Леки конструкции

Приложения и материали за изграждане

Трябва да признаем, че има архитекти-художници. Умението да се създаде акцент, закачка, изящно съзвучие и дори контраст с основната сграда се проявява много силно при допълващите елементи. Може би е необходимо да уточним, че не става дума за украса, а за функционалност, но такава, че човек да ахне. Възможностите за изява са неограничени - навеси, козирки, беседки, зимни градини, павилиони, всъщност всичко, в което архитектът успее да обедини целесъобразност с красота. Каква да е схемата, какъв да е материалът, къде да се акцентира, как да се впише всичко в едно завършено единение - от схема до светлина?

Текст: списание Строители

Представата ни при споменаване на „зимна градина, павилион, беседка..." обикновено е в една от двете крайности - или е структура с изчистени форми, като се набляга на ползването, или е творение с много детайли, с подчертани красота и изящество. Както обикновено, истината е някъде... Всъщност, истината зависи от човека, който иска допълнение или разширение на дадена постройка. Идеята за строеж винаги е предшествана от необходимост и е придружавана от желанието за създаване. Това е добре, но лошото е, че не всеки има нужните умения. Много фактори и условия взаимно се допълват, пресичат и дори изключват. Да речем, искам беседка с орнаменти от ковано желязо, а къщата ми е с фасада от еталбонд. Бих могла да си извикам майстор, който да следва моите указания, но резултатът ще е доста спорен, освен ако не съм самороден скрит талант. Единственият, който може да се справи в подобна ситуация, е архитектът. Той ще огледа мястото и прилежащите сгради, пътеки, дървета, цялата заобикаляща среда, ще предложи варианти с различни размери, материали и визия, и едва тогава ще се стигне до крайната постройка. Тя може да е в съзвучие, може да контрастира, може да е с изчистени линии, може да е напълно нестандартна, но ще покрива в най-голяма степен факторите на влияние.

Проектиране и конструкция на зимната градини

За зимна градина се използва пристройка към къщата или, доста по-рядко, отделна постройка. Целта е да се обособи затворен, максимално осветен с естествена светлина, използваем обем. Това се постига с остъкляване не само на стените, но и на покривната част. За да се използва слънчевото греене, ориентирането на юг е препоръчително. Възникнала в Англия като белег за лукс, в наши дни зимна градина може да се създаде чрез остъкляване на тераса, навес, покривно пространство. Остъкляването зависи от предназначението - дали ни трябва студена, умерено топла или топла зимна градина. Най-непретенциозна е студената, която се използва за презимуване на студоустойчиви растения. Тя се отоплява само ако температурата падне под 12°С. В този случай се използва термично обработено единично стъкло, а уплътнителите между стъклото и профилите са от EPDM. При умерено топлата зимна градина разчетите са за температура между 12°÷19°С, а в топлата зимна градина и хора, и деликатни растения се радват на топлинен комфорт. За да бъде постигнат този комфорт, спазването на изискванията за енергийна ефективност е задължително. Остъкляването в тези случаи е със стъклопакети, най-често с горно (външно) закалено стъкло, с минимална дебелина 6mm, и долно (вътрешно) ламинирано стъкло. Двете стъкла се разделят с дистанционер, запълнен с влагоабсорбиращ материал, на който обръщаме специално внимание по-натам. Самите стъкла могат да бъдат тонирани, рефлексни, топлоизолационни или за соларна защита. Що се отнася до формите, днес се използват най-вече функционалните правоъгълни форми и наклонения покрив. Възможността за необичайни форми и украси все пак съществува.

При определяне на вида остъкляване се отчитат и климатичните особености, и възможностите за монтиране на носещата конструкция. Най-често за изработката на конструктивните елементи, които осигуряват поемането на натоварванията от сняг, вятър и собствено тегло и осигуряват пространствената неизменяемост на постройката, се използват алуминий и стомана. Алуминиевите профили се изработват с прекъснат термомост, устойчиви са на корозионни въздействия, лесно се почистват и не се нуждаят от поддръжка. Стоманените профили се избират със затворено напречно сечение, правоъгълно или квадратно, и дебелина на стената минимум 2 mm. Антикорозионната им защита се постига с горещо поцинковане. Може да се използва и легирана стомана, при която химичният състав не позволява корозия. Разновидност на зимната градина е оранжерията. И днес такава има почти във всеки двор, изградена с подръчни материали, без претенции за красота, с една цел - отглеждане на зеленчуци. Ако искаме истинска, професионална оранжерия, има много разработки на леки ажурни конструкции. Главната носеща дъга е ферма от заварени стоманени елементи, а покритието може да е полиетилен.

