Проблемы надежности, безопасности и долговечности навесных фасадных систем

Творческий подход

Навесные вентилируемые фасады (НВФ) обладают множеством преимуществ, и в последние годы их популярность только растет. При этом с учетом климатических особенностей Петербурга и Ленобласти их использование требует особенной тщательности.

В последние пять-восемь лет при проектировании ограждающих конструкций жилых многоэтажных монолитно-каркасных зданий в подавляющем большинстве случаев применяются такие конструктивные решения стен, как вентилируемые фасады, ограждения с тонким штукатурным слоем по слою утеплителя на несущей основе (бетон, кирпичная или газобетонная кладка) и кладка стен из газобетонных блоков с облицовочным слоем из керамического или силикатного кирпича.

Причем за последние годы конструктивное решение вентилируемого фасада получило большое распространение. А ведь первоначально конструкция вентилируемого фасада предполагалась в качестве конструктивного фасадного решения, защищающего стены зданий от перегрева в жаркий период эксплуатации. Данное конструктивное решение, по сути, представляло собой лишь экран: укладка в вентилируемое пространство стенового ограждения теплоизоляции не предусматривалась. И только спустя некоторое время, по мере продвижения данного конструктивного решения в северные широты, стала применяться конструкция фасада с утеплителем в вентилируемом пространстве ограждения.

Плюсы и минусы

– В последнее время для снижения стоимости строительства отечественные застройщики в качестве ограждающей конструкции часто выбирают фасад с воздушным вентилируемым зазором, – рассказывает Николай Ватин, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология, организация и экономика строительства» Инженерно-строительного факультета ГОУ СПбГПУ. – Применение данной технологии имеет как преимущества, так и недостатки.

Вентилируемый фасад позволяет придать зданию современный облик, полностью преобразить его внешний вид, исправить внешние дефекты. Установка вентфасада позволяет сократить теплопотери, предотвращает влияние высоких и низких температур на несущие стены. Широкая цветовая палитра облицовочных материалов помогает реализовать всевозможные дизайнерские идеи.

Считается, что эта система вентфасадов абсолютно пожаробезопасна, так как создается из несгораемых или трудносгораемых материалов. Однако при устройстве вентфасада часто используются ветрозащитные пленки. Они являются изделиями на полимерной основе и относятся к материалам группы горючести Г2, которые возгораются при воздействии на них открытым огнем. То есть при возникновении пожара они могут способствовать его развитию. Кроме того, восходящий поток кислорода в вентилирующей системе приводит к горению, казалось бы, малогорючих материалов, таких как облицовочные панели из сплавов.

Срок службы всего фасада зависит от самого недолговечного материала в конструкции – минераловатного утеплителя, который успешно может эксплуатироваться в нашем климате всего 7–15 лет.

Тем не менее, при выполнении всех необходимых условий, таких как качественное проектирование, качественные материалы и монтаж, потребитель может получить продукт европейского качества, и вентилируемые фасады могут отлично выполнять свои функции в течение всего срока службы, – уверен Николай Ватин. – Опыт финских строителей показывает, что подобные системы при должном качестве работ могут обеспечивать теплосбережение здания в течение 15 лет. С учетом дороговизны получения тепловой энергии в Финляндии, срок окупаемости затрат на установку вентфасадов составляет около 10 лет. Последующие 5 лет работы конструкции работают в прибыль владельца. Затем конструкция заменяется полностью.

Несложно догадаться, что в нашей стране срок эксплуатации вентфасадов может значительно превышать заявленные 15 лет. Соответственно, большое значение имеет качественное исполнение НВФ.

Особенности монтажа

Вентилируемый фасад – это сложная система, каждый из компонентов которой решает свою задачу. Облицовочный материал защищает систему от внешнего воздействия и придает ей привлекательный вид; теплоизоляция, монтируемая на стену, улучшает теплотехнические и звукоизоляционные характеристики ограждающей конструкции; гидроветрозащитная мембрана обеспечивает защиту теплоизоляции от намокания, а вентиляционный зазор – эффективное удаление конденсата с обратной стороны облицовки, подконструкция распределяет нагрузку от фасадной системы по поверхности несущей стены. Неправильный подбор любого из перечисленных компонентов, использование материалов с противоречащими друг другу свойствами или ошибки монтажа могут привести к нарушению функционирования всей системы.

– Большинство ошибок монтажа систем навесных вентилируемых фасадов связаны с незнанием технологии, – говорит Андрей Некрашевич, руководитель департамента объектных продаж компании «Металл Профиль». – Производители, как правило, разрабатывают в помощь монтажникам альбомы технических решений и проекты производства работ, точное следование которым помогло бы избегать большей части ошибок.

Вентилируемый фасад состоит из подконструкции, утеплителя, воздушного зазора и защитного экрана, который монтируется на наружную сторону основной стены здания. Причем несущая конструкция или обрешетка – это один из наиболее технологически сложных элементов системы. Мало закрепить на стене кронштейны и прикрепить к ним металлические профили, на которые затем и будут навешиваться элементы облицовки. Важно правильно спроектировать обрешетку и рассчитать ее несущую способность: подоблицовочная конструкция должна выдержать собственный вес, вес защитного экрана и утеплителя. При этом именно этап монтажа и является наиболее уязвимым местом для устройства вентфасадов. Надежность и долговечность фасада в первую очередь определяются даже не типом применяемых облицовочных материалов, а качеством изготовления и соблюдением технологии монтажа подконструкции.

Основанием для крепления вентилируемого фасада лучше всего служит стена из полнотелого кирпича, при этом в последнее время предпринимаются попытки использовать в качестве основания газобетонные блоки различной плотности. Но низкая прочность газобетона не может обеспечить необходимой надежности крепления, что чревато обрушениями. Нельзя забывать и про антикоррозионные свойства анкеров – в погоне за удешевлением строители нередко используют легко коррозирующие крепежные элементы, что сокращает безопасный срок службы такой конструкции до пяти лет и менее.

Часто при монтаже вентилируемых фасадов возникает проблема несоответствия качества поверхности стен-оснований требуемому уровню качества. Это связано с уверенностью строителей, что стена-основание все равно будет полностью закрыта вентилируемым фасадом и, соответственно, нет смысла особенно гнаться за ее качеством и ровностью. Часто на такие стены поставляется самая дешевая продукция, низкое качество которой дополняется отсутствием мотивации выполнять даже элементарные нормы по качеству постройки и ровности таких стен. Кроме того, монтажом обычно занимаются совсем другие бригады, поэтому взаимной ответственности ожидать также не приходится.

Между тем, особенностью вентилируемых фасадов является невозможность слепого копирования однажды рассчитанного варианта, характеристики воздушного зазора должны подбираться расчетом, не только исходя из геометрических и теплотехнических параметров здания, но и с учетом его местоположения в пространстве. Еще одной проблемой может стать, напротив, недостаточная толщина вентилирующего зазора. Влага из утеплителя не будет удаляться, и работа такого фасада станет абсолютно бесполезной, так как переувлажненная вата будет выпускать тепло из здания хуже монолита, быстро разрушаясь и загнивая.

Особенности применения систем навесных вентилируемых фасадов в Санкт-Петербурге и Ленинградской области обусловлены особыми климатическими условиями – повышенной влажностью воздуха в любое время года. При строительстве в условиях агрессивной среды (особенно на побережье) должны применяться материалы с повышенной коррозионной устойчивостью, – комментирует Андрей Некрашевич. – Так, элементы несущего каркаса должны быть выполнены из оцинкованной стали с порошковой окраской либо из нержавеющей стали. Надежность каркаса – это, в первую очередь, гарант безопасности прохожих на улицах, а также долговечности фасада.

