Процесс строительства и особенности каркасных домов из металла

Введение

Каркасная технология активно внедрилась в строительный рынок в последние 10-15 лет постсоветского пространства. Дома, построенные по данной технологии, существовали и раньше, но тогда это было скорее исключением, чем повседневностью.

Строительство каркасного дома с обшивкой OSB

Каркасная технология имеет несколько подвидов. Их различие заключаются в выборе толщины стоек, шага стоек, выборе обшивки дома (OSB, фанера), расположении обшивочного слоя по внутренней или наружной части каркаса, возможность использования укосин. Тем не менее, деревянный каркас будет присутствовать всегда, независимо от подвида каркасной технологии.
Имеются схожие с деревянной каркасной технологией методы строительства, например, дома с использованием легких металлических каркасов или дома, построенные по технологии СИП-панелей. Однако данные технологии четко отличаются конструктивными нюансами, теплопередачей, организацией ряда инженерных моментов, использованием различных крепежных деталей и так далее, поэтому их обязательно стоит относить к отдельным видам технологий.
Давайте рассмотрим несколько важных характеристик каркасных домов и выявим их плюсы и минусы.

Монтаж крыши

Монтаж крыши — завершающий этап строительства каркасного дома. Ее форма и размеры полностью зависят от желания хозяев, иногда на это могут влиять параметры самого здания. Пошаговая инструкция монтажа крыши:

Заранее подготовьте схему стропильной системы. Расстояние между стропилами определяется размером стойки. При этом сечение используемых брусьев будет влиять на размеры пролета. В среднем, для пролета 2,5-5 м расстояние между стропилами делают от 40 до 100 см.

Следующий этап — монтаж стропил. Крепят их с помощью кровельных гвоздей, скоб или уголков. Также для стропил нужна опора, которой может выступать муарлет 1-х10 см. Его необходимо надежно зафиксировать. Далее необходимо соединить стропильные ноги, в чем помогут зубчатые накладки.

Устанавливается обрешетка.

Строим гараж из ЛСТК своими руками: проектирование, сборка, укладка кровли

Если строительство жилого дома без специального образования выполнить не удастся, то с гаражом всё намного проще, а потому разберём, как его собрать самостоятельно. Основная проблема здесь в проектировании. Не стоит думать, что если это подсобное помещение, то можно сделать набросок на листе бумаги, взять в руки ножницы по металлу и приступить к сборке. В любом случае придётся предварительно потратиться. Но обо всём по порядку.

Проект будущего гаража: приобрести или заказать?

Проблема проектирования заключается в том, что при строительстве из ЛСТК требуются точные расчёты максимальной нагрузки на профиль, который может просто не выдержать массивной крыши. В этом случае гараж сложится как карточный домик. Хорошо, если внутри не будет людей. Поэтому лучше заказать проект, хотя для экономии средств вполне можно приобрести типовой, уже готовый, что обойдётся в разы дешевле. Если же Вы решили рискнуть, то примерные типовые проекты всегда можно найти в сети интернет в свободном доступе. Ниже представлены некоторые из них.

Проекты гаража из ЛСТК с размерами:

Конечно, если всё сделать аккуратно и качественно и при этом не сильно нагружать крышу, такие гаражи вполне имеют право на существование.

Готовим основание под будущий гараж: необходимые действия

Понятно, что человек ставит гараж не на день – два. А значит нужно как следует подготовить место. Для начала его следует очистить от мусора и разровнять. После, при помощи колышков и верёвки размечаем расположение будущих стен гаража. Если поверхность заасфальтирована или выложена плитами, тогда всё намного проще.

Теперь готовим всё, что нам понадобится в работе. Это:

• шуруповёрт;
• рулетка, простой карандаш;
• рулетка, монтажный уровень;
• саморезы по металлу (саморезы по дереву использовать запрещается);
• ножницы по металлу;
• профиль П-образной формы.

Подготовив всё необходимое, переходим к основной работе.