Леки конструкции за местата за отдих

Можем да си осигурим кътче за отдих и възстановяване, като си направим беседка! Пак ще отбележим, че участието на архитект и конструктор е необходимост. Почти винаги материалът за беседката е дърво, но изборът на вида дървесина дава простор на фантазията. Това може да е обработена дървесина, оформена като греди и дъски, но може да са и естествени дървесни стволове, на които е свалена кората. С умелото използване на клони, дървени „керемиди“, парчета кора, дори слама, беседката може да стане място, където приказките оживяват. А ако искаме беседка не в закътан ъгъл на двора, а долепена до къщата? Няма проблем, тя може да е с колони, облицовани с камък, с класически покрив от керемиди, но пак върху носещи ферми от дърво. Каквато и визия да изберем, грижата за дървото е от изключително значение, и за нея ще поговорим след малко.

Козирки и навеси към сградите

Много често виждаме козирки или навеси над входове. Носещите елементи са от стомана, неръждаема стомана или алуминий. При козирките обичайната схема е разполагане на определен брой еднакви елементи през равни разстояния. Закрепването е само в единия им край, към здрава повърхност, която служи за опора. Фиксирането обикновено е с дюбели. Козирките са сравнително малки съоръжения, но и при тях има възхитителни образци, особено ако са изработени от ковано желязо. Когато основният носещ елемент, наричан „конзола“, е от стоманени профили, те се нарязват по зададените в проекта размери и се заваряват. Готовата конзола се почиства, шлайфа и обезмаслява. В идеалния случай след това се подлага на горещо поцинковане и електростатично прахово боядисване. Е, понякога просто се минизира и боядисва двукратно с блажна боя. В повечето случаи върху монтираната стоманена носеща конструкция се полагат поликарбонатни плоскости. Покритието може да се изпълни и от много други материали - гладка или профилирана ламарина, сандвич панели, PETG (полиетилен терефталат), дори битумни керемиди върху хидрофобен шперплат.

Когато конзолите са изработени от неръждаема профилна стомана, не е необходимо да се вземат мерки за антикорозионно осигуряване, само заваряването при този вид стомана е по-специфично. Покритието може да се изпълни от вече изброените материали, но луксозното излъчване на инокса предполага стъкло. То задължително трябва да е закалено и ламинирано, а за допълнителни ефекти може да е оцветено, огледално, матирано - въпрос на естетика. Среща се и употребата на стъклопакет. Друг използван материал за този вид лека конструкция е алуминият. Профилите са предимно специални, със специфични напречни сечения, но се влагат и профили с квадратно или правоъгълно напречно сечение. Рязането им има своите тънкости, и пак ни дава повод да напомним, че е добре да търсим професионалисти. Свързването на отделните елементи в цял носещ елемент става чрез заваряване или чрез сглобяване - с болтове или винтове. Покритието може да е с всеки от вече споменатите материали, но ще подчертаем още един - композитния панел, или Еталбонд. Той може да се използва навсякъде, но визията му кореспондира много добре именно с конструкция от алуминий. При навесите се подразбира, че има подпиране и в двата края на крайните два елемента. Използваните материали за носеща конструкция и за покритие не се различават от вече описаните към козирките. Естествено, разлика има в статическата схема, но тук няма да се спираме на този аспект.

Особености на използваните материали

Леките конструкции, допълващи функционално една сграда, обикновено не са с големи размери в план и височина. Това дава възможност да се използват различни материали, като изборът се обуславя не толкова от якостните им характеристики, колкото от естетически изисквания и ценови диапазон.
Алуминий - лек и лесен за обработка материал, особено подходящ за производство на елементи с комплексни напречни сечения и за тръби. Алуминият образува защитно оксидно покритие и това го прави силно устойчив на корозия. Външният вид на готовите елементи, след повърхностно третиране, например електростатично прахово боядисване, е много добър. Съществува и процес на повърхностна обработка, при която се постига повърхност, имитираща дърво - липа, череша, орех и др. Алуминият има ниска якост на опън и модул на еластичност, три пъти по-малък от този на стоманата. При големи подпорни разстояния и височини е по-изгодно да се използва стомана. Още при проектирането трябва да се вземе под внимание относително високия коефициент на линейно разширение на алуминия в сравнение с други метали, за да се избегнат възможни проблеми в процеса на експлоатация.