К облицовочным материалам в сыром климате главное требование такое же – коррозионная устойчивость. Стальные кассеты считаются одним из наиболее выгодных и функциональных материалов, однако проржавевшая облицовка выглядит неэстетично и уменьшает срок службы системы. Поэтому в современных объектах в качестве облицовки широко используется сталь с полимерным покрытием, которая увеличивает срок службы вентилируемого фасада. Чтобы фасад в течение долгого времени сохранял яркие цвета, используются материалы с повышенной устойчивостью к ультрафиолету. Кроме того, владельцам зданий и сооружений в Ленинградской области хорошо бы помнить, что для очистки фасадов от солевых наслоений и скопившейся грязи, уменьшающих продолжительность эксплуатаций зданий, рекомендуется мыть фасады каждую весну-лето, что так же возвращает первозданный красивый внешний вид фасада.

Современные вентилируемые фасадные системы: проблемы и решения

По данным ФГУ «Федеральный центр технической оценки продукции в строительстве»

На основе результатов испытания фасадных систем U-kon

По данным ФГУ «Федеральный центр технической оценки продукции в строительстве» в настоящее время в России более 50 фирм имеют технические свидетельства на свои фасадные системы с воздушным зазором (далее в тексте – НФС). При этом по данным Ассоциации «АНФАС», опубликованным в ежеквартальном журнале-каталоге «Лучшие фасады и кровли» [1], на московском рынке представлены не менее 30 производителей фасадных систем, десять из которых контролируют по состоянию на 2005 г. около 60% рынка НФС

Проблема первая: технические регламенты
Производство и применение навесных вентилируемых фасадов существуют в России не более 10 лет. Следовательно, для нашей страны это – относительно новая строительная отрасль. Но уже за это время рынок существенно пополнился новыми материалами и системами. Совершенствование конструктивных фасадных систем ставит проблему углубления знаний в области фасадных систем и отслеживания новаций в технологии и материалах, появляющихся на рынке фасадных систем. Развитие технологии и решение возникающих проблем – задача специалистов, ежедневно имеющих дело с системой НВФ, тем более, если компания ставит перед собой цель занять лидирующие позиции в данных сегментах российского фасадного рынка.
Одна из главных проблем применения НФС в отечественных условиях – отсутствие регулирующих государственных нормативов. А в условиях бурно развивающегося рынка и повышенного спроса, когда зачастую на рынке появляются некачественные материалы, проектирование НФС осуществляется недостаточно квалифицированными специалистами, возникает проблема безопасности навесных фасадных системы.
Органы власти и предприятия-производители ощутили этот вакуум и начали предпринимать действия по его заполнению. К примеру, ведущие компании учредили Ассоциацию «Наружные фасадные системы – АНФАС», среди основных стратегических задач которой являются:
– участие в разработке технических регламентов;
– координация работ по внедрению прогрессивных технологий, связанных с фасадными системами;
– разработка программы обеспечения безопасности качества и надежности фасадных систем.
В свою очередь, Правительством Москвы, исходя из значимости и ответственности фасадных систем в вопросах формирования архитектурно-художественного облика города и необходимости сокращения энергетических затрат на содержание городских сооружений, создан Городской координационный экспертно-научный центр «ЭНЛАКОМ» (руководитель Т.А. Усатова). В основные обязанности этого предприятия входит разработка нормативных документов, регламентирующих приведение в порядок фасадов московских зданий.
Специалисты всех этих организаций совместно с ФГУ ФЦС пришли в настоящее время к единому мнению о необходимости разработки Стандарта «Конструкции навесных фасадных систем с воздушным зазором».

Проблема вторая: ассортимент подсистем для НФС
Другая проблема – создание широкого спектра подсистем НФС. Рассмотрим решение этой задачи на примере систем марки U-kon.
Выбор торговой марки обусловлен тем, что в системах предусмотрены названные ниже решения:
– Инженерный потенциал, позволяющий без особых затрат приспосабливать их к новым требованиям времени в части изменения архитектуры сооружения и конструктивным требованиям. Компания участвует в формировании критериев качества и разработке Технических регламентов для НВФ на государственном уровне. «Юкон Инжиниринг» является одним из учредителей и действительным членом Ассоциации «Наружные фасадные системы – АНФАС». Под патронажем Москомархитектуры фирмой «Юкон Инжиниринг» выпущены «Рекомендации по проектированию и применению для строительства и реконструкции в Москве фасадной системы с вентилируемым воздушным зазором U-kon».
– Простота и точность сборки, основанная на организации системы по принципу «конструктора». Иными словами, система представляет собой единый комплекс составных частей, позволяющих сократить объем доводки каждого элемента в процессе строительства. Конструкты, готовые к сборке и установке, позволяют производить монтаж в кратчайшие сроки, а также минимизировать количество подготовительных операций: разметка и сверление. В условиях постоянно возрастающей стоимости рабочей силы – это экономически выгодно. Кроме того, сложившаяся в строительстве культура производства и выполнения работ редко подразумевает снижение влияния субъективного фактора на качество конечного продукта. В таких случаях, оптимально, если компания-производитель учитывает возможное влияние этого фактора в производственно-технологическом процессе своего продукта. К примеру, систему АТС-114 отличает то, что плоские облицовочные элементы задают четкую графику фасада, что в сочетании с вальцованными (гнутыми) элементами и богатым выбором колерных решений создают выразительный современный архитектурный стиль.
– Возможность применения систем в любых климатических зонах без дополнительной адаптации, что обусловлено предусмотренной компенсацией термических деформаций, возникающих при суточных и сезонных перепадах температур. Во многом эти свойства обеспечивает узел крепления облицовки, к примеру, элементы АТС 119. Горизонтальные направляющие А-19, на которые широкоголовыми заклепками крепится облицовка по нижнему краю листа, верхний край листа заводится в паз горизонтальной направляющей. Использование подконструкций U-kon дает дополнительные преимущества: малый вес самой подконструкции снижает общий вес навесного фасада. Высокая коррозионная устойчивостьU-kon дает гарантии долговечности и прочности закрепления плит облицовки.
Грамотно спроектированная системаU-kon обеспечивает необходимую прочность в любых режимах работы фасада и различных климатических зонах. Кроме того, она дает возможность сочетать различные типы облицовок на одном фасаде и выполнять сложные декоративные элементы из композитных панелей (примыкания, откосы, козырьки, архитектурные формы и т.п.). При этом крепление плит керамогранита, керамики, натурального камня подразделяются на видимые (открытые) и невидимые (скрытые).
Видимые крепления с помощью кляммеров из нержавеющей стали или алюминиевых клипс (ATS-234).
Кляммер из нержавеющей стали запатентованной конструкции позволяет избежать непрогнозируемых термических перемещений элементов облицовки, что исключает нарушение геометрии швов на фасаде с течением времени. Специальная форма и пружинный материал кляммера надежно фиксирует плиту от дребезжания и позволяет избежать использования резиновых уплотнений, ограничивающих срок безремонтной службы фасада.
Заранее выполненные отверстия в кляммере упрощают процесс монтажа в целом. Возможность горизонтального перемещения кляммера позволяет компенсировать некоторые погрешности установки направляющих.
Невидимые (скрытые) методы крепления на анкерных элементах – кайлах (ATS-228), позволяют избежать видимых крепежных элементов. Навеска осуществляется на поперечные направляющие (ATS-228) через аграфы, которые закрепляются с внутренней стороны плиты кайлом в заранее просверленное конусное отверстие.
Новинка U-kon – система АТС-246 – позволяет применять видимый и невидимый способы крепления плит стеклокерамики, керамического гранита, натурального камня, фиброцементных плит и плоских панелей типа МАХ. Видимый способ основан на использовании кляммеров из нержавеющей стали серии НД. Их устанавливают на лицевую плоскость направляющей. Крепеж невидимым способом осуществляется так: облицовочные панели навешиваются на горизонтальные направляющие с помощью специальных крепежных элементов (аграф), сечение которых повторяет сечение профиля и входит в зацепление с ним. Крепежные элементы устанавливаются с внутренней стороны панели с помощью специальных анкерных элементов КЕIL.
Возможность совмещения скрытого и открытого способа крепления облицовочных панелей на одной направляющей, при этом панели выставляются в одной плоскости.
Возможность установки панелей с вертикальным смещением относительно друг друга. Достоинством указанных выше систем является то, что без особых затрат их могут совершенствовать, приспосабливать к новым требованиям времени.
– Наличие в ассортименте свыше 16 видов НФС позволяет одновременно удовлетворять требования и архитекторов и конструкторов, удачно сочетая архитектурную выразительность проектируемого сооружения с его надежностью и безопасностью.

