7 Технология крепления фасадных элементов

7.1 Общие сведения

Первое, что бросается в глаза при знакомстве с ка­талогом продукции любого ведущего производителя крепежа, - это четкая классификация по области при­менения. Элемент крепежа для полочек в интерьере не годится для установки оконных рам, и тем более - для крепления навесных фасадов.

Одним из важнейших критериев правильного выбора крепежных элементов является тип и качество строительного материала, в который они устанавливают­ся: бетон, материалы с плотной структурой (полнотелые кирпичи), пустотелые материалы с плотной структурой (пустотелые кирпичи и блоки), полнотелые кирпичи с пори­стой структурой, пустотелые материалы с пористой струк­турой (пустотелые кирпичи), тонкостенные строительные плиты.

Основным крепежным элементом, применяемым при устройстве фасадов, является дюбель. Современный дюбель (от немецкого Dubel - закреп, шип) пришел на смену широко применявшейся в строитель­стве деревянной пробке. При необходимости прикреп­ления к стене каких-либо тяжелых предметов (полок, шкафчиков), в стене делалось отверстие. Туда загонялась деревянная пробка, в которую ввинчивался шуруп или вбивался гвоздь. Этот простой и многократно проверенный способ обладал, однако, серьезным недостатком: дре­весина при изменении влажности воздуха меняла свои размеры, со временем разрушалась, а вместе с этим уху­дшалась и надежность крепления. Современный дюбель позаимствовал от старой де­ревянной пробки основной принцип работы. Но в то же время он обеспечивает гораздо более прочное и надеж­ное закрепление специального гвоздя или шурупа в теле стены. Дюбели (рис. 7.1) представляют собой полую гильзу с анкерующей (распорной) частью. Как правило, дю­бели устанавливаются в предварительно сделанное от­верстие в стене. Закрепление (расклинивание) дюбеля происходит в процессе введения в него (забивания или ввинчивания) металлического или усиленного полимер­ного распорного элемента (в виде шурупа, специального гвоздя, и т. п.). Фасадные дюбели сразу комплектуются не­обходимыми распорными элементами, то есть представляют собой совместную систему гильзы и гвозде - или шурупообразного элемента.

Существует несколько способов анкеровки (закреп­ления дюбеля в материале) (рис .7.2):

а) анкеровка силой трения является основным спосо­бом. В этом случае распорная часть дюбеля прижима­ется к стенке отверстия и за счет силы трения удерживает внешнюю тяговую сипу. Этот принцип может быть реа­лизован как в забивных, так и в закручиваемых дюбелях;

б) анкеровка по форме является результатом образо­вания в материале несущего основания большего, чем диаметр входного отверстия, пространства, заполненного элементами тела гильзы дюбеля. Такой способ исполь­зуется, как правило, при анкеровке в несущем основании из материала с низкой прочностью сжатия (например, ячеистые бетоны), где зачастую является единственно возможным;

в) при анкеровке спайкой материалов анкеровочная часть дюбеля представляет собой гвоздеообразное окончание из закаленной стали. Анкеровка происходит посредством энергии порохового заряда или сжатого воздуха, преобразуемого в кинетическую энергию гвоздеобразного окончания дюбеля. В результате внедрения гвоздя в основание кинетическая энергия преобразуется в тепловую. При этом сталь гвоздя подплавляется, осу­ществляя спайку с окружающим материалом. Как прави­ло, это бетон, так как только он, благодаря своей прочности, позволяет достичь необходимых для спайки высоких тем­ператур. Данный способ позволяет существенно сокра­тить сроки монтажа;

г) анкеровка инъецированием жидко- желеобразной массы. Для этого используется раствор или искусственная смола, которая после ввода застывает, образуя про­чное соединение. Анкеровка инъецированием при уст­ройстве фасадов практически не применяется.

