ЛЕКЦИЯ №8

НАРУЖНЫЕ СТЕНЫ МАЛОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ

План лекции.

Общие требования.

Деформационные швы.

Классификация стен

Конструктивные элементы стен.

Общие требования и классификация

Одной из наиболее важных и сложных конструктивных элементов здания является наружная стена (4.1).

Наружные стены подвергаются многочисленным и разнообразным силовым и несиловым воздействиям (рис.4.1). Они воспринимают собственную массу, постоянные и временные нагрузки от перекрытий и крыш, воздействия ветра, неравномерных деформаций основания, сейсмических сил и др. С внешней стороны наружные стены подвержены воздействию солнечной радиации, атмосферных осадков, переменных температур и влажности наружного воздуха, внешнего шума, а с внутренней – воздействию теплового потока, потока водяного пара, шума.

Рис.4.1. Нагрузки и воздействия на конструкцию наружной стены.

Выполняя функции наружной ограждающей конструкции и композиционного элемента фасадов, а часто и несущей конструкции, наружная стена должна отвечать требованиям прочности, долговечности и огнестойкости, соответствующим классу капитальности здания, защищать помещения от неблагоприятных внешних воздействий, обеспечивать необходимый температурно-влажностный режим ограждаемых помещений, обладать декоративными качествами. Одновременно конструкция наружной стены должна удовлетворять требованиям индустриальности, а также экономическим требованиям минимальной материалоемкости и стоимости, так как наружные стены являются наиболее дорогой конструкцией (20 – 25% стоимости всех конструкций здания).

В наружных стенах обычно располагают оконные проемы для освещения помещений и дверные проемы – входные и для выхода на балконы и лоджии. В комплекс конструкций стены включают заполнение проемов окон, входных и балконных дверей, конструкции открытых помещений. Эти элементы и их сопряжения со стеной должны отвечать перечисленным выше требованиям. Поскольку статические функции стен и их изоляционные свойства достигаются при взаимодействии с внутренними несущими конструкциями, разработка конструкций наружных стен включает решение сопряжений и стыков с перекрытиями, внутренними стенами или каркасом.

Деформационные швы

Наружные стены, а вместе с ними и остальные конструкции здания при необходимости и в зависимости от природно-климатических и инженерно-геологических условий строительства, а также с учетом особенностей объемно-планировочных решений рассекаются вертикальными деформационными швами (4.2) различных типов: температурно-усадочными, осадочными, антисейсмическими и др. (рис.4.2).

Рис.4.2. Деформационные швы: а – температурно-усадочный; б – осадочный І типа; в – осадочный ІІ типа; г – антисейсмический.

Температурно-усадочные швы устраивают во избежание образования в стенах трещин и перекосов, вызываемых концентрацией усилий от воздействия переменных температур и усадки материала (каменной кладки, монолитных или сборных бетонных конструкций и др.). Температурно-усадочные швы рассекают конструкции только наземной части здания. Расстояния между температурно-усадочными швами назначают в соответствии с климатическими условиями и физико-механическими свойствами стеновых материалов. Так, например, для наружных стен из глиняного кирпича на растворе марки М50 и более расстояния между температурно-усадочными швами 40 – 100 м принимают по СНиП ІІ-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции». При этом наименьшее расстояние относится к наиболее суровым климатическим условиям.

В зданиях с продольными несущими стенами швы устраивают в зоне примыкания к поперечным стенам или перегородкам, в зданиях с поперечными несущими стенами швы часто устраивают в виде двух спаренных стен. Наименьшая ширина шва составляет 20 мм. Швы необходимо защищать от продувания, промерзания и сквозных протечек с помощью металлических компенсаторов, герметизации, утепляющих вкладышей. Примеры конструктивных решений температурно-усадочных швов в кирпичных и панельных стенах даны на рис.4.3.

Рис.4.3. Детали устройства температурных швов в кирпичных и панельных зданиях: а – с продольными несущими стенами (в зоне поперечной диафрагмы жесткости); б – с поперечными стенами при парных внутренних стенах; в – в панельных зданиях с поперечными стенами; 1 – наружная стена; 2 – внутренняя стена; 3 – утепляющий вкладыш в обертке из рубероида; 4 – конопатка; 5 – раствор; 6 – нащельник; 7 – плита перекрытия; 8 – панель наружной стены; 9 – то же, внутренней.