Читайте также:  Отопление – подводные камни и важные моменты

Проблема третья: особенность НФС для высотных зданий
Проблема фасадных систем, создаваемых для высотных зданий, связана с надежностью их конструктива.
Специально для возведения фасадов высотных объектов в собственном конструкторском бюро «Юкон Инжиниринг» была разработана система U-kon HIGH. Применение системы целесообразно для высотных зданий с повышенной ветровой нагрузкой, а также для зданий со стеновым заполнением из материалов с низкой несущей способностью.
Система U-kon HIGH обеспечивает надежность крепления подконструкции, так как крепится только к железобетонным перекрытиям здания, исключая неоправданный перерасход материалов. Направляющие профиля системы HIGH имеют развитое сечение по высоте, что обеспечивает их повышенную жесткость на больших пролетах.
Усиленная конструкция кронштейна позволяет крепить концы профилей в одном кронштейне, сохраняя при этом принцип свободы перемещений одного из них для компенсации температурных расширений. Для восприятия вырывающих усилий кронштейн может крепиться при помощи двух или четырех анкерных элементов.
Главной особенностью крепления двух направляющих в одном кронштейне является уменьшение прогиба направляющей за счет защемления ее концов в салазке.
Все элементы системы выполнены из высококачественных алюминиевых сплавовAl-Mq-Si 6060. Плотность алюминия составляет 2,6-2,7 г/см3, что почти втрое меньше стали. В сочетании с облицовкой из композитного материала ALUCOBOND А2 система U-kon-HIGH оптимально соответствует повышенным требованиям высотного строительства, предъявляемых к весу, несущей способности и пожарной безопасности систем НФС.
Применение в качестве облицовки керамогранита на высоте более 75 м нежелательно. Он имеет в 3-5 раз большую массу по сравнению с ALUCOBOND А2 и под воздействием вибрации, вследствие регулярных колебаний здания от ветра и других деформаций может смещаться и растрескиваться с последующим обрушением, что представляет большую опасность.
С теплотехнической точки зрения, опорный блок крепления системы U-kon-HIGH имеет большую развитую поверхность теплообмена. Применение малоэффективного теплоизроляционного материала в качестве терморазрыва между кронштейном и конструктивным слоем может привести к значительным теплопотерям, понижению температуры на внутренней поверхности наружного ограждения и появлению области знакопеременных температур в зоне анкерного крепления. В результате этого происходит переменный цикл замерзания и оттаивания и разрушение конструктивного слоя вокруг анкерного дюбеля. Для исключения этих нежелательных явлений в системеU-kon-HIGH предложено использовать высокоэффективную терморазрывную прокладку из материала «Термостоп».

Выводы по фасадным системам
Конструктивное решение фасадной системы с воздушным зазором U-kon полностью отвечает требованиям по прочности и надежности, предъявляемым к каркасам фасадных систем. Параметры применяемых в ней профилей из алюминиевых сплавов, решения узлов каркаса, качество и количество элементов креплений позволяют сделать заключение, что эта система может применяться для облицовки зданий высотой свыше 75 метров.
Конструкции каркаса навесной фасадной системы с воздушным зазором U-kon по своим прочностным показателям и надежности обладают долговечностью до 50 лет. В случае обеспечения долговечности системы до 100 лет, следует принимать при определении расчетных нагрузок, увеличенные коэффициента безопасности по нагрузкам yf.
Анализ результатов теплотехнических расчетов системы U-kon [3] позволяет констатировать, что она удовлетворяет нормативным требованиям и является предпочтительной для любых климатических зон.

Список рекомендуемых публикаций
1. Системы вентфасадов, представленных на рынке Москвы и области. – «Лучшие фасады и кровли», № 11, 2005.
2. Н.Н. Никонов. «Что там за фасадом?» – «Технологии строительства», № 5, 2001.
3. А.Н. Машенков, Е.В. Чебурканова. «Проблемы паропроницаемости в навесных фасадных системах». – «Технологии строительства», № 7(41), 2005.

Авторы статьи благодарят специалистов фирмы «Юкон Инжиниринг» за представленную информацию и фотоматериалы.

Мнение специалиста
Более четко и жестко по проблеме стандартизации еще в 2001 г. высказался доктор технических наук, Н.Н. Никонов (Центр «ЭНЛАКОМ») [2]:
«Современной нормативной базы не существует. Есть норматив, значит, есть основа для создания пособий по проектированию, инструкций по монтажу, приемке законченных работ. Если все это есть, легко работать Инспекции архитектурно-строительного надзора. Если нет норматива – то возникают условия для создания бесчисленных рабочих групп, пытающихся на беспорядке построить систему. Раз нет норм, их место занимают технические свидетельства для каждой фасадной системы. Технических свидетельств недостаточно для квалифицированного проектирования. Полноценным нормативным документом Техническое свидетельство нельзя считать еще и потому, что оно предназначено только для одной системы и не отвечает на ряд чрезвычайно важных вопросов, носящих общий характер. В нем не устанавливаются требования к основаниям. Нет деталировки. Не выявляются особенности фасадной системы при реконструкции».

По статистическим данным
Наибольшее количество типов фасадных систем (более 16) предлагает компания «Юкон Инжиниринг». Столь широкий ассортимент продукции позволяет ей свободно ориентироваться на рынке НФС в зависимости от спроса и требований инвестора.
По состоянию на 2006 г. смонтировано 3 млн. м2 навесных вентилируемых фасадов U-kon практически во всех регионах России, а также в некоторых странах ближнего зарубежья: в государствах Балтии, в Белоруссии, Украине, Грузии и Казахстане. Система U-kon стала первой российской системой НВФ, получившая сертификат Испытательного Института Строительных материалов (Ганновер, Германия) (MPA BAU Hannover), подтверждающий качество продукта и его пригодность к применению на территории Европы, при этом свыше 350 тыс. м2 приходятся на здания высотой от 50 до 120 м. Рассмотрим, что позволило и позволяет предприятию «Юкон Инжиниринг» занимать лидирующие позиции на рынке навесных фасадов.

По данным ЦНИИ ПСК им. Мельникова и ЦННИ СК им. Кучеренко
При решении современных инженерных задач, связанных с оценкой надежности НФС руководством компании «Юкон Инжиниринг», привлекались специалисты академической и отраслевой науки.
Специалистами ЦНИИ ПСК им. Мельникова, к.т.н. И. В. Беляевым и Г.В. Оносовым, выполнены исследования долговечности, надежности и коррозийной стойкости металлических конструкций фасадных систем U-kon. Анализ результатов исследований показал следующее:
– применение экструдированных профилей из алюминиевого сплава марки Al-Mq-Si 6060 Т6, Т66 и Al-Mq 0.7Si 6063 Т6, Т66 по ГОСТ 22233-2001 «Профили прессованные из алюминиевых сплавов для светопрозрачных ограждающих конструкций. Технические условия» оправдано с точки зрения их коррозийной стойкости и выбранных условий эксплуатации и полностью отвечают требованиям СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии»;
– наличие в отдельных системах НФС гальванической пары в виде алюминиевых направляющих и кляммеров из коррозийной стали устраняется с помощью конструктивных мероприятий путем установки изолирующих прокладок из паронитад= 0.3÷0.5 мм;
– технические решения по защите от коррозии элементов металлоконструкций навесной фасадной системы U-kon полностью соответствует требований СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии».
Проведенная в ЦНИИ СК и ЦНИИ ПСК оценка конструктивной части НФС показала, что:
– в системе облицовки фасадов U-kon использована наиболее часто применяемая на практике и статически четкая схема, в которой кронштейны соединены с направляющей шарнирно, и четко дифференцированы на опорные и несущие. Несущие кронштейны воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки, а опорные – только горизонтальные;
– опорный кронштейн рассчитывается как растянутый (сжатый) стержень от действия ветровой нагрузки. Продольная сила от ветровой нагрузки передается на анкер. Кронштейн в большинстве подсистем U-kon имеет симметричную форму, и узлы крепления направляющих к анкерам запроектированы таким образом, что от действия ветровой нагрузки в теле кронштейна не возникает изгибающих моментов;
– несущий кронштейн рассчитывается как консоль, заделанная в стене здания. Консоль загружена вертикальной нагрузкой (собственный вес каркаса и облицовки и гололед), приложенной в центре тяжести каждой из нагрузок, и горизонтальной нагрузкой от ветра;
– стенки П-образного несущего кронштейна рассчитывают на совместное действие изгиба и продольной силы. Сжатая зона кронштейна проверяется на местную устойчивость, особенно, если используют удлинители кронштейна. Симметрия узла крепления направляющих к кронштейнам, осевая передача ветровых усилий от направляющих к кронштейнам и анкерным болтам обеспечивает низкий уровень напряжений в кронштейне. Кроме того, в системе U-kon имеется большой выбор разных по размерам кронштейнов, что позволят их использовать при разнообразных условиях эксплуатации;
– вертикальные направляющие рассчитаны как многопролетные неразрезные балки, и, в основном они, и несущая способность анкерных болтов, закрепляемых в стене, определяют область применения и надежность системы.