Строительство гаража идёт полным ходом

Собираем и обшиваем каркас гаража

Вообще это тема для отдельной статьи, поэтому здесь дадим объяснения в общих чертах. Если Вы когда-либо собирали дома короб для ГКЛ или ПВХ панелей, Вам будет проще.

Нарезаем по размерам чертежа металлический профиль, части которого скрепляем саморезами. Лучше собрать все стенки по отдельности в горизонтальном положении, после чего подняв их скрепить между собой. Естественно, что это работа не для одного человека. После того, как стенки будут соединены, поднимаемся наверх при помощи стремянки и монтируем каркас крыши, который дополнительно закрепит соединения стен.

Хороший проект поможет собрать вот такой аккуратный гараж

Сложные расчеты и быстрое строительство

Строим дом

Для любителя сделать бюджетный дом самостоятельно, металлический каркас может преподнести сюрпризы. Сложные расчеты по силам только специалистам. Сам расчет нагрузок балок соответствует уровню первого семестра сопромата. Но в строительстве существует понятие безопасности. На все узлы имеется определенный запас прочности. Необходимо учитывать:

• удельный вес самого металлического профиля каркаса;
• на него укладывается обшивка, давит вес перекрытий;
• мебель и различное оборудование;
• наружные нагрузки от снега на крыше, ветра;
• надо знать коэффициент сопротивления статистическим и динамическим нагрузкам;
• допустимое усилие на скручивание и растяжение металлического профиля данного сечения;
• старение и текучесть металла;
• сейсмические колебания в данной местности.

Перечень данных для расчета не полный. Мой друг, ученый математик, задался целью рассчитать металлический каркас с квадратного профиля. Сделать это оказалось непросто. Он отказался от существующих программ и написал свою. Я постоянно помогаю ему со строительством и ремонтом его дома и квартиры. Он в благодарность подарил мне эту программу.

Металлический каркас

Малоэтажные дома на каркасной основе из дерева, кирпича или железобетона успешно возводятся человеком вот уже более тысячи лет. Высокие эксплуатационные качества, прочность, надёжность и долговечность металлического «скелета» здания обуславливают активное применение этой строительной технологии. Современные антикоррозийные средства, а также тот факт, что каркас почти полностью скрыт облицовочными материалами и не подвержен разрушительным воздействиям окружающей среды, обеспечивают эксплуатацию металлокаркасного здания как минимум 100 лет.

Металлическая основа конструкции состоит из вертикальных стоек, стропил, горизонтальных ригелей и прочих деталей, прочно соединяющихся болтами и заполняющихся высокоэффективными утеплителями, повышающими энергосбережение дома. На заводах-изготовителях тонкостенные металлические профили обрабатываются горячим оцинкованием и покрываются антикоррозийными составами. Металлокаркас, изготовленный по стандартному проекту или с учётом пожеланий заказчика, даёт возможность возводить дома любой площади, разнообразных форм и конфигураций. Огромный выбор отделочных материалов позволяет создать уникальный экстерьер здания и неповторимое стилистическое оформление внутри дома.

Миф 5. Каркасный дом не дышит, в нем всегда душно

На самом деле в любом доме здоровый микроклимат обеспечивает только вентиляция, независимо от материала его стен. Миф базируется на ошибочном представлении о том, что кирпичные стены дышат — пропускают через себя избыточную влагу. Однако, как утверждают специалисты, диффузия пара сквозь паропроницаемую стену незначительна по сравнению с объемом его накопления в жилом помещении. В старых домах, в том числе кирпичных, вентиляцию обеспечивали щели в окнах и дверях, подполье и на чердаке.

Вентиляционная система каркасного дома

Однако энергоэффективное строение, независимо от того, каменное или каркасное, должно иметь герметичные конструкции. Свежий воздух в доме при этом обеспечивает эффективная система вентиляции с механической вытяжкой. Ее проект должен быть в составе плана каждого каркасного дома. Чтобы вентиляция не снижала теплоэффективность дома, желательно иметь в системе рекуператор тепла. Кроме того, следует предусмотреть естественное проветривание — окна в каждом помещении должны открываться.

