Зачем модульным зданиям нужны компенсаторы и как их правильно устанавливать
При сборке модульных сооружений всегда возникает вопрос учета подвижек элементов конструкции. Компенсаторы необходимы для предотвращения внутренних напряжений, которые возникают при температурных колебаниях, усадке материалов или неравномерных осадках грунта.
Без них неизбежны деформации, разрушения узлов сопряжений и отслоение отделки. Наиболее подвержены этому протяженные участки стен, перекрытий и кровли. Особенно критичны деформации при длине пролета более 12 м.
При расчете температурных деформаций применяют формулу ΔL = α × L × ΔT, где ΔL — удлинение, α — коэффициент линейного расширения (для стали 12×10⁻⁶ 1/°C), L — длина элемента, ΔT — разница температур. Так, при длине балки 18 м и перепаде температуры 60°С удлинение составит 12,96 мм. Без зазора в узлах такое движение вызовет изгиб или потерю устойчивости.
В деревянных модулях дополнительную подвижность создаёт усадка. В случае клеёного бруса этот процесс менее выражен, чем у массива, но для каждого метра высоты стены он составляет до 15 мм. В результате жестко зафиксированные соединения с металлическими фрагментами или инженерными трассами рвутся. Для избежания этого применяются скользящие крепления и плавающие вставки.
Компенсаторы в каркасных зданиях из металлических профилей проектируются с учетом климатических условий. В районах с перепадом температур от -40° до +40°C минимальный шаг деформационного зазора по длине стен составляет 12–15 м.
При большей протяженности устанавливаются промежуточные вставки из гибких материалов — EPDM, силиконовых резин, оцинкованных гофрированных вставок. Величина зазора рассчитывается с учетом возможной деформации плюс монтажный допуск, обычно 8–15 мм на сторону.
Особенность установки компенсаторов — необходимость их изоляции от влаги и продувания. Если пренебречь этим, в швах скапливается вода, что приводит к промерзанию и разрыву герметизирующих материалов. В холодном климате используют двуслойную защиту: внутренний слой из паронепроницаемой ленты, внешний — с паропроницаемыми свойствами. Для ограждающих панелей применяются герметики на полиуретановой основе с эластичностью не ниже 25%.
В модулях, устанавливаемых на свайное основание, особенно актуальны температурные швы в основании пола. Без них при разнице температур между наружной и внутренней средой происходит коробление напольного покрытия.
Для исключения разрушения стяжки и финишного слоя на площади более 25 м² устраивают швы шириной 8–10 мм с заполнением пластичными материалами. Полосы прокладываются через каждые 6 м по длине, не реже чем через 4 м по ширине.
Монтаж модулей без учета усадки приводит к разрушению отделки в местах примыкания потолков и стен. В случае с отделкой гипсоволокном при отсутствии скользящих соединений уже через 4 месяца появляются трещины до 2 мм шириной.
Чтобы этого избежать, используют L-образные профили с подвижным фиксатором, а крепление листов к каркасу выполняется с отступом от торца на 5 мм и заполнением шва акриловым герметиком.
Особенно важно предусматривать компенсацию в местах установки окон и дверей. При линейных смещениях проем теряет геометрию, нарушается герметичность. Чтобы избежать заклинивания створок, оставляют зазор не менее 15 мм между рамой и проемом.
Пространство заполняется монтажной пеной с последующей установкой эластичных лент. Для алюминиевых профилей применяют ПСУЛ ленты с коэффициентом сжатия не менее 5:1.
Расположение температурных швов в стенах согласуется с расположением модулей. В точках соединения блоков предусматриваются разрывные вставки, защищённые декоративными накладками.
Использование силиконов со слабой адгезией в этих зонах приводит к отрыву герметика уже через один отопительный сезон. Более стойкие результаты достигаются применением полиуретанов с модулем упругости до 0,4 МПа.
Распространённой ошибкой является фиксация инженерных коммуникаций жёсткими скобами без учета деформаций. При подвижке конструкции пластиковые трубы выходят из фитингов, кабели рвутся. Для водопровода используют гибкие компенсаторы длиной не менее 30 см на вводах, кабели укладываются с запасом в гофру, не менее 5 % длины на деформацию.
Часто встречается ошибка в монтаже кровли — отсутствие разрыва по хребту при длине свеса более 18 м. В результате происходит вспучивание кровельного покрытия. На таких участках требуется установка вставки из гофрированного металла с компенсацией до 20 мм. В мягкой кровле используется шов с двумя слоями мембраны и бутиловой лентой.
Особое внимание уделяется деформационным вставкам между фундаментом и нижней обвязкой. При использовании сборных железобетонных плит деформации фундамента и надстройки не совпадают по фазе. При жестком креплении анкерами происходят отрывы анкеров или сколы бетона. Чтобы этого избежать, нижняя обвязка крепится через подвижные шайбы, допускающие смещение до 10 мм в горизонтальной плоскости.
При утеплении стен изнутри на базе минеральной ваты нужно оставлять компенсационные зазоры между плитами утеплителя и каркасом. Их ширина не менее 10 мм по периметру каждого блока. В противном случае, при усадке утеплителя образуются щели, снижающие теплоизоляцию. Такие зазоры заполняют эластичными вставками из вспененного полиэтилена.
В проектах с двухэтажными блоками особенно критично устройство вертикальных швов между уровнями. При сборке без скользящих опор верхняя часть вызывает продавливание нижней рамы. В конструкции обязательно предусматриваются шарнирные опоры с сальниками или упругими прокладками из резины твердостью 55–65 по Шору А.
Нормативно требования к устройству температурных швов и компенсаторов изложены в СП 70.13330.2012 и СП 63.13330.2018. В частности, по СП 70, при длине здания свыше 30 м швы предусматриваются не реже чем через 24 м, с обязательным армированием кромок и герметизацией. В климатических зонах с расчетной температурой ниже -30°C допускается уменьшение шага до 18 м.
Обязательной является маркировка швов на проекте и в исполнительной документации. При передаче здания в эксплуатацию все компенсационные участки должны быть задокументированы. Отсутствие разметки влечет ошибки при ремонтах и перепланировке.
При выборе герметиков обращают внимание на рабочую температуру и остаточную деформативность. При сжатии до 25 % и растяжении до 30 % материалы должны восстанавливаться без потери эластичности. Для модулей с наружной отделкой из металла рекомендуются составы на основе бутилкаучука.
По статистике отказов в модульных зданиях, до 70 % дефектов ограждающих конструкций связаны с неправильной установкой температурных или усадочных компенсаций. Часто они возникают из-за экономии на материалах или упрощении монтажа. Избежать подобных последствий можно только при строгом соблюдении нормативных расстояний, использовании соответствующих прокладок и выборе герметизирующих материалов с учетом условий эксплуатации.