Осадочные швы следует предусматривать в местах резких перепадов этажности здания (осадочные швы первого типа), а также при значительной неравномерности деформаций основания по протяженности здания, вызванной спецификой геологического строения основания (осадочные швы второго типа). Осадочные швы первого типа назначают для компенсации различий вертикальных деформаций наземных конструкций высокой и низкой частей здания, в связи с чем их устраивают аналогично температурно-усадочным только в наземных конструкциях. Конструкция шва в бескаркасных зданиях предусматривает устройство шва скольжения в зоне опирания перекрытия малоэтажной части здания на стены многоэтажной, в каркасных – шарнирное опирание ригелей малоэтажной части на колонны многоэтажной. Осадочные швы второго типа разрезают здание на всю высоту – от конька до подошвы фундамента. Такие швы в бескаркасных зданиях конструируют в виде парных рам. Номинальная ширина осадочных швов первого и второго типа 20 мм.

Перемена температур, влажность, климат в целом, сейсмика и динамические нагрузки - это факторы, которые нередко приводят к деформации конструкции. Чтобы изменения объема строительных материалов (расширение или сжатие ввиду разницы температур) или проседание элементов (из-за ошибок в или недостаточной надежности почв) не повлекли за собой разрушение всей конструкции, желательно применять деформационный шов.

Типы деформационных швов

В зависимости от того, предотвращение какого типа деформации необходимо, швы различают температурные, усадочные, антисейсмические и осадочные.

Применяется для того, чтобы предотвратить горизонтальные изменения. При расчете промышленного здания с каркасной конструктивной схемой швы располагают не реже, чем через каждые 60 м для отапливаемых и 40 м для неотапливаемых зданий. Как правило, температурные швы затрагивают только надземные конструкции, в то время как фундамент менее подвержен воздействию температурных разниц.

Осадочный деформационный шов необходим для того, чтобы не допустить появления трещин в конструктивных элементах в результате того, что нагрузка распределена неравномерно или грунты относятся к слабым и некоторые элементы проседают. В отличие от температурного шва осадочный разделяет и фундамент.

Антисейсмические деформационные швы в зданиях, расположенных в зоне с повышенной сейсмической активностью, практически необходимы. За их счет здание разделяется на блоки, по сути не зависящие друг от друга, и поэтому в случае землетрясения разрушение или деформация одного блока не скажется на других.

Если ваша конструкция состоит из монолитных железобетонных стен, усадочный деформационный шов необходим. Дело в том, что бетон имеет свойство усаживаться и уменьшаться в размерах - то есть стена, залитая непосредственно на месте строительства, а не собранная из железобетонных панелей, непременно уменьшится в объеме, образовав зазор. Для удобства дальнейших работ усадочный шов делается перед заливкой очередной стены, а после того как бетон просохнет, швы и зазоры заделывают.

Уплотнение и изоляция швов

Данному аспекту очень важно уделить особое внимание: швы должны быть хорошо защищены от воздействия внешних факторов. Для этого используются различные виды изоляции и заполнителя. Полиуретановые или эпоксидные герметики - неплохой вариант: они обладают высокой твердостью и не очень эластичны; другой вариант -

использование пенополиэтиленового шнура с последующей заделкой герметиком. Еще один вариант - это заполнение деформационного шва А деформационный шов в стене, заполненный минватой, необходимо заделать эластичной массой, стойкой к воздействию погодных условий и защищающей заполнитель от попадания влаги и сырости. Кроме заполнителей, шов можно защитить при помощи профиля или планки подходящего размера.

Размеры швов

Ширина деформационных швов варьируется от 0,3 см до 100, в зависимости от типа шва, а также условий эксплуатации здания. Температурные швы достигают 4 см (узкие), а усадочные бывают средними (4-10 см) и широкими (10-100 см).

В этой статье мы расскажем о том, что собой представляют деформационные швы в бетонных полах и аналогичных конструкциях и зачем они нужны. Также мы рассмотрим основные типы этих конструкционных элементов и способы их реализации.

