Зовнішні стіни- Найскладніша конструкція будівлі. Вони піддаються численним та різноманітним силовим та несиловим впливам (рис. 1). Стіни сприймають власну масу, постійні і тимчасові навантаження від перекриттів і дахів, впливу вітру, нерівномірних деформацій основи, сейсмічних сил та ін. З зовнішнього боку зовнішні стіни піддаються впливу сонячної радіації, атмосферних опадів, змінних температур з внутрішньої – впливу теплового потоку, потоку водяної пари, шуму. Виконуючи функцію зовнішньої огороджувальної конструкції та композиційного елемента фасадів, а часто несучої конструкції, зовнішня стіна має відповідати вимогам міцності, довговічності та вогнестійкості, що відповідають класу капітальності будівлі, захищати приміщення та несприятливих зовнішніх впливів, забезпечувати необхідний температурно-вологісний режим огороджуваних приміщень, мати декоративні якості. Одночасно конструкція зовнішньої стіни повинна задовольняти вимогам індустріальності, а також економічним вимогам мінімальної матеріаломісткості та вартості, оскільки зовнішні стіни є найдорожчою конструкцією (20-25 % вартості конструкцій будівлі)
У зовнішніх стінах зазвичай мають віконні отвори для освітлення приміщень і дверні отвори - вхідні і для виходу на балкони і лоджії. У комплекс конструкцій стіни включають заповнення отворів вікон, вхідних та балконних дверей, конструкції. відкритих приміщень. Ці елементи та їх сполучення зі стіною повинні відповідати переліченим вище вимогам. Оскільки статичні функції стін та їх ізоляційні властивості досягаються при взаємодії з внутрішніми конструкціями, що несуть, розробка конструкцій зовнішніх стін включає рев залежності від природно-кліматичних та інженерно-геологічних умов будівництва, а також з урахуванням особливостей об'ємно-планувальних рішень розсікаються вертикальними деформаційними швами різних типів: температурно-збіжними, осадовими, антисейсмічними та ін.
Класифікація.
За статичною функцієюрозрізняють несучі, самонесучі або ненесучі конструкції.
Несучі стіникрім вертикального навантаження від власної маси сприймають і передають фундаментам навантаження від суміжних конструкцій: перекриттів, перегородок, дахів та ін. Самонесучі стінисприймають вертикальне навантаження тільки від власної маси (включаючи навантаження від балконів, еркерів, парапетів та інших елементів стіни) та передають її на фундаменти безпосередньо або через цокольні панелі, рандбалки, ростверки або інші конструкції. Несучі стіниповерхово або через кілька поверхів оперти на суміжні внутрішні конструкції будівлі (перекриття, стіни, каркас). Вони несуть навантаження від власної ваги та вітру в межах поверху заввишки не більше 6м. Несучі і самонесучі стіни сприймають поряд з вертикальними і горизонтальними навантаженнями, будучи вертикальними елементами, жорсткості споруд.
Несучі та несучі зовнішні стіни можуть бути застосовані в будинках будь-якої поверховості. Висота самонесучих стін обмежена з метою запобігання несприятливим в експлуатаційному відношенні взаємних зміщень самонесучих та внутрішніх несучих конструкцій, що супроводжуються місцевими ушкодженнями обробки приміщень та появою тріщин.
За матеріаломрозрізняють чотири основні типи конструкцій стін: бетонні, кам'яні, з небетонних матеріалів та дерев'яні. Відповідно до будівельної системи кожен тип стіни містить кілька видів конструкцій: бетонні стіни - з монолітного бетону, великих блоків або панелей; кам'яні стіни - ручної кладки, стіни з кам'яних блоків та панелей; стіни з небетонних матеріалів- фахверкові та панельні каркасні та безкаркасні; дерев'яні стіни - рубані з колод або брусів каркасно-обшивні, каркасно-щитові, щитові та панельні.
Конструктивні рішення. Зовнішні стіни можуть бути одношарової або шаруватої конструкції. Одношаровістіни зводять з панелей, бетонних або кам'яних блоків, монолітного бетону, каменю, цегли, дерев'яних колод або брусів. У шаруватих стінахвиконання різних функцій покладено різні матеріали. Функції міцності забезпечують бетон, камінь, дерево; функції довговічності – бетон, камінь, дерево або листовий матеріал (алюмінієві сплави, емальована сталь, азбестоцемент або ін.); функції теплоізоляції - ефективні утеплювачі (мінераловатні плити, фіброліт, пінополістирол та ін.); функції пароізоляції - рулонні матеріали (прокладочний руберойд, фольга та ін), щільний бетон або мастики; декоративні функції – різні облицювальні матеріали. До шарів такої огороджувальної конструкції може бути включений повітряний прошарок. Замкнутий - підвищення її опору теплопередачі, вентилируемый - захисту приміщення від радіаційного перегріву або зменшення деформацій зовнішнього облицювального шару стіни.
Конструкції одно- та багатошарових стін можуть бути виконані повнозбірними або у традиційній техніці.
Стіни з дрібнорозмірних елементів (кам'яні стіни): - область застосування; матеріали та види кладок; основні заходи щодо забезпечення міцності, стійкості, довговічності, теплозахисної здатності; деталі кам'яних стін (цоколі, отвори, карнизи та парапети).
Стіни ручної кладки. матеріалом для кам'яних стін є цегла або каміння правильної форми, виконані з природних або штучних (обпалена глина, бетони) матеріалів, і розчин (вапняний, вапняно-цементний або цементний), по якому каміння укладають горизонтальними рядами із взаємною перев'язкою швів. Цегла (глиняна і силікатна, повнотіла і пустотіла) має масу до 4-4,3 кг, каміння /м3 з природних легких кам'яних матеріалів щільністю до 1800 кг/м3) мають висоту до 20 см і масу до 30 кг.
Міцність конструкції стінизабезпечують міцність каменю та розчину та укладання каменів із взаємною перев'язкою вертикальних швів. При цьому перев'язка швів кладки передбачена не тільки в площині стіни, а й у площині поперечних стін, що примикають до неї. Найбільш поширений тип кладки - шестирядна, де п'ять послідовно укладених з перев'язкою в площині стіни ложкових рядів перев'язують (у площині та з площини стіни) шостим тичковим рядом. Тільки за високі вимогидо міцності стіни застосовують більш трудомістку дворядну кладку з перев'язкою всіх вертикальних швів у кожному ряду (так звану ланцюгову кладку).
Стійкість кам'яних зовнішніх стінзабезпечується їхньою просторовою взаємодією з внутрішніми несучими конструкціями - стінами та перекриттями. Для забезпечення просторової взаємодії зовнішні стіни жорстко пов'язують із внутрішніми стінами перев'язкою кладки, а з перекриттями із залізобетонних настилів - закладом останніх у стіну не менше ніж на 100 мм, опиранням на стіну через шар міцного розчину та з'єднанням стін із перекриттями сталевими анкерами. При влаштуванні перекриттів по балках останні заводять у стіну на 250 мм і зв'язують анкерами з кладкою через кожні б м. У багатоповерхових будинках, крім того, передбачають поверхові арматурні пояси, що розташовуються в розчинному шві під перекриттям або над ним (при високих надоконних перемичках).
Довговічністькам'яних стінок забезпечує морозостійкість матеріалів, що застосовуються для зовнішньої частини кладки. Відповідно марки каміння та облицювальних матеріалів по морозостійкості для зовнішніх стін житлових будівель середньої та підвищеної поверховості, що будуються в помірному кліматі, приймають не нижче 15 Мрз, а для окремих деталей стін (карнизи, парапети, підвіконня, пояски, цоколі тощо). , схильних до особливо інтенсивного атмосферного зволоження - 35 Мрз.
