Крепление подсистемы и теплоизоляции в навесных вентилируемых фасадах: виды крепежа и требования к ним
Крепеж — важная, хотя и небольшая часть системы навесного вентилируемого фасада (НФС). Без него установка НФС невозможна. Качество элементов для крепления напрямую влияет на скорость монтажа, долговечность, износостойкость и энергоэффективность фасадной системы, а также ее способность выдерживать нагрузки. О видах крепежных решений и требованиях к ним рассказывает Дмитрий Алферьев, руководитель техподдержки направления «Фасадные системы» ТЕХНОНИКОЛЬ.
Система навесного вентилируемого фасада состоит из подсистемы в виде металлического каркаса, теплоизоляционного слоя и облицовочного экрана. Для монтажа каждого из этих конструктивных элементов применяют отдельный тип крепежа.
Крепление подсистемы
Фасадный анкер
В большинстве случаев для крепления несущих кронштейнов фасадной подсистемы к основанию стены используют фасадный анкер. Это дюбель с распорным элементом — шурупом. ТЕХНОНИКОЛЬ, например, предлагает два вида таких анкеров — TERMOCLIP СТЕНА V2 и TERMOCLIP СТЕНА W1.
Первый предназначен для полнотелых (бетона или полнотелого кирпича), второй — для пустотелых и слабых оснований (газобетона, ракушечника, керамического блока, пустотелого кирпича и т. п.). У дюбеля TERMOCLIP СТЕНА V2 — прямая распорная зона, а зубцы расположены в шахматном порядке, чтобы обеспечить хорошую фиксацию и несущую способность. Такой дюбель в бетоне может выдерживать нагрузку более 2,5 тонны.
У фасадных анкеров TERMOCLIP СТЕНА W1 распорная зона более длинная и расположена по всему телу дюбеля. Это обеспечивает его равномерное раскрытие и не создает избыточное давление. Оно распределяется по всей длине дюбеля, что снижает нагрузку на слабое основание и предотвращает его разрушение.
При выборе анкера для подсистемы важно обращать внимание на материал, из которого он изготовлен. Поскольку система находится на улице и подвергается воздействию внешней среды, предпочтительно, чтобы он был из пластика высокой прочности и выдерживал высокие температуры и нагрузки, отличался морозостойкостью, не был подвержен охрупчиванию и механическому старению. Среди представленных сегодня на рынке этим требованиям в наибольшей степени отвечает полиамид, и он используется для дюбелей TERMOCLIP СТЕНА V2 и W1.
Хуже зарекомендовали себя фасадные дюбели из полипропилена или полиэтилена, а также комбинаций различных пластиков. Они сжимаются при больших нагрузках и не обеспечивают необходимый распор. Анкеры даже из высокопрочного пластика, но с добавлением полипропилена более хрупкие, могут трескаться со временем и ломаться при вкручивании. К сожалению, если производитель не указывает полный состав материала, отличить некачественный дюбель можно только при испытаниях на монтаже.
Распорный элемент
Шуруп для крепления подсистемы может быть изготовлен из углеродистой стали с антикоррозионным электрооцинкованным покрытием, из углеродистой стали со стойким антикоррозионным покрытием или из нержавеющей стали.
Шуруп с электрооцинкованным покрытием можно использовать только во внутренних помещениях, на балконах, для установки кондиционеров и т. п., поскольку толщина такого покрытия не превышает 20 микрон, а срок службы — около 20 лет.
Для НФС подходит только шуруп с антикоррозийными свойствами, устойчивостью к механическому воздействию и высокой прочностью. Так, в крепежах TERMOCLIP СТЕНА V2 и W1 применяются шурупы с защитным покрытием Geomet (Geo), что обеспечивает их срок службы не менее 50 лет в условиях среднеагрессивной среды. В этих системах возможны три варианта исполнения распорного элемента: из углеродистой стали с цинковым покрытием, из углеродистой стали с покрытием Geomet (Geo) и из нержавеющей стали.