Следует отметить
Кроме компании «Юкон Инжиниринг» испытания своих систем для навесных фасадных систем с воздушным зазором проводили другие крупные производители. Ниже приведен список предприятий, каждое из которых под патронажем Москомархитектуры выпустили «Рекомендации по проектированию и применению для строительства и реконструкции в г. Москве фасадной системы с вентилируемым воздушным зазором»:
– «Стоун-Строй»;
– «ДИАТ-2000»;
– «АРТ-Система ВФС-V/2005»;
– «СЕМ-СИСТЕМА»;
– ЗАО СОЮЗ «Метроспецстрой»;
– «ТРИОЛ»;
– SPIDI;
– «Интеграл» («Техноком»)
Информация сайта www.snip.ru

Три «золотых» правила монтажа фасадов
Правило 1. Фасадная система здания любой конструкции – та основа, от которой зависит возможность осуществления того или иного архитектурного замысла, целостность его передачи и долговечность объекта в целом.
Правило 2. Для фасадной системы, которая применяется на высотном объекте, главное – прочность и надежность.
Правило 3. Фасадная система, в конструктиве которой присутствуют какие-либо ограничения и оговорки не может служить комплексным решениям фасада, а лишь выполняет роль обшивки здания.

Вентилируемы фасады: безопасность, надежность, долговечность

Когда речь заходит о вентилируемых фасадах, мы сталкиваемся с различными точками зрения на целесообразность их применения. С одной стороны, все больше новых зданий проектируется с вентилируемыми фасадами. С другой стороны, существует мнение, что вентилируемые фасады потенциально опасны, так как через определенное время начнут разрушаться. В частности, в последнее время в СМИ появляется тревожная информация об их недолговечности и опасности. В свете этого хотелось бы высказать свой взгляд на проблемы, связанные с вентилируемым фасадом. Попробуем разобраться в вопросах их безопасности, надежности и долговечности.

Перечислим основные риски, связанные с вентилируемым фасадом:
– опасность механического разрушения конструкции навесного фасада;
– промерзание здания (в результате ряда причин);
– потеря эстетичного вида фасада в результате деформации фасадных конструкций под воздействием внешних нагрузок.

Вопрос безопасности предполагает возможность обрушения навесного вентилируемого фасада или его отдельных элементов. С чем это связано? Чаще всего причиной упавшей облицовки является человеческий фактор. Например, при установке кондиционеров монтажники вентиляционного оборудования высверливают элементы крепления наружной облицовки, не заботясь о последствиях. В таких случаях необходимо согласовывать установку кондиционеров с фирмой, которая монтировала фасад. То же самое можно сказать о рек-ламных вывесках.

Другой пример. С кровли 20-этажного здания сорвалась глыба льда весом около 50 кги ударила по оконному сливу в районе 12 этажа. В результате был полностью поврежден оконный слив и разрушены две плитки, стоявшие под ним. При этом несущая конструкция не претерпела никаких деформаций.

В случае применения неправильно выбранного или некачественного крепежа возможны обрушения целых участков фасада. Вероятность таких обрушений наиболее высока на зданиях, где стены выполнены из газобетона и при монтаже несущие кронштейны не были закреплены к каркасу здания, а держатся только за газобетон. Испытания показали, что в стене из газобетона усилие «на вырыв» анкера минимум в 2 раза меньше, чем в случае кирпича или бетона.

Кроме того, при монтаже фасадов из керамического гранита имеют место некачественная установка, недостаточное количество заклепок или применение заклепок, не допустимых Техническим свидетельством на систему. Этот аспект определяется квалификацией и ответственностью монтажника. Иногда в погоне за скоростью монтажники устанавливают недостаточное количество заклепок. Во избежание подобного брака на предприятии должен быть организован контроль качества работ. Первичный контроль должен осуществляться мастером на объекте. Затем работу принимает специалист по контролю качества — инженер ПТО. Часто фирмы экономят на организации системы контроля качества.

Подводя итог вышесказанному, отметим, что безопасность фасада определяется несколькими факторами:
– правильный выбор основных элементов фасада проектировщиком (в вопросах выбора марки утеплителя, заклепок, анкеров необходимо руководствоваться Техническим свидетельством Госстроя на систему и результатами натурных испытаний анкеров);
– организация контроля качества работ и соблюдение технологии монтажа;
– знание и правильное применение правил эксплуатации вентилируемого фасада со стороны службы эксплуатации здания.

Навесной вентилируемый фасад — это надежная конструкция при условии правильного монтажа и эксплуатации.
Вентилируемый фасад в определенной степени является элементом роскоши, и собственник здания при принятии решения об устройстве вентилируемого фасада должен четко себе представлять не только затраты на устройство фасада, но и затраты на его эксплуатацию. В России опыт эксплуатации зданий с навесными вентилируемыми фасадами насчитывает около 20 лет. В частности, в г. Перми такие здания появились в начале 90-х гг. Нами была проведена ревизия одного из таких фасадов с целью последующей его реконструкции. В качестве несущей конструкции были использованы стальные оцинкованные кронштейны и направляющие, скрепленные саморезами. Наружная облицовка представляет собой профилированный оцинкованный окрашенный полимером стальной лист. Демонтаж части наружной облицовки показал, что оцинкованная конструкция находится в отличном состоянии. Элементов коррозии металла не замечено. Имели место деформации наружной облицовки и частей конструкции на цоколе здания, вызванные механическим воздействием. Это еще раз подтверждает факт надежности навесных фасадов при соблюдении всех норм монтажа и эксплуатации.

Важным аспектом при эксплуатации зданий с вентилируемыми фасадами является периодическая ревизия конструкций фасада, которая должна выполняться каждый год. Естественно, что это удобней делать в теплое время года. Закономерно выполнить такую ревизию силами организации, монтировавшей данный фасад, как в период гарантийного срока, так и по его истечении. В холодное время года не помешало бы выполнить съемку здания тепловизором для анализа тепловых потерь и в дальнейшем учитывать их. Служба эксплуатации должна исключить возможность самовольной, несанкционированной установки навесного оборудования или дополнительных конструкций на зданиях с навесными фасадами, т. к. это нарушает целостность системы фасада, выполненного по проекту. Подобные мероприятия должны быть согласованы с организацией, монтировавшей данный фасад.

Вопрос долговечности стоит достаточно остро, т. к. на фасад действует множество перегрузок, вызванных климатическими условиями. Результатом этих перегрузок могут быть:
– коррозия несущей конструкции;
– «разбалтывание» крепежных элементов из-за динамической знакопеременной нагрузки, вызванной ветровыми, температурными и влажностными воздействиями;
– разрушение наружной облицовки из-за ее влагопоглощения (это касается керамического гранита и натурального камня).
Причины коррозии могут быть самыми различными. Отметим некоторые из них:
– электрохимическая коррозия как результат применения разнородных металлов в элементах несущей конструкции (например, алюминий и оцинкованная сталь);
– коррозия, вызванная агрессивной воздушной средой, которая воздействует на элементы конструкции через выпадающую на элементах конструкции влагу;
– коррозия, вызванная тепловым воздействием на конструкцию (например, воздействием открытого огня).

