Конструкция вентилируемого фасада

Конструкция вентилируемого фасада определяет его основные технические характеристики: надежность, прочность, долговечность, пожаробезопасность.

Навесной вентилируемый фасад (НВФ) пользуется большой популярностью во всем мире. Его характерные особенности — быстрота и легкость монтажа в любое время года, отсутствие специальных требований к поверхности несущей стены, длительная безремонтная эксплуатация и широкие возможности по архитектурному дизайну. Особую роль в технологическом процессе устройства вентилируемого фасада играет несущая конструкция.

Основное предназначение подконструкции заключается в том, чтобы надежно прикрепить плиты облицовки и теплоизоляции к стене так, чтобы между теплоизоляцией и отделочной панелью остался вентиляционный промежуток. При этом исключаются «мокрые» процессы, а все соединения осуществляются механическим способом. Подоблицовочная конструкция — это не просто набор комплектующих деталей (профили, дюбели, заклепки и т. д.), а инженерное сооружение, разработанное и рассчитанное индивидуально для каждого строительного объекта и гарантирующее его долговечность и надежность.

Подконструкция НВФ должна обеспечить:

  • достаточную несущую способность под действием веса облицовки и ветровых нагрузок;
  • возможность установки теплоизоляции требуемой толщины;
  • необходимую величину воздушного зазора;
  • возможность компенсации кривизны несущего основания.

Несмотря на то что системы НВФ устроены по одному принципу (кронштейны, направляющие, элементы крепления облицовки), имеются существенные отличия в конструкции отдельных элементов. Они отличаются также материалом, из которого изготовлена сама система, и номенклатурой показанных к применению с ними облицовочных материалов.

Чтобы осознанно сделать выбор в пользу той или иной системы, следует разобраться в некоторых аспектах устройства НВФ.

Теплофизика НВФ

Расположение утеплителя с наружной стороны и наличие вентилируемого воздушного зазора выводит точку росы из утеплителя, так как позволяет беспрепятственно диффундировать водяному пару из ограждающей конструкции в наружный воздух в холодное время года (за год через 1 м² ограждающей конструкции может проходить до 1 л воды в парообразном состоянии). Но при теплотехническом расчете конструкции НВФ необходимо учитывать наличие мостиков холода в виде кронштейнов, пронизывающих теплоизоляцию и снижающих сопротивление теплопередаче ограждения. Величина этого снижения определяется коэффициентом теплотехнической однородности r и зависит от материала кронштейна, площади его поперечного сечения и частоты установки. Предпочтительнее в этом плане стальные кронштейны. Предел прочности стали выше, чем у алюминия, что позволяет уменьшить площадь поперечного сечения кронштейна и в сочетании с более низкой теплопроводностью стали (40 Вт/(м х °С) против алюминиевого сплава (220 Вт/(м х °С)) определяет высокое значение коэффициента теплотехнической однородности стальных систем (rст = 0,8—0,9) по сравнению с алюминиевыми (rал = 0,6—0,7).

Требования пожарной безопасности

К сожалению, многие заказчики и производители работ не осознают в полной мере материальную и уголовную ответственность за несоблюдение требований пожарной безопасности при проектировании и монтаже НВФ.

Между тем, несмотря на относительно малый срок широкого применения НВФ , уже имеется несколько случаев частичного или полного выгорания НВФ с обрушением облицовочных материалов в зону эвакуации людей. Для справки: плита керамического гранита размером 600х600х10 мм весит 8—9 кг.

На сегодняшний день Центром противопожарных исследований ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко РФ, на двухэтажном фрагменте стены проведено около 50 огневых испытаний систем НВФ с применением различных теплоизоляционных и облицовочных материалов. Наиболее проблемными показали себя системы из алюминиевых сплавов.

