РОСТВЕРК ТА ВУЗОЛ КРІПЛЕННЯ CLT-ПАНЕЛІ

Ростверк є невід’ємною частиною фундаменту, що рівномірно розподіляє навантаження від несучих стін (у нашому випадку – CLT-панелей) на палі або стовпи. Для дерев’яних конструкцій, таких як будівлі з CLT, вибір типу ростверку має особливе значення через необхідність забезпечення адекватної гідроізоляції та захисту деревини від вологи. Існують кілька основних типів ростверків: монолітний залізобетонний, збірний залізобетонний або, рідше, дерев’яний (для легких конструкцій, що вимагає інтенсивної обробки). Для CLT-будівництва найчастіше застосовується монолітний залізобетонний ростверк, що забезпечує високу жорсткість та міцність.

Висота ростверку над рівнем ґрунту повинна бути мінімум 150-300 мм, відповідно до ДБН В.2.6-14-97 ‘Конструкції будівель і споруд. Покриття будівель і споруд’, що запобігає прямому контакту CLT-панелей з ґрунтом та захищає їх від капілярної вологи. Розрахунок ростверку включає визначення його перерізу, армування (наприклад, 4-6 стержнів Ø12-16 А500С для поздовжнього армування) та забезпечення достатньої несучої здатності. Це відповідає вимогам Єврокоду 2 (EN 1992-1-1) для бетонних конструкцій. Якісна підготовка основи, включаючи утрамбоване піщано-гравійне підсипання товщиною не менше 200 мм, є обов’язковою. Точність геодезичної розбивки осі ростверку має вирішальне значення, адже будь-які відхилення можуть ускладнити подальший монтаж великоформатних CLT-панелей. Для оптимального передавання навантаження та запобігання теплових містків, ростверк часто утеплюють з зовнішнього боку екструдованим пінополістиролом (XPS) товщиною від 100 мм з коефіцієнтом теплопровідності λ=0.032 Вт/(м·К).

При проєктуванні ростверку під CLT-конструкції важливо врахувати майбутнє розташування інженерних комунікацій та забезпечити відповідні технологічні отвори або канали. Це дозволяє уникнути ослаблення несучої здатності вже змонтованих елементів та спрощує подальші роботи. Наприклад, для систем водопостачання та каналізації можуть знадобитися гільзи з ПВХ діаметром 110-160 мм. Слід також передбачити надійну гідроізоляцію поверхні ростверку, на яку буде встановлюватися CLT-панель. Часто застосовується рулонна бітумна гідроізоляція у два шари або спеціальні полімерні мембрани, які ефективно відсікають капілярне підняття вологи. Для отримання додаткової інформації про загальні аспекти будівництва, рекомендуємо ознайомитися з нашим матеріалом про домокомплекти, де розглядаються принципи формування будівельних комплектів, що може допомогти у розумінні логістики та підготовки до монтажу. Дотримання цих вимог дозволяє створити міцну та довговічну основу для конструкцій з CLT.

CLT-панелі – це багатошарові дерев’яні плити, виготовлені шляхом склеювання шарів пиломатеріалів, орієнтованих взаємно перпендикулярно. Ця технологія надає матеріалу високу міцність у двох напрямках, стабільність розмірів та вогнестійкість. Для вузлових з’єднань, особливе значення мають такі властивості CLT, як висока несуча здатність на стиск, розтяг та зсув, що дозволяє використовувати їх у відповідальних конструкціях.

Виробництво CLT відбувається на високоточному обладнанні з ЧПУ, що забезпечує ідеальну геометрію панелей та точне фрезерування отворів та пазів для кріплень. Це критично важливо для формування надійних вузлових з’єднань з ростверком, оскільки мінімальні допуски (зазвичай до ±2 мм на всю довжину панелі) забезпечують щільне прилягання елементів та ефективну передачу навантажень. Використання ЧПУ дозволяє заздалегідь підготувати всі отвори для анкерів, шпильок або самонарізних шурупів. Міцність CLT-панелей регламентується стандартами EN 16351 та EN 14080, де вказуються класи міцності деревини (наприклад, C24 для хвойних порід) та механічні характеристики готової панелі.

