Металлические подвесные потолки: технические требования. Часть 1: Механическая прочность

Металлические потолки в современном строительстве

В настоящее время трудно встретить значительные строительные проекты, вновь построенные или реконструированные, которые бы не имели подвесного потолка как одного из своих ключевых архитектурных и дизайнерских компонентов.

Кроме того, подвесные потолки служат универсальной основой для осветительных приборов, систем кондиционирования, вентиляции и отопления, акустических систем и беспроводного Интернета, что обеспечивает зданию невиданную ранее функциональность.

Простота технического обслуживания и легкость поддержания нормального состояния металлических потолков обеспечивает зданию долговечную, гибкую и экономичную эксплуатацию на протяжении всего срока службы. Металлические элементы потолков дают им высокую стойкость к механическим и климатическим воздействиям. Высокая степень заводского изготовления элементов металлических потолков, для которого характерны повышенный уровень качества, также является дополнительным положительным фактором.

Типичными примерами применения металлических потолков являются следующие:

1. Офисные и административные здания
2. Аэропорты, вокзалы, школы, больницы
3. Магазины, торговые центры, конференц-залы
4. Спортивные залы, плавательные бассейны
5. Производственные цехи и площадки, лаборатории
6. Жилые помещения
7. Отельные холлы и вестибюли

Что такое металлические потолки?

Металлический потолок – это готовая архитектурно-строительная конструкция, которая состоит из согласованных между собой элементов для быстрого, сухого и относительно чистого монтажа готового потолка здания.

Основные элементы систем металлических потолков и их назначение показаны на рисунке 1. В действующей отраслевой технической документации и материалах компаний по подвесными потолкам одни и те же потолочные компоненты часто называться по-разному. Ниже во избежание путаницы будут применяться термины, которые установлены в российском стандарте ГОСТ Р 58324-2014, а также европейском стандарте EN 13694:2014.

1 – Несущие конструкции здания

2 – Верхний крепежный элемент

3 – Подвес

4 – Несущий (основной) профиль

5 – Потолочный элемент (панель, планка, рейка)

6 – Пристенный профиль

Несущими конструкциями здания, к которым крепится подвесной потолок, являются потолочные перекрытия и примыкающие к ним верхние части стен здания.

Верхние крепежные элементы, например, анкеры, обычно не входят в комплект потолочной системы, так как условия крепления могут отличаться от здания к зданию.

Подвесы часто выполняют в виде проволочных тяг, однако применяются и другие способы подвешивания металлических потолков, в том числе, с помощью металлических кронштейнов.

Несущие (основные) профили являются неразрезными балками, которые через подвесы крепятся к несущим конструкциям здания и которые несут все остальные компоненты потолочной системы. Эти профили соответствуют английскому термину «supporting members» , а также «primary profiles».

Промежуточные профили устанавливают перпендикулярно основным профилям и крепятся к ним. На эти профили навешиваются, укладываются или защелкиваются потолочные элементы. В англоязычной литературе эти профили называют «secondary supporting member», а также поперечными профилями (cross members).

Пристенный профиль крепится к несущим стенам помещения. Иногда его называют периметральным профилем, так он может не опираться на стены, а крепиться непосредственно по периметру потолочных элементов фрагмента потолка.

Термин «подвесная система» обозначает составную конструкцию из всех потолочных компонентов кроме самих потолочных элементов. Крепится к перекрытию или другим несущим конструкциям здания с помощью подвесов или непосредственно к стенам. Удерживает все потолочные элементы. Этому термину соответствует англоязычный термин «substructure». Часто вместо него применяют более удобный и адекватный термин «потолочный каркас».

Большим преимуществом металлических потолочных систем является то, что каждый потолочный элемент обычно может быть индивидуально открыт, демонтирован и заменен. Это дает широкие возможности как для ремонта потолков, так и обновления их дизайна, а также для доступа к устройствам и механизмам, которые в потолочном пространстве между потолком и несущими перекрытиями здания.

Типы, виды и варианты металлических потолков

Металлические потолки отличаются большим разнообразие типов, видов и вариантов. Их различают по многим признакам, в том числе:

По металлическим материалам

• алюминий и алюминиевые сплавы
• оцинкованная сталь
• нержавеющая сталь

По форме потолочных элементов

• квадратные панели
• прямоугольные панели
• планки
• линеарные элементы (рейки, пластины)

По способу установки потолочных элементов в потолочном каркасе

• вкладываемые
• клеммовые
• навешиваемые
• реечные
• пластинчатые

По степени заполнения потолочного пространства

• сплошные
• фрагментарные (островные, облачные)

По степени открытости потолочного каркаса

• скрытый
• полускрытый
• открытый.

Требования к подвесному металлическому потолку как строительной конструкции

В металлических потолках как потолочные элементы, так элементы потолочного каркаса изготавливаются из металла. Все элементы каркаса и потолочные элементы должны согласовываться друг с другом и составлять единую потолочную систему.