Теплозахисна здатністьзовнішніх стін при проектуванні призначається відповідно до гігієнічних вимог і з урахуванням необхідності економії паливних ресурсів. Товщину стіни приймають за найбільшим із значень, отриманих в результаті розрахунків необхідного R 0 тр економічно доцільного опору теплопередачі R 0 ек і статичного розрахунку. Матеріали та конструкції кам'яних стін мають різноманітні теплотехнічні якості. Коефіцієнт теплопровідності суцільної кам'яної кладки змінюється в межах 0,7 Вт/(м°С) для кладки з туфу до 0,35 Вт/(м°С) для кладки з керамічних каменів. Це дає можливість за рахунок вибору найбільш теплоефективного матеріалу суттєво зменшити переріз одношарової стіни, її масивність, вартість та трудомісткість зведення. Тому суцільну кладку зовнішніх стін виконують переважно з пустотілих керамічних, легкобетонних каменів або цегли. Для економії каменю та трудовитрат при збереженні необхідної теплозахисної здатності застосовують полегшені багатошарові стіни. У житлових будинках найпоширеніші – тришарові конструкції полегшених кладок. Вони містять поздовжні стінки товщиною по півцегли і між ними внутрішній шар, що утеплює. Іноді за вимогами міцності внутрішній шар кладки, який передають навантаження від перекриттів, виконують товщиною в 1 цеглу.
Відмінності у конструкціях кладок полягають у способах забезпечення спільної статичної роботи зовнішніх шарів кладки, а також у матеріалі утеплення та участі цього матеріалу у статичній роботі стіни. Зв'язки між шарами проектують гнучкими чи твердими. Гнучкі зв'язки виконують у вигляді сталевих скоб. При гнучких зв'язках цегляні шари стіни окремо сприймають навантаження, що припадають на них.
Жорсткі зв'язки виконують у вигляді поперечних діафрагм, що з'єднують зовнішні шари. За розташуванням поперечних діафрагм розрізняють конструкції стін з горизонтальними і вертикальними зв'язками. У стінах з горизонтальними діафрагмами останні виконують через кожні п'ять рядів, у стінах з вертикальними діафрагмами (колодцева кладка) крок діафрагм становить 0,65 або 1,17 м. Для утеплення полегшених кладок застосовують утеплювачі з напівжорстких мінераловатних плит на синтетичній або фіброліту, піноскла, вкладиші з легкого або пористого бетону, монолітний легкий бетон щільністю до 1400 кг/м3 або мінеральні засипки щільністю до 1000 кг/м3.
Деталі кам'яних стін. Цоколі кам'яних стін виконують із міцної повнотілої цегли суцільної кладки. Марка цеглини по морозостійкості - 50 МРЗ. На відстані 15-20 см від верху вимощення укладають горизонтальний гідроізоляційний шар, що захищає наземну частину стіни від ґрунтової вологи. Гідроізоляційний шар виконують із двох шарів руберойду на мастиці або з цементного розчину. Відповідно до композиційного рішення іноді застосовують облицювання цегляного цоколя плитами природного каменю або притуленими. керамічними плитками.
При виконанні цоколя з фундаментних бетонних блоків або цокольних панелей останні розміщують з відступом всередину від фасадної поверхні (так званий цоколь з підрізанням). При цьому в нависаючій над цоколем зовнішній стініфасадне каміння нижнього ряду кладки замінюють залізобетонними брусками. Цоколь з бетонних блоків зазвичай облицьовують прнслонними керамічними плитками, а цокольні панелі мають захисно-оздоблювальний шар, виконаний на заводі з декоративного бетону або облицювальних плиток.
Отворивіконні та дверні в кам'яних стінах виконують з пристроєм чвертей із зовнішнього боку по вертикальних та верхніх гранях. Чверть захищають від інфільтрації стик кладки зі столярним блоком заповнення отвору. Розмір чверті в цегляній кладці 65 на 120 чи 88 на 120, у кам'яній – 100 на 100 мм. Отвори перекривають, як правило, збірними залізобетонними перемичками, що сприймають вертикальне навантаження від вищележачої кладки, а в несучих стінахта від перекриттів.
Вінчаюча частина зовнішніх стін виконується у вигляді карниза при зовнішньому водовідведення з даху або парапету при внутрішньому водовідведенні.
Карнизу кам'яних стінах часто викладають із цегли або каменю, проте величина винесення таких карнизів за умовами міцності обмежена половиною товщини стіни, а послідовний напуск цегли для утворення звису повинен становити в кожному ряду не більше 1/з каменю. При необхідності влаштування карниза з великим виносом його виконують із збірних залізобетонних плит, заанкерованих у кладку.
Парапетявляє собою частину стіни, що піднімається над дахом, виконану в суцільній кладці. Товщину стінки в зоні парапету приймають зменшеною (до 1 каменю). Підвищення парапету над поверхнею даху має становити не менше 300 мм. Верхню площину кладки парапету захищають від зволоження зливом з оцинкованої сталі або бетонним каменем.
Великоблочні стіни: сфера застосування; матеріали для великих блоків; типи блоків залежно від їхнього розташування в стіні; розрізання стінок на великі блоки; забезпечення міцності, стійкості, довговічності блокових стін.
Крупноблочні будинки зазвичай проектують безкаркасними, на основі двох конструктивних схем: з поздовжніми стінами для 5-поверхових будівель та з поперечними - для багатоповерхових. Іноді (на окремих ділянках об'єму будівлі) застосовують комбіновану конструктивну системувеликоблочні будівлі з внутрішнім каркасом. Відповідно великоблочні стіни виконуються несучими або самонесучими з розрізанням по висоті поверху на 2, 3 або 4 ряди блоків. Вибір типу розрізки залежить від матеріалу та статичної функції стін.
матеріаламидля великих блоків служать легкі бетони з щільністю до 1600 кг/м3 на різних пористих заповнювачах, автоклавні ніздрюваті бетони щільністю до 800 кг/м3, цегляна суцільна або полегшена кладка, природний камінь (вапняк, туф та ін.) щільністю до 180 .
При будь-якій з розрізок дотримуються принципу перев'язування швів і укладання блоків на розчин. Відповідно до місця розташування, розрізняють блоки простінні, перемичкові, підвіконні, цокольні, карнизні, парапетні, рядові та кутові. Перемичкові блоки мають чверті з внутрішньої сторони: поверх для спирання перекриттів, внизу для встановлення заповнення отвору. У простінних блоках для встановлення заповнення прорізів передбачені чверті по вертикальних бокових гранях. Із зовнішнього боку блоки мають захисно-оздоблювальний шар.
Міцністьвеликоблочних стін досягають міцністю бетону блоків і розчину, перев'язкою кладки блоків і їх зчепленням з розчином, поверховою обв'язкою перемичковими блоками, з'єднаними сталевими зв'язками. Марку бетону за міцністю на стиск для легкобетонних блоків призначають за статичним розрахунком, але не менше ніж М 50, а розчину – не менше ніж М25.
Стійкістьвеликоблочних зовнішніх стін забезпечують їхньою просторовою взаємодією з перекриттями та внутрішніми поперечними стінами, що об'єднуються із зовнішніми стінами спеціальними сталевими зв'язками.
У будинках середньої поверховості зв'язку стін, що перетинаються, проектують з Г- або Т-подібних зварних сіток, зі смугових або-круглих арматурних стрижнів, укладених в розчин горизонтальних швів.
Довговічністьвеликоблочних стін забезпечує застосування бетонів з маркою по морозостійкості не менше 25 Мрз при відповідних марках морозостійкості бетонів та розчинів захисно-оздоблювальних шарів. Марку морозостійкості бетону карнизних, парапетних та цокольних блоків приймають 35-50 МРЗ.
Панельні бетонні стіни та їх елементи: сфера застосування; основні види розрізання стін на панелі; матеріал та конструкція стінових панелей; жорсткі та гнучкі зв'язки у тришарових стінових панелях.
Зовнішні стіни з великих панелей можуть бути несучими або ненесучими. Масове застосування панельних стінмайже у всіх країнах світу визначило виняткову різноманітність їх конструкцій та розрізок. Однак у більшості випадків застосовується тільки однорядна розрізка (без перев'язки вертикальних швів) і іноді (для будинків малої та середньої поверховості) дворядна, вертикальна, хрестоподібна та таврова.
Панелі з бетонних матеріалів проектують як шаруватими, і одношаровими. Несучі стіни проектують із шаруватих залізобетонних панелей, виконаних з важкого чи конструктивного легкого бетону. Одношарові панелі з легкого конструктивно-теплоізоляційного бетону застосовують для несучих стін будівлі заввишки не більше 12 поверхів. Панельні стіни, що несуть, з автоклавного пористого бетону застосовують тільки в малоповерхових будинках. Несучі стіни виконують із панелей будь-якої конструкції.