Особливості CLT, що впливають на проєктування вузлів з’єднання: анізотропія матеріалу, яка хоч і зменшується завдяки взаємно перпендикулярним шарам, все ж вимагає врахування при розрахунках навантажень. Наприклад, міцність на витягування шурупів з торця панелі буде відрізнятися від міцності при витягуванні з площини. Стійкість CLT до деформацій під впливом вологи значно вища, ніж у масивної деревини, що знижує ризики розтріскування в зонах кріплення. Це дозволяє використовувати більш жорсткі та потужні кріпильні елементи без побоювання пошкодження деревини. Також, для ефективного використання CLT та інших дерев’яних конструкцій, важливо розуміти базові принципи побудови основи. Наприклад, вивчення теми фундаменту може дати додаткове розуміння, як CLT-панелі інтегруються в загальну будівельну систему. Точне розуміння цих аспектів дозволяє оптимізувати проєктування вузлів та забезпечити їх максимальну ефективність та довговічність.

Проєктування вузла ‘ростверк-CLT’ вимагає глибокого розуміння механіки матеріалів та передачі навантажень. Головна мета – забезпечити надійну фіксацію CLT-панелей на ростверку, що дозволяє ефективно передавати вертикальні (від власної ваги конструкції, снігових навантажень) та горизонтальні (вітрові, сейсмічні) сили. Це забезпечує загальну просторову жорсткість та стійкість будівлі.

Основними принципами є: достатня несуча здатність кріпильних елементів, стійкість до зсуву, запобігання відриву та забезпечення довговічності з’єднання. Згідно з Єврокодом 5 (EN 1995-1-1), розрахунки вузлових з’єднань повинні враховувати характеристики деревини, металевих елементів та їх взаємодію. Це включає розрахунок на зсувну міцність, витягування, продавлювання та інші види руйнування. Наприклад, для анкерних болтів, що працюють на витягування з бетону, необхідно враховувати довжину анкерування та діаметр, щоб забезпечити міцність, еквівалентну несучій здатності сталевого стержня. Для кріплення зсувних навантажень часто використовують дюбельні з’єднання або спеціальні металеві кутники, розраховані на конкретні величини сил.

Важливим аспектом є також диференціальні деформації: деревина під впливом вологості може змінювати свої розміри, що може спричинити додаткові напруження у вузлі. Тому проєктування має передбачати певні допуски або використання кріплень, що компенсують ці зміни. Наприклад, застосування болтів з великими шайбами, що запобігають продавлюванню деревини. Додатковою вимогою є забезпечення відповідного протипожежного захисту, оскільки CLT є горючим матеріалом. Деякі кріпильні елементи можуть бути захищені від прямого впливу вогню, або вузол може бути спроєктований таким чином, щоб забезпечити необхідний рівень вогнестійкості (наприклад, R30 або R60 за EN 13501-2).

Інтеграція проєктування з BIM-моделюванням дозволяє заздалегідь виявити потенційні колізії та оптимізувати розташування кріпильних елементів, досягаючи максимальної ефективності та безпеки вузла. Це забезпечує безшовну інтеграцію всіх елементів від етапу проєктів до фінального монтажу, зменшуючи ризики помилок на будівельному майданчику. Комплексний підхід до проєктування – запорука надійності всього об’єкта.

Для з’єднання CLT-панелей з ростверком використовується широкий спектр кріпильних рішень, вибір яких залежить від типу навантажень, геометрії вузла та вимог до архітектури. Серед найпоширеніших – це металеві кутники, анкерні болти, сталеві пластини, шпильки та спеціальні самонарізні шурупи.

1. Металеві кутники: Застосовуються для передачі вертикальних та частково горизонтальних навантажень. Їх фіксують до ростверку хімічними анкерами або дюбелями, а до CLT-панелі – самонарізними шурупами (наприклад, Spax) або цвяхами. Кутники зазвичай виготовляються з оцинкованої сталі товщиною 2-4 мм, що забезпечує захист від корозії. Важливо використовувати кутники з достатньою кількістю отворів та відповідного діаметру для оптимального розподілу навантаження. Згідно з DIN 1052, несуча здатність таких кутників повинна бути підтверджена розрахунком.

2. Анкерні болти та шпильки: Використовуються для створення жорстких з’єднань, що працюють як на зсув, так і на відрив. Анкерні болти закладаються в бетон ростверку під час його заливки або встановлюються за допомогою хімічних анкерів після його застигання. Діаметр болтів зазвичай становить від M12 до M24. При проєктуванні необхідно враховувати мінімальні відстані між анкерами та від краю ростверку, щоб уникнути розколювання бетону. Болти та шпильки кріпляться до CLT-панелей через просвердлені отвори, часто з використанням сталевих шайб та гайок, що забезпечують рівномірний притиск.