Стомана - класика в строителството, материал с много добри якостни и деформационни характеристики. Обикновената въглеродна стомана е много податлива на корозия. Особено при малка дебелина на профилите се налага специална антикорозионна защита. Прилага се горещо поцинковане (стандартно количество 275 g/m2 цинково покритие), което се полага след нарязване на елементите по проектните дължини и след разпробиване на необходимите отвори. При този метод цинкът прониква в кристалната решетка на стоманата. Това осигурява трайна защита на стоманените елементи за десетилетия. Стоманените носещи елементи могат да бъдат допълнително украсявани с различни орнаменти, обков, елементи от ковано желязо и др. Много добре понасят монтаж на плъзгащи се механизми или отваряне тип „хармоника“.

Неръждаемата стомана е с много висока корозоустойчивост. Сатениране или полиране се прави като допълнителна обработка, за да се гарантира максимално добър външен вид. Заваръчни шевове при този материал се извършват по специална технология, позната като ВИГ-заваряване (Волфрам-Инертен-Газ). Това е електродъгов начин на заваряване с нетопим волфрамов електрод в защитна газова среда от инертен газ.

Дърво - материал, доказал се през вековете. За да запази качествата си, е необходима специална обработка - импрегниране. Това е процес, при който дървото се насища с химични вещества, за да се предпази от загниване, ако има подходящи за гниенето влага, температура и въздух. Дървеният материал може да се импрегнира повърхностно или дълбоко. На дълбоко импрегниране се поддава само широколистният дървен материал. Повърхностно импрегниране се извършва или чрез обмазване с четка, или чрез пръскане с пръскачка, като най-напред се прави обеззаразяване (стерилизация), после - изсушаване, следва механична обработка и едва тогава - повърхностно импрегниране. Използват се антисептици, които осигуряват защита срещу гниене, плесени, дърворазрушаващи гъби и дървояди, както и вещества, които придават на дървесината характеристиките на трудно горим материал. Какъвто и материал да бъде избран, сглобяването на предварително заготвени унифицирани елементи пести време. Ако искаме постройка с нестандартна форма, нещата са малко по-усложнени, но принципът за предварителна заготовка остава в сила.

Решения за фундаментите

Като при всяко строително съоръжение, носещата конструкция на допълващите структури предава товарите върху някаква основа. Това може да е стоманобетонна плоча, ако се използва покрив или тераса, но може да е и земна основа. Ако проектирането на допълващото съоръжение е част от проекта за основната сграда, е най-добре, но често се налага да се намери начин за стъпване, след като сградата е завършена. В такъв случай, при стъпване върху съществуваща плоча, се прави проверка от инженер-конструктор на носимоспособността на плочата и прилежащите елементи, като се проследява пътя на отвеждане на новото натоварване до основите на сградата. Закрепването на новите носещи елементи става с дюбели, в предварително пробити отвори. Аналогично се подхожда и при монтаж на козирки. Закрепването им е в единия край, към основната сграда. Ако тя е съществуваща, стъпките са вече описаните - проверка на състоянието на структурата, към която ще се монтират конзолите, избор на вида дюбели, пробиване и почистване на отвори за дюбелите, монтаж.

При навесите може да се попадне на комбинация от описаните варианти - да има елементи, които ще се закрепват към съществуваща вертикална основа и елементи, стъпващи на хоризонтална съществуваща основа или терен. За постройки, които ще стъпят на терена, единичните фундаменти са напълно подходящи, тъй като леката носеща конструкция не е особено чувствителна към неравномерни слягания. Стремежът е да се използват готови стоманобетонни блокчета, със заложени в тях анкерни болтове за връзка с носещите елементи - стойки или дъги. За някои случаи, например при изпълнение на беседка, може да се окаже по-удачно да се излее стоманобетонна настилка, върху която с дюбели да се монтират носещите елементи.

