Здания из сэндвич панелей: проектирование и монтаж

Расчет на прочность и теплотехнический расчет

Проектирование быстровозводимых зданий сводится к расчету на нагрузки от веса снегового покрова, воспринимаемого кровлей здания, которая обычно выполняется двускатной благодаря применению треугольных ферм. В итоге каркас дома из сэндвич панелей воспринимает нагрузки от веса снегового покрова и от веса кровельных панелей, а так же от собственного веса, если в здании имеется предполагается установка подвесного крана, то принимаются во внимание и нагрузки от его веса и от веса предполагаемого груза. Одним из основных расчетов при проектировании зданий является расчет теплотехнический, в котором рассчитывается минимальная толщина стен и утеплителя.

Таким образом, необходимая для сохранения тепла толщина стен целиком и полностью зависит от климатической зоны, в которой возводится здание. Материалом для возведения стен, где основной объем занимает утеплитель, являются сэндвич панели, производство которых ведется с применением утеплителя разной толщины. Толщина панелей разбросана в диапазоне от 40 до 250 мм, панели толщиной в 40 – 50 мм применяются преимущественно для изготовления гаражных ворот, панели большей толщины идут на устройство ограждающих конструкций здания, то есть стен.

Сэндвич панели производство которых ведется с применением стальной оцинкованной оболочки, покрываемой лакокрасочным и полимерным покрытием, несет на себе нагрузку только от собственного веса, в то же время панель воспринимает ветровые нагрузки и точечные горизонтальные нагрузки, поэтому некоторая жесткость ей все же необходима. Помимо несущей способности стальной оболочки, которая закрывает теплоизоляционный слой с двух сторон, жесткость панели обеспечивается еще и за счет самого утеплителя. В данном случае наименьшей жесткостью обладают минераловатные плиты. Сами плиты из минеральной ваты в зависимости от заявленной марки могут иметь различную плотность, а, соответственно, и жесткость.

Характеристики теплоизоляционных материалов

Характерная особенность минераловатных плит: чем меньше плотность, а, соответственно, и жесткость, тем лучше теплоизоляционные свойства. Таким образом, чем меньше жесткость минеральной ваты в сэндвич панели, тем она лучше сохраняет тепло, но у любой марки минеральной ваты есть недостаток: вата впитывает воду как губка. Пенополистирол имеет большую жесткость, нежели минеральная вата, жесткость эта обеспечивается за счет замкнутости пузырьков материала, пенополистирол имеет лучшие теплоизоляционные свойства опять же за счет того, что воздух в его порах замкнут, но у него есть один большой недостаток: полистирол горюч.
Как и минеральная вата, полистирол может иметь различную плотность и жесткость, что так же отражается на теплоизоляционных характеристиках материала. Оптимальным соотношением жесткости и теплопроводности является пенополиуретан, имеющий пористую структуру. В конечном итоге выбор теплоизоляционного материала сэндвич панели зависит от того, в каких условиях будет применяться панель, будет ли она составляющей наружных стен, или же будет лежать на крыше в качестве элемента теплой кровли.

Помимо расчета на нагрузки и теплотехнического расчета, для зданий, в которых предполагается пребывание людей и течение технологического процесса, проводится еще и светотехнический расчет. Норма освещения, а, следовательно, и площадь оконного остекления зависит от размеров самого здания из сэндвич панелей, от его предназначения, от близлежащих построек, поэтому обычно заранее не предусматривается наличие готового оконного проема в сэндвич панели производство панелей не предполагает определенного размера окна, оконный проем формируется в ходе монтажа панелей по проектным размерам.

Другие типы сэндвич панелей

В последнее время, наряду с пластиковыми откосами и утепленными откосами из ГВЛ, для устройства утепленных оконных откосов стали применяться сэндвич панели, специально для утепления окон выпускаются сэндвич панели толщиной от 10 до 32 мм. Помимо таких профилей, состоящих из двух листов оцинкованной стали и слоя утеплителя между ними, существуют еще и трехслойные конструкции из ПВХ, в которых теплоизоляционный слой полистирола заключен между двумя пластиковыми пластинами. Зачастую именно такие панели применяют для отделки оконных проемов, поскольку они обладают достаточной жесткостью и совершенно не боятся влаги.

Изобретение сэндвич панелей и их внедрение в качестве строительных материалов для устройства стен, позволило использовать легкий металлокаркас. Применение легкого металлокаркаса позволяет экономить материал путем изготовления элементов стальных конструкций, у которых не остается невостребованного запаса прочности.
Легкий металлокаркас производят из тонкостенного профиля, преимущественно гнутого, однако для строительства промышленных зданий гнутый профиль не подходит, его можно применять для строительства ангаров и складов, торговых павильонов – здания такого типа испытывают меньшие нагрузки, нежели промышленные здания, поэтому для их возведения гнутый профиль толщиной 2,5 – 3 мм, изгибаемый на гидравлических листогибах применять наиболее выгодно.