Читайте также:  Как же выбрать качественную кухню?

Существуют различные пути борьбы с коррозией: применение однородных или совместимых элементов конструкции, обес-печение удаления влаги с элементов конструкции, а именно, правильный выбор воздушного зазора, окрашивание, анодирование и т. д. В случае теплового воздействия необходима тщательная ревизия зоны воздействия с последующей заменой поврежденных элементов.

«Разбалтывание» крепежных элементов конструкции происходит в результате ветровой нагрузки, тепловых расширений элементов конструкции, замерзания влаги в различных частях конструкции. Большинство конструкций предусматривает компенсацию подобных воздействий для увеличения их срока службы, но, как отмечалось выше, для стен из газобетона проблема «разбалтывания» очень актуальна.

Разрушение наружной облицовки из керамического гранита или натурального камня может быть вызвано недостаточно низким влагопоглощением керамогранита или натурального камня. Допустимое влагопоглощение — не выше 0,02 % , количество циклов морозоустойчивости — не менее 50.

В заключение хотелось бы остановиться на особенностях различных фасадных систем. В основе большинства алюминиевых систем лежит сплав алюминия АД-31. Главные преимущества алюминиевых систем — их относительная дешевизна и малый вес. К недостаткам следует отнести значительный коэффициент линейного расширения изделий из сплава АД-31, прочностные ограничения, низкую температуру плавления. Эти недостатки компенсируются конструктивными решениями, которые прописаны в Техническом свидетельстве Госстроя на каждую систему. Система из нержавеющей стали — наиболее дорогая и наиболее надежная.Такую систему предпочтительней применять на высотных зданиях.

Рынок систем и крепежных элементов быстро меняется. В настоящее время в России существует несколько периодических специализированных изданий, посвященных навесным фасадам. В них публикуются статьи основных специалистов по навесным фасадным конструкциям, много и научных статей. Для рассмотрения вопросов, связанных с безопасностью эксплуатации вентилируемых фасадов, следует в первую очередь опираться на такие материалы. Тогда станет очевидно, что несмотря на существующие в прессе «страшилки» вентилируемые фасады имеют право на существование.

ООО ПКФ «МУСТАНГ»
614000 г. Пермь, ул. Луначарского, 21, оф. 7–12
Тел. (342) 210-1455, факс (342) 212-2504

Проблемы надежности, безопасности и долговечности навесных фасадных систем

В последние годы в строительных комплексах Москвы, Санкт-Петербурга и ряда других городов все большее распространение получают энергосберегающие системы наружного утепления зданий. Сухой способ такого утепления уже около четверти века используется строительными фирмами Германии, Австрии, Финляндии, Югославии. Он предусматривает применение конструктивных элементов – кронштейнов, закрепляемых в стене утепляемого здания, на которые с помощью горизонтальных и вертикальных профилей навешиваются фасадные плиты или листовые декоративные изделия и создается воздушный зазор между фасадными плитами и плитным утеплителем, примыкающим вплотную к стене. Подобного рода конструкция получила название вентилируемого фасада. Основное назначение воздушного вентиляционного зазора – обеспечить удаление влаги, мигрирующей из помещения через стены здания и утеплитель наружу, в атмосферу.

Вентилируемый фасад, устраиваемый как на вновь возводимых, так и на реконструируемых жилых, общественных и административных зданиях, является весьма ответственной инженерной конструкцией, опыт долговременного применения которой в строительстве, особенно отечественном, практически отсутствует. Информация, содержащаяся в зарубежных, по преимуществу, фирменных изданиях, носит, как правило, рекламный характер. Детали конструктивных решений, определяющих долговечность и коррозионную устойчивость системы фасада и ее элементов, в этих материалах не сообщаются. Тем более в открытой, доступной печати отсутствуют сведения о возможных случаях неудачного конструктивного решения, а также о коррозионном износе элементов конструкции фасадов, эксплуатируемых в различных атмосферных условиях и выявленных при обследовании длительно эксплуатируемых фасадов, и пр.

В то же время, работающая на относе фасадная конструкция на многоэтажном здании предъявляет высокие требования к долговечности практически всех ее последовательно сопряженных конструктивных элементов. Ситуация усугубляется тем, что нормативная база, регламентирующая технологию устройства и конструкцию фасадов, до сих пор отсутствует. В настоящее время она разрабатывается ГУП ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко и ФЦС Госстроя России с привлечением специалистов НИИ Стройфизики и НИИЖБ. Отсутствует ясность и в отношении проектного срока службы фасада, определяющего проектную долговечность элементов и выбор способов антикоррозионной защиты. По имеющимся сведениям, в зарубежной практике срок службы вентилируемых фасадов установлен в 30 лет. В недавно появившейся в журнале «Строительные материалы» № 7, 2003 г. подборке статей различных авторов (А. Ю. Калинин, А. Ю. Нелидов, Ю. В. Цыганов, О. С. Антонов) предлагаемый срок службы фасада варьируется от 25 до 50 лет. Вентилируемый фасад на многоэтажном здании (свыше 3 этажей) – это практически неремонтопригодная и недоступная для осмотра и возобновления антикоррозионных, защитных мероприятий конструкция, к обеспечению проектной долговечности которой предъявляются особенно высокие требования. Безремонтный период для фасадов ориентировочно может быть принят равным их сроку службы.

В настоящей статье сделана попытка рассмотреть основные обстоятельства и факты, которые должны быть учтены при проектировании и возведении фасадов и в комплексе обеспечить их проектную долговечность. Разнообразие конструктивных решений, применяемых отечественными организациями и зарубежными фирмами, весьма велико, но в то же время представляется, что могут быть сформулированы некоторые общие положения, которые должны реализовываться при принятии конкретных решений.

При проектировании и устройстве фасадной системы должен быть обеспечен выбор и надлежащий монтаж долговечных материалов и изделий для всех конструкций фасада, включающих несущий каркас (подфасадную конструкцию или подконструкцию), в том числе вертикальные и горизонтальные фигурные профилированные планки-профили или направляющие, анкерные болты для крепления кронштейнов к утепляемым стенам, фасадные саморезы для крепления элементов конструкций между собой, кляммеры для фиксации фасадных плит к направляющим, утеплитель, тарельчатые дюбель-гвозди для крепления плит утеплителя к стене, фасадные плиты или панели, дверные и оконные откосы и сливы и т. п.

Проектный срок службы фасада должен определяться характером (назначением) утепляемого здания, сроком его предшествующей эксплуатации (остаточным сроком службы), районом строительства (характеристикой агрессивной среды) и требованиями заказчика. Ориентировочный проектный безремонтный срок службы вентилируемых фасадов следует принимать продолжительностью 30-40 лет. Это определяется, в частности, тем, что фасады на настоящем уровне опыта их эксплуатации обладают неопределенной фактической долговечностью.

Следует предусматривать устройство фасадов прежде всего на гражданских, жилых, а также производственных зданиях с внутренней неагрессивной средой по СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии», расположенных в районах городской и загородной (сельской) застройки. В случае возведения фасадов на производственных зданиях с агрессивной средой по СНиП 2.03.11-85 и в связи с возможностью попадания на конструкции фасада нерегулируемых агрессивных выбросов их устройство должно осуществляться по специальному проекту с максимально возможным использованием коррозионностойких сталей. То же относится к устройству фасадов в прибрежных районах больших соленых водоемов и в районах солончаковых почв с содержанием в воздухе аэрозолей солей морской воды и хлористых солей, и ионов хлора в концентрации, повышенной по отношению к обычному атмосферному фону.

Элементы фасадной системы в течение всего эксплуатационного срока подвергаются воздействию воздушной, атмосферной среды района застройки, контактируют между собой, со стеной утепляемого здания и с утеплителем, увлажняемым водяным паром, мигрирующим через стены утепляемого здания.

