Поликарбонат как материал для светопропускающих конструкций используют в России с начала 1990-х гг. Однако до сих пор сложно найти объекты, где этот, по сути, легкий в обработке и применении материал использовался бы без грубых нарушений технологии строительно-монтажных работ. Между тем правила применения поликарбоната, обеспечивающие возведение покрытий гарантированно высокого качества, довольно просты.
Выбор конструктивной схемы
Первый вопрос, возникающий у застройщика, – какую форму покрытия предпочесть – арочную или скатную? Не касаясь архитектурных преимуществ той и другой, обратимся к их конструктивным особенностям.
К достоинствам двускатного покрытия относятся простой монтаж металлоконструкций, стыка торцов кровли с фронтонами и примыкающими постройками, отсутствие ограничений по толщине панелей. К недостаткам – необходимость устройства конькового узла и уменьшение шага несущих конструкций (увеличенный расход металла).
Особое внимание при исполнении скатного покрытия надо обратить на ориентацию листов: ребра жесткости должны располагаться вдоль ската кровли. Уклон кровли должен составлять не менее 5°. При уклоне от 25 до 35° наиболее вероятно образование снеговых мешков, поэтому оптимальный уклон – 20-25 или от 40°.
Среди достоинств арочного покрытия: оптимальное использование прочностных свойств поликарбоната (сокращение количества несущих конструкций), отсутствие конькового стыка панелей. Основные недостатки: усложнение изготовления металлокаркаса, выполнения стыков торцов покрытия с примыкающими постройками и фронтонами.
При монтаже арочной конструкции панели следует изгибать только поперек ребер жесткости. Необходимо учитывать минимальный радиус изгиба панелей; при изгибании алюминиевого профиля с помощью шаблона радиус кривизны шаблона должен быть несколько меньше радиуса арки.
Выбор панели
При выборе типа, толщины, габаритных размеров и цвета панелей необходимо учесть множество факторов.
Обычно покупателей интересуют стандартные панели (с ортогональным расположением стенок и ребер) и панели, имеющие дополнительные диагональные ребра жесткости. Последние обычно выпускаются той же массы, что и стандартные аналогичной толщины. Это достигается уменьшением толщины стенок и ребер. В виду этого панели с диагональными ребрами имеют повышенную жесткость в поперечном направлении (опирание на стропила), но в некоторых случаях могут уступать стандартным панелям по несущей способности в продольном направлении (опирание на обрешетку). Кроме того, имеющие диагональные ребра панели хуже поддаются изгибу.
Многослойные панели и панели с диагональными ребрами отличаются лучшими теплоизолирующими свойствами.
Толщину панели определяют исходя из расчетных нагрузок на покрытие и требуемого термического сопротивления ограждающей конструкции. В климатических условиях средней полосы России для неотапливаемых помещений толщина панели должна составлять 8- 10 мм , для отапливаемых – 16- 25 мм .
Шаг стропил рекомендуют делать кратным шагу соединительного профиля. Стандартная ширина панели 2100 мм . С учетом ширины ребра жесткости профиля шаг профиля обычно принимается 1075 или 2125 мм для поликарбонатного профиля и 1060 или 2110 мм – для алюминиевого. Для уменьшения количества отходов уже на стадии проектирования необходимо связаться с поставщиком, чтобы определить оптимальный шаг несущих конструкций или (если позволяет время) заказать на заводе панели нужного размера
При ширине панели более 1 м ее прикручивают к обрешетке саморезами независимо от вида профиля. При термическом расширении 2 мм/м смещения панели относительно обрешетки приведут к короблению панели, портящему вид сооружения и, в конечном счете, способному вызвать протечки. Поэтому по возможности следует уменьшать ширину панелей до 600- 700 мм и применять для крепления разъемный поликарбонатный или алюминиевый профиль.
В модульных системах ширина панели составляет 500- 700 мм , что позволяет собирать конструкции разной формы и фактически любой площади без сверления отверстий в панелях и без громоздких стыковочных элементов.
Выбор цвета, на первый взгляд, зависит только от вкуса заказчика. Однако следует учесть, что, во-первых, темно-окрашенные (бронзового, синего и бирюзового цвета) панели быстрее нагреваются на солнце и вследствие этого имеют большее термическое расширение, чем прозрачные и опаловые панели, во-вторых, специфически окрашенные панели изменяют цвет естественного освещения в помещении, что не всегда приемлемо для некоторых общественных учреждений (магазинов, выставочных галерей). В то же время панели нестандартных цветов придают особенную архитектурную выразительность сооружениям.