Важным требованием к шурупам является класс их прочности. Чем он выше, тем прочнее крепеж, и тем большую нагрузку он способен выдержать. Так, в системах TERMOCLIP СТЕНА V2 и W1 применяется шуруп с классом прочности не менее 8,8. Такой шуруп выдерживает нагрузку более двух тонн и не ломается при закручивании.
Увеличить несущую способность шурупов TERMOCLIP СТЕНА V2 и W1 помогает двухуровневая резьба: в нижней части шурупа она более высокая, в верхней становится ниже. Благодаря этому диаметр верхней части шурупа, в которой обычно происходит разрыв, не уменьшается. К сожалению, на рынке такие решения встречаются все реже, так как многие производители переходят на одинарный тип резьбы с целью снижения себестоимости.
Крепление теплоизоляции
Анкеры тарельчатые для крепления теплоизоляционного слоя
В качестве теплоизоляции в системах навесных вентилируемых фасадов применяют плиты из минеральной ваты. Она может устанавливаться в один или несколько слоев в зависимости от проектного решения и теплотехнического расчета. Для ее крепления используют тарельчатые фасадные анкеры, например TERMOCLIP СТЕНА 2 MH и TERMOCLIP СТЕНА 2 PH, состоящие из тарельчатого дюбеля и распорного элемента. Тарельчатый дюбель в этих системах имеет рондоль диаметром 60 мм, ребра жесткости, тело дюбеля и распорную зону. Распорный элемент обычно выполнен в виде гвоздя или шурупа.
Большинство производителей выпускают тарельчатые анкеры, которые подходят для крепления теплоизоляции не только в НФС, но и в системах штукатурного фасада и предназначены для установки во всех видах оснований: бетон, пустотелый и полнотелый кирпич, керамические блоки, газобетон и др. без ограничения по высоте. В зависимости от материала основания и нагрузок такие анкеры можно устанавливать на разную глубину.
В системах TERMOCLIP СТЕНА 2 MH и 2 PH используются тарельчатые анкеры, разработанные специально для систем навесных вентилируемых фасадов. Они имеют на теле дюбеля специальные ребра ограничения глубины установки. Это предотвращает проминание теплоизоляции при ее установке, из-за которого теплозащитные характеристики НФС снижаются. Особенно это важно при монтаже внутреннего слоя, где используется минеральная вата меньшей плотности.
В крепежных системах TERMOCLIP СТЕНА 2 MH и 2 PH дюбели для теплоизоляции выполнены из полиэтилена. Поэтому отличаются пластичностью, ударной вязкостью, повышенной стойкостью к морозу и высоким температурам. Нагрузка на них не такая высокая, как на несущие кронштейны, им достаточно выдерживать воздействие ветра и вес минеральной ваты. Здесь на первый план выходит требование к отсутствию хрупкости. Поэтому дюбель из полипропилена в этом случае не подойдет — при ударе, особенно при низких температурах, он может трескаться и разрушаться.
Кроме того, выбор анкера для крепления теплоизоляции зависит от ее толщины. Для крепления внутреннего слоя, а также для утепления на высоте до 16 м лучше применять систему TERMOCLIP СТЕНА 2 PH.
Распорный элемент
В комплектацию тарельчатого анкера для теплоизоляции обычно входит гвоздь. Согласно СП 522.1325800.2023 «Системы фасадные навесные вентилируемые. Правила проектирования, производства работ и эксплуатации», он должен иметь термоголовку, которая препятствует теплопотерям через распорный элемент. Требований к виду материала в документе нет, поэтому на рынке представлены гвозди из разных пластиков.
Одно из удачных решений — распорные элементы из стеклонаполненного полиамида. Их используют, в частности, в системе TERMOCLIP СТЕНА 2 PH. Это жесткий, прочный и твердый материал, выдерживающий удары молотком при монтаже и не проводящий тепло. Правда, гвозди, полностью выполненные из полиамида, имеют ограничение по высоте применения — не более 16 м. Или же могут использоваться на фасадах любой высоты, но только для крепления внутреннего слоя минеральной ваты.