Уплътнения, детайли, покрития

За уплътнители се използват различни материали, но един от най-добрите е EPDM (етилен пропилен диен мономер). Той е с изключително висока еластичност, устойчив е на UV лъчи, запазва своите качества за дълги периоди от време и при широки температурни амплитуди, и е издръжлив на киселинни дъждове. Това го прави лидер при избор на материал за уплътняване на външни профили и връзки. Влагоабсорбиращ материал се поставя в разделителя на двете стъкла при стъклопакет. Предназначен е да поддържа минимална влажност вътре в стъклопакета. Използват се сорбенти на база природни материали, които са най-евтини, силиконов гел или силипорит - също сравнително евтини, и скъпото молекулярно сито. Това са гранули на база синтетичен зеолит, с хигроскопични свойства. За препоръчване е молекулярно сито с размер на порите 3Å, или 3 ангстрьома. (Това е много-много малко, 1Å = 0,1nm = 1/10 000 000 от милиметъра.) Размерът от 3Å е толкова важен, защото при този размер на порите водните пђри се поглъщат и не може да се появи конденз по вътрешната повърхност на стъклата, но на молекулите на инертния газ, с който се запълва пространството между двете стъкла при качествените стъклопакети, не се въздейства. Един пример - размерът на молекулата на аргона е 3,7Å - няма как да бъде абсорбирана от гранула с размер 3Å.

Остъкляването на разглежданите леки конструкции е два вида - профилно и безпрофилно. За профилното остъкляване се използват профили от алуминий или от поливинил хлорид. И двата вида дават възможност за използване на различни механизми за отваряне. Безпрофилното остъкляване е без вертикални профили. При отваряне отделните стъклени плоскости се плъзгат по водещи алуминиеви релси. Стъклата са закалени или ламинирани. Темперирането, или закаляването, прави стъклото термоустойчиво, дава допълнителна здравина, гарантира дълъг живот на стъклото, а при евентуално счупване то става на малки парченца. В комбинация с ламиниране безопасността на хората е напълно гарантирана.

Поликарбонатът е полимер, притежаващ невероятна здравина, лекота и светлопропускливост. Той е с много по-добра удароустойчивост от тази на стъклото, с отлични хидро- и топлоизолационни свойства и устойчивост на атмосферни условия. При монтаж поликарбонатните плоскости се притискат към носещата конструкция с алуминиеви профили, през които минават винтове за фиксиране и осигуряване на стабилно закрепване, дори при много силен вятър. На пазара се предлагат плоскости с различни дебелини, от двата основни вида - плътни и структурни. PETG (полиетилен терефталат) - прозрачен кополиестер, който лесно се формова, а резултатът е гладка и светлопропусклива тънка ламела. Това е материал за покритие с висока удароустойчивост, не се влияе от ниски температури и слънчева радиация, нито от обичайните химически въздействия при използване във външна среда.

Композитният панел, или Еталбонд, е съставен от два алуминиеви листа, между които има полиетиленово ядро. Панелът е лек, податлив на оформяне, но с много добри якостни показатели, не пропуска слънчева светлина, лесно се почиства и не изисква специална поддръжка. Като се отчете и устойчивостта му на неблагоприятни атмосферни влияния, може да се заключи, че е много подходящ за дългосрочна експлоатация. За ламарината ще кажем само, че е надеждно, но непретенциозно покритие. Тя трябва да е поцинкована и с полиестерно покритие, осигуряващо допълнителна защита от атмосферните въздействия. Монтира се бързо със самопробивни винтове върху подготвена скара от метални или дървени профили.

От идеята до изпълнението

Изготвянето на проект е много важно условие за крайния резултат. Оптимално използване на новите площи и обеми, вписването им в заобикалящата среда, покрития, размери и носимоспособност на елементите на конструкцията - все подробности, които се изясняват по време на проектирането. Следва изработването на отделните части. Когато това се прави в специализирани цехове, от опитни работници, качеството е много по-добро. В такива лицензирани бази, при подходящи условия, трябва да се заваряват детайли, да се нанасят защитни покрития, да се импрегнира дървен материал. Последната фаза е монтажът. От стъпването до последния елемент на покритието върху носещата конструкция - всичко е подчинено на идеята за целесъобразност и съвместна работа. Профилите са леки, окрупнените части - също, затова могат да бъдат пренасяни и монтирани ръчно. Използват се болтове и винтове, заваръчни работи на място почти няма. И резултатът е едно завършено единение - от схема до светлина.