3. Сталеві пластини та шпонки: Для передачі великих зсувних навантажень можуть застосовуватися сталеві пластини, які врізаються у паз в CLT-панелі та фіксуються до ростверку анкерами. Шпонкові з’єднання, які використовують дерев’яні або сталеві шпонки, що вставляються у відповідні пази, забезпечують ефективну передачу сил зсуву та можуть бути частково прихованими. Для забезпечення надійного з’єднання CLT з ростверком, важливо також враховувати якість самих матеріалів та точність виконання робіт, про що детальніше можна прочитати у нашій статті CLT-панелі.

4. Приховані кріплення: Для досягнення естетичної чистоти та мінімалістичного дизайну застосовуються приховані кріплення, такі як самонарізні шурупи, що вкручуються під кутом, або спеціальні системи кріплення, що повністю інтегровані в товщу матеріалу. Хоча вони вимагають високої точності та спеціального обладнання, вони забезпечують чистий зовнішній вигляд та зменшують кількість відкритих металевих елементів, які можуть бути чутливими до корозії або створювати теплові містки. Важливо, щоб всі металеві кріпильні елементи мали антикорозійне покриття (наприклад, гаряче цинкування товщиною мінімум 55 мкм) відповідно до EN ISO 1461, що гарантує їх довговічність.

Монтаж вузла ‘Ростверк-CLT’ є однією з найвідповідальніших операцій при зведенні будівлі. Якість його виконання безпосередньо впливає на стійкість та довговічність усієї конструкції. Процес вимагає високої точності, дотримання технології та контролю на кожному етапі.

1. Підготовка ростверку: Після застигання бетону та досягнення ним проєктної міцності (зазвичай 70% від марочної міцності, що відповідає приблизно 7 дням при +20°C), поверхня ростверку ретельно очищається від будівельного сміття та пилу. Важливо перевірити горизонтальність поверхні нівеліром (допустимі відхилення зазвичай не перевищують ±3 мм на 10 м згідно з DIN 18202). Усі нерівності, що перевищують допустимі, необхідно вирівняти за допомогою самовирівнювальних сумішей або шліфування. На підготовлену поверхню укладається гідроізоляційний шар (наприклад, двошарова бітумна рулонна гідроізоляція або полімерна мембрана товщиною 1-2 мм), який запобігає проникненню капілярної вологи в CLT-панелі.

2. Розмітка та встановлення допоміжних елементів: На гідроізоляційний шар наноситься розмітка для встановлення перших CLT-панелей. Це може бути зроблено за допомогою лазерного нівеліра та маркувального шнура. Встановлюються тимчасові напрямні або опорні бруски, які допоможуть точно позиціонувати панелі під час їх встановлення. Якщо використовуються анкерні гільзи або закладні деталі, їх місцезнаходження ретельно перевіряється відповідно до проєктної документації.

3. Монтаж CLT-панелей: Панелі доставляються на будівельний майданчик і піднімаються за допомогою крана. Вони мають бути обладнані спеціальними монтажними стропами або захватами. Панель акуратно опускається на підготовлений ростверк, суворо дотримуючись розмітки. Важливо забезпечити її ідеальне горизонтальне та вертикальне положення за допомогою нівеліра та схилу. Зазвичай, перші панелі фіксуються тимчасовими розкосами для запобігання зсуву та падіння.

4. Кріплення вузла: Після точного позиціонування панелей, виконується їх остаточне кріплення до ростверку. Це може включати встановлення анкерних болтів, вкручування самонарізних шурупів через металеві кутники, або монтаж інших елементів кріплення, згідно з проєктом. Кожен кріпильний елемент має бути встановлений з відповідним моментом затягування, щоб уникнути пошкодження деревини або недостатньої фіксації. Для контролю моменту затягування використовують динамометричні ключі. Наприклад, для болтів М16 з класом міцності 8.8, рекомендований момент затягування становить приблизно 200 Н·м.

5. Герметизація та захист: Після монтажу кріплень, необхідно забезпечити герметизацію швів між CLT-панеллю та ростверком, а також місць проходження кріпильних елементів. Для цього використовують спеціальні стрічки, герметики або ущільнювальні прокладки. Це критично важливо для запобігання проникненню вологи та виникненню теплових містків. Ретельний контроль усіх цих етапів дозволяє забезпечити високу якість та довговічність з’єднання, що є запорукою надійності всієї дерев’яної будівлі.