Одношарові бетонні панелівиконують з легких або автоклавних пористих бетонів. Щільність бетону має бути не більше 1400 кг/м3. Панелі несучих та самонесучих одношарових стін проектують як позацентрово-стислі бетонні конструкції. Проте одношарові панелі навіть ненесущих стін містять конструктивне армування, що оберігає від крихкого руйнування та розвитку тріщин при транспортуванні та монтажі.
Поняття «одношарова панель» – умовне. Насправді крім основного конструктивного шару з легкого або ніздрюватого бетону такі панелі містять зовнішній захисно-оздоблювальний та внутрішній оздоблювальний шар.
Фасадний захисно-оздоблювальний шар легкобетонних панелей виконують товщиною 20-25 мм з паропроникних декоративних бетонів, розчинів або зі звичайних розчинів (з наступним забарвленням), деформації усадки і модуль пружності яких близькі за величиною аналогічним характеристикам основного бетонного шару панелі. Для фасадного шару застосовують також обробку керамічними та скляними плитами, тонкими плитами пиляного природного каменю, подрібненими кам'яними матеріалами. З внутрішньої сторони на панелі наноситься обробний шар розчину щільністю до 1800 кг/м3, товщиною трохи більше 15 мм.
Необхідну щільність та водонепроникність фасадного захисно-оздоблювального бетонного шару досягають при формуванні панелей фасадною поверхнею до піддону форми «обличчям донизу». Цей спосіб формування гарантує максимальну міцність зчеплення бетону панелі з плитним облицюванням.
Бетонні панелі двошарової конструкції мають шар, що несе і утеплює: несучий - з важкого або конструктивного легкого бетону, утеплюючий - з конструктивно-теплоізоляційного легкого бетону щільної або комірчастої структури. Більш щільний шар, що несе, має товщину не менше 100 мм і розташований з внутрішньої сторони.
Бетонні панелі тришарової конструкції мають зовнішній та внутрішній конструктивні шари з важкого або легкого конструктивного бетону та укладений між ними шар, що утеплює. Мінімальна марка важкого бетону М 150, легкого - М 100. Для утеплюючого шару застосовують найбільш ефективні матеріали із щільністю не більше 400 кг/м3 у вигляді блоків, плит або матів зі скляної або мінеральної вати на синтетичній зв'язці, піноскла, фіброліту, полістирольного або пінопласту.
Бетонні шари панелі поєднують гнучкими або жорсткими зв'язками, що забезпечують її монтажну єдність та відповідають вимогам міцності, довговічності та теплоізоляції. Найбільш досконала конструкція гнучких зв'язків складається з окремих металевих стрижнів, які забезпечують монтажну єдність бетонних шарів за незалежності їх статичної роботи. Гнучкі зв'язки не перешкоджають температурним деформаціям зовнішнього бетонного шару стіни та повністю виключають виникнення температурних зусиль у внутрішньому шарі. Елементи гнучких зв'язків виконують зі стійких до атмосферної корозії низьколегованих сталей або зі звичайної будівельної сталі з антикорозійними довговічними покриттями. У тришарових панелях із гнучкими зв'язками зовнішній бетонний шар виконує лише огороджувальні функції. Навантаження від нього, як і від утеплювача, передається через гнучкі зв'язки на внутрішній бетонний шар. Зовнішній шар проектують завтовшки не менше 50 мм з бетону марки по морозостійкості МРЗ 35 і армують зварною сіткою. Ці заходи забезпечують необхідну довговічність та тріщиностійкість фасадного шару. Вздовж стикових граней панелі та по контуру прорізів зовнішній бетонний шар потовщений для влаштування водозахисного профілювання стиків та граней отворів. Товщину внутрішнього бетонного шару тришарових панелей з гнучкими зв'язками в несучих і самонесучих стінах призначають не менше 80 мм, а в стінах, що не несуть - 65 мм. Утеплюють панелі найбільш ефективними матеріалами - пінополістиролом, мінераловатними та скловатними плитами. Сталеві елементи, призначені для зв'язку панелі з рештою конструкцій будівлі, розташовують у її внутрішньому шарі.
У тришарових бетонних панелях поряд з гнучкими застосовують і жорсткі зв'язки між шарами у вигляді армованих поперечних ребер, відформованих з важкого або легкого бетону. Жорсткі зв'язки забезпечують спільну статичну роботу бетонних шарів, захист сполучної арматури від корозії, простоту виконання, допускають застосування утеплювачів будь-якого типу. Недолік конструкції - наскрізні теплопровідні включення, що утворюються ребрами. Вони можуть призвести до випадання конденсату на внутрішній поверхні стіни в їхній зоні. Для усунення небезпеки конденсату підвищують теплоємність внутрішнього бетонного шару, що потовщує його до 80 -120 мм (за результатами розрахунку температурних панелей), а товщину сполучних ребер призначають не більше 40 мм.
Конструктивне армування тришарових панелей із жорсткими зв'язками виконують двостороннім. Воно складається з просторових арматурних блоків, аналогічних застосовуваним в одношарових панелях, але доповнених зварною сіткою з коміркою 200X200 мм, що армує фасадний бетонний шар.
Стіна– вертикальний конструктивний елемент будівлі, що відокремлює приміщення від довкілля.
Класифікація стін:
за місцем розташування:
зовнішні;
внутрішні.
за характером статичної роботи:
несучі;
самонесучі.
за матеріалом:
кам'яні;
дерев'яні;
із синтетичних матеріалів.
за конструкцією:
із дрібнорозмірних елементів;
із великорозмірних матеріалів.
за способом зведення:
монолітні.
Вимоги до стін:
міцність;
довговічність;
тепло- та звукоізоляція;
економічність та індустріальність.
1.4.2 Поняття про кладку та її елементи
Кладка- Конструкція, виконана з окремих каменів, шви між якими заповнюють розчином.
Елементи кладки:
Зовнішня (лицьова) верста- Ряди, що виходять на фасадну поверхню кладки.
Внутрішня верста- Ряди, що виходять на внутрішню поверхню кладки.
Забудка– ряди кладки, розташовані між зовнішньою та внутрішньою верстою.
Цеглини, укладені довгою стороною вздовж стіни, утворюють ложковий ряд, а укладені впоперек стіни утворюють тичковий ряд.
Кладку перев'язують чергуванням тичкових та ложкових рядів.
Перев'язка– певний порядок укладання каміння у кладці; розбіжність вертикальних швів. Перев'язка необхідна рівномірного розподілу навантаження у стіні.
Шов- Проміжок між камінням, що заповнюється розчином. Горизонтальний шов дорівнює 12 мм, вертикальний шов дорівнює 10 мм.
1.4.3 Види кладок. Конструкція зовнішніх стін
Види перев'язок:
1) однорядна (ланцюгова) система перев'язки є послідовним чергуванням тичкових і ложкових рядів. Ця система трудомістка, але міцніша.
2) багаторядна система перев'язки, перев'язана тичками через кожні 3-5 ложкових рядів
Неперев'язані ряди кладки замінюють менш теплопровідним матеріалом. Виходить полегшена конструкція стіни. Позитивні якості: мала теплопровідність, висока продуктивна вартість.
Якщо стіна в подальшому з лицьової поверхні не оштукатурюватиметься, то вертикальні та горизонтальні шви між цеглою повинні бути повністю заповнені розчином для зменшення повітропроникності стін та надання стіні гарного зовнішнього вигляду. І тому роблять «розшивку швів», тобто. шов ущільнюють і надають його зовнішній поверхні певної форми.
Істотним недоліком стін з повнотілої цегли (глиняної або силікатної) є його велика об'ємна маса та висока теплопровідність. Немає матеріалів, які повністю затримували потік тепла, але є матеріали, які обмежують його витік - це теплоізоляційні матеріали.
Але будівлю не можна збудувати з теплоізоляційних матеріалів, т.к. він не має конструктивних властивостей. Щоб стіни були міцними, треба їх виконувати з цегли або бетону, і лише доповнювати шарами, що теплоізолюють.
Стіни можна утеплювати трьома основними способами:
– з розташуванням теплоізоляції із зовнішнього боку стіни;
- З розташування теплоізоляції в товщі стіни;
- З розташуванням теплоізоляції з внутрішньої сторони стіни.
Зовнішнє утепленнямає ряд переваг:
- Стіни захищені від несприятливих впливів температури. Ці дії сприймає теплоізоляційний шар, але вони для нього не становлять небезпеки;
– стіна надійно захищена від атмосферних опадів;
– в холодну пору року зовнішня теплоізоляція перешкоджає охолодженню стін до температури «точки роси» та утворення конденсату в їхній товщі.
