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

См. также
Часть 2: Долговечность, пожаробезопасность, гигиена, шум, экология и экономичность

1. Металлические потолки 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:

• Офисные и административные здания
• Аэропорты, вокзалы, школы, больницы
• Магазины, торговые центры, конференц-залы
• Спортивные залы, плавательные бассейны
• Производственные цехи и площадки, лаборатории    
• Жилые помещения
• Отельные холлы и вестибюли

2. 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

Рисунок 1 - Основные элементы подвесного потолка
(не все компоненты обязательно устанавливаются в каждом потолке)

• 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 (рисунок 2).
• 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».
    

Рисунок 2 – Крепление линеарного реечного металлического подвесного потолка
на алюминиевых кронштейнах (компания Алюком)

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 (рисунок 3).  

Рисунок 3 – Металлический навесной потолок
с откидывающейся потолочной панелью

3. 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.

4. 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:

• Механическая стойкость и устойчивость
• Безопасность в случае пожара
• Выполнение требований по гигиене, охране здоровья людей и охране окружающей среды
• Защита от шума
• Экономия энергии и сохранение тепла
• Экономное применение природных ресурсов

5. 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.  

6. 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.
• 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 (рисунок 4). 

Рисунок 4 – Металлический подвесной потолок
с нагревательными и охлаждающими элементами 

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.

 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.

6. 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.
• 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).
• 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.

1 – линеарный потолочный элемент;
2 – несущие (основные) профили потолочного каркаса

Рисунок 5 – Допустимый прогиб линеарных потолочных панелей: L/500

7. Встроенные и добавочные строительные элементы

Обычно металлические потолки не предназначены для того, чтобы нести встроенные и добавочные строительные элементы, например, осветительные приборы (рисунки 6 и 7) без принятия дополнительных мер. Эти меры определяются проектировщиком здания и выполняются монтажной компанией.

Рисунок 6 - Встроенный элемент потолка, который имеет самостоятельное крепление к несущим конструкциям здания 

Рисунок 7 - Встроенный элемент потолка,
который имеет соединение с потолочной системой 

6.7 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.

Примеры металлических потолочных элементов с дополнительными материалами показаны на рисунке 8.

Рисунок 8 – Дополнительные неметаллические материалы
на металлических потолочных панелях 

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.

6.8 Сопротивление ветровым нагрузкам

Ветровые нагрузки могут возникать как снаружи, так и внутри здания. Проектировщик здания должен задать величину этих ветровых нагрузок для конкретного здания и затем принять их во внимание при выборе потолочной системы. Это относится как к потолочному каркасу, так и к потолочным элементам.

6.9 Стойкость к ударным 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 (см. рисунок 6);
• встроенные элементы, которые имеют соединение с потолочной системой (см. рисунок 7).

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

6.10 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.   

См. Окончание:   

Металлические подвесные потолки: технические требования. 
Часть 2: Эксплуатационные показатели

Ссылки:

1. ГОСТ Р 58324-2018 Потолки подвесные. Общие технические условия  
   (EN 13964:2014, NEQ)
2. EN 13964:2014 Suspended ceiling – Requirements and test methods
3. TMMC – Metal ceiling systems – TAIM, 2021 – www.taim.info
4. Материалы компании Алюком - www.alucom.ru
5. EN 1998-1:2004 Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings
6. Seismic Construction Handbook – Ceilings & Interior Systems Construction Association (CISCA) – www.cisca.org – 2013

Узнать подробнее о металлических навесных потолках можно тут.