Резюме: в каркасном доме, оборудованном системой вентиляции с механической вытяжкой, даже при закрытых окнах всегда будет свежий воздух.

Плюсы и минусы

Достоинства каркаса из ЛСТК:

• Заглубленный фундамент на 1,5…2 м может не потребоваться. Подойдет основание мелкого заложения или буронабивные сваи, для них будет актуальная система обогрева «теплый пол».
• Сам каркас для строения 150…200 кв. м можно собрать за 2 – 3 недели бригадой из 3 – 4 человек.
• Устойчивый к вибрациям, толчкам. Каркас обладает некой амортизацией, что делает его сейсмоустойчивым.
• Долговечность (срок службы 100 лет). Металл, несомненно, долговечнее дерева. Даже в морском климате срок службы не уменьшается, так как профиль с увеличенным защитным покрытием, защищенный слоями изоляции.
• Не страшны плесень, грибок, вредители.
• Универсальность. Намного проще можно создавать любые проекты и архитектуру: профиль нарезается под любые конструкции.
• Простота сборки, минимум трудозатрат, простота инструментов, отсутствие тяжелой техники. По этому параметру у ЛСТК пальма первенства. Дома популярные в США, где много пользователей отдают предпочтение практичности: дешевым, быстровозводимым конструкциям.Собираются как конструктор, профили легкие – достаточно совместить их по чертежу и соединить крепежами. Понадобится минимум измерений, действий по подгонке, кривизна почти исключена самим принципом сборки. По перечисленным причинам экономия значительная, комфорт стройки значительный.Этот факт решающий, если надо быстро создать жилье в минимальные сроки в труднодоступных местностях или при ограниченных возможностях.
• Можно не консервировать на зиму не до конца собранную раму на любом этапе – просто оставить так как есть до весны без какого-либо укрытия, обработки.
• Стены легкие, но это не понижает их выдающуюся эффективность. Особыми преимуществами обладают конструкции с вентилируемым фасадом, который рекомендован для жилья. Панель в 150 мм заменяет 1 м кирпичного массива. Создается «термос». Такое закрытое помещение хранит тепло 2 – 3 суток без отопления.
• Многовариантность отделки для фасада, систем внешней облицовки. Упрощенно это выглядит так (начиная от сооружения): сэндвич наружной стены – зазор – внешний экран. Утеплитель проветривается, происходит санация воздуха изнутри помещения.Экономия в том, что отсутствует необходимость в дорогих стройматерилах под отделку. Достаточно будет вагонки, декоративной кирпичной кладки или винилсайдинга с комбинацией из деталей из камня.
• Идеальная точность стен.
• Свободная планировка внутри.
• Экологичность стали.

Недостатки:

• Дом образует герметичную капсулу, поэтому вентиляция должна быть хорошо продуманной. Лучшее решение проблемы – вентилируемые фасады, кровли, штольни, камины, применение дышащих окон, климат-контроль.
• Необходимость тщательно укладывать теплоизоляцию, в том числе, чтобы минимизировать мостики холода. Это же касается и иных защитных материалов.
• Сложно найти квалифицированных сборщиков каркасов.
• Для встраиваемой мебели нужно предусмотреть место изначально, так как она из-за большого веса должна крепиться на каркасе, а не на обшивке.
• Отсутствие отечественных норм проектирования.
• Создается психологическое ощущение пустоты, картонного домика.

