Промышленный фальц.
Индустриальный фальц.
Промышленная фальцевая кровля.
Проектирование системы промфальца.
Фото 1. Пример криволинейной кровли с плавным переходом на фасад, выполненной по системе промышленного фальца.
Промышленная фальцевая кровля — это высокотехнологичное современное решение, благодаря которому можно реализовывать самые смелые архитектурные формы различных цветов, обеспечивая при этом достаточную герметичность и долговечность здания. Как правило, кровли с промфальцем выполняются на значимых инфраструктурных объектах сложной формы, таких как: стадионы, ледовые арены, аэропорты, музеи и театры.
Ниже представлен технический обзор, раскрывающий особенности фальцевой промышленной кровли, ее преимущества, недостатки, а также роль цифрового проектирования таких сложных кровель.
Введение в технологию промышленного фальца
Промышленный (или самонесущий) фальц принципиально отличается от классической фальцевой кровли в частном домостроении с устройством одинарного или двойного фальца. Еще одно название такой кровли — индустриальный фальц.
Системы промфальца изготавливаются из рулонного металла (чаще всего из алюминия толщиной от 0,7 до 1 мм) непосредственно на строительной площадке и крепятся на подготовленную подситстему. Фальцевые картины (другое название фальцевые панели) имеют ребра жесткости и высокий фальцевый замок высотой (примерно 55−65 мм*), что придает им высокую несущую способность и позволяет перекрывать большие пролеты без разрыва и стыков. Такие кровельные системы являются хорошим решением для гражданского и промышленного строительства во всех климатических регионах страны.
Российские производители освоили выпуск таких кровельных систем, адаптировав их под локальные условия и стандарты. На данный момент на рынке представлено несколько ключевых игроков. Принципиальное отличие фальцевых систем у производителей заключается в форме замка и в схеме фиксации замка картины. У каждой системы есть свои плюсы и минусы. Некоторые производители используют свои «эксклюзивные фишки», свойственные только их системным решениям.
Ниже представлен технический обзор, раскрывающий особенности фальцевой промышленной кровли, ее преимущества, недостатки, а также роль цифрового проектирования таких сложных кровель.
Введение в технологию промышленного фальца
Промышленный (или самонесущий) фальц принципиально отличается от классической фальцевой кровли в частном домостроении с устройством одинарного или двойного фальца. Еще одно название такой кровли — индустриальный фальц.
Системы промфальца изготавливаются из рулонного металла (чаще всего из алюминия толщиной от 0,7 до 1 мм) непосредственно на строительной площадке и крепятся на подготовленную подситстему. Фальцевые картины (другое название фальцевые панели) имеют ребра жесткости и высокий фальцевый замок высотой (примерно 55−65 мм*), что придает им высокую несущую способность и позволяет перекрывать большие пролеты без разрыва и стыков. Такие кровельные системы являются хорошим решением для гражданского и промышленного строительства во всех климатических регионах страны.
Российские производители освоили выпуск таких кровельных систем, адаптировав их под локальные условия и стандарты. На данный момент на рынке представлено несколько ключевых игроков. Принципиальное отличие фальцевых систем у производителей заключается в форме замка и в схеме фиксации замка картины. У каждой системы есть свои плюсы и минусы. Некоторые производители используют свои «эксклюзивные фишки», свойственные только их системным решениям.
Ниже рассмотрим классический вариант кровельной конструкции с промышленным фальцем, которая состоит из следующих основных слоев:
Рис 1. Пример классического конструктива кровли по системе промфальца.
Основание кровли. Это может быть несущий профилированный лист или бетонное основание. Как правило — это профилированный лист, т.к. такие типы кровли выполняются на большепролетных зданиях и требуют использования минимального веса.
Пароизоляция. В качестве пароизоляции рекомендуется применять битумосодержащие материалы, т.к. при монтаже конструкции фальцевой промышленной кровли происходит крепление к основанию через пароизоляционный слой, а битумно-полимерный слой обволакивает крепеж и дополнительно герметизирует места проколов, сохраняя пароизоляционный контур целым. В зависимости от режимов эксплуатации здания подбирается материал с определенными характеристиками по паропропускаемости.