При пожаре температура на фасаде достигает 900°С, а температура плавления алюминиевых сплавов — 650°С. Поэтому системы НВФ из алюминиевых сплавов, а также стальные системы в сочетании с облицовочным материалом из алюминиевого сплава успешно проходят испытания только при условии дополнительных технических мероприятий. Это устройство стальных экранов вокруг оконных проемов и противопожарных отсечек, увеличение выступа оконных обрамлений за плоскость фасада до 35 мм (чтобы отбить факел пламени от фасада), установка утеплителя внутри оконных обрамлений, минимизация ширины воздушного зазора и т. д.

Данные мероприятия повышают пожаробезопасность систем, но соответственно увеличивают их стоимость и трудоемкость монтажа. Внимательно нужно отнестись к материалу, из которого выполнены откосы оконных проемов, так как чаще всего огневые испытания системы проходили с откосами из оцинкованной стали, и замена ее на другой материал может существенно снизить огнестойкость системы. Для справки: конструкции откосов нужно уделять особое внимание, поскольку считается, что пламя на фасад в большинстве случаев проникает именно через оконные проемы.

Коррозионная стойкость систем

На сегодняшний день информация о коррозионной стойкости металлоконструкций систем НВФ весьма расплывчата и ограниченна. Данные зарубежных источников носят общий характер и нередко противоречивы.

Первое серьезное исследование коррозионной стойкости контактов металлов, применяемых в системах НВФ, было организовано центром «ЭкспертКорр» Московского института стали и сплавов. В камеры влажности, искусственного климата, солевого тумана и сернистого газа были помещены около 200 образцов контактов металлов, применяемых в системах НВФ, а именно: коррозионно-стойкая аустенитная (12Х18Н10Т) и ферритная (08Х18Т1) сталь, алюминиевый сплав АД-31, оцинкованная сталь без и с порошковой окраской.

Образцы были попарно скреплены между собой в различных комбинациях пятью видами заклепок: нержавеющими, оцинкованными, алюминиевыми с алюминиевым, нержавеющим и стальным сердечниками.

Самыми долговечными оказались системы из коррозионно-стойких сталей. По заключению «ЭкспертКорр-МИСиС» срок службы таких систем в условиях промышленной и морской атмосферы составляет не менее 50 лет. Рекомендуется использовать стали типа Х18, причем элементы, имеющие сварной шов, изготавливать из сталей аустенитного класса.

Алюминиевый сплав благодаря оксидной пленке также обладает хорошей коррозионной стойкостью, но в условиях повышенного содержания в атмосфере хлоридов и серы возможно возникновение быстроразвивающейся межкристаллитной коррозии, существенно снижающей прочностные характеристики элементов конструкции. Основная опасность кроется в трудности визуального обнаружения этого процесса, так как в отличие от стали не сопровождается появлением ржавчины. Для успешного применения алюминиевых сплавов в атмосфере промышленных и приморских городов их рекомендуется анодировать и окрашивать.

Плохие результаты показала оцинкованная сталь без защитного покрытия — 100 % площади образцов подвержены коррозии. Стойкость оцинкованной стали с защитным покрытием напрямую зависит от его качества. Наиболее распространен метод порошковой окраски деталей системы. При этом толщина дополнительного защитного покрытия должна составлять не менее 60 мкм.

Необходимо избегать непосредственного контакта коррозионно-стойкой стали и алюминиевого сплава с неокрашенной оцинкованной сталью. Рекомендуется при конструировании и монтаже НВФ изолирование разнородных металлов.

Несмотря на нарушение защитного покрытия в районе отверстий под заклепки по причине малой площади катодного контакта разнородных металлов, исследование не выявило сильных очагов коррозии в этих местах, так же как и в алюминиевых заклепках с нержавеющими и стальными сердечниками.

Особенности монтажа систем НВФ

Кроме вышеперечисленных факторов, существует еще и человеческий фактор. Именно благодаря этому наблюдается большая кривизна основания и низкое качество монтажа НВФ, которое обусловлено недостаточной технологичностью систем в сочетании с нехваткой квалифицированных монтажников (особенно при больших объемах работ и сжатых сроках).