Развенчание мифов:

• «Картонный домик», «стену можно пробить кулаком». Утверждения полностью ошибочное. Профили зачастую шириной как брус. Стены, конечно же, менее прочные по выдерживанию прямого удара, но каркас ЛСТК – это в намного большей мере взаимосвязанная цельная структура, которая целиком берет участие в распределении нагрузки, поэтому в конечном итоге сейсмоустойчивость выше, чем у деревянных каркасников.
• «Это все химия, не экологичное». Пленки, утеплитель выделяют не больше вредных веществ (а даже меньше), чем пластмассовые корпусы бытовой техники в доме или виниловый/ламинатный пол. Сталь полностью экологичная.
• Низкое сохранение тепла, отсутствие шумоизоляции – как мы уже сказали, эту проблему полностью ликвидируют изоляционные материалы.

Считается, что главным минусом каркасника из ЛСТК является низкая теплоизолирующая эффективность, мостики холода. Это справедливо только по отношению к объектам из простой профтрубы, без утепления. Жилье обычно все делается из термпрофиля с надежной изоляцией, что решает проблему полностью.

Недостаток лишь в том, что теплоэффективность зависит не только от типа защитного материала, способа укладки, но и от качества ветро-, гидро- и пароизоляции. То есть к указанной части работы надо приложить больше усилий.

Стены дома

Чтобы было легче, вам поможет схема постройки для каркасного дома. Стены такого жилища разделяются на слои:

1. Внешняя ОСБ панель;
2. Вентиляционный зазор;
3. Супердиффузионная мембрана;
4. Утеплитель;
5. Пароизоляция;
6. Внутренняя ОСБ панель;
7. Обшивка гипсокартоном;
8. Декоративная отделка.

Теперь рассмотрим пошаговую инструкцию монтажа стен:

• Необходимо положить на землю верхнюю и нижнюю доску будущей стены и на ней отметить расположение вертикальных стоек.
• Прибиваем стойки гвоздями 120-150 мм. Для верности можно скрепить их уголками. У нас получается отдельная стена. Если длины доски не хватает, просто еще дополнительный пролет.

Переходим к установке стен. Ставим ее и монтируем временные подпорки, чтобы конструкция не упала. Ставим так все сооруженные стены и скрепляем их между собой. Если стена состоит из нескольких элементов, их тоже нужно скрепить. Для этого используются шпильки или гвозди. Для надежности можно использовать оба элемента.

• Внешнюю сторону обшиваем ОСБ панелями. Это также поможет придать конструкции жесткости.
• С внутренней стороны каркас необходимо обшить гидроизолирующим материалом.
• Для создания вентиляционного зазора устанавливаем обрешетку.
• Выполняем декоративную отделку с внешней стороны стены.
• Укладываем утеплитель в промежутках между вертикальными балками. Его необходимо зафиксировать скобами. Для жилого помещения выбираем утеплитель толщиной не менее 50 мм.
• Монтируем гидроизоляционную мембрану и устанавливаем обрешетку.
• Обшиваем стену гипсокартоном.

Фундамент для дома из металлопрофиля

Конструктивный тип фундамента под дом из ЛСТК должен приниматься по местным условиям геологического состава, глубины зимнего промерзания грунта. Фундамент под металлический каркасный дом не усиливают, часто возводят самостоятельно. Вес квадратного метра каркаса 30-45 кг, квадратного метра готовой панели около 70 кг.

Оптимальны следующие конструктивные решения фундамента:

• ленточный монолитный. Железобетонная лента заливается по периметру, под внутренние несущие стены здания;
• столбчатый. Нагрузку воспринимают равномерно распределённые столбы, соединенные между собой по верхам балкой;
• свайный буронабивной. Дом опирается на замоноличенные в пробуренных отверстиях сваи, также обвязанные по выступающим оголовкам;
• свайный винтовой. Металические сваи вкручиваются в грунт, обвариваются по периметру металлической балкой;
• плитный монолитный фундамент. Котлован отрывается под всей площадью здания, на песчаной подушке заливается единая армированная плита.

Самый затратный и трудоёмкий из перечисленных конструкций – плитный. При общей экономичности проекта здания из ЛСТК, плитный фундамент возводится только на сложных подвижных, торфяных почвах, где по данным условиям другая конструкция невозможна.