Нагрузки
Поликарбонат может выдерживать достаточно большие равномерно распределенные и ударные нагрузки. Однако высокая пластичность материала, делающая его безопасным в использовании и позволяющая гнуть панели без нагрева, приводит к возникновению значительных прогибов, не приводящих к разрушению, но портящих внешний вид конструкции. Решающим фактором при выборе толщины панели и шага обрешетки поэтому становится расчет по второй группе предельных состояний. Допустимый максимальный прогиб панели - 1/20-1/50 от короткой стороны панели в зависимости от вида опирания и типа конструкции.
Протечки
Отвод воды, попадающей внутрь покрытия в местах стыка панелей, производится по желобкам, предусмотренным в базовом соединительном профиле. Из них вода попадает в торцевой профиль, по которому выводится за пределы конструкции. Однако в период с переменным замораживанием и оттаиванием в водоотводных желобках может образовываться лед, возникать незначительные протечки талой воды. Вот почему не рекомендуют использовать обычный поликарбонатный профиль в покрытиях над отапливаемыми помещениями.
Там, где протечки категорически недопустимы, следует применять алюминиевый профиль с резиновым уплотнением или модульные системы.
Если панели крепятся к обрешетке посредством саморезов, необходимо применять распределяющие нагрузку шайбы диаметром не менее 2 см с резиновым или неопреновым уплотнителем. Нельзя использовать уплотнители из мягкого ПВХ.
Конденсат
В помещении с неблагоприятным влажностным режимом или при определенном сочетании влажности воздуха и разности температур в помещении и снаружи на внутренней поверхности панели может образовываться конденсат. Если неправильно подобрана толщина панели, в холодное время года ее внутренняя поверхность может оледенеть.
Для уменьшения вероятности возникновения конденсата следует использовать панели в соответствии с теплотехническим расчетом и обеспечивать условия для нормальной аэрации помещения.
На сегодняшний день на рынке представлены специальные панели с антиконденсатным покрытием на внутренней поверхности, благодаря которому в случае конденсации вода не собирается в капли, а распределяется по поверхности панели тонким слоем.
Для удаления конденсата с поверхности необходимо придавать покрытию достаточный уклон, а вдоль нижнего края панели предусматривать водосборные каналы.
Иногда конденсат может образовываться внутри самой панели. Есть опыт герметизации панелей путем заполнения обоих торцов панели силиконом или монтажной пеной. Однако при этом остается некоторая вероятность появления влаги в пустотах панели, а удаление ее из панели окажется невозможным. При повреждении же герметизации верхнего торца при замоноличенном нижнем панель и вовсе может наполниться водой. Поэтому целесообразнее обеспечивать беспрепятственный отвод воды из панели в торцевой профиль.
Пыль
Для защиты от проникновения пыли и насекомых внутрь панели предлагают применять герметизирующую (для верхнего края панели) и перфорированную (для нижнего) самоклеющиеся ленты.
Герметизирующая лента предохраняет панель от попадания внутрь нее воды, грязи и пр. Перфорированная лента ограничивает проникновение пыли в нижний торец панели, не мешая при этом удалению конденсирующейся в панели влаги.
Лента нуждается в защите от воздействия окружающей среды, поэтому необходимо закрывать торцы гнутым металлическим листом или специальными профилями (алюминиевыми и поликарбонатными).
С поверхности панели пыль удаляют с помощью воды, хлопковой ткани и не содержащих растворителей и аммиака моющих средств.
Выбор стыковочного и торцевого профиля
Поликарбонатные профили, как уже говорилось, рекомендуют использовать при монтаже навесов, а также покрытий над неотапливаемыми помещениями.
Поликарбонатные профили могут быть разъемными и неразъемными. Неразъемные профили подходят для монтажа вертикальных ограждающих конструкций и скатных навесов небольших размеров. Неразъемные профили не являются монтажными, к несущим конструкциям они не крепятся. Покрытие фиксируется за счет самих панелей при помощи саморезов (диаметр не менее 5,8 мм ) и шайб (диаметр не менее 20 мм ), профили служат лишь для герметизации стыка.