Виконання вузла ‘Ростверк-CLT’ є завданням, що вимагає високої кваліфікації та уваги до деталей. На жаль, на практиці часто зустрічаються типові помилки, які можуть суттєво знизити несучу здатність вузла, його довговічність та теплотехнічну ефективність. Розуміння цих помилок і методів їх уникнення є критично важливим для будь-якого будівельного проєкту.

1. Нерівна поверхня ростверку: Одна з найпоширеніших помилок – нерівна або непідготовлена поверхня ростверку. Це призводить до щілин між ростверком та CLT-панеллю, які можуть стати джерелом проникнення вологи, теплових втрат та нерівномірного розподілу навантажень. Метод уникнення: Обов’язкове вирівнювання поверхні ростверку до допустимих значень (±3 мм на 10 м) за допомогою нівелювання та подальшого шліфування або заливки вирівнювальної суміші. Суворий контроль якості бетонних робіт та геодезичні вимірювання.

2. Недостатня гідроізоляція: Відсутність або неякісне виконання гідроізоляційного шару між ростверком та CLT-панеллю призводить до капілярного підняття вологи в деревину, що спричиняє гниття, зниження міцності та утворення грибка. Метод уникнення: Застосування перевірених рулонних або полімерних гідроізоляційних матеріалів у два шари з ретельним проклеюванням швів. Важливо забезпечити нахлест гідроізоляції не менше 100 мм та її виведення на бічні поверхні ростверку.

3. Неправильний вибір або монтаж кріплень: Використання кріпильних елементів, що не відповідають розрахунковим навантаженням, їх недостатня кількість або некоректне встановлення (наприклад, невідповідний момент затягування, відсутність шайб) значно знижує міцність вузла. Метод уникнення: Суворе дотримання проєктної документації, використання сертифікованих кріпильних елементів з відповідним антикорозійним покриттям. Обов’язкове використання динамометричних ключів для контролю моменту затягування болтів, а також навчання персоналу правилам монтажу.

4. Недотримання допусків при встановленні CLT-панелей: Навіть незначні відхилення від проєктного положення CLT-панелей можуть призвести до накопичення напружень, ускладнення подальшого монтажу та порушення геометрії всієї будівлі. Метод уникнення: Застосування високоточного геодезичного обладнання (лазерні нівеліри, тахеометри) для розмітки та контролю. Використання тимчасових опорних та розпірних елементів для фіксації панелей до їх остаточного кріплення. Регулярний контроль лінійних розмірів та вертикальності.

5. Відсутність захисту деревини під час монтажу: Залишення відкритих торців CLT-панелей без захисту від атмосферних опадів на тривалий час може призвести до розбухання деревини, її деформації та ураження грибком. Метод уникнення: Забезпечення тимчасового захисту відкритих елементів (наприклад, плівкою або спеціальними кришками) від дощу та прямих сонячних променів. Монтаж покрівлі або тимчасового навісу якомога швидше після встановлення стінових панелей. Важливо також звернути увагу на загальну організацію процесу, зокрема на системи вентиляції, які можуть впливати на мікроклімат і вологість в конструкціях. Суворе дотримання цих рекомендацій допоможе уникнути дороговартісних виправлень та забезпечить довговічність будівлі.

Крім структурної міцності, вузол ‘Ростверк-CLT’ повинен забезпечувати високі показники повітронепроникності та теплоізоляції. Це є ключовим для досягнення енергоефективності будівлі та створення комфортного мікроклімату всередині приміщень. Будь-які негерметичні з’єднання можуть призвести до значних теплових втрат, появи конденсату та зниження ефективності системи опалення/охолодження.

Повітронепроникність: Герметичність вузла є важливим параметром. Вимірюється коефіцієнтом повітрообміну (n50) при перепаді тиску 50 Па, який для будівель з високими показниками енергоефективності повинен бути менше 0.6 год⁻¹ згідно з EN 13829. Для досягнення цього в вузлі ‘Ростверк-CLT’ застосовуються спеціальні ущільнювальні стрічки (наприклад, на основі EPDM або бутилкаучуку) або поліуретанові герметики, що наносяться між ростверком та нижньою площиною CLT-панелі. Важливо забезпечити безперервність цього шару по всьому периметру, уникаючи розривів у кутах та в місцях проходження комунікацій. Усі отвори для анкерів або шпильок також повинні бути герметизовані після встановлення кріпильних елементів за допомогою спеціальних герметиків або манжет.