Для крепежа всех слоев изоляции на фасадах любой высоты подходят комбинированные гвозди — металлические с головкой из полиамида, как, например, в системе TERMOCLIP СТЕНА 2 MH. Они обеспечивают нужную прочность и защиту от теплопотерь. Часто, чтобы упростить себе задачу, строители используют именно такие распорные элементы для монтажа обоих слоев утеплителя. Однако это несколько увеличивает стоимость системы. Более экономичным будет для нижнего слоя применять гвозди из стеклонаполненного полиамида, для верхнего — металлические с головкой из полиамида.
Распорные элементы из полипропилена выбирать не рекомендуется: они довольно хрупкие и при ударе молотком могут раскалываться. Еще один неудачный вариант — гвозди из полиэтилена. Они слишком мягкие, плохо забиваются, не обеспечивают распор и несущую способность.
Крепление мембраны
Гидроветрозащитная мембрана в системе навесного вентилируемого фасада крепится вместе с теплоизоляцией теми же дюбелями, что и каменная вата, или отдельно, после монтажа утеплителя. В последнем случае для ее фиксации можно использовать тарельчатый винт из полиэтилена TERMOCLIP СТЕНА R, который вкручивается в теплоизоляционный слой и фиксируется за счет высокой резьбы.
Важнейшие требования к НФС — долговечность и надежность. В значительной степени обеспечить их можно, подобрав качественные материалы для крепления, которые гарантируют высокую несущую способность, стойкость к коррозии, механическому и температурному воздействиям, а следовательно — долгий срок службы всей системы и минимальные затраты на ее ремонт и эксплуатацию.
Мегаполисы вводят требования к городской подсветке
Власти стали внимательнее подходить к вопросам устройства архитектурной подсветки фасадов и ландшафтных зон. Москва и Санкт-Петербург уже ввели обязательные согласования проектов, чтобы объекты не создавали световой шум, а рождали ощущение безопасности и красоты.
С появлением электричества в начале ХХ века города получили иллюминацию. И сейчас виды светящихся вечерних фасадов жилых комплексов и бизнес-центров, общественных пространств, парков и скверов все чаще превращаются в отдельный вид искусства. По сути, становятся новой достопримечательностью того или иного района. Казалось бы, технологии продлили активный день горожан на период и после захода солнца, позволили ориентироваться в темное время суток, обеспечили безопасность и эстетику. Но в обществе все больше растет запрос на этичность ночного освещения.
До недавнего времени в России не было единых правил в части подсветки городского пространства. Каждый собственник имел право оформить фасад по-своему, без учета общего облика населенного пункта. В результате города зачастую становились объектами светового загрязнения, когда чрезмерное количество света не достигает своего целевого назначения. Для оценки такого показателя ученые используют либо данные измерительных приборов, установленных на земле, либо информацию от спутников. Последние позволили создать мировую карту светового загрязнения, на которой можно посмотреть показатели прироста яркости каждого мегаполиса с динамикой по годам и общий фон распространения света.
Впечатляющее сияние
Для разрешения возникшего вопроса Москва и Санкт-Петербург первыми в России ввели обязательное согласование проектов вечерней иллюминации на уровне города. «Архитектурная подсветка — это важная часть любого проекта на сегодняшний день. Такое требование у нас есть в АГР (архитектурно-градостроительном решении. — Примеч. ред.), и мы всегда смотрим за этим разделом», — подчеркивает главный архитектор Москвы Сергей Кузнецов.
Сегодня в столице реализуются совершенно различные сюжеты вечернего освещения. Уникальная концепция архитектурно-художественной фасадной подсветки, отсылающая к историческому прошлому местности, разработана для жилого комплекса в Басманном районе на Большой Почтовой ул., вл. 18. Систему освещения продумали с учетом удобства для жителей: исключена засветка в окна соседних домов, а теплый спектр гарантирует уютную атмосферу. Антибликовое покрытие и автоматическая регулировка интенсивности обеспечат визуальный комфорт в любое время суток. Все 502 светильника интегрируют в геометрически сбалансированные фасады. Авторы проекта бережно сохранили память о промышленном бэкграунде в бетонных фасадах с фрагментами из стекла и металла.