Подсистема. Подсистема кровли (опорная конструкция) для промышленного фальца представляет собой каркас из металла, закрепленный к основанию кровли. В зависимости от назначения кровельной конструкции и геометрии кровли, подсистема может быть различной формы, размера и конструкции. Элементы подсистемы необходимо заполнять утеплителем. Шаг установки элементов подсистемы, тип и количество крепежа рассчитывается в зависимости от предполагаемых нагрузок.
Утеплитель. В качестве утеплителя кровли промфальца, как правило, применяется минераловатный сжимаемый утеплитель. Возможно применение и других видов утеплителя. В местах повышенных нагрузок (лотки, карнизы, коньки) необходимо применять более прочный утеплитель. Особое внимание следует уделять выполнению теплотехнического расчета. Необходимо учитывать теплопотери, образование мостиков холода и возможное промерзание из-за наличия в теле утеплителя металлической конструкции подсистемы.
Фальцевая картина. В качестве гидроизоляционного слоя на таких кровлях используется фальцевая картина из алюминиевого сплава. Фальцевое покрытие крепится на специальные опоры, установленные с определенным шагом на металлическую подсистему. При расчете крепления картины необходимо учитывать температурные расширения алюминия. Крепежные опоры также должны иметь определенные свойства по теплопроводности. Фальцевые картины изготавливаются на специальном оборудовании непосредственно на строительной площадке и могут достигать более 100 метров в длину.
Система водоотведения. Отдельно хотели указать важность этого раздела, т.к. при проектировании и монтаже системы отвода воды допускается много ошибок, что приводит к протечкам внутрь здания. Сбор воды на кровле с промфальцем как правило выполняется через водосборные лотки и воронки внутреннего водостока. Важно правильно рассчитать количество водосточных воронок, равномерно расставить их в лотке. Часто встречаются ошибки при расчете толщины утепления водосточного лотка.
Дополнительные элементы кровли. После монтажа основных элементов кровельной конструкции монтируют элементы узлов (отливы, уплотнители, компенсаторы, карнизные элементы и др.) и элементы безопасной эксплуатации кровли (ограждения, снегозадержания, ходовые дорожки, молниезащиту и пр. элементы)
В редких случаях удается реализовать на таком типе кровли решение с устройством вентилируемого зазора между металлическими картинами и утеплителем, с монтажом диффузионной мембраны для отвода конденсата. Данное решение повышает эксплуатационные характеристики кровли, но не всегда это реализуемо на больших кровлях сложной формы.
Пароизоляция. В качестве пароизоляции рекомендуется применять битумосодержащие материалы, т.к. при монтаже конструкции фальцевой промышленной кровли происходит крепление к основанию через пароизоляционный слой, а битумно-полимерный слой обволакивает крепеж и дополнительно герметизирует места проколов, сохраняя пароизоляционный контур целым. В зависимости от режимов эксплуатации здания подбирается материал с определенными характеристиками по паропропускаемости.
Подсистема. Подсистема кровли (опорная конструкция) для промышленного фальца представляет собой каркас из металла, закрепленный к основанию кровли. В зависимости от назначения кровельной конструкции и геометрии кровли, подсистема может быть различной формы, размера и конструкции. Элементы подсистемы необходимо заполнять утеплителем. Шаг установки элементов подсистемы, тип и количество крепежа рассчитывается в зависимости от предполагаемых нагрузок.
Утеплитель. В качестве утеплителя кровли промфальца, как правило, применяется минераловатный сжимаемый утеплитель. Возможно применение и других видов утеплителя. В местах повышенных нагрузок (лотки, карнизы, коньки) необходимо применять более прочный утеплитель. Особое внимание следует уделять выполнению теплотехнического расчета. Необходимо учитывать теплопотери, образование мостиков холода и возможное промерзание из-за наличия в теле утеплителя металлической конструкции подсистемы.
Фальцевая картина. В качестве гидроизоляционного слоя на таких кровлях используется фальцевая картина из алюминиевого сплава. Фальцевое покрытие крепится на специальные опоры, установленные с определенным шагом на металлическую подсистему. При расчете крепления картины необходимо учитывать температурные расширения алюминия. Крепежные опоры также должны иметь определенные свойства по теплопроводности. Фальцевые картины изготавливаются на специальном оборудовании непосредственно на строительной площадке и могут достигать более 100 метров в длину.