Важнейшими требованиями к металлическим потолкам, как строительным конструкциям являются:

1. Механическая стойкость и устойчивость
2. Безопасность в случае пожара
3. Выполнение требований по гигиене, охране здоровья людей и охране окружающей среды
4. Защита от шума
5. Экономия энергии и сохранение тепла
6. Экономное применение природных ресурсов

Нормативные и технические документы

Системы металлических потолков должны отвечать различным требованиям, которые гарантируются изготовителями этих систем. Минимальные и обязательные требования к металлическим потолкам устанавливает российский ГОСТ Р 58324-2018, который частично соответствует европейского стандарту EN 13964:2014. Зарубежные отраслевые стандарты национальных или региональных ассоциаций производителей изготовителей подвесных потолков, например, могут устанавливать дополнительные или более жесткие требования.

Общие требования, характеристики и свойства

Обычно металлические потолочные системы проектируются таким образом, чтобы они могли «нести» свой собственный вес. Если потолочная система может нести дополнительные нагрузки, то это должно быть учтено в ее конструкции.

При монтаже металлических потолков должны применяться только элементы, которые входят в применяемую потолочную систему.

К металлическим потолкам могут предъявляются особые требования, которые связаны с особыми условиями их эксплуатации, отличными от нормальных, например:

• агрессивные жидкости, газы или излучения
• ветровые нагрузки
• сейсмические нагрузки
• ударные воздействия (например, удары мячом)
• реакция на огонь и стойкость к пожару
• дополнительные несущие нагрузки.

Все стандартные характеристики потолочных систем относятся к потолкам, которые устанавливаются горизонтально. Наклонные и криволинейные участки потолков должны отдельно проектироваться с учетом их особенностей.

Обычно материалы потолков предназначены для эксплуатации в нормальных климатических условиях для помещений, в которых отсутствуют коррозийные загрязнения и на элементах потолков не возникает конденсация влаги. Требования к потолкам, которые работают в особых условиях, должны разрабатываться и согласовываться отдельно.

Металлические потолки в основном являются стойкими к холоду, обладают хорошими проводниками тепла и поэтому подходят также в виде теплообменных поверхностей, например, для потолков с нагревательными и охлаждающими элементами

В этом случае такие требования должны быть четко сформулированы, включены в проектную документацию и согласованы между заинтересованными сторонами.

При больших перепадах температуры проектировщик металлического потолка должен принять во внимание возможное температурное расширение между потолочными элементами, несущей подструктурой и несущими конструкциями здания.

Механическая прочность

Возможные методы крепления потолочной системы обычно не регламентируются ее производителем из-за различных типов несущих конструкций здания (потолочное перекрытие или стена). Обычно крепление к несущим конструкциям выполняется в соответствии с рекомендациями сертифицированных производителей крепежа. Производитель потолочной системы устанавливает максимальное расстояние между точками крепления, которое не должно превышаться.

Внутренние перегородки здание не должны крепиться к металлическим потолкам или их потолочным каркасам, если об этом специально не указано в проекте. Проектировщик здания должен задать тип перегородок с оценкой нагрузок, которые они оказывают на потолок, а также способ крепления и согласовать его с производителем потолочной системы или компанией, которая будет устанавливать потолок.

Необходимо принять во внимание возможные температурные расширения между металлическими потолочными элементами и несущей подструктурой, которые могут возникать из-за разностей температуры.

Профили потолочного каркаса, несущие (основные) и промежуточные, должны соответствовать требованиям по допустимым прогибам для данного типа потолка.

Прогиб линеарных потолочных элементов не должен превышать 1/500 расстояния между основными несущими профилями потолочного каркаса (рисунок 6).

Встроенные и добавочные строительные элементы

Обычно металлические потолки не предназначены для того, чтобы нести встроенные и добавочные строительные элементы, например, осветительные приборы без принятия дополнительных мер. Эти меры определяются проектировщиком здания и выполняются монтажной компанией.

Дополнительные материалы

Дополнительными материалами, которые могут применяться совместно с металлическими потолками являются:

• минеральная вата, вспененные материалы и т. п.
• ткани, например, для выполнения акустических требований.

Технические требования к таким материалам регулируются соответствующими стандартами.

Эти дополнительные материалы могут влиять на поведение металлических потолков и должны быть согласованы с потолочной системой.

Ткани могут устанавливаться на задней поверхности потолочных элементов. Они служат для покрытия перфорации и поглощения звука.

Сопротивление ветровым нагрузкам

Если подвесные потолки должны быть стойкими к ударам, например, под воздействием брошенного мяча в спортивных залах, то проектировщик здания должен установить такие требования.

Стандарт EN 13964 устанавливает три класса подвесных потолков по стойкости к удару мячом, которые отличаются скоростью движения мяча в момент удара:

• класс 1А
  16,5 м/с
  
• класс 2А
  8,0 м/с
  
• класс 3А
  4,0 м/с

Встроенные в потолок элементы, например, осветительные приборы, также согласно EN 13964 должны испытываться на стойкость к ударам. При этом возникает два различных случая:

• встроенные элементы, которые имеют самостоятельное крепление к несущим конструкциям здания
• встроенные элементы, которые имеют соединение с потолочной системой

В первом случае, встроенные элементы испытывают на удар совместно с потолочной системой, во втором случая – испытывают отдельно.

Сейсмическая стойкость

Если потолочная система может подвергаться сейсмическим ударам, то необходимо, чтобы она удовлетворяла соответствующим требованиям, которые предъявляются к строительным объектам в зонах сейсмической активности. Подвесные потолки должны быть спроектированы таким образом, чтобы вертикальные и горизонтальные воздействия в результате сейсмических ударов не вызывали с них повреждений или потери устойчивости.