Элементы подконструкции, находящиеся в вентилируемом зазоре, эксплуатируются в условиях постоянного интенсивного обмена с атмосферной средой. На них происходит как оседание пыли и конденсата водяных паров, содержащих агрессивные агенты, имеющиеся в атмосфере, так и испарение влаги под воздействием восходящего потока воздуха в зазоре. Возможно и проникновение к ним дождя и снега при ветровом напоре через неплотности облицовки, а также образование на них наледей. Кислотные дожди, увеличивающаяся интенсивность автомобильного движения в городах и населенных пунктах, загрязненность атмосферы промышленными выбросами предъявляют высокие требования к коррозионной стойкости и надежности тонкостенных металлических конструкций фасада, эксплуатируемых в закрытом для наблюдения состоянии в течение нескольких десятилетий.

Районы нахождения зданий, на которых устанавливаются вентилируемые фасады, могут существенно отличаться по агрессивности воздействия атмосферной среды на возводимые конструкции. СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» преимущественно для внутрицеховой производственной воздушной среды вводит классификацию, основанную на учете содержания в воздухе агрессивных газов и его относительной влажности. Достоверная статистическая информация о расчетной влажности и содержании агрессивных газов в атмосфере района предполагаемого строительства фасада, как правило, отсутствует. Поэтому целесообразно для развития СНиП 2.03.11-85 поставить в ориентировочное соответствие с его классификацией следующие описательные характеристики атмосферной среды районов строительства, учитывающие также опубликованные экспериментальные данные по скорости коррозионного износа основных металлов и металлических покрытий – стали, алюминия и цинка – в различных атмосферных условиях.

Неагрессивная среда – сельские и загородные территории, районы дачной застройки, спальные районы вдали от предприятий с агрессивными газовыми выбросами, города и поселки, в которых отсутствуют загрязняющие воздух промышленные предприятия и т. п.

Слабоагрессивная среда – районы городской застройки, удаленные от магистралей с интенсивным автомобильным движением и от промышленных предприятий с агрессивными выбросами.

Среднеагрессивная среда – районы городской застройки вблизи больших автомагистралей, крупных промышленных предприятий и ТЭС, загрязняющих воздух, города с высокой концентрацией промышленных предприятий типа Кемерово, Новокузнецка и т.п.

Сильноагрессивная среда – прибрежная зона солевого уноса побережья океана, морей и соленых озер, районы солончаковых почв с повышенным содержанием в воздухе аэрозолей соленой воды, ионов хлора и хлористых солей по отношению к нормальному атмосферному фону (концентрация хлорид-иона в атмосфере С- >0,1 мг/куб. м).

Классификация районов строительства для неагрессивной, слабо- и среднеагрессивной среды предполагает их нахождение в нормальной зоне по влажности в соответствии со СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника». В том случае, если район строительства находится в сухой зоне по СНиП II-3-79*, характеристика среды сдвигается на одну ступень в сторону неагрессивной среды, а если во влажной зоне – на одну ступень в сторону сильноагрессивной среды.

Выбор материалов и конструктивных решений элементов фасада должен быть дифференцирован в зависимости от его проектного срока службы и степени агрессивности среды района строительства. Учитывая неопределенность ситуации и отсутствие надежных данных о коррозионном износе материалов и изделий в рассматриваемых эксплуатационных условиях, целесообразно в проектных условиях предусматривать «запас на долговечность». Как правило, это приводит к увеличению сметной или договорной стоимости сооружения, но повышенные затраты в этом случае не идут ни в какое сравнение с расходами и потерями, связанными с преждевременным выходом фасада из строя. Подрядчик должен предоставлять заказчику всю имеющуюся в его распоряжении информацию о долговечности и коррозионной стойкости применяемых конструкций и технико-экономическую оценку различных вариантов проектных решений, чтобы заказчик осуществил осознанный выбор и оценил риск менее затратных решений, который практически никогда не бывает нулевым.

При проектировании фасадной системы должны учитываться экспериментальные данные, полученные при определении коррозионного износа металлов и металлических покрытий в атмосферных условиях при экспозиции образцов под открытым небом и при испытании под навесом (в жалюзийных будках). Имеются также данные по определению коррозии металлов в контакте со строительными материалами, что моделирует работу крепежных элементов, фиксирующих керамические и цементные фасадные плиты на направляющих и условия работы самих направляющих на участках контакта с неметаллическими фасадными панелями.

Скорость коррозии углеродистой стали в открытой атмосфере промышленного города (Москва), по результатам многолетних испытаний, проведенных в 70-х гг. прошлого века, составляет около 50 мкм/год. Скорость коррозионного износа цинковых покрытий в городской атмосфере (Москва, Нью-Йорк) составляет 3-5 мкм/год. Скорость коррозии алюминия в этих же условиях имеет порядок 0,5-1,0 мкм/год. В сельской местности скорость коррозии цинка – 0,5-1,0 мкм/год, алюминия – 0,5 мкм/год. Это средние значения скоростей коррозии.

Скорость коррозии указанных металлов при испытании под навесом, т. е. защищенных от прямого воздействия атмосферных осадков, оказалась в среднем на 30% меньше, чем при открытой экспозиции, а при испытаниях в контакте с пористыми строительными материалами – на 30-50% выше.

Опубликованные данные по коррозионному износу металлов в конструкциях вентилируемых фасадов отсутствуют. Отдельные сведения о сроке эксплуатации фасадов в зарубежной практике не содержат детальной информации о конструктивных решениях и характеристиках использованных материалов и изделий. Условия эксплуатации элементов подконструкции фасада по степени агрессивности атмосферных воздействий могут быть оценены как промежуточные между открытой экспозицией в атмосфере и экспозицией под навесом (в жалюзийной будке). Из соображений обеспечения запаса по долговечности, учета неремонтопригодности конструкции, возможности ее прогрессирующего разрушения и общей неопределенности ситуации в плане долговечности целесообразно при проектировании ориентироваться на скорости коррозии металлов, характерные для их открытой экспозиции в атмосфере.

Минераловатные утеплители, обычно применяемые в вентилируемых фасадах, как правило, изготавливают на фенольной связке; средняя скорость коррозии металлов во влажной минераловатной плите характеризуется следующими данными: стали углеродистой – 70 мкм/год; цинка – 15 мкм/год и алюминия – 0,5 мкм/год. Необходимо учитывать, что ряд элементов конструкции фасада (кронштейны, головки болтов, тарельчатые дюбель-гвозди) находятся в непосредственном контакте с утеплителем.

Следует также учитывать, что при прямом контакте разнородных металлов, например, коррозионностойкой стали с цинковым покрытием или алюминием, в условиях увлажнения возможно образование пар контактной коррозии, в результате чего резко ускоряется локальный коррозионный износ металла, имеющего более отрицательный электрохимический потенциал, в данном случае, цинка или алюминия. Во избежание контактной коррозии необходимо изолировать место контакта, например, путем применения полимерных, непроводящих шайб или прокладок из долговечного материала. Риск коррозии снижается при таком конструктивном решении места контакта и его расположении, при котором уменьшается вероятность увлажнения места контакта атмосферной влагой или конденсатом водяных паров.

Крепежные элементы, подвергающиеся воздействию агрессивной среды или атмосферных осадков, следует изготавливать из коррозионностойких материалов. При применении крепежных оцинкованных элементов из углеродистой стали толщина цинкового гальванического покрытия должна быть не меньше 15 мкм с хроматной пассивацией, а цинкового термодиффузионного покрытия – не менее 25 мкм. Дополнительная защита на монтаже лакокрасочными материалами должна соответствовать требованиям Приложения 14 СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии».

Применяемые для изготовления элементы подконструкции фасадов, эксплуатируемых в агрессивной среде, оцинкованная, тонколистовая сталь по ГОСТ 14918-80(87) и алюминиевые профили по СНиП 2.03.06-85 «Алюминиевые конструкции» должны обладать достаточной долговечностью в существующих атмосферных условиях, наносимые на линиях окрашивания порошковые покрытия горячего отверждения, например полимерные, полиэфирные должны быть толщиной не менее 25мкм.