Система водоотведения. Отдельно хотели указать важность этого раздела, т.к. при проектировании и монтаже системы отвода воды допускается много ошибок, что приводит к протечкам внутрь здания. Сбор воды на кровле с промфальцем как правило выполняется через водосборные лотки и воронки внутреннего водостока. Важно правильно рассчитать количество водосточных воронок, равномерно расставить их в лотке. Часто встречаются ошибки при расчете толщины утепления водосточного лотка.
Дополнительные элементы кровли. После монтажа основных элементов кровельной конструкции монтируют элементы узлов (отливы, уплотнители, компенсаторы, карнизные элементы и др.) и элементы безопасной эксплуатации кровли (ограждения, снегозадержания, ходовые дорожки, молниезащиту и пр. элементы)
В редких случаях удается реализовать на таком типе кровли решение с устройством вентилируемого зазора между металлическими картинами и утеплителем, с монтажом диффузионной мембраны для отвода конденсата. Данное решение повышает эксплуатационные характеристики кровли, но не всегда это реализуемо на больших кровлях сложной формы.
Фото 2. Пример кровли, выполненной по системе индустриального фальца.
Перечислим достоинства и недостатки кровель с промышленным / индустриальным фальцем.
Достоинства промышленных фальцевых систем.
1. Работа со сложными архитектурными формами.
Это, пожалуй, главное достоинство технологии. Панели промышленного фальца могут быть изготовлены любой формы: прямыми, радиусными (вогнутыми или выпуклыми). Это позволяет создавать купола, конусы, волнообразные кровли большой площади и сложные геометрические переходы, недоступные для других технологий. Система позволяет выполнить плавный переход с кровли на фасад за счет радиусных картин, что позволяет реализовывать любые современные архитектурные решения, создавая единый архитектурный облик здания.
2. Длина панелей без стыков.
Технология выполнения таких кровель позволяет изготавливать панели (фальцевые картины) длиной до 100 метров и даже более. Отсутствие поперечных стыков на длинных скатах значительно повышает гидроизоляционную надежность кровли и увеличивает скорость монтажа.
3. Герметичность фальцевого покрытия.
Конструкция фальцевого замка в сочетании с отсутствием сквозных отверстий гарантирует высокую водонепроницаемость, что особенно актуально для крупных коммерческих и индустриальных объектов. Крепление фальцевых картин к подсистеме осуществляется за счет скрытых опор (клипов, кляммеров).
Высокий и прочный замок картины промфальца является самонесущей конструкцией, что позволяет выполнять крепление вспомогательных элементов кровли (снегозадержание, ограждения кровли, ходовые мостики, анкерные линии, солнечные панели и пр.), непосредственно на замок без нарушения герметичного контура.
Достоинства промышленных фальцевых систем.
1. Работа со сложными архитектурными формами.
Это, пожалуй, главное достоинство технологии. Панели промышленного фальца могут быть изготовлены любой формы: прямыми, радиусными (вогнутыми или выпуклыми). Это позволяет создавать купола, конусы, волнообразные кровли большой площади и сложные геометрические переходы, недоступные для других технологий. Система позволяет выполнить плавный переход с кровли на фасад за счет радиусных картин, что позволяет реализовывать любые современные архитектурные решения, создавая единый архитектурный облик здания.
2. Длина панелей без стыков.
Технология выполнения таких кровель позволяет изготавливать панели (фальцевые картины) длиной до 100 метров и даже более. Отсутствие поперечных стыков на длинных скатах значительно повышает гидроизоляционную надежность кровли и увеличивает скорость монтажа.
3. Герметичность фальцевого покрытия.
Конструкция фальцевого замка в сочетании с отсутствием сквозных отверстий гарантирует высокую водонепроницаемость, что особенно актуально для крупных коммерческих и индустриальных объектов. Крепление фальцевых картин к подсистеме осуществляется за счет скрытых опор (клипов, кляммеров).