За допомогою зовнішнього утеплення також проводять теплову реабілітацію існуючих будівель.
Існують два типи конструктивних рішень зовнішнього утеплення:
1) метод «термошуба»;
2) вентильована система утеплення, яка називається вентильований фасад.
В склад системи утеплення «термошуба»входять такі шари та елементи:
– жорсткі теплоізоляційні плити (з мінеральної вати, скловати);
– клеючий склад для кріплення плит до основи (стіни); у разі потреби застосовують додаткові кріплення спеціальними дюбель-анкерами;
– армуючий шар, в якому закладається армуюча сітка – це шар є захистом теплоізоляційних плит;
– ґрунтовка для покращення зчеплення захисно-декоративного шару;
– захисно-декоративний шар;
- Додаткові елементи, які забезпечують посилення кутів будівлі, укосів і т.д.
Вентильований фасадє теплоізоляційною системою, в якій окремі шари розташовуються таким чином: ізольована стіна, теплоізоляція, вентильований повітряний прошарок, захисно-декоративний екран.
Система вентильованого фасаду є конструкцією, що складається з матеріалів облицювання (плит або листових матеріалів) і підлицювальної конструкції, яка в свою чергу кріпиться до стіни таким чином, щоб між облицювальним шаром і утеплювачем залишався повітряний зазор. Система кріпиться до ізольованої огорожі за допомогою несучого каркаса та анкерної системи кріплення утеплювача.
Несучий каркас виконується з дерев'яного брусаабо металеві елементи. Для вентильованих фасадів підходить не всякий теплоізолятор, т.к. до утеплювача висуваються високі вимоги. Найчастіше застосовується мінеральна вата, іноді скловата, оскільки ці матеріали є несприятливим середовищем для утворення грибків, а також мають високі тепло-і шумозахисні властивості. З метою видалення вологи (будівельної, гігроскопічної, атмосферної) з утеплювача влаштовують повітряний прошарок, що вентилюється.
Стіни з утепленням усередині огороджувальної конструкції(колодцева кладка)
Колодязева кладка є тришаровою конструкцією, що складається з облицювального шару, теплоізоляційного шару і внутрішнього шару.
Внутрішній шар
При цій системі утеплення стін спочатку зводиться внутрішня несуча стіна будівлі. Внутрішній шар зовнішніх стін повинен забезпечувати сприйняття навантажень від власної ваги, а також ваги теплоізоляційного та облицювальних шарів і зовнішніх силових і температурних факторів, що діють на стіни. Товщина шару визначається лише вимогами міцності.
Теплоізоляційний шар
Тришарові стіни повинні містити ефективний теплоізоляційний матеріал такої довговічності, щоб його не треба було замінювати протягом всього терміну експлуатації, т.к. ремонтно-відновлювальні роботи неможливі. Даним вимогам відповідають:
- Пінополістрирольні плити;
- Плити полістиролбетонні;
- пінополіуритан;
– мати мінераловатні.
Товщина теплоізоляційного шару визначається розрахунком.
Фіксацію теплоізоляційного шару слід забезпечувати кріпленням його до внутрішнього шару за допомогою клейових складів. При проектуванні та експлуатації тришарових стін із внутрішнім розташуванням утеплювача існує одна проблема – це конденсація вологи всередині конструкції. Водяна пара, що в результаті дифузії потрапляє в товщу конструкції, може призвести до прогресуючого відсирювання утеплювача та поступової втрати ним своїх теплоізолюючих властивостей.
Для боротьби з цим явищем застосовується пароізоляційний шар та (або) влаштовується повітряний вентиляційний зазор. Повітряний вентильований прошарок повинен мати крізь зовнішній облицювальний шар отвору для видалення вологи з утеплювача шляхом провітрювання. Як отвори можуть служити незаповнені розчином вертикальні та горизонтальні шви кладки. Товщина повітряного прошарку приймається залежно від поверховості будівлі від 10 до 40 мм.
Облицювальний шар
Як матеріал облицювального шару, а також для влаштування карнизів, поясків ін. деталей застосовують цеглу та камені лицьові, керамічні або силікатні.
Облицювальний шар зовнішніх стін повинен забезпечувати архітектурні та естетичні якості фасадів будівель, мати необхідну довговічність і з належним ступенем надійності виконувати функції захисту теплоізоляційного шару від небезпечних зовнішніх впливів.
Для забезпечення стійкості зовнішніх стін та запобігання їх деформаціям від зовнішніх навантажень, стіни в необхідних випадках повинні мати зв'язки з елементами несучого кістяка. Зв'язки облицювального та внутрішнього шарів зовнішніх стін допускається проектувати як жорсткі, так і гнучкі – із застосуванням сталевих гнутих стрижневих та листових виробів.
Колодязь кладку застосовують при зведенні стін будівель висотою більше 5 поверхів.
Після закінчення робіт із закладення фундаменту можна переходити до наступного етапу – зведення стін. Зведення стін – важливий вигляд будівельних робіт, т.к. крім захисту від несприятливого впливу довкілля та теплоізоляції будівлі, вони визначають його зовнішній вигляд.
Стіни та фасади будівлі повинні відповідати прийнятим у нашій країні нормативам вогнестійкості, пожежної безпеки, забезпечувати звукоізоляцію та теплозахист приміщень, бути міцними та довговічними.
Матеріал для зведення стін підбирається виходячи з побажань замовника та бюджету будівництва. Це може бути цегла, природний камінь, дерево, бетонні блокиабо панелі з додаванням керамзиту, шлаку, тирси.
Конструктивні системи будівлі
Конструктивна система будівлі – це система несучих конструкцій (стін та перекриттів) будівлі, призначених для забезпечення жорсткості, міцності та стійкості будівлі в цілому.
На сьогоднішній день у будівництві застосовуються наступні конструктивні системи:
Каркасні конструкціївідрізняються економічності, високою несучою здатністю, невеликою вагою, показують непогані тепло-і звукоізоляційні властивості. Вони не дають усадки, довговічні, зберігають свої властивості протягом 40-50 років. При зведенні каркасних конструкцій використовують широкий спектр матеріалів: штучні матеріали, панелі («сендвіч», залізобетонні панелі). Зовнішні стіни каркасної конструкції не несуть. Каркасні системи найчастіше використовуються при зведенні невеликих дачних будиночків.
Безкаркасна (стінова) конструктивна системаможе зводитися з використанням широкого ряду матеріалів: дерева, цегли, блоків та панелей.
- Цегляні стінивідрізняються великим запасом міцності, вогнестійкості, відмінними показниками теплоємності - влітку зберігають прохолоду, взимку утримують тепло. Цегла не сприйнятлива до процесів гниття, не боїться комах. Істотний недолік цегли – гарне вологопоглинання. Тому за сезонної експлуатації (у літній період) перші тижні після заселення в будинку дуже сиро. Потрібно кілька тижнів, щоб випарувалася волога, набрана цеглою протягом кількох місяців «простою» будівлі без обігріву. Цей недолік призводить до руйнування цегляних стінприблизно через 25 років експлуатації. Для забезпечення хороших теплоізоляційних показників повинні мати достатню товщину. Цегла найкраще підходить для будівництва великих котеджів, призначених для цілорічного використання.
- Стіни з бетонних блоківвідрізняються довговічністю, вогнетривкістю, не сприйнятливими до гниття та впливу шкідників. мають невеликі розміри, легко піддаються механічній обробці, що дозволяє зводити стіни незвичайної складної форми. Легкий бетон, за рахунок великого запасу теплоємності, зберігає прохолоду в приміщенні влітку і утримує тепло взимку. Стіни з бетонних блоків легко зводити. У будівництві використовуються стандартні блоки з глинобетону, шлакобетону та композитних матеріалів, а також саморобні блоки.
- Стіни з каменювідрізняються підвищеним запасом міцності та довговічності. Але через низькі теплоізоляційні показники камінь використовують найчастіше для будівництва господарських споруд.
Типи та призначення стін
За розташуванням та призначенням стіни діляться на два види:
- Зовнішні стіни;
- Внутрішня стіна.
Зовнішні стіниє огороджувальні конструкції, основне призначення яких – захист приміщень від несприятливих факторів навколишнього середовища.
Внутрішні стінислужать межами приміщень усередині будівлі.