Клубный дом «Чистые Пруды» в центре столицы по завершении реконструкции получит более 630 элементов освещения, которые подчеркнут строгую красоту фасадов здания постройки 1915 года авторства Отто фон Дессина.
Также недавно Москомархитектура согласовала фасадную подсветку многофункционального комплекса LAKES, интегрированную в общий архитектурный контур района. Положительные оценки получил проект элегантной и довольно активной архитектурной подсветки на Садовнической набережной, а также янтарная иллюминация жилого комплекса на Лужнецкой набережной, которая подобно теплому солнечному свету наполнит пространство первой береговой линии и станет, по замыслу авторов, объединяющим кодом визуальной составляющей.
Не оставляет без внимания вопросы подсветки городских пространств и Северная столица. Отсутствие согласования может грозить штрафом, требованием демонтировать или перенести оборудование, особенно если соседи, ТСЖ или управляющая компания направят жалобу о дискомфорте в ночное время суток. Под пристальным вниманием — памятники архитектуры, фасады зданий в центральной части города и иллюминация, просматриваемая с улиц и проспектов.
Тренд только мегаполисов?
Представитель девелоперской компании FORMA Антон Валявин уверен, что контроль за проектами ночного освещения со стороны властей положительно сказывается на качестве организации подсветки. «Это шаг в правильном направлении, но эффект станет заметен через 10–15 лет, когда выйдут новые поколения проектов», — говорит эксперт.
Впрочем, общероссийский уровень качества архитектурной подсветки и систем уличного освещения пока остается невысоким. В регионах ситуация особенно неоднородная: чем дальше от Москвы, тем чаще подсветка реализуется без системного подхода.
«Качество архитектурного освещения в системах уличного освещения в России значительно варьируется в зависимости от региона и подходов к планированию, — соглашается светодизайнер QPRO, к. т. н., исследователь Светлана Колгушкина. — Поскольку Москва задает тон в этой сфере, остальные города зачастую перенимают тренд на увеличение числа освещенных фасадов зданий. Однако это может привести к дисбалансу: при наличии запроса на архитектурную подсветку центральных районов спальные кварталы могут оставаться без достаточного функционального освещения, особенно в условиях ограниченного городского бюджета. Приоритет должен отдаваться интересам жителей. Важно в первую очередь обеспечить комфортный и безопасный базовый уровень освещения, необходимый для перемещения по городу. А уже затем "по слоям" на эту основу накладывать другие типы освещения — архитектурное, декоративное, ландшафтное, — количество и характер должны определяться на основе анализа городской структуры и сложившегося визуального облика в темное время суток».
Одним из успешных региональных проектов комплексного и многослойного проекта можно назвать новый Театр им. Г. Камала в Казани. Команда светодизайнеров QPRO разработала световые решения для фасада, интерьеров и экстерьера, при этом особое внимание уделялось взаимосвязи внутреннего и внешнего освещений. Световой сценарий для театра и его территории — это единая система, где каждое решение влияет на общее восприятие объекта в городской среде. Ключевым принципом работы стало движение от архитектурных особенностей здания — они диктовали характер и логику освещения. Специалисты стремились подчеркнуть масштаб, ритм фасада, структуру, отделку и их восприятие при разном типе освещения. При этом было важно не просто осветить здание, а раскрыть его культурный код, усилить идентичность и сделать свет неотъемлемой частью языка архитектуры.