Высокий и прочный замок картины промфальца является самонесущей конструкцией, что позволяет выполнять крепление вспомогательных элементов кровли (снегозадержание, ограждения кровли, ходовые мостики, анкерные линии, солнечные панели и пр.), непосредственно на замок без нарушения герметичного контура.
Фото 3. Пример крепления элементов безопасности на замках кровли промышленного фальца.
4. Долговечность и коррозионная стойкость металлических кровель из алюминия.
Использование алюминия гарантирует отсутствие коррозии на срезах и царапинах на весь срок эксплуатации кровельной конструкции. В отличие от оцинкованной стали, алюминий не дает рыжих подтеков, что критично для светлых цветов кровли. Современные покрытия обеспечивают стойкость к выцветанию и механическим воздействиям.
5. Пожарная безопасность.
Алюминиевые картины являются негорючим материалам (относится к группе НГ). Это позволяет применять такие системы на зданиях с повышенными требованиями к безопасности: вокзалы, аэропорты, спортивные арены.
Наряду с достоинствами у кровли такого типа имеются и недостатки, рассмотрим их.
Недостатки и ограничения для кровель с использованием промфальца.
1. Теплопотери и образование конденсата.
Подсистема для крепления кровли промышленного фальца выполняется из металла. Подсистема находится в теле утеплителя и занимает значительную часть кровельной конструкции, что может привести к образованию мостиков холода, промерзанию и образованию конденсата. Поэтому необходимо выполнять более сложный теплотехнический расчет.
Иногда конструкция КМ здания не позволяет выполнить полноценное утепление водосточного лотка такой же толщины как основная кровля. Это приводит к промерзанию лотка, образованию конденсата и образуются протечки.
2. Возможность перелива на стыке кровли и водосточного лотка.
Сбор воды на промышленных фальцевых кровлях выполняется через водосборные лотки и водосточные воронки в лотках. На стыке соединения водосточного лотка и кровли технологически невозможно обеспечить абсолютную герметичность. В случае переполнения лотка произойдет перелив и проникновение воды в кровельную конструкцию и в здание. Необходимо рассчитывать количество водосточных воронок, расставлять их равномерно и важно рассчитать глубину водосточного лотка. Для гарантированного отвода воды в зимний период необходимо применять систему обогрева лотков. Мы считаем, что на таких кровлях наличие дублирующих воронок для аварийного перелива в лотках является необходимым условием.
3. Нагрузка на фальцевую картину в точке крепления.
При большой длине фальцевой картины, ее точка фиксации (место неподвижного крепления) испытывает повышенные нагрузки из-за температурного расширения и подвижек металла. Важно учитывать силу противодействия трению при скольжении картины по опорам. Кроме того, при наличии нескольких рядов снегозадержания на кровле, сдвиговая нагрузка на точку крепления фальцевой картины будет достигать несколько тонн и это тоже необходимо учитывать.
4. Температурные расширения металла.
Алюминий имеет высокий коэффициент линейного расширения. Проектировщику необходимо тщательно рассчитывать количество и места расположения опор. Узлы необходимо проектировать так, чтобы компенсировать деформации при подвижках металла без разрушения кровельной конструкции, особенно в узлах примыканий и на деформационных швах. В лотках необходимо выполнять компенсационные элементы с определенным шагом для исключения деформации лотков при расширении и сжатии алюминия.
5. Удары молнии. Молниезащита кровли.
Сама по себе металлическая фальцевая кровля с металлическими креплениями является большим проводником, что накладывает особенности для проектирования системы молниеотводов. Отсутствие грамотного проекта по молниезащите напрямую влияет на способность кровли противостоять удару молнии, что критически влияет, на безопасность всего здания.
Использование алюминия гарантирует отсутствие коррозии на срезах и царапинах на весь срок эксплуатации кровельной конструкции. В отличие от оцинкованной стали, алюминий не дает рыжих подтеков, что критично для светлых цветов кровли. Современные покрытия обеспечивают стойкость к выцветанию и механическим воздействиям.
5. Пожарная безопасность.
Алюминиевые картины являются негорючим материалам (относится к группе НГ). Это позволяет применять такие системы на зданиях с повышенными требованиями к безопасности: вокзалы, аэропорты, спортивные арены.