За типом навантажень стіни поділяються на три типи:
- Несучі стіни. На них припадає навантаження від власної ваги по всій висоті будови, вітру, перекриттів та покрівлі будівлі.
- Самонесучі стіни. Вони повідомляють фундаменту навантаження від власної ваги по всій висоті будови та вітру.
- Несучі стіни. Вони повідомляють внутрішні стіни і перекриття будівлі навантаження від власної ваги в межах одного поверху.
Вимоги до типів стін значно різняться між собою. Для несучих і самонесучих стін першому плані виходять показники міцності, надійності і довговічності, т.к. від них залежить стійкість будівлі загалом. Тому матеріали для їх зведення піддаються суворому добору та контролю.
Житло масових серій відрізняється, насамперед, на кшталт вибору варіанта огорожі, що визначає надалі і конструктивне рішення поєднання несучих конструкцій, оскільки внутрішні перегородки, перекриття, шляхи евакуації – усередині цегляних, великопанельних, великоблочних будівель виконуються з уніфікованих типів збірних залізобетонних конструкцій. Тобто. «начинка» самої будівлі, незалежно від його конструктивної схеми та вибору матеріалу зовнішніх стін – типологічно одноманітна. Більше того, перші масові серії мали однакове внутрішнє планування як у цегляному, так і у великопанельному варіанті, за тим самим типом планування велася і розрізка на блоки.
Зовнішні стіни – найскладніша конструкція будівлі. Вони піддаються численним і різноманітним силовим і силовим впливам. Крім корисного навантаження, що передається з перекриттів, снігового навантаження і ваги даху, — вони сприймають власну масу, вплив вітру, нерівномірні деформації основи, сейсмічні сили та ін. З зовнішнього боку зовнішні стіни піддаються впливу сонячної радіації, атмосферних осадів повітря, зовнішнього шуму, і з внутрішньої — впливу теплового потоку, потоку водяної пари, шуму.
Виконуючи функції зовнішньої конструкції, що захищає, стіни є головним композиційним елементом фасаду. При цьому огорожа повинна відповідати вимогам міцності, довговічності та вогнестійкості, що відповідають класу капітальності будівлі, захищати приміщення від несприятливих зовнішніх впливів, забезпечувати необхідний температурно-вологий режим приміщень, що захищаються.
Р
іс. 1 . Зовнішні стіни: несучі; самонесучі та ненесучі
Індустріалізація пред'явила до стінок окремі жорсткі вимоги. Зовнішні стіни є найдорожчою конструкцією сучасної споруди, їхня вартість становить більше25% вартості всієї будівлі, тому в першу чергу вони повинні задовольняти вимоги мінімальної матеріаломісткості.
Комплекс зовнішніх конструкцій включають віконні отвори для освітлення приміщень та дверні отвори - вхідні та для виходу на балкони та лоджії. Поєднання заповнень дверних та віконних заповнень зі стіною повинні відповідати переліченим вище вимогам.
Оскільки статичні функції стін та їх ізоляційні властивості досягаються при взаємодії з внутрішніми конструкціями, що несуть, розробка конструкцій зовнішніх стін включає рішення сполучень стиків з перекриттями, внутрішніми стінами або каркасом.
Конструкції зовнішніх стін класифікують за ознаками:
статичної функції стіни, яка визначається її роллю в конструктивній системі будівлі;
матеріалу та технології зведення, що визначаються будівельною системою будівлі;
конструктивного рішення - у вигляді одношарової або шаруватої огороджувальної конструкції.
За статичною функцією розрізняють несучі, самонесучі або ненесучі конструкції стін (Мал. 1).
Несучістіни, крім вертикального навантаження від власної маси, сприймають та передають фундаментам навантаження від суміжних конструкцій: перекриттів, перегородок та даху.
Самонесучістіни сприймають вертикальне навантаження тільки від власної маси (включаючи навантаження від балконів, еркерів, парапетів та інших елементів стіни) та передають її на фундаменти безпосередньо або через цокольні панелі, рандбалки, ростверки або інші конструкції.Несучістіни поверхово або через кілька поверхів оперуються на суміжні внутрішні конструкції будівлі (перекриття, стіни, каркас). При цьому конструкція несучої огорожі така, що торець перекриття надійно захищається від зовнішніх дій. Несучі стіни найчастіше називаютьсянавісними.
Несучі і самонесучі стіни сприймають поряд з вертикальними та горизонтальними навантаженнями, будучи вертикальними елементами жорсткості споруд. У будинках з зовнішніми стінами, що не несуть, функції вертикальних елементів жорсткості виконують каркас, внутрішні стіни, діафрагми або стовбури жорсткості.
Несучі та несучі зовнішні стіни можуть бути застосовані в будинках будь-якої поверховості. Висота самонесучих стін обмежена з метою запобігання несприятливим в експлуатаційному відношенні взаємних зміщень самонесучих та внутрішніх несучих конструкцій, що супроводжуються місцевими ушкодженнями обробки приміщень та появою тріщин. У панельних будинках, наприклад, допустиме застосування самонесучих стін при висоті будівлі не більше4 поверхів. Стійкість самонесучих стін забезпечують гнучкі зв'язки із внутрішніми конструкціями.
Несучі зовнішні стіни застосовують у будинках різної висоти. Гранична поверховість несучої стіни залежить від несучої здатності та деформативності її матеріалу, конструкції, характеру взаємозв'язків із внутрішніми конструкціями, економічної доцільності. Панельні легкобетонні стіни найбільш виправдані в будинках заввишки9-12 поверхів, несу зовнішні цегляні стіни — у будівляхсередньої поверховості, а стіни зі сталевою решіткоютією оболонковою конструкцією - вбудинкахна70-100 поверхів.
За матеріалом розрізняють чотири основні типи конструкцій стін: бетонні, кам'яні, з небетоннихматеріалів та дерев'яні. Відповідно до будівельної системи кожен тип стіни містить кілька видів конструкцій: бетонні стіни - з монолітного бетону, великих блоків або панелей; кам'яні стіни - ручної кладки , стіни з кам'яних блоків та панелей; стіни з небетонних матеріалів — фахверкові та панельні каркасні та безкаркасні; дерев'яні стіни - рубані з колод або брусів каркасно-обшивні, каркасно-щитові, щитові та панельні. Як вже було зазначено вище, для державних житлових програм був прийнятий тип індустріальної споруди, тому розглянемо лише бетонні та кам'яні стіни, що застосовуються у серійних спорудах до 25 поверхів.
Бетонні та кам'яні зовнішні стіни можуть бути одношарової або шаруватої конструкції. Одношарові стіни зводять з панелей, бетонних чи кам'яних блоків, монолітного бетону, каменю та цегли. У шаруватих стінах міцність забезпечується бетоном та каменем, функції теплозахисту виконують ефективні утеплювачі. До шарів такої огороджувальної конструкції може бути включений повітряний прошарок. Конструкції одно- та багатошарових стін можуть бути повнозбірними чи виконані у традиційній техніці.
Призначення статичної функції зовнішньої стіни, вибір матеріалів і конструкційздійснюється з урахуванням вимог СНіП «Протиопожежні норми проектування будівельспоруд». Згідно з цими нормами, несущі стіни, як правило, повинні бути невеликі.раємими. Застосування важкозгоряннянесучих стінз межею вогнестійкості не менше0,5 год допускається тільки в одно-двоповерховихбудинках. Межа вогнестійкості вогнетривкихконструкцій стін індустріальних будівель має становити не менше2 год тому вони можуть бути виконані тільки з кам'яних або бетонних матеріалів, оскільки півпри пожежі вертикальних несучихконструкцій може призвести до обвалення всіхспираються на них конструкцій та будівлі взагалом.
Несучі зовнішні стіни проектуютьнезгоряними абоважкозгораючими. Ужитлових будинках вище9-ти поверхівзовнішні зовнішні стіни, що не несуть, можуть бути тільки негорючими. Трудноспаленінесучі зовнішні стіни застосовуються лише за поверховості менше9-ти поверхів, вони маютьсущвенно менша межа вогнестійкості( 0,25-0,5 год ), тому що їх руйнуваннянаводить тількидо локальних пошкоджень будівлі.
Товщина зовнішніх стін вибиралася по наибільшою з величин, отриманих в результаті статичного та теплотехнічного розрахунків, тапризначають відповідно до конструктивнихта теплотехнічними особливостями огорожуюної конструкції. У повнозбірному бетонному будівництвірозрахункову товщину зовнішньої стіни ув'язувализ розмірами уніфікованого ряду зовнішніх стін,прийнятих при централізованому виготовленніформувального обладнання250, 300, 350, 400 ммдля панельних та 300, 400, 500 ммдля великоблочних будівель. Розрахункову товщину кам'яних стін узгоджували з розмірами цегли або каменю та приймали рівною конструкцією.тивній товщині, що отримується при кладці. Прирозмірах цегли250x120x65або 250х120×88 мм(модульна цегла) товщинастін суцільної кладки в один, півтора, два, два з половиною і три кірпіча (з урахуванням вертикальних швів по10 ммміж окремими каменями) складає250 , 380 , 510 , 640 і 770 мм. Конструктивна товщина стіни з пиляногокаменю або легкобетонних дрібних блоків, уніфіковані розміри яких становлять390х190×188 ммпри кладці в один каміньдорівнює 390 і в півтора камені -490 мм.
Панельні бетонністіни можутьбути несучими чи ненесучими. Самонесучіпанельні стіни застосовуються в будівлях невище4 поверхів. Масове застосування панельних стін майже в усіх країнах світу визначило виняткову різноманітність їх конст.рукцій та розрізок.Однак з усього цього розмаїття длянесучих стін у більшості випадків застосуванняма тільки однорядна розрізка (без перев'язокки вертикальних швів) і іноді (для будинків малої та середньої поверховості) дворядна, вертикальна, хрестоподібна та таврова.
Мал. 2. Бетонні панелі зовнішніх стін: а - одношарова; б - двошарова; в - тришарова;1 - конструктивно-теплоізоляційний бетон; 2 - захисно-оздоблення ний шар; 3 – конструктивний бетон; 4 - ефективний утеплення тель
Длянесучих стін можливе застосування будь-якоїрозрізання. Практично для стін будь-якої статичеської функції найчастіше застосовують однорядну розрізку. Вона дає максимальнийрівень заводської готовності стін, включаючи встановлення в заводських умовах віконних блоків.ків, сливів, підвіконь, герметизацію сопряжений віконного блоку зі стіною і т. д.відношення витрат праці на заводі та монтажу її на будівництві складає70% до30%.
Панелі з бетонних матеріалів в СРСР з початку індустріалізації для різних кліматичних районів та поверховості споруд проектировались шаруватими та одношаровими(Мал. 2 ). Майже всі несучі стіни проектувалися зшаруватих залізобетонних панелей, виконанийних з важкої або конструктивної легенібетону. Одношарові панелі з легкого конструктивноготеплоізоляційного бетону применялися для несучих стін будівель заввишки не боліє 12 поверхів, що будуються на захід від третього кліматичного району.
Несучі панельні стіни з автоклавногопористого бетону застосовувалися тільки в малоповерхових будинках. Несучі стіни виконувалися з панелей будь-якої конструкції.
Одношарові бетонні панелі виконують з легких або автоклавних пористих бетонів.Одношарові легкобетонні панелі формують із конструктивно-теплоізоляційних бетонівна штучних пористих заповнювачах(керамзит, перліт, шлакова пемза, шунгезит,аглопорит) та природних легень заповнітьлях (щебінь вулканічних порід - пемза,шлак, туф та ін.). Щільність бетону повиннабути не більше 1400 кг/м 3 .
Одношарові панелі з пористих бетонівавтоклавного твердіння завдяки низькій вартості (на10-15% дешевше стін з лігбетонів), відносної доступності тапоширеності вихідної сировини (цементі пісок) широко використовують для зовнішніхстін у районах, де немає сировини для легких заповнювачів.
Комірчасті бетони мають порівнянонизькою міцністю на стиск, томупанелі з таких бетонів застосовуютьють переважно для стін, що не несуть.Технологія формування та теплової обробкиботки суттєво впливала на конструктивнірішення панелей із пористого бетону.Для підвищення рівня заводської готовності панелі з пористих бетонов проектувалися складовими, якклеєних двомодульних панелі однорядноїрозрізання. Такі панелі комплектувалися на заводах із дрібних фрагментів («дощ»), потім склеювалися приукрупнювальної збіркина полімерних клеях.
Одношарові панелі навітьнесучих стін утримуваликонструктивне армування, що оберігає їх від тендітногоруйнування та розвитку тріщин при транспортуваннітировці та монтажі. Армувалися панеліпросторовими зварними арматурнимиблоками розмірами на панель або окреміми уніфікованими блоками.В арматуріблок входили додаткові елементи, виклюрозкриття тріщин у зовнішній зоні кутів прорізів — косі стрижні, додатокні перехресні стрижні або Г-подібнісітки з дрібним осередком (Мал. 3 ). Від корозії арматуру захищали шляхомпопереднього гальванічного оцинкування тачи шляхом застосування антикорозійних паст (цементно-бітумної, цементно-полістироль)ної, силікатно-латексової та ін).
Мал. 3. Схема армування одношарової легкобетонної панелі зовнішньої стіни: 1 – каркас перемички; 2-підйомний стрижень; 3 – арматурний каркас; 4 – Г-подібна сітка у фасадному шарі
Поняття «одношарова панель» досить умовне. Насправді, крім основного конструктивного шару з легкого або пористого бетону, в панелях з автоклавного пористого бетону був зовнішній фасадний і внутрішній захисно-оздоблювальні шари. Фасадний захисно-оздоблювальний шарнявся з кольорових поризованих розчинів зщільністю 1200-1400 кг/м 3 , кам'яних подрібнених матеріалів, дрібних керамічних або скляних плиток, поліхлорвініловихабо полівінілацетатних фарб. Технологія формування виробів з пористого бетонуключала можливістьнанесення на торціпанелей захисно-оздоблювального розчинногошару. Ці поверхні захищалися гідрофобноюзабарвленням та покриттям гідроізолюючимимастиками.
Бетонні панелі двошарової конструкціїмають шар, що несе і утеплює. Несучий шар виконувавсяз важкої чи конструктивної легенібетону, що утеплює - з конструктивного теплоізоляційного легкого бетону щільної абопористої структури. Більш щільний несучийшар мав товщину не менше100 мм і розташовувавсяіз внутрішньої сторони. Інше розпорошеннякладення шарів було нераціональним у статичномуі теплотехнічному відношенні, оскільки викликалоускладнення конструкції спиранняперекриттів, небезпека випадання конденсату у вузлах сполучення зовнішньої стіни з внутрішньоюними стінами та перекриттями, відсирювання тарозшарування зовнішніх стін через накопиченняконденсуються пари і льоду в її товщі, особливо по площині стику шарів. Для фасадного захисно-оздоблювального шарудвохшарових панелей застосовувалися ті самі матеріали, щота в одношарових легкообетонних. Двошарові панелі формувалися «обличчям вниз», що забезпечитьвало найбільшу міцність зчеплення захистівно-оздоблювального, що утеплює та несешарів. Міцне зчеплення основних шарів панелі гарантувало їхню спільну роботу піднавантаженням та рівномірну передачу вертикального навантаження у горизонтальнихстиках панелей.
Температурно-вологісний режим двошарових стін був більш сприятливим, ніж одношарових. Наявність щільного внутрішнього шару малої паропроникності обмежувало кількість конденсату в товщі панелі, а паропроникність зовнішнього шару сприяла інтенсивному видаленню конденсату та надмірної вологи.
Конструктивне армування двошарових панелей було аналогічним армуванню однешарових, алеробоча арматура перемичок та елементизв'язків розташовувалися у внутрішньому несучомушарі.У тих випадках коли шари панелі формувалися із щільних бетонів злитої структуриз міжзерновою пористістю до3% , конструктивна арматура встановлювалася без захистуних покриттів.
Мал. 4. Зв'язки бетонних шарів у тришарових панелях:
а - схема розташування деталі гнучких зв'язків; б - те ж, жорстких зв'язків; 1 -
підвіска; 2 - розпірка; 3 - підкіс; 4 - ребро з бетону зовнішніх шарів; 5 - легко
бетонне ребро
Бетонні панелі тришарової конструкції мали зовнішній та внутрішнійконструктивні шари з важкого або легкого конструктивного бетону та укладений між ними шар, що утеплює. Для утеплюючого шару застосовувалися найбільш ефективні матеріали з щільністю не більше400 кг/м 3 у вигляді блоків, плит або матів зі скляної або мінеральної вати на синтетичній зв'язці, піноскла, фіброліту, полістирольного або фенольного пінопласту. В експериментальномупорядку для утеплення панелей використовувалися заливальні пінопласти,лімеризуються у внутрішній порожниніпанелі.Негативний річний вологий баланс стін у процесі експлуатації забезпечвался, як правило,введенням спеціального шару пароізоляції (фольги, руберойду тощо) міжвнутрішнім та утеплюючим шаром. Бетоннішари панеліоб'єднувалися гнучкими або жорсткими зв'язками, що забезпечували їх монтажну єдність(Мал. 4 ).
Найбільш досконала конструкція гинувких зв'язків складається з окремихних металевих стрижнів, які забезпечують складність бетонних шарівза незалежності їх статичної роботи.Гнучкі зв'язки не перешкоджають температурним деформаціям зовнішнього бетонного шару стіниі повністю виключають виникнення темперетурних зусиль у внутрішньому шаріЕле менти гнучких зв'язків виконувались із стійкихдо атмосферної корозіїнизьколегованихсталей або зі звичайної будівельної сталі здовговічними антикорозійними покриттями. У тришарових панелях із гнучкими зв'язками зовнішній бетонний шар виконував тількиж, як і від утеплювача, передавалась черезгнучкі зв'язки на внутрішній бетонний шар.Зовнішній шар проектувався завтовшки неменше 50 мм. Т бетон бетонного шару вчасток стикових граней панелі та за контуромпрорізів зовнішній намагалися збільшитидля влаштування водозахисного профілювання стиків та граней отворів. Товщина внутрішнього бетонного шару тришарових панелей з гинувними зв'язками в несучих і самонесучих стнах призначалася не менше80 мм , а в несучих стінах65 мм . Утеплювалися панелі найбільшефективними матеріалами - пінополістиробрухт, мінераловатними та скловатними пліними. Сталеві елементи, призначенідля зв'язку панелі з іншими конструкціямибудівлі, які розташовувалися в її внутрішньому шарі.
У тришарових бетонних панелях, поряд згнучкими, застосовували і жорсткі зв'язки між шарами - у вигляді поперечних армованих ребер, відформованих з важкого чи легкогобетону. Жорсткі зв'язки забезпечували сумісністьну статичну роботу бетонних шарів,щиту сполучної арматури від корозії,простоту виконання. Наявність жорстких зв'язків дозволяло використовуватиутеплювачі будь-якого типу.Недоліком такої конструкції була наявність наскрізних теплопровідних включень, що утворюютьсяребрами. Це могло призвести до випадання конденсату на внутрішній поверхні стіни. Тому теплоємність внутрішнього бетонного шару збільшувалася. За результатами розрахунку температурних панелей товщина утеплення призначалася в межах80-120 мм, а товщина сполучних ребер - не більше40 мм. Завдяки підвищенню теплоємності внутрішнього шару, розподілтемпературнавнутрішньої поверхні стіни ставало більш рівномірним, виключалося зниження температури у зоні ребер нижче точки роси.
Конструктивне армування тришарових панелей з жорсткими зв'язками виконувалося двома.шаровим - просторовіарматурні блоки (аналогічні блокам одно- та двошаровим панелям) посилювалисядодаткової зварюванняної сіткою з коміркою200×200 мм , що армувалафасадний бетонний шар.
Тришарові конструкції мала ряд істотних переваг перед одно- та двошаровими. Великий опір водопроникненню дозволяв у широкому діапазоні змінювати міцність стіни за рахунок підвищення марки бетону, армування або збільшення перерізу несучого шару та її теплозахисні якості шляхом застосування утеплювачів різної ефективності. Конструкція тришарових бетонних панелей проектувалась універсальною - придатною для широкого діапазону різних статичних функцій з можливістю роботи у різних кліматичних умовах.
Стійкість несучих зовнішніх стін забезпечує просторову взаємодію зовнішніх стін з перекриттями і внутрішніми стінами, що примикають.Для того щоб чітко уявитивсю складність просторової статичної роботи цих різноманітних індустріальних збірних систем, що розроблялися на перспективу (для будівель до100 поверхів) необхідно розглянути конструкції стиків та зв'язків між ними.
Вертикальні стики сприймають зусилля зсуву, розтягування та стискування при згині стіни у своїй площині (від впливу нерівномірних деформацій основи) та температурно-вологих деформацій.
Горизонтальні стики забезпечують передачу зусиль стиснення від вертикального навантаження, це складне завдання зумовило різноманіття їх конструкцій. Розрізняють чотири основні типи горизонтальних стиків: контактний, платформний, комбінований та монолітний (Мал. 406). У контактному стику зусилля передається через шари розчину безпосередньо з панелі на панель, в платформному - через торець панелі перекриття, що спирається на стіну, в комбінованому - через панель стіни і торець перекриття, монолітному - через бетон замонолічування стику.
Додаткову різноманітність в конструкцію стику вносить спеціальне водовідвідне профілювання з протидощовим гребенем, міцним, причому при монтажі будівель вище5 поверхів у зимовий час наростання міцності цих матеріалів за негативних температур забезпечується спеціальними хімічними протиморозними добавками або прогріванням.
Мал. 5. Горизонтальні стики зовнішніх стінок: а — контактний; б - платформний; в - комбінований профільований; г - плоский; д - монолітний; е - платформний при зовнішніх стінах, що не несуть; 1 - панель зовнішньої стіни; 2 - панель перекриття; 3 - опорний "палець" панелі перекриття; 4 - цементний розчин; 5 - бетон замонолічування; 6 - пружна прокладка; 7 - панель внутрішньої стіни
У горизонтальних стиках зовнішніх стін, що не несуть, передбачається поверхова передача навантаження від їх маси на кромки панелей перекриття або на опорні майданчики в торцях панелей внутрішніх стін. Можливість передачі вертикального навантаження від перекриття на панель стіни, що нижче лежить, виключається пружним заповненням зазору під перекриттям.
Контактний горизонтальний стик з опиранням перекриттів на панелі стіни «пальцями» (спеціальними опорними виступами панелей перекриття) має максимальну несучу здатність. Його застосовують для найбільш навантажених стінок різної конструкції.
Профільований платформний горизонтальний стик застосовується у тришарових стінах із гнучкими зв'язками. Профільований комбінований стик з гребенем - в одношарових легкобетонних стінах завтовшки350 ммі менше, а також удвошарових та тришарових стінах з жорсткими зв'язками між шарами. При цьому вертикальне навантаження передається через гребінь та перекриття.
Мал. 6. Вертикальні стики стінових панелей
.
а - бетонний безшпонковий з плоскими стиковими торцями панелей; б, г - те саме, з профільованими торцями; д, до - бетонні шпонкові; л, м - залізобетонні шпонкові; 1-поперечна арматура шпонок: 2 - поздовжня арматура
Плоский комбінований стик з опиранням перекриття по всій довжині стику та передачею вертикального навантаження як з панелі на панель (у зовнішній зоні стику), так і через перекриття (у внутрішній зоні) застосовують для одношарових легких панелей товщиною більше350 ммдля панелей будь-якої товщини з пористих бетонів і для двошарових панелей. Монолітний стик, найпоширеніший там, у СРСР застосовувався виключно у сейсмостійкому будівництві.
Зусилля зсуву горизонтальними стиками несучих стін сприймають обтиснуті вертикальним навантаженням плоскі шви з цементного розчину. Сили тертя та зчеплення розчину з бетоном панелей у таких стиках зазвичай перевершують зусилля зсуву від впливу вітру, позацентрового застосування вертикальних навантажень та зміни температури зовнішнього повітря. При більш інтенсивних горизонтальних силових впливах, наприклад сейсмічних, опір горизонтальних стиків зусиллям, що зсуває, збільшують шляхом пристрою спеціальних армованих шпонкових зв'язків.
За геометричною формою та характером статичної роботи розрізняють безшпонкові та шпонкові вертикальні стики (Мал. 6). У безшпонкових стиках вертикальні торці панелей мають постійну по висоті форму перерізу, в шпонкових - на торцях, що стикуються, передбачають чергуються виступи і поглиблення, за рахунок яких після замонолічування утворюється шпонкове з'єднання. У свою чергу, шпонкові сполуки поділяють на бетонні та залізобетонні. У бетонних стиках шпонки опір зсуву забезпечує тільки бетон (розчин) замонолічування без урахування роботи на зсув сталевих зв'язків в стику. У залізобетонних стиках шпонки опір зсуву забезпечує спільна робота бетону, поперечної і поздовжньої арматури шпонок. Поперечною арматурою стику служать регулярні, з'єднані між собою арматурні випуски з панелей, поздовжньої — безперервна наскрізна арматура в стику. Арматура шпонок сприймає також і зусилля, що розтягують, в стику.
Найбільш поширене рішення вертикальних стиків - бетонне шпонкове з'єднання, що має більшу жорсткість і кращі ізоляційні якості, ніж безшпони, в той же час, що не потребує істотних додаткових витрат.
Мал. 7. Зв'язки панелей зовнішніх стін із внутрішніми: а - зварна; 6 - петльова; в - самофіксації; г - залізобетонна шпонкова; 1 - панель зовнішньої стіни; 2 - те ж, внутрішньої; 3 – петльовий арматурний випуск; 4 - арматурна стикова накладка; 5 - заставна деталь; 6 - шпонковий виріз; 7 - скоба; 8 - петльовий випуск з ввареною сталевою косинкою; 9 - сталевий елемент самофіксації; 10 - шпонка; 11 - Прямий арматурний випуск; 12 - безперервна вертикальна арматура
Серед розглянутих рішень вертикальні залізобетонні стики шпонки найбільш міцні і жорсткі, працюють на розтягування і зсув, але вимагають великих трудовитрат на виконання (особливо в зимовий час) і ускладнених форм конструкцій бортів. Це з'єднання найменше піддається індустріалізації, воно за технологічною суттю – кустарне, тому в СРСР монолітні шпонкові зв'язки застосовують лише за необхідності такого рішення за вимогами міцності (наприклад, у сейсмостійких будинках підвищеної поверховості).
Зусилля, що розтягують, у безшпонкових стиках і в стиках з бетонними шпонками сприймають сталеві зв'язки. Можливість сприйняття змінних за величиною та знаком зусиль забезпечують застосуванням для зв'язків м'яких сортів сталей з великим майданчиком плинності за ГОСТ 380-71.
За принципом з'єднання вся різноманітність конструктивних рішень сталевих зв'язків у вертикальних стиках зводиться до наступних основних типів (Мал. 7): зварні зв'язки типу «петля-скоба», що замонолічуються, болтові і замкові самофіксовані.
Зварні зв'язки виконують по арматурним випускам з панелей або приварювання накладок до них і до закладних деталей панелей. Ця конструкція зв'язків універсальна, її можна застосовувати при різній поверховості будівель, у звичайних та складних ґрунтових умовах, у сейсмостійкому будівництві. Зварні зв'язки - основні конструктивні рішення розтягнутих сполук внутрішніх конструкціяхбудівель. У зовнішніх стінах, де потрібно проводити трудомісткі роботи із захисту зварних зв'язків від асмосферної корозії, часто застосовують інші типи зв'язків. Зв'язки типу "петля-скоба" утворюють установкою сталевих скоб в петлеві арматурні випуски панелей. Міцність та деформативність таких зв'язків знаходяться у прямій залежності від міцності бетону замонолічування, що перешкоджає розгинуванню та висмикування кінців скоб із петель. Зв'язки «петля-скоба» менш трудомісткі, ніж зварні, але поступаються останнім у міцності. Тому основна сфера застосування замонолічених петлевих зв'язків — будівлі з малим кроком поперечних стін заввишки не більше12 поверхів. По висоті поверху влаштовують два-три такі зв'язки.
Мал. 8. Схе ми теплоізо ляції кут вих стиків панелей на ружних стін: а - вклади шамі з теп лоізоляційний них матерія лов; б - утіп ляючим ско сом; в - за монолічний ним стояком опалення; г - те ж, від слушно стоячи щим стояком опалення |
Болтові зв'язки аналогічні по металоємності зварним, менш трудомісткі, але деформативніші за відсутності натягу.
Замковий зв'язок самофіксації утворюється при монтажі насадкою жорсткої консольної заставної деталі у вигляді горизонтального розімкнутого кільця («замок») в однійпанелі на вертикальний сталевий стрижень, закріплений на твердій консольній заставній деталі в іншій панелі. Замковий зв'язок має необхідну монтажну жорсткість, що дозволяє встановлювати панелі без тимчасових кріплень. Будучи одночасно монтажним і робочим, замковий зв'язок дозволяє прискорити монтаж, завдяки його жорсткості допускається влаштовувати зв'язок самофіксації тільки в одному рівні по висоті поверху. Зв'язки самофіксації болтові та петлеві застосовують лише у звичайних умовах будівництва.
Конструктивного забезпечення ізоляційних властивостей панельних стін досягають вибором матеріалів панелей, їх фасадних захисно-оздоблювальних шарів та відповідною конструкцією стиків.
Конструкція стику повинна виключати випадання конденсату на його внутрішнійверхності, можливість наскрізних протікань постикам і обмежувати їх повітропроникністьмість межами, що допускаються СНиП.
Теплоізоляційну здатність стиків забезпечують відповідним вибором стінових матеріалів ( Мал. 8) та додатковим утепленням всіх вертикальних та горизонтальних стиків зовнішніх стін, місць їх примикань до балконів, карнизів, парапетів, цоколів та лоджій вкладишами з матеріалів малої теплопровідності. Пазухи, що утворюються після установки вкладишів, і колодязі заповнюють бетоном для зниження повітропроникності стиків. Особлива увага приділяється теплоізоляції виступаючих вертикальних кутових стиків зовнішніх стін, де тепловтрати максимальні. З цією метою застосовують утеплюючі вкладиші, пристрій внутрішнього скосу або подачу додаткового тепла в стик від заморозків. ноліченого або вільно встановленого стояка опалення. У будівлях з попірічковими несучими стінами утеплення назовніних кутів сприяє пристрій потовщенийних торцевих несучих зовнішніх стін.
Захист панельних стін від протікання опредеється розглянутим вище вибором конструкції та матеріалу стін відповідно до кліматичними впливами та виборомсоотвідповідає цим впливам системи вдозахисту стиків. Залежно від системиводозахисту розрізняють закриті,дреновані, відкриті або комбіновані стики ( Мал. 9 ).
Мал. 9. Ізоляція рядових стиків панелей зовнішніх стін: а - закритий стик; б - дренований; в, г - варіанти відкривання того стику; 1 - захисне покриття; 2 - герметизуюча ма стику; 3 - пружна прокладка; 4 - наклеєна стрічка гідроізоляційного матеріалу; 5 - вкладник, що утеплює; 6 – бетон замонолічування; 7 - водовідвідний фартух; 8 - водовідбійна стрічка; 9 - канал декомпресії |
Закриті стики маютьгерметизовану синтетичними мастиками зовнішню зону (вустя). Мастики наносятьпо ущільнюючих шнурових прокладках (гернит, пороізол), встановленим на клею. нанаявність пружних прокладок дає герметикам візможливість вільних деформацій. Завдякигарної адгезії до бетону та великої розтяжності (подовження без розриву на100% і більше), герметизуючі мастики компенсують температурно-вологісні деформації панелей без розкриття стиків (величина максимальних лінійних температурно-вологісних деформацій для одномодульних панелей2,2 мм , для двомодульних -4,5 мм ), забезпечуючи тим самим їх водо- таповітроізоляцію. Як герметикивикористовують плівкові (полісульфітні, силіконові) або об'ємні нетвердіючі (поліізобутиленові та ін.) мастики, що зберігаютьсвої основні властивості при температурах до— 40°С . Довговічність герметизуючих матеріалів не перевищує20-30 років, тобто суістотнонижче за довговічність конструкцій будівлі. Тому при конструюванні стиківпередбачають можливість зміни герметиків та захисту їх від прямого впливусонячних променів - однією з основних причин їхстаріння. З цією метою герметикрозміщують у глибині гирла, покривають полімерцементними складами або світловідбивним фарбуванням.
Конфігурацію гирла стиків проектуютьтаким чином, щоб установка герметиківне зустрічала труднощів і зміна і сталосяділа б зовні з навісних колисок, без наруня нормальної експлуатації будинку.Для цього в гирлі передбачають компенсатори зазору (бетонні припливи, яківиключають можливість щільного