Для защиты тонколистовой стали оправдано применение цинко-алюминиевого покрытия (типа гальвалюм или алюцинк), имеющего при эксплуатации в атмосферных условиях значительно более высокую стойкость, чем цинковое покрытие.

Читайте также:  Светильники для промышленных помещений

При проведении работ на монтаже с металлическими элементами (сверление, резка и др.) должны приниматься меры, исключающие повреждения полимерного или металлического покрытия на близлежащих участках. Поврежденные участки должны восстанавливаться долговечными атмосферостойкими лакокрасочными покрытиями. Должен быть организован эффективный контроль за качеством монтажных работ.

Минераловатные плиты, используемые в утеплителях вентилируемых фасадов, должны обязательно иметь защитную паропроницаемую гидроизоляционную пленку с определенными характеристиками паропроницаемости, исключающую увлажнение утеплителя со стороны вентилируемого зазора, но не препятствующую испарению из него влаги.

Тарельчатые дюбели, используемые для крепления утеплителя к утепляемой стене, должны изготавливаться из долговечного морозостойкого полимера и иметь перфорированную тарелку, исключающую накопление под ней мигрирующей из помещения влаги. Анкера (гвозди) тарельчатых дюбелей, закрепляемые в стене с помощью разрезных полимерных гильз, могут применяться из углеродистой оцинкованной стали в том случае, если по данным теплотехнического расчета в стене не происходит выпадения конденсата.

Для крепления кронштейнов в декоративных фасадах, устанавливаемых без утеплителя, более целесообразно применять распорные анкера, закрепляемые в полимерных гильзах. Это уменьшит конденсационное увлажнение материала стены в районе анкера и возможное снижение прочности заделки.

Кляммеры (скобы), используемые для крепления фасадных плит, являющиеся весьма ответственными конструктивными элементами и работающие в особенно агрессивных условиях, рекомендуется изготавливать из коррозионностойких сталей.

Фасадные плиты, изготавливаемые на основе цементных и керамических материалов, должны выдерживать 100-150 циклов замораживания и оттаивания по методике ГОСТ для испытания изделий, используемых для наружной облицовки зданий. Повышение требований к плитам диктуется возможностью их обледенения, двусторонним замораживанием и, в целом, условиями эксплуатации (более жесткими, чем облицовка на стенах зданий).

Практическая неремонтопригодность рассматриваемых фасадных систем, отсутствие опыта их длительной эксплуатации, возможность прогрессирующего разрушения, тонкостенность основных несущих конструкций и возможность повышения со временем степени агрессивности среды предъявляют в комплексе высокие требования к коррозионной надежности конструкций фасада.

В связи с большим разнообразием конструкций фасада, применением в них различных материалов и изделий, часто поставляемых зарубежными фирмами (детальная информация о которых отсутствует), а также сочетанием в конструкции различных материалов, отсутствием опыта эксплуатации, нормативной базы и др. существенное значение при прогнозировании долговечности приобретает квалифицированная экспертная оценка срока службы конструкции в конкретных эксплутационных условиях. Опыт подобного рода оценок накоплен в лаборатории анализа и прогноза ГУП.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

магистрант,кафедра «Железобетонные и каменные конструкции»ТГАСУ,

Аннотация. В данной статье рассматриваются понятия долговечности и надежности зданий и сооружений. Раскрываются ключевые вопросы, связанные с их обеспечением. Приводятся причины потери надежности и долговечности зданий и сооружений.

Ключевые слова: надежность, долговечность, здания.

С течением времени прочностные характеристики конструкций снижаются, возникают различные дефекты, в связи с этим актуальным является проектирование зданий, обладающих необходимой надежностью и долговечностью в течении всего срока эксплуатации.

Надежность– это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования [1].

Параметрами, относящимися к надежности, являются:

1) расчетные значения нагрузок;

2) внутренние усилия в элементах;

3) деформации и перемещения конструкций, узлов;

4) ширина раскрытия трещин.

Для того чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию здания на стадии проектирования требуется принимать во внимание запас надежности, так как параметры надежности по прошествии времени могут колебаться.

Источниками потери надежности объектов строительства могут быть: ошибки при монтаже конструкций, изменение температурного режима здания, недостоверная оценка технического состояния.

На надежность конструкций оказывает влияние значительное число факторов, представленных на рис 1.

Рисунок 1. Факторы, определяющие надежность сооружений

Условием обеспечения надежности является соответствие расчетных значений параметров надежности их предельным значениям, устанавливаемым нормами проектирования конструкций и оснований [2].

Проблема обеспечения надежности связана со многими этапами создания изделия, а также периодом его использования. Надежность изделия закладывается в процессе его конструирования и расчета, и обеспечивается в процессе его изготовления путем правильного выбора технологии производства, контроля качества материалов, полуфабрикатов, а также условий и режимов изготовления. [7]

Следует вести контроль над обеспечением надежности как при возведении, так и при эксплуатации здания. Своевременно проведенные мероприятия по устранению неисправностей позволяют максимально увеличить время эксплуатации [6].

Неотъемлемой составляющей надежности является долговечность.

Долговечность может быть определена, как способность материала или конструкции из этого материала сохранять эксплуатационную пригодность в течении определенного заданного в проекте срока ее службы [3].

Долговечность проявляется в способности противостоять внешним и внутренним факторам, которые появляются в различные периоды работы конструкции.

Ее нужно оценивать в соответствии с конкретными условиям эксплуатации. Чтобы сделать выводы о долговечности нужно провести испытание материалов. Данные испытания по возможности производят в натуре, так как в лаборатории достаточно тяжело воспроизвести воздействия среды. Лабораторные испытания сочетают с натурными испытаниями.

Наибольшей долговечностью обладают монолитные железобетонные здания, с заполнением из кирпича или различных блоков из легких бетонов.

Различают 3 степени долговечности:

Также различают физическую, моральную и технико-экономическую долговечность.

Физическая долговечность определяется продолжительностью износа основных несущих конструкций и элементов (например, каркаса, стен, фундаментов и др.) под воздействием нагрузок и физико-химических факторов. [4]

Моральная долговечность (срок морального износа) характеризуется сроком службы зданий и сооружений до того момента, когда они перестают отвечать изменяющимся условиям эксплуатации или режимам технологических процессов. [4]

Технико-экономическая долговечность определяется сроком эксплуатации, после которого экономически нецелесообразно проведение ремонтных работ.

Долговечность уменьшается при неправильной эксплуатации, превышении нормативных нагрузок, негативном влиянии окружающей среды.

Потеря долговечности может происходить как постепенно, так и внезапно. Важным фактором является рациональный выбор конструктивных решений, для различных климатических условий.

Чтобы обеспечить долговечность необходимо обращать внимание на качество используемых материалов, средства для защиты их от воздействия агрессивных сред, условиями эксплуатации зданий и по мере надобности производить ремонтно-восстановительные работы. Защита конструкций от воздействия агрессивных сред осуществляется применением различных ингибиторов коррозии [5].

Оптимальная долговечность здания определяется периодом времени, когда остаточная стоимость здания становится равной стоимости его обслуживания и ремонта.

Список литературы:

  1. ГОСТ 27.002-89.Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения
  2. ГОСТ 27751-88.Надежность строительных конструкций и оснований
  3. Алексеев С.Н., Иванов Ф.М., Модры С., Шиссль П. Долговечность железобетона в агрессивных средах. М.: Стройиздат, 1990.
  4. Долговечность строительных материалов, изделий и конструкций : учеб. пособие по дисциплине «Строительные материалы при реконструкции, восстановлении и капитальном ремонте зданий и сооружений»/ В.Н. Шишканова. – Тольятти : Изд-во ТГУ, 2013. – 124 с. : обл.
  5. Коррозия бетона, железобетона, методы их защиты / В.М. Москвин и др. – М.: Стройиздат, 1980. – 553 с.
  6. Щенятская М.А., Наумов А.Е. Совершенствование методологии сравнительной оценки эффективности альтернативных инвестиционных проектов в жилищном строительстве // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2015.№ 6. С. 264268.
  7. Cурова С.Н. Проблема надежности и ее значение для современной техники/: учеб. пособие по дисциплине «Теория и расчет измерительных приборов и систем» – Минск : Изд-во БНТУ, 2015. – 35 с.