Наряду с достоинствами у кровли такого типа имеются и недостатки, рассмотрим их.
Недостатки и ограничения для кровель с использованием промфальца.
1. Теплопотери и образование конденсата.
Подсистема для крепления кровли промышленного фальца выполняется из металла. Подсистема находится в теле утеплителя и занимает значительную часть кровельной конструкции, что может привести к образованию мостиков холода, промерзанию и образованию конденсата. Поэтому необходимо выполнять более сложный теплотехнический расчет.
Иногда конструкция КМ здания не позволяет выполнить полноценное утепление водосточного лотка такой же толщины как основная кровля. Это приводит к промерзанию лотка, образованию конденсата и образуются протечки.
2. Возможность перелива на стыке кровли и водосточного лотка.
Сбор воды на промышленных фальцевых кровлях выполняется через водосборные лотки и водосточные воронки в лотках. На стыке соединения водосточного лотка и кровли технологически невозможно обеспечить абсолютную герметичность. В случае переполнения лотка произойдет перелив и проникновение воды в кровельную конструкцию и в здание. Необходимо рассчитывать количество водосточных воронок, расставлять их равномерно и важно рассчитать глубину водосточного лотка. Для гарантированного отвода воды в зимний период необходимо применять систему обогрева лотков. Мы считаем, что на таких кровлях наличие дублирующих воронок для аварийного перелива в лотках является необходимым условием.
3. Нагрузка на фальцевую картину в точке крепления.
При большой длине фальцевой картины, ее точка фиксации (место неподвижного крепления) испытывает повышенные нагрузки из-за температурного расширения и подвижек металла. Важно учитывать силу противодействия трению при скольжении картины по опорам. Кроме того, при наличии нескольких рядов снегозадержания на кровле, сдвиговая нагрузка на точку крепления фальцевой картины будет достигать несколько тонн и это тоже необходимо учитывать.
4. Температурные расширения металла.
Алюминий имеет высокий коэффициент линейного расширения. Проектировщику необходимо тщательно рассчитывать количество и места расположения опор. Узлы необходимо проектировать так, чтобы компенсировать деформации при подвижках металла без разрушения кровельной конструкции, особенно в узлах примыканий и на деформационных швах. В лотках необходимо выполнять компенсационные элементы с определенным шагом для исключения деформации лотков при расширении и сжатии алюминия.
5. Удары молнии. Молниезащита кровли.
Сама по себе металлическая фальцевая кровля с металлическими креплениями является большим проводником, что накладывает особенности для проектирования системы молниеотводов. Отсутствие грамотного проекта по молниезащите напрямую влияет на способность кровли противостоять удару молнии, что критически влияет, на безопасность всего здания.
Фото 4. Пример крепления молниезащиты на кровле из промышленного фальца.
6. Требовательность к квалификации монтажников.
Монтаж системы промфальца требует определенной квалификации и культуры труда. Выполнять монтаж должны обученные специалисты, имеющие опыт работы с подобными системами. На кровлях сложных форм необходимо постоянное присутствие специалистов геодезической службы. Монтажные узлы по водосточному лотку и проходных элементов через кровлю требуют наличия квалифицированных сварщиков, имеющих опыт работы с тонким алюминием.
7. Высокая стоимость материала и ремонта.
Высокая стоимость материала и ремонта по сравнению с классическими кровлями из ПВХ мембран или битумных наплавляемых материалов. Сложные доборные элементы и индивидуальное изготовление панелей под проект увеличивают бюджет по сравнению с типовыми кровельными решениями.
Все перечисленные недостатки можно избежать при организации грамотного проектирования и расчетов, профессионального монтажа и правильной эксплуатации кровли.
Монтаж системы промфальца требует определенной квалификации и культуры труда. Выполнять монтаж должны обученные специалисты, имеющие опыт работы с подобными системами. На кровлях сложных форм необходимо постоянное присутствие специалистов геодезической службы. Монтажные узлы по водосточному лотку и проходных элементов через кровлю требуют наличия квалифицированных сварщиков, имеющих опыт работы с тонким алюминием.
7. Высокая стоимость материала и ремонта.