Ленточный фундамент наиболее привычный для индивидуального строительства, сочетается с устройством подвалов, цокольных этажей.

Разработка грунта траншеей физически легче для самостоятельного строительства, чем бурение отверстий.

По низу траншеи выстилается, уплотняется песчаная подушка, устанавливается опалубка и арматурный каркас.

За один раз опалубка бетонируется. Бетонная смесь выдерживается до отвердения.

Советуем почитать: Как правильно вырыть котлован и траншею под фундамент частного дома

Для установки винтовых свай требуется строительная техника, но это единственный способ, эффективный в зимний период. Вдавливанием и вкручиванием металлическая свая, покрытая защитной от коррозии окраской, заглубляется до расчётной точки.

Выбор свайного или столбчатого фундамента исключает использование пространства под домом для подвалов, погребов, цокольных этажей.

Что представляет собой каркасник

Название говорит само за себя, основа такого здания — каркас. Для его создания используют материалы из дерева, реже — железный профиль. В процессе строительства каркас обрабатывают специальными средствами, обшивают ОСБ панелями, в стены укладывается утеплитель и влагозащитная мембрана. В результате получается практически герметичная конструкция.

На возведение такого дома потребуется не более 2 месяцев, при этом необходимо задействовать 3-4 работников. Особых навыков не требуется, достаточно базовых знаний и умения пользоваться строительным инструментом.

Важный элемент для начала возведения дома — подготовленные чертежи. Их рекомендуется заказывать у опытных инженеров, чтобы в процессе строительства не возникло проблем. Некоторые делают чертеж самостоятельно.

Если сам каркас выполняется по одному принципу, то вид фундамента для дома выбирается индивидуально. На это влияют особенности участка, климат в данном регионе и пожелания самих хозяев дома.

Если сравнивать каркасное строительство с классической системой домостроения, то можно выделить несколько преимуществ первого варианта:

Надежные работники. Вы сами отвечаете за постройку своего жилья, поэтому можете контролировать каждый этап строительства. Конечный результат полностью зависит от ваших стараний, поэтому «филонить» никто не будет.

Использование качественного стройматериала. Нередко нам встречаются истории, когда строительная компания, для улучшения своего финансового положения, значительно экономит на качестве и количестве необходимых материалов. Тем самым они нарушают нормы строительства. Самостоятельное возведение жилья позволяет контролировать все эти нюансы.

Экономия. В первую очередь, не придется оплачивать труд целой команды строителей. Второе, как уже говорилось, вы самостоятельно контролируете бюджет, точно зная, на что потрачены деньги.

Тепловая инерционность каркасной стены

Особенность каркасной стены — ее низкая тепловая инерционность (способность аккумулировать тепло, а затем постепенно отдавать его). Высокая инерционность присуща кирпичу, бетону, меньше — дереву, поэтому холодный дом с каменными стенами нагревается медленно, а при выключении отопления медленно остывает. В каркасной стене, кроме дерева, значительную часть массы составляет утеплитель, который тепло не накапливает. Это означает, что дом с каркасными стенами быстро нагревается, поскольку не расходуется тепло на обогрев стены, но и быстро остывает при выключении отопления. Низкая тепловая инерционность не является положительным или отрицательным качеством, но ее необходимо учитывать.

Стены с высокой тепловой инерционностью сглаживают суточные колебания температур, а в доме с каркасными стенами они будут более выражены. Зимой их придется сглаживать за счет динамичности отопительной системы (ее способности быстро нагреваться при включении и остывать при выключении, что больше присуще электрическим системам). Зато от низкоинерционной стены никогда не будет веять холодом и сыростью. А если необходимо, тепловую инерционность каркасного дома в целом можно повысить за счет применения железобетонной фундаментной плиты (которая очень удобна при возведении подобных зданий), более массивной отделки (например, при использовании в обшивке двух слоев ГКЛ).