А)Б)

В)Г)

Рисунок 7.1- Фасадные дюбели:

А- Фирмы MUNGO; Б- ФирмыEJOT; В,Г-Применение дюбелей для крепления подоблицовочной конструкции при устройстве вентилируемых фасадов

Основными характеристиками любого крепежного элемента являются, максимально допустимая нагрузка, коррозионная стойкость, морозостойкость, пожарная стойкость. По материалам гильз современные дюбели делятся на металлические и полимерные. Анкеровка (закрепление) металлических дюбе­лей, как правило, происходит за счет измене­ния формы в специально подготовленном отверстии в стене. Существует несколько типов металлических дюбе­лей - анкерные болты, анкеры забивные, анкеры с внут­ренней резьбой и т. д. При устройстве фасада металличес­кие дюбели нашли основное применение для крепления подконструкций вентилируемых фасадов к бетонным ос­нованиям.

Рисунок 7.2 - Различные способы анкеровки (закрепления) дюбеля в материале стены (FISHER): А, Б - анкеровка силой трения; В, Г - анкеровка по форме;

Д, Е - анкеровка инъецированием

Металлические дюбели изготавливаются из нержа­веющей и оцинкованной стали. Очевидно, что нержаве­ющая сталь значительно превосходит оцинкованную по коррозионной стойкости.

Для изготовления гильз современных полимерных дюбелей применяют три основных полимера: полипро­пилен, полиэтилен и полиамид (нейлон). Эти полимеры обладают различной химической стойкостью, морозо­стойкостью, долговечностью, способностью воспринимать нагрузки. Так, полиамидные и полиэтиленовые дюбели обладают более высокой, по сравнению с полипропилено­выми, щелочестойкостью и морозостойкостью.

Важнейшей характеристикой полимерных дюбелей является степень временной релаксации, то есть измене­ние во времени максимально допустимой нагрузки из-за текучести материала. Для дюбелей из полиамида и полиэтилена релаксация минимальна (около 20%). Для дюбелей из полипропилена релаксация может дости­гать значительных величин. Максимально допустимая нагрузка для некачественных дюбелей из полипропилена может уменьшаться со временем в 4-5 раз. Оче­видно, что степень релаксации является одним из клю­чевых моментов для определения количества дюбелей - чем больше потери со временем допустимой нагрузки, тем больше нужно дюбелей для обеспечения того же срока службы фасадной конструкции.

Самая большая ошибка при устройстве фасадов - это механическая замена в системе одних дюбелей дру­гими, имеющими более высокую степень релаксации.

Дюбели с гильзами из полимерных материалов име­ют одно немаловажное преимущество - они не явля­ются "мостиками холода". Для выполнения этого условия шляпки распорных металлических элементов (из оцинкованной или нержавеющей стали) также должны быть выполнены из полимеров. Конструкция полимер­ной шляпки должна герметично закрывать гильзу дю­беля, препятствуя проникновению внутрь влаги и грязи. В ряде случаев (когда не требуется высокая механи­ческая прочность) весь распорный элемент может быть выполнен из полиамида, усиленного стекловолокном.

Кроме дюбелей для различных строительных кон­струкций (в том числе и для фасадного крепления), при­меняются также самосверлящие шурупы или саморезы.

В процессе эксплуатации элементы крепежа фасад­ных систем подвергаются различным нагрузкам. Нагрузки могут различаться по величине (вес, кото­рый выдерживает крепление), быть статическими или ди­намическими (изменяемыми или не изменяемыми во времени). По направлению нагрузки делят на продоль­ные (вырывающие) и поперечные (срезающию). Из них складывается суммарная нагрузка.

Главная задача крепления на­дежно закрепить различные элементы фасадных конст­рукций на несущем основании, то есть воспринять все пос­тоянно присутствующие или периодически возникающие нагрузки и передать их на несущее основание. Основными нагрузками, которым подвергаются фасадные системы, являются собственный вес конструкции, вет­ровая нагрузка на отрыв (отсос) и гидротермические воз­действия (температурные и влажностные).

Рассмотрим особенности крепления теплоизоляционных плит в системах наружного утепления "мокрого" типа, крепления элементов навесных (вентилируемых) фасадов, а также крепления при монтаже быстровозводимых конструкций с применением "сэндвич-панелей".