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум – 2020

Основные проблемы, связанные с проектированием, монтажом и эксплуатацией навесных вентилируемых фасадных систем

В нашей стране универсальность этой фасадной технологии подвергается суровым испытаниям. Россия поражает разнообразием климатических и географических зон. Фасадным системам приходится выдерживать температуры от –60°C до +50°C, работать в условиях высоких концентраций химически активных агентов, повышенной влажности и инсоляции. Наиболее очевидная адаптация фасадных систем к многообразию климатических условий – это изменение толщины теплоизоляционного слоя в соответствии с местными требованиями по термосопротивлению ограждающих конструкций.

Но помимо этого необходимо учитывать множество других важных факторов, от которых будет прямо зависеть срок службы фасадной системы и здания в целом. Все компоненты на протяжении десятилетий должны успешно противостоять различного рода экстремальным воздействиям, выполняя защитные и декоративные функции.

С каждым годом количество зданий с использованием НФС неуклонно растет. Однако их применение оказалось сопряжено с множеством проблем, причинами возникновения которых являются:

2. Дефекты монтажа.

3. Неправильная эксплуатация.

Основные характеристики НФС, а также и возможные проблемы становятся понятны уже на стадии проекта. Тип и материал подконструкции, вид облицовки и утеплителя, комбинирование различных комплектующих – всё это определит важнейшие свойства фасада.

Какой материал подконструкции предпочесть: доступную оцинкованную сталь, легкий алюминий или же нержавеющую сталь – наверно стоит решать для каждого конкретного случая. Но уже имеется ряд работ [2,3], в которых, по результатам сравнительного анализа, конструкции из нержавеющей стали по целому ряду параметров (несущая способность, теплопроводность, температура плавления, коррозионная стойкость, величина температурных деформаций) превосходят конструкции из алюминия.

Возможным конструктивным решением, набирающим все большую популярность, стало применение перфорированных (просеченных) профилей из полосы тонколистовой оцинкованной стали (толщиной 0,7-1,5 мм). Их еще называют термопрофилями за то, что в поперечном сечении они не создают мостикова холода. Особенностью является и то, что эти профили, как правило, крепятся по однопролетной схеме непосредственно к конструкции перекрытия и их применение позволяет вообще избежать стены-основания – изнутри профиль обшивается гипсоволокнистыми листами. Применение подобных конструкций позволяет снизить нагрузки на перекрытие, увеличить площади, сократить затраты времени и средств за счет отсутствия стенки-основания. Многие эксперты видят будущее наружных стен именно за такими конструкциями, однако, пока они чаще применяются для малоэтажных зданий промышленного и общественного назначения.

Существуют требования [1] о том, что при устройстве теплоизоляции в один слой должны применяться негорючие минераловатные плиты с плотностью не менее 80 кг/м3. Применять утеплитель плотностью 30-80 кг/м3 допускается только в качестве внутреннего слоя плит при двухслойной теплоизоляции, а плиты плотностью 40-70 кг/м3 – только с ветрогидрозащитной мембраной. Несмотря на это, конструкция некоторых фасадных систем, позволяет отказаться от применения дюбелей для крепления утеплителя, в данном случае он зажимается между горизонтальными профилями. Это дает возможность использовать утеплитель меньшей плотности – более дешевый и с лучшими теплотехническими показателями. А нежелательное движение воздуха в утеплителе исключается использованием ветрогидрозащитной мембраны.

При выполнении прочностных расчетов много вопросов вызывает учет ветровой нагрузки. В некоторых статьях [4] приводятся примеры, в которых значение ветровой нагрузки, полученной по результатам моделирования с использованием специальных программ, превышает рассчитанную по СНиП для данной высоты более чем в три раза. Иной оказывается и картина распределения нагрузок по зданию: предельные значения выявлены вовсе не в угловых зонах. Следует отметить, что многие системы рассчитываются именно по нагрузкам на угловых зонах, для которых принимается меньший шаг кронштейнов. Таким образом, для определения ветровой нагрузки, реально действующей на высотное здание или здание сложной формы, необходимо проведение дополнительных экспериментов. Гололедная нагрузка, как правило, не учитывается, ее значения, рассчитанные по данным СП, невелики (например, даже для больших высот не превышают 3% от веса керамической облицовки), а фактических данных нет.

Одной из причин отказов при эксплуатации НФС могут стать дефекты стеновых ограждений, особенно это актуально для нового строительства. Предполагается, что навесная система как раз и должна их скрыть. И, если неровностей основания в отдельных случаях удается избежать, то наличие отдельных дефектов или качество исполнения стен ограждения не позволяют произвести к ним надежное закрепление конструкций НФС. Как правило, наружные поверхности, идущие под утепление, не контролируются. Качество надоконной зоны или особенности её конструктивного решения не позволяют закрепить в ней анкер. Кладка из легкобетонных блоков или из кирпичей с пустотами не соответствует требованиям для несущих конструкций, идущих под устройство НФС.

Использование материалов, не соответствующих проекту, но похожих и более дешевых, вызвано желанием сэкономить на разнице в цене. Это касается почти всех элементов НФС. Одна из причин – финансирование фасадных работ по остаточному принципу, то есть сначала обеспечивается финансированием строительство самого здания. В результате применяется непригодная или контрафактная продукция, что сказывается и на надежности всей конструкции, и на работе фасада, и, конечно же, на его долговечности. Отказы могут пойти не сразу, но следует отметить, что НФС – практически неремонтопригодные конструкции.

Для обеспечения надежной работы и предотвращения отказов НФС необходимо поддерживать в исправном состоянии водоприемные лотки и водостоки, узлы сопряжения конструкций фасада с другими конструкциями здания (окна, кровли, балконы и т.п.). Дефекты и повреждения конструкции приводят к намоканию утеплителя и снижению теплотехнических свойств на значительных участках фасада.

В процессе эксплуатации не допускается крепление различных конструкций (например, вывесок и рекламных установок) и оборудования (например, осветительных приборов и антенн) как к облицовке, так и к конструкциям каркаса. В случаях крепления каких-либо конструкций или оборудования к материалам заполнения стены-основания или несущему каркасу здания необходимо следить за сохранением воздушного зазора, сохранением либо восстановлением утеплителя и ветрогидрозащитной мембраны в месте установки, а также стараться свести к минимуму влияние мостиков холода от конструкций крепления.

Плановые обследования технического состояния конструкций НФС рекомендуется проводить раз в четыре года. При этом в каких местах стоит производить отбор проб, например, утеплителя: на углах здания или в средней части, в уровне 1-го или последнего этажа – конкретных рекомендаций нет. Введение мониторинга предписывается, прежде всего, для особо сложных и уникальных объектов. Может вестись мониторинг как отдельных, заранее определенных узлов, например, при помощи промышленных альпинистов, так и конструкции фасада в целом, при помощи датчиков.

Любые, как новые, так и уже используемые конструктивные решения и применяемые материалы не всегда прогнозируемо влияют на работу фасада. Устранить возникающие противоречия можно будет путем проведения дополнительных исследований. Многие производители в сотрудничестве с научно-исследовательскими организациями уже начали вести подобную работу. Ну а результатом их труда могла бы стать разработка необходимых нормативных документов, регламентирующих применение НФС в России.

1. Рекомендации по составу и содержанию документов и материалов, представляемых для технической оценки пригодности продукции «Фасадные теплоизоляционные системы с воздушным зазором». – М.: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 2004.

2. Информационный сборник «Уникальные и специальные технологии в строительстве» 2(3). 2005.

3. Сборник докладов конференций, проведенных в рамках выставок международной строительной недели в Сокольниках 2005 г.

4. Научно технический журнал. Строительная механика и расчет сооружений. – М.: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 2006. №3.

Ссылка на основную публикацию