Преимущества технологии ЛСТК

1) Скорость строительства
Самым главным преимуществом данной технологии строительства является необыкновенная скорость создания проекта и воплощения его в жизнь. Высокая скорость сборки проекта обусловлена использованием легких конструкций из прочной стали. Четверо строителей вполне осилят задачу возведения дома на 100 м2, и времени они потратят, ни много, ни мало, 14 рабочих дней. Удивлены? Технология ЛСТК способна и не на такие рекорды! Но самое главное, что скорость эта абсолютно не во вред качеству конечного изделия! Дома, построенные по данной методике, отличаются прочностью, устойчивостью к разрушительным воздействиям окружающей среды (влага, ветер, колебания земной коры) и отличной тепло- и звукоизоляцией.

2) Экономичность
Еще один значительный плюс данной технологии – заметное снижение расходов на строительные и отделочные материалы. По подсчетам, средняя экономия таких затрат приравнивается к 10-15%. К тому же, технология ЛСТК требует меньшего расхода стали, что заметно сокращает общую сумму строительных затрат. Экономия стали, при этом, составляет примерно 25-50%.

3) Прочность
Технология ЛСТК – прочная и надежная, несмотря на то, что в строительстве задействуются относительно легкие конструкции. Профили ЛСТК обладают уникальными по прочности свойствами.

4) «Сухой» тип строительства
Термин «сухой стройки» как нельзя лучше подходит для описания технологии ЛСТК. Отсутствие лишних жидких материалов избавляет конструкцию от проблем с влагой и сопутствующей ее сыростью и плесенью. Этот аспект является очень важным для такого высокотехнологичного строительства, как ЛСТК.

5) «Легкость»
Значительно выигрывает технология ЛСТК у других строительных технологий в том, что строительство по ее типу задействует легкие металлические конструкции. За счет этого, можно сэкономить на фундаменте, ведь для удержания легких конструкций вам понадобится недорогой малозаглубленный фундамент, который ни в коей мере не «ударит» по вашему кошельку. Таким образом, низкий вес конструкции помогает увеличить экономию.

6) Забота о земных ресурсах
Будучи относительно свежей разработкой в современном строительстве, ЛСТК проявляет бережное и щепетильное отношение к ресурсам нашей планеты. В данном случае, можно говорить о высокой экономии стали. Современное развитие цивилизации сделало не один, а целых три шага вперед в своей эволюции, ведь бережный расход ресурсов Земли «дорогого стоит», не так ли?

7) Высокая огнеупорность
Технология ЛСТК, помимо вышеперечисленных преимуществ, обладает еще одним, не менее важным плюсом, который выделяет ее из ряда других современных строительных технологий. Наверняка, вы догадались, что речь идет о высокой огнестойкости конструкций, которая достигается за счет внедрения в стены здания основного каркаса из стальных стоек и перекрытий. В них нет легко воспламеняемых материалов. Наоборот, данный тип строительства стремится к уменьшению диапазона распространения огня, снижая риск опасности при пожаре. Время защиты соседних помещений от огня, в таких случаях, составляет примерно 2 часа. Этого бывает вполне достаточно для вызова пожарной бригады и быстрой ликвидации основного очага пожара. Но, конечно же, точное время зашиты будет зависеть от типа материалов, задействованных в стенах конструкции, а также количества в них стальных плит. Самыми распространенными среди используемых плит являются ГВЛ, ГКЛ, СМЛ, ЦСП и другие. Иные наполнители стен, а именно, утеплитель и минеральная вата, также будут определять время огнестойкости стен.

Точность измерений
Конструкции ЛСТК очень стабильны и не изменяют своих форм и точности линий даже спустя долгие годы. Им не страшны ни влага, ни солнечные лучи.

9) Экологичность
По уровню экологичности производства, данному методу строительства дома, пожалуй, нет равных: минимум строительного мусора и отбросов порадуют не только бригаду мастеров, но и соседствующие жилые площади.