Обеспечить адекватное несущей способности панелей крепление без саморезов можно с помощью разъемного профиля достаточной ширины (от 60 мм ) и панели шириной не более 700 мм . При увеличении ширины панелей без устройства дополнительных креплений несущая способность покрытия уменьшается.
Для монтажа крупных покрытий и создания арок целесообразнее применять разъемные профили.
База разъемного профиля прикручивается в местах пересечения с обрешеткой либо непосредственно к стропилам (последний вариант проще в монтаже) с шагом саморезов 500- 1000 мм . Прижимная планка крепится при помощи резиновой киянки с шагом ударов 5- 10 см .
При монтаже покрытий над отапливаемыми зданиями и в большепролетных сооружениях предпочтительнее использовать алюминиевые профили или модульные системы.
Для предотвращения срыва поликарбонатных и алюминиевых торцевые профилей под весом сосулек и при сползании снега необходимо фиксировать их на панелях; а серийных наработок в этом вопросе пока нет.
Во многих случаях оправданно использовать профили, гнутые из листового металла. При этом ширина полок должна быть равна 50- 100 мм , чтобы упростить крепление торцевой накладки на панелях саморезами.
Для крепления свободной стороны крайних панелей оптимально применять соединительные профили. Во избежание перекоса прижимного профиля со свободного края в профиль следует вставлять прокладку соответствующей толщины.
Подбор саморезов
Ветровые нагрузки, термическое расширение панелей и профилей, усилия, возникающие в панелях и профилях при создании изогнутых покрытий, вызывают в саморезах значительные напряжения. Поэтому диаметр саморезов, крепящих панели и профили к несущим конструкциям, следует принимать не менее 6,3 мм . Длину и шаг саморезов, а также вид шайбы следует подбирать отдельно для каждого случая.
К стальным прогонам панели и профили крепят саморезами со сверлом и шестигранной головкой. Для крепления панели необходимы саморезы как минимум на 23 мм длиннее толщины панели, для крепления профиля – на 15 мм длиннее толщины стенки профиля. Как правило, для крепления базового профиля используют винты 6,3х19 и 6,3х25 мм.
В виду того, что винт находится в теле профиля и защищен от атмосферной влаги, уплотнительная шайба не обязательна.
Для крепления к деревянной обрешетке используют саморезы без сверла, диаметром 5,5- 6,3 мм .
Прижимной профиль к базовому крепят саморезами с шагом 150- 250 мм , базовый к стропилам – с шагом 500 мм , к прогонам (обрешетке) – в местах пересечения, попарно слева и справа от оси симметрии базы.
Шаг саморезов, крепящих панель в карнизному и коньковому прогонам, составляет обычно 200- 250 мм , шаг саморезов, крепящих панель к обрешетке в пролете, определяют по расчету. Анкеры, крепящие модульное покрытие, устанавливают в месте пересечения межпанельного шва с прогоном.
Коньковые, карнизные и продольные стыки панелей под различными углами
Поликарбонатные профили для образования стыков панелей под произвольным углом не всегда удовлетворяют российским условиям эксплуатации. Алюминиевые и ПВХ-системы вследствие высокой стоимости используют редко, обычно при возведении зимних садов.
При больших углах (от 150°) применяют стандартные алюминиевые и поликарбонатные профили. При меньших углах рекомендуют использовать листовой металл аналогично тому, как это делается при устройстве жестких кровель. Накладной лист притягивают к подкладочному саморезами с шагом 150- 300 мм в зависимости от толщины металла. Можно применять стандартные изделия, предлагаемые для монтажа металлочерепицы.
«Мостики холода»
На теплоизоляционные свойства конструкции влияет не только толщина панели и геометрические характеристики покрытия, но и выбранные системы крепления, соединения и примыкания панелей.
Алюминиевые профили должны иметь воздушный зазор между прижимным профилем и базой или термоизолирующую вставку. При креплении панелей саморезами c точки зрения теплоизоляции лучше использовать «термошайбы». При использовании стыковочных элементов из металлического листа следует заполнять воздушные прослойки между накладками монтажной пеной или вспененными уплотнителями. Применение метизов ограничивается «спрятанными» в шве между панелями крюками, так что опасность промерзания сведена к минимуму. Поликарбонатные элементы модульных систем имеют большее количество слоев и обеспечивают более качественную теплоизоляцию при аналогичной толщине панели.