Теплотехнічні характеристики: Вузол є потенційним ‘тепловим містком’, через який відбуваються втрати тепла. Щоб мінімізувати це, необхідно: 1) Утеплення ростверку по периметру екструдованим пінополістиролом (XPS) з мінімальною товщиною 100-150 мм та коефіцієнтом теплопровідності λ=0.032 Вт/(м·К). Це запобігає охолодженню ростверку з боку ґрунту. 2) Використання теплоізоляційних прокладок між CLT-панеллю та ростверком. Це можуть бути тонкі шари XPS, піноскла або спеціальні високоміцні композитні матеріали з низьким коефіцієнтом теплопровідності, які одночасно виконують функцію теплоізоляції та вирівнюючої прокладки. Це допомагає розірвати прямий тепловий контакт між деревиною та бетоном.

Проєктування та виконання вузла повинно включати детальні теплотехнічні розрахунки, що дозволяють визначити лінійний коефіцієнт теплопередачі (ψ-значення) для цього вузла. Ці розрахунки проводяться за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення (наприклад, Therm) відповідно до EN ISO 10211. Зазвичай, для сучасних будівель, цей показник має бути мінімізований до значень, близьких до нуля. Комбінація щільної повітронепроникності та ефективної теплоізоляції забезпечує відповідність будівельним нормам та підвищує загальну енергоефективність будівлі, знижуючи експлуатаційні витрати.

Німеччина є одним зі світових лідерів у розвитку технологій дерев’яного будівництва, зокрема CLT. Тому німецькі стандарти (DIN) та практики є важливим орієнтиром для забезпечення якості та надійності вузлів з’єднання CLT-панелей з фундаментом. Ці норми охоплюють широкий спектр вимог – від матеріалів до методів монтажу та контролю якості.

DIN 1052: Цей стандарт є ключовим для розрахунку та проєктування дерев’яних конструкцій, включно з CLT. Він містить вимоги до міцності деревини, кріпильних елементів та методик розрахунку несучої здатності вузлів, включаючи з’єднання з бетоном. Наприклад, DIN 1052 регламентує розрахунок на витягування шурупів, зсувну міцність дюбельних з’єднань та поведінку металевих кріплень при різних навантаженнях. Це допомагає інженерам точно визначати необхідні параметри кріплень для забезпечення стабільності та безпеки конструкції.

DIN 18202 ‘Допуски в будівництві’: Цей стандарт є фундаментальним для контролю геометричних розмірів та допусків на будівельному майданчику. Для вузла ‘Ростверк-CLT’ він встановлює допустимі відхилення від площинності та горизонтальності поверхні ростверку (зазвичай ±3 мм на 10 м) та вертикальності CLT-панелей. Дотримання цих допусків критично важливе для забезпечення щільного прилягання елементів та мінімізації необхідності вирівнювання на етапі монтажу. Відхилення понад встановлені норми можуть призвести до необхідності демонтажу або складних коригувальних робіт, що спричиняє значні затримки та витрати.

Єврокод 5 (EN 1995-1-1): Хоча це загальноєвропейський стандарт, він широко застосовується в Німеччині для проєктування дерев’яних конструкцій. Він доповнює DIN 1052 та надає детальні вказівки щодо розрахунку міцності, жорсткості та стійкості дерев’яних елементів та з’єднань, враховуючи специфіку CLT-панелей. Особливо важливим є розділ, що стосується довгострокової поведінки деревини під навантаженням та впливу вологості, а також вимог до вогнестійкості з’єднань.

Кращі практики: Німецька будівельна галузь акцентує увагу на інтеграції BIM-технологій для точного проєктування та виготовлення CLT-панелей з усіма необхідними отворами та пазами заздалегідь. Також важливим є використання сертифікованих кріпильних елементів, які пройшли випробування відповідно до європейських стандартів (ETA – European Technical Assessment). Під час монтажу, велика увага приділяється захисту деревини від вологи, тимчасовій стабілізації панелей та герметизації всіх стиків. Застосування цих стандартів та практик забезпечує високу якість, довговічність та безпеку будівель з CLT.