Анализ аварийных ситуаций, связанных в том числе и с обрушением облицовки, показывает, что именно низкое качество монтажа является их основной причиной.

Основной проблемой при проведении монтажных работ является недостаточная нивелировка кривизны стен. Как правило, на одном типоразмере кронштейна возможна нивелировка кривизны не более 3 см. Если кривизна больше, а обычно это 5—10 см, приходится подбирать другой типоразмер кронштейна. Чтобы качественно и в срок смонтировать НВФ на такой системе, а также дать ценовое предложение заказчику, требуется строгое выполнение таких мероприятий, как:

  • Подробная геодезическая съемка объекта.
  • Разработка проекта НВФ на основе геодезической съемки.
  • Расчет количества кронштейнов различных типоразмеров.

Жесткий контроль за установкой кронштейнов различных типоразмеров в процессе монтажа НВФ в соответствии с проектом.

Алюминий имеет высокий по сравнению со сталью коэффициент температурного расширения (24х10–6°C-1), то есть трехметровая направляющая при перепаде температуры в 70°С изменит свою длину на 5 мм. Поэтому при монтаже систем из алюминиевых сплавов очень аккуратно нужно следить за осуществлением мероприятий, компенсирующих температурные деформации направляющих. В противном случае может срезать клепки либо деформироваться фасад с последующим обрушением.

Что нужно знать заказчику

Часто бывают ошибки в расчете стоимости подконструкции НВФ. Как уже отмечалось, системы НВФ, представленные в настоящее время на рынке, устроены по одному принципу и используют равнозначные по цене и качеству крепежные элементы (анкера, заклепки). По этой причине расход элементов подконструкции и соответственно стоимость систем одного уровня качества на одном объекте отличаются незначительно.

Но некоторые фирмы для победы на тендере сознательно занижают стоимость коммерческого предложения, надеясь накрутить цены в процессе производства работ. Дают в предложении стоимость системы для облицовки бесконечного бетонного забора без учета окон, дверей, углов, кривизны стены, ветровых нагрузок и т. д. В лучшем случае точное количество подконструкции обещают определить после разработки проекта, который фирма готова сделать, но после подписания договора. В итоге конечная стоимость системы превышает заявленную в предложении.

Поэтому при проведении тендера заказчику рекомендуется добиваться вразумительных ответов от подрядчика на вопрос, учтены ли в его предложении следующие моменты:

  • геометрия фасада и соответствует ли количество подконструкции в предложении требуемому для реализации проекта под ключ или это прайсовый расход подконструкции, которого, вероятнее всего, не хатит;
  • возможная кривизна основания и с какой кривизной готов работать подрядчик без увеличения стоимости подконструкции;
  • несущая способность основания при выборе крепежных элементов;
  • стоимость и погонаж угловых элементов;
  • стоимость противопожарных мероприятий (особенно для алюминиевых систем);
  • значения ветровых нагрузок при расчете цены подконструкции;
  • доставка материалов на объект;
  • изготовление и монтаж оконных обрамлений;
  • разработка проектной документации и в каком объеме;
  • геодезические работы, включая исполнительную съемку фасада и геодезическое сопровождение (выдача отметок установщикам окон и витражей);
  • какую гарантию дает производитель системы и подрядчик на НВФ (обычно от одного до десяти лет). Не путать со сроком службы НВФ, который по ТС может составлять 40—50 лет.

Итак, система (подконструкция) — основной компонент навесного вентилируемого фасада, требующий внимательного рассмотрения с позиции несущей способности, теплофизики, пожаробезопасности, коррозионной стойкости, технологичности и экономики. Очевидно, что при ее выборе нельзя руководствоваться только ценой. Необходимо рассматривать комплексный параметр «цена — качество».

Только при таком подходе заказчик, подрядчик и производитель системы совместно могут решить задачу повышения качества НВФ.

Раздел: Статьи.