Высокая стоимость материала и ремонта по сравнению с классическими кровлями из ПВХ мембран или битумных наплавляемых материалов. Сложные доборные элементы и индивидуальное изготовление панелей под проект увеличивают бюджет по сравнению с типовыми кровельными решениями.
Все перечисленные недостатки можно избежать при организации грамотного проектирования и расчетов, профессионального монтажа и правильной эксплуатации кровли.
Фото 5. Пример промышленной фальцевой кровли с переходом на фасад.
Проектирование кровли из промышленного фальца — это сложная инженерная задача, которая выходит далеко за рамки типовых решений. Чтобы крыша служила десятилетиями и не доставляла проблем, в проекте должны быть учтены десятки нюансов. Проектировщику и конструктору необходимо учитывать следующие аспекты:
Параметрическое проектирование сложных архитектурных форм.
Проектирование промышленной фальцевой кровли сложной конфигурации — это отдельный и критически важный этап, где на первый план выходит инженерный расчет и цифровое моделирование. При проектировании кровель сложных геометрических форм необходимо использовать трехмерные модели, а также применять методы параметрического моделирования и проектирования. Особенно это важно для поверхностей с двойной кривизной.
Параметрическое проектирование кровли — это метод автоматизированного проектирования, при котором геометрия крыши создается и управляется с помощью алгоритмов и математических зависимостей. При изменении одного параметра, вся геометрия кровли перестраивается автоматически и мгновенно, сохраняя все изначально заложенные условия сопряжения. При параметрическом подходе не требуется перерисовка всего проекта при изменении одного из параметров.
Кроме того, параметрические инструменты позволяют автоматически «развернуть» сегменты сложной криволинейной конструкции кровли на плоскость. Это необходимо для раскладки фальцевых картин, составления спецификации материалов и других задач.
Заключение
Промышленная фальцевая кровля — это оптимальное решение для сложных архитектурных объектов, где требуются надежность, долговечность и эстетика. Однако успех реализации напрямую зависит от качества проектирования, монтажа и эксплуатации. Только использование точных конструкторских расчетов и детального 3D-моделирования позволяет раскрыть все преимущества технологии, компенсировать термические расширения металла и гарантировать герметичность кровли на десятилетия вперед.
Проектируйте и стройте кровли правильно!
- Рассчитать все нагрузки и правильно подобрать конструктив кровельной системы.
- Необходимо заложить в схему раскладки картин возможность свободного температурного движения металла.
- Детально проработать все узлы: примыкания, лотки, коньки, места прохода оборудования.
- Детально проработать и рассчитать систему водоотведения.
- Предусмотреть наличие элементов безопасной эксплуатации кровли.
- Подготовить подробную спецификацию необходимых материалов и крепежных элементов.
Параметрическое проектирование сложных архитектурных форм.
Проектирование промышленной фальцевой кровли сложной конфигурации — это отдельный и критически важный этап, где на первый план выходит инженерный расчет и цифровое моделирование. При проектировании кровель сложных геометрических форм необходимо использовать трехмерные модели, а также применять методы параметрического моделирования и проектирования. Особенно это важно для поверхностей с двойной кривизной.
Параметрическое проектирование кровли — это метод автоматизированного проектирования, при котором геометрия крыши создается и управляется с помощью алгоритмов и математических зависимостей. При изменении одного параметра, вся геометрия кровли перестраивается автоматически и мгновенно, сохраняя все изначально заложенные условия сопряжения. При параметрическом подходе не требуется перерисовка всего проекта при изменении одного из параметров.
Кроме того, параметрические инструменты позволяют автоматически «развернуть» сегменты сложной криволинейной конструкции кровли на плоскость. Это необходимо для раскладки фальцевых картин, составления спецификации материалов и других задач.
Заключение
Промышленная фальцевая кровля — это оптимальное решение для сложных архитектурных объектов, где требуются надежность, долговечность и эстетика. Однако успех реализации напрямую зависит от качества проектирования, монтажа и эксплуатации. Только использование точных конструкторских расчетов и детального 3D-моделирования позволяет раскрыть все преимущества технологии, компенсировать термические расширения металла и гарантировать герметичность кровли на десятилетия вперед.
Проектируйте и стройте кровли правильно!