в редких случаях — никелирование, меднение и кадмирование. Продукцию из алюминия подвергают анодированию.

Помимо прочего, всегда держите в уме — как дальше сложится судьба ограждающей конструкции по окончанию монтажа? Будет ли она стоять незыблемо 50 лет или вы планируете разобрать ее через месяц? А может быть, спустя какое-то короткое время понадобится заменить часть обшивки?

Все крепления и соединения должны учитывать потенциальную необходимость дальнейшего демонтажа. В том числе — если на финальных стадиях обнаружится какая-то ошибка, и понадобится что-то срочно переделывать.

Заключение

Проектирование и монтаж легких ограждающих конструкций — еще одна сторона строительства, столь же многогранная и вариативная, как и остальные. И здесь в той же степени важным будет правильный подбор крепежа.

Такие объекты не ощущают на себе тяжесть эксплуатационных нагрузок. Это в какой-то мере упрощает работу, но переводит внимание строителя в иную плоскость — как сделать монтаж максимально быстрым, удобным и надежным, чтобы спустя месяц не пришлось, проклиная всё на свете, лепить обратно лист обшивки, который сорвало ветром.

Чтобы решить все поставленные задачи и обеспечить требуемый результат, нужно внимательно относиться даже к мелочам вроде фурнитуры и вовремя переключаться от крошечных деталей к общей картине в целом. Только так — планомерно меняя фокус взгляда — вы в полной мере оцените важность крепежа и его влияние на фундаментальную надежность всего здания.