Основные особенности и необходимость применения

На фото — заполнение полости шва силиконовым герметиком

Для опытных строителей склонность бетона к растрескиванию на этапе высыхания смеси не является секретом. Но оказывается, склонность к растрескиванию сохраняется и в ходе последующей эксплуатации готового объекта ().

Такие процессы могут быть спровоцированы температурными и усадочными расширениями материала. И если своевременно не компенсировать возникающие напряжения, разрушительный процесс негативно скажется на состоянии всего сооружения.

Грамотное и своевременное устройство деформационных швов в бетонных полах позволяет минимизировать негативное воздействие температурных и усадочных расширений и таким образом обеспечить строительному объекту или сооружению продолжительный эксплуатационный ресурс.

Статистика использования конструкций, оснащенных швами, показывает, что они способны противостоять таким факторам, как:

• температурные колебания;
• усадочные процессы;
• изменение параметров влагосодержания в окружающем воздухе;
• химические реакции в толще пола;
• ползучесть бетона.

Деформационные швы являются обязательным условием при организации монолитных бетонных полов и согласно строительным нормативам используются если:

• пол имеет сложную конфигурацию;
• площадь стяжки больше 40 м²;
• одна из сторон помещения в длину имеет более 8 м;
• температура пола в процессе эксплуатации выше, чем это необходимо.

Деформационные швы в бетоне по СНиПу располагаются:

• вблизи дверных проемов
• по периметру стен;
• в местах соединения пола и других бетонных конструкций.

Типы повсеместно используемых швов

Чаще всего применяются следующие типы деформационных швов:

• усадочные;
• изоляционные;
• конструкционные.

Рассмотрим подробнее особенности каждой из вышеперечисленных категорий:

• Усадочные швы;

Бетонное покрытие твердеет и просыхает неравномерно, то есть, сверху слой просыхает быстрее, чем снизу. В итоге, уровень стяжки с краю получается несколько выше, чем по центру.

Это естественный процесс, но его результатом становятся возникающие напряжения и, как следствие, образование трещин. Предотвратить такие последствия позволяет применение усадочных швов.

Швы нарезаются на глубину 1/3 части от толщины бетонной стяжки. Нарезка выполняется сразу же по окончанию финишной обработки покрытия. В промышленных масштабах нарезка выполняется посредством швонарезчика с функцией водного орошения резца.

Важно: При выполнении таких работ своими руками, на стадии средней влажности бетона устанавливаются рейки требуемых размеров, которые впоследствии можно будет удалить и получить шов нужной формы.

• Изоляционные швы;

Эта разновидность деформационного шва применяется в бетонных конструкциях в целях предотвращения передачи деформаций на стяжку от капитальных архитектурных сооружений.

Элементы данного типа располагаются преимущественно по периметру фундамента вокруг колонн и вдоль стен. В этом случае не применяется швонарезчик. Специальный упругий изоляционный материал, цена которого невысока, укладывается по линии прохождения будущего шва до нанесения бетонного раствора.

• Конструкционные швы;

Этот тип разграничений применяется в том случае, если во время укладки стяжки сделан перерыв. То есть, шов соединяет ранее уложенный и нанесённый впоследствии слои бетона.

Форма этого разделительного элемента сложная и в сечении напоминает соединение типа «шип-паз». При обустройстве не используется швонарезчик, а работы ведутся преимущественно по сырому бетону с использованием реек.

Расстояние между швами

На фото — компенсационные зазоры в стяжке пола, уложенной своими руками

Температурно-усадочные швы применяются для ограничения напряжений, но для того чтобы они эффективно выполняли свою функцию нужно правильно рассчитать их расположение и прежде всего расстояние друг от друга ().

В соответствии с общепринятыми нормами, расстояние между разделительными элементами должно быть не больше 150 метров для зданий отапливаемого типа на основе сборных конструкций и 90 метров для зданий, возведённых с применением монолитных и сборно-монолитных конструкций.

Важно: Если здание неотапливаемое, то заявленное расстояние между деформационными швами в железобетоне следует уменьшить на 20%.