На всем жизненном цикле
Однако одно дело — создать, и совсем другое — поддерживать качество освещения в предстоящие периоды таким образом, чтобы оно и работало максимально эффективно, и гармонично вписывалось в городскую среду. И главной проблемой в этой части является замена оборудования. «После ухода европейских производителей многие светильники невозможно восстановить: аналоги не совпадают по характеристикам, а их установка требует пересмотра проекта. Управляющие компании не всегда располагают такими бюджетами. Поэтому отрасли необходима унификация: светильники и комплектующие должны быть взаимозаменяемыми. Только так можно сохранить архитектурную выразительность объектов и обеспечить долгосрочную устойчивость систем подсветки», — обращает внимание Антон Валявин.
Высокое качество подсветки и систем уличного освещения требует вложений. Не всегда у муниципальных учреждений есть возможность использовать собственные ресурсы на приобретение современной энергосберегающей продукции. Для привлечения средств в энергосберегающие проекты федеральным законом № 261 «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности» предусмотрена возможность заключения энергосервисных контрактов, что позволяет бюджетным организациям осуществлять модернизацию систем освещения, не вкладывая собственных денежных средств. Инвестиции, необходимые для осуществления проекта, привлекаются энергосервисной компанией.
«Производители светотехники для архитектурной подсветки и систем уличного освещения понимают эту потребность и готовы предложить комплексное решение: оборудование, программное обеспечение для расчета проектов иэнергосервисные контракты. В частности, такой подход реализует IEK GROUP, — рассказывает генеральный директор IEK GROUP Андрей Забелин. — Энергосервисный контракт — это инструмент реализации энергоэффективных мероприятий, позволяющий проводить их за счет энергосервисной компании и сохранить средства заказчика. Инвестор получает возмещение своих затрат за счет достигнутой экономии средств, получаемой после внедрения энергосберегающих технологий».
Компания LEDEL, входящая в IEK GROUP, имеет большой опыт работы по системе энергосервисных контрактов. Среди реализованных проектов можно назвать обновление системы освещения в Нижнекамске — здесь установили 6879 светильников Street X1, а также освещение целого города Нязепетровска в Челябинской области — здесь установлены 897 светильников L-street 24. В Кингисеппе Ленинградской области в 2014 году по энергосервисному контракту была проведена модернизация уличного освещения и установлены 1825 светильников Super Street 150. В Стерлитамаке заменили устаревшие лампы 15 769 энергоэффективными светильниками Street X1 LEDEL.
Также энергосервисный контракт позволил заменить 7000 светильников вдоль дорог в Московской области. В Алапаевске Свердловской области замена 3000 светильников позволила с 2021 года сэкономить городу 75% электроэнергии. А в Дзержинске Нижегородской области модернизация наружного освещения и применение системы дистанционного управления «Умный город» обеспечили 77% экономии электроэнергии (5577 светильников в городе заменили светодиодными, на улицах стали светлее — освещенность выросла на 50%).
Отметим, что сегодня поставщики предлагают современное светодиодное оборудование для интеграции в систему «Умный город». В настоящее время для уличного освещения используются экономически неэффективные и устаревшие, но используемые в настоящее время светильники с лампами ДРЛ и ДНаТ. Однако они крайне неудачны для уличного освещения, поскольку неудовлетворительно запускаются при низких температурах от -15 ºС.
Избежать сбоев, опасности перегрузки городских и муниципальных электросетей при включении освещения, а также существенно сэкономить финансовые средства муниципалитетам позволяет эксплуатация светодиодных офисных светильников и светодиодного уличного освещения. Такие светильники обеспечивают мгновенное зажигание при подаче питающего напряжения и стабильную работоспособность при любой температуре на всей территории Российской Федерации (в том числе в условиях Крайнего Севера). Также отсутствует опасность перегрузки городских и муниципальных электросетей в момент включения светодиодных светильников, что легко увидеть из их технических характеристик, где потребляемый ток равен 0,1÷0,9 А, в отличие от традиционных светильников с газоразрядной лампой, где потребляемый ток 2,2 А, а пусковой ток — 4,5 А. Эксперты подчеркивают: у светодиодных светильников очень много преимуществ — в три раза ниже электропотребление по сравнению с люминесцентными и газоразрядными лампами, в 12 раз ниже ламп накаливания, а ресурс их работы составляет 100 000 часов, или 25 лет. При сроке окупаемости от восьми месяцев до трех лет они дают естественное свечение, близкое к солнечному (5000 К) без вредного эффекта низкочастотных пульсаций. При этом светильники отличаются высокой механической прочностью, надежностью и вандалоустойчивостью.
Виды опорных конструкций и их применение в строительстве мостов
Опорные конструкции играют ключевую роль в возведении мостов различного назначения. Их назначение заключается в поддержании несущих частей моста, обеспечении устойчивости и равномерного распределения нагрузок. Современное строительство предъявляет высокие требования к качеству и надежности опорных конструкций, ведь именно от них зависят безопасность и эксплуатационная способность всей конструкции.
Типы опорных конструкций
Существует несколько классификаций опорных конструкций, используемых в мостостроении. Наиболее распространёнными являются:
- Столбы и колонны;
- Ростверки и опоры-стенки;
- Ферменные и рамные конструкции;
- Башенные конструкции;
- Монолитные плиты и блоки.
Рассмотрим подробнее каждую категорию и особенности их применения.
Столбы и колонны
Это вертикальные конструктивные элементы, принимающие нагрузку непосредственно от пролетных строений. Обычно изготавливаются из железобетона или металла. Широко применяются в автодорожных и железнодорожных мостах малой и средней протяженности.
Преимущества столбов и колонн заключаются в их относительной простоте исполнения и экономичности. Недостатком является ограниченная высота и необходимость организации надежной анкеровки основания.
Ростверки и опоры-стенки
Используются преимущественно в условиях сложного рельефа местности или слабых грунтовых основ. Представляют собой горизонтальные площадки, объединяющие ряд отдельных опорных элементов.
Ростверк обладает хорошей сопротивляемостью динамическим воздействиям и распределением нагрузки равномерно по поверхности грунта. Чаще всего применяется в эстакадных сооружениях, переходах через овраги и железнодорожные пути.
Ферменные и рамные конструкции
Представляют собой пространственно-взаимосвязанные стержневые системы, выполняемые из стали или алюминиевых сплавов. Характеризуются повышенной жесткостью и прочностью при относительно малом весе. Используется в больших пролетах и специфических условиях эксплуатации.
Ферменные конструкции имеют преимущество в грузоподъемности и устойчивости против ветровых нагрузок. Недостатком является сложность расчета и изготовление узлов соединений.
Башенные конструкции
Особенностью башенных опор является наличие большой высоты и сложной конфигурации. Подобные конструкции используются при возведении висячих и арочных мостов, где требуется большая высота опорных точек.
Преимуществом башенных опор является обеспечение надежного крепления подвесных канатов и поддержания общей стабильности конструкции. Основной недостаток — высокая стоимость строительства и значительные временные затраты.
Монолитные плиты и блоки
Монолитные конструкции представляют собой сплошные массивные формы, выполненные непосредственно на месте строительства. Имеют высокую степень устойчивости и долговременную эксплуатацию.
При изготовлении монолитных плит возникает необходимость привлечения тяжелой техники и большого количества рабочих рук. Несмотря на трудоемкость, монолитные конструкции широко распространены в капитальном мостостроении.
Факторы, определяющие выбор опорных конструкций
При выборе типа опорных конструкций учитываются следующие факторы:
- Геологические условия участка строительства;
- Назначение и интенсивность эксплуатации моста;
- Размеры пролета и нагрузка на конструкцию;
- Климатические условия региона;
- Экономические соображения и сроки строительства.
Анализ перечисленных факторов позволяет инженерам принять оптимальное решение, которое гарантирует надежную эксплуатацию сооружения на долгие годы вперед.
Заключение
Строительство мостов — сложный технологический процесс, требующий грамотного подхода к выбору опорных конструкций. Грамотное проектирование и реализация конструкций позволяет достичь оптимального баланса между стоимостью и качеством строительства.