Герметизация разделительных элементов

На объектах с повышенными требованиями, предъявляемыми к гидрофобности стяжек пола, появляется необходимость в герметизации швов.

Это объясняется тем, что избыточная влага, попадая в полость разделительного элемента, способствует постепенному отслаиванию покрытий. Более того, разрушительный процесс становится более интенсивным при повышении температуры воздуха в помещении.

Своевременно выполнив герметизацию, можно предотвратить негативное воздействие избыточной влажности. Кроме того, правильно выполненная герметизация предотвращает вероятность засорения полости шва.

Важным моментом является выбор герметика. В этом случае необходимо учесть эксплуатационные условия и нагрузки, оказываемые на бетонное покрытие.

Среди повсеместно применяемых герметиков, следует отметить следующие составы:

• силиконы
• полибутиленовые мастики;
• термопласты холодного и горячего отверждения на основе битума или бутилкаучука;
• термореактопласты на основе полиуретанов, винилацетатов и полисульфидов.

Следует учитывать то, что напольные покрытия, в пределах объектов промышленного назначения, должны не только легко очищаться от загрязнений посредством сухой и влажной уборки, но и одновременно выдерживать существенные механические нагрузки.

Принимая во внимание требования, предъявляемые к таким полам, можно предположить, что герметик должен одновременно быть достаточно твердым, чтобы выдерживать нагрузки, но и эластичным чтобы препятствовать образованию сколов.

Самостоятельное устройство водонепроницаемого деформационного шва

Рассмотрим то как, используя алмазное бурение отверстий в бетоне, можно сделать разделительный элемент на уже сухой стяжке.

• На первом этапе с помощью шнурки или длинного штукатурного правила намечается линия, по которой будем нарезать штробы. В среднем, ширина канавы должна составлять 20-30 см, а глубина 3-4 см.
• После того как сделали всю необходимую разметку, нарезаем бетон штроборезом, установив резец на нужную глубину. Учитывая то, что резка железобетона алмазными кругами выполняется на небольшую ширину, режем несколько штроб. Вырубаем бетон перфоратором, стараясь сделать это как можно ровнее.
• Посредине выкладываем временный профиль, для этого подойдут ровные рейки шириной до 5 см или алюминиевый профиль, который применяется при монтаже гипсокартона.
• С обеих сторон профиль заливается бетоном. Примерно через 1-2 часа профиль демонтируется.
• После того как бетон полностью высох, полученный зазор заливается герметиком и разглаживается.

Вывод

Теперь вы знаете, какова инструкция устройства разделительных швов, также вы получили общее представление о том, как справиться с этой работой самостоятельно (

Деформационные швы

Деформационный шов – это шов шириной не менее 20 мм, разделяющий здание на отдельные отсеки. Благодаря такому рассечению каждый отсек здания получает возможность независимых деформаций.

В зависимости от назначения деформационные швы разделяются на три основных типа:

– температурно-усадочные швы устраивают во избежание образования трещин и перекосов в наружных стенах зданий из-за перепадов температур воздуха снаружи и внутри здания. Швы данного типа рассекают конструкции только наземной части здания – стены, перекрытия, покрытие и обеспечивают независимость их горизонтальных перемещений относительно друг друга. Фундаменты и другие подземные части здания при этом не рассекаются, т. к. перепады температур для них меньше и деформации не достигают опасных величин.

Расстояния между температурно-усадочными швами назначаются в зависимости от климатических условий места строительства и материала наружных стен здания. Например, в жилых зданиях это расстояние составляет 40 ¸ 100 м при кирпичных стенах и 75 ¸ 150 м при стенах из бетонных панелей (чем ниже температура наружного воздуха в месте строительства здания, тем меньшее расстояние назначается между деформационными швами). Отсек здания, расположенный между двумя температурно-усадочными швами или между торцом здания и швом называется температурным отсеком или температурным блоком ;

– осадочные швы предусматривают в тех случаях, когда ожидается неодинаковая и неравномерная осадка смежных частей здания. Такая осадка может происходить при перепадах высот отдельных частей здания более 10 м, при различных нагрузках на основание, а также при разнородных грунтах под фундаментами.

Рис. 3.67. Схемы устройства деформационных швов в зданиях:

а – температурно-усадочный;

б – осадочный:

1 – надземная часть здания;

2 – подземная часть (фундамент);

3 – деформационный шов

Осадочные швы расчленяют по вертикали все конструкции здания, включая его подземную часть. Это позволяет обеспечить самостоятельную осадку отдельных объемов здания. Осадочные швы обеспечивают не только вертикальные, но и горизонтальные перемещения расчлененных частей, поэтому их можно совмещать с температурно-усадочными швами. Данный тип деформационных швов называется температурно-осадочными;

– антисейсмические швы предусматривают в зданиях, располагаемых в сейсмоопасных районах. Антисейсмический шов так же, как и осадочный шов, расчленяет здание по всей высоте (надземную и подземную части) на отдельные отсеки, представляющие собой самостоятельные устойчивые объемы, что обеспечивает их независимую осадку.

На рис. 3.67 показаны схемы устройства деформационных швов в зданиях.

В промышленных зданиях, имеющих большие размеры в плане или состоящих из нескольких объемов с различными высотами и нагрузками на основание, предусматривают деформационные швы, которые в зависимости от назначения подразделяют на температурные, осадочные и антисейсмические.

Температурные швы предупреждают образование тропит в констргктнвных элементах зданий от деформаций, вызываемых колебаниями температуры наружного и внутреннего воздхха. Температурные швы (продольные и поперечные), расчленяя по вертикали все надземные конструкции здания на отдельные части, обеспечивают независимость их горизонтальных перемещений.

Фундаменты и другие подземные элементы здания температурными швами не расчленяют, так как они под воздействием температуры не деформируются до опасной величины.

Осадочные швы предусматривают в тех случаях, когда ожидается неодинаковая и неравномерная осадка смежных частей здания. Такая осадка может происходить при значительной разнице высот смежных частей (более 10 м или более 3-х этажей), при различных по величине и характеру нагрузках на основание, при разнородных грунтах основания под фундаментами и при осуществлении пристроек к существующим зданиям.

Осадочные швы устраивают на границе смежных частей здания, и в отличие от температурных они расчленяют по вертикали все конструкции здания, допуская самостоятельную осадку отдельных его объемов. Осадочные швы обеспечивают и горизонтальные перемещения расчлененных частей, поэтому их можно совмещать с температурными швами. В этом случае их называют температурно-осадочными.
Антисейсмические швы предусматривают в зданиях, располагаемых в районах с землетрясениями. Такие швы разрезают здание на отдельные отсеки, представляющие собой самостоятельные устойчивые объемы, и обеспечивают их независимую осадку.

Расстояние между температурными швами определяют в зависимости от конструктивного решения здания, климатических показателей района строительства и температуры внутреннего воздуха. В отапливаемых зданиях со сборным железобетонным каркасом (или смешанным - железобетонные колонны и металлические или деревянные покрытия) это расстояние принимают равным 60-72 м, в неотапливаемых зданиях или в открытых сооружениях - 40 м.

При стальном каркасе температурные швы устраиваются: в отапливаемых зданиях через 150-230 м, в неотапливаемых зданиях и горячих цехах - через 120-200 м, в открытых эстакадах - через 130 м.

В деревянных конструкциях температурные швы не предусматривают.
В промышленных зданиях массового строительства обычно устраивают температурные швы. В зависимости от места расположения в здании их подразделяют на поперечные и продольные. Поперечные температурные швы в каркасах размещают на двух рядах колонн, на каждый из которых опираются стропильные конструкции покрытия.

В одноэтажных зданиях шов, как правило, не имеет вставки (рис. 7, г), в многоэтажных - может быть со вставкой (рис. 9, д) и без нее (рис. 9, е). Предпочтение отдают швам без вставки, так как в этом случае не требуются доборные ограждающие элементы. Колонны по обе стороны оси шва заделывают в общий фундамент (рис. 30, б).

Продольные температурные швы в зданиях с железобетонным каркасом устраивают на двух рядах колонн со вставкой, ширина которой в зависимости от типа привязки в смежных пролетах принимается 500 и 1000 мм (рис. 8, а). В зданиях с цельнометаллическим каркасом и смешанным (железобетонные колонны и металлические фермы) продольные швы следует решать на одном ряду колонн.
В ограждающих конструкциях зданий (стенах, покрытиях, перекрытиях и полах) температурные швы предусматривают в тех же местах, что и в несущих конструкциях.

Рис. 125. Температурные швы в ограждающих конструкциях:
а -поперечный шов в покрытии; б -то же, продольный; в - шов в месте перепада высот смежны» пролетов; г -в стене, без вставки; д. е - в полах при значительных воздействиях; ж - в полах из кирпича, брусчатки, торцов, 1 - плита покрытия; 2 - фасонный элемент из стали; 3 - основной кровельный ковер; 4 - стеклоткань; 5 - дополнительные слои ковра; 6-кровельная сталь; 7 - полужесткие ыинераловатные плиты; в - бронирующий слой; 9 - дюбели; 10 - кирпичная стенка; 11 - компенсатор из кровельной стали; 12 - стальной щит; 13 - воронка; И - стеновая панель; « - просмоленная оакля (ила мастика); 16 - уголок; 17 - эластичная пластмасса

Поперечный и продольный температурные швы в покрытии выполняют без разрыва кровельного ковра (рис. 125, а, б). Вдоль швов укладывают полуцилиндрические компенсаторы из оцинкованной стали и крепят их к плитам покрытия дюбелями. По компенсаторам укладывают утеплитель из полужестких минераловатных плит, оцинкованную сталь и водо-изоляционный ковер, который в пределах шва усиливают дополнительными слоями рулонного материала и стеклоткани на мастике.

На скатных покрытиях вдоль продольного шва предусматривают два ряда водоприемных воронок.

При наличии в покрытии перепада высот пролетов с ним совмещают и температурный шов. В этом случае для заделки кровельного ковра на покрытии нижнего пролета устраивают кирпичную стенку, опирающуюся на стальной щит. Стальной щит крепят к консолям из уголков, заделываемых в швы между торцами плит покрытия. Сверху шов покрывают компенсатором и фартуком из оцинкованной стали (рис. 125, в).

Стеновые панели, примыкающие к температурному шву, крепят к колоннам каркаса теми же приборами, что и рядовые панели (рис. 125, г). В местах швов со вставкой применяют специальные доборные стеновые блоки. Зазор между гранями шва, имеющий ширину 20 мм, заполняют просмоленной паклей или упругим материалом, например, мастикой изол или пороизолом. Иногда с наружной стороны шов закрывают компенсатором из оцинкованной стали, который крепят гвоздями (или дюбелями) к стеновым панелям.

Температурные швы в полах на грунте с бетонным или другим жестким подстилающим слоем предусматривают только в помещениях с длительной отрицательной температурой в зимний период. Расстояние между швами в обоих направлениях принимают равным 6-8 м.

Температурные швы в полах на перекрытиях многоэтажных зданий устраивают в местах расположения основных швов.

В полах со сплошными и плитными покрытиями (бетонными, цементными, металлоцементными, асфальтобетонными, мозаичными, из металлических плит), в зонах со значительными механическими воздействиями по обе стороны шва предусматривают окаймляющие уголки, которые крепят к подстилающему слою или к плитам перекрытия анкерами через 0,5-0,6 м (рис. 125, <5); иногда перекрывают шов широкой накладкой из эластичной пластмассы (рис. 125, е). Там, где отсутствуют значительные механические воздействия на пол, уголки не предусматриваются.

В полах из ксилолита по обе стороны шва укладывают деревянные рейки, которые крепят к антисептированным пробкам, заделываемым в подстилающий слой или в плиты перекрытий через 0,5-0,6 м.
В полах из кирпича, брусчатки, деревянных торцовых шашек штучные элементы в рядах, примыкающих к шву, укладывают длинной стороной перпендикулярно направлению шва (рис. 125, ж).

Ширину шва в жестком подстилающем слое или в перекрытии принимают 15-20 мм, а в одежде пола - 6-10 мм. Швы перекрывают компенсаторами из оцинкованной стали и заполняют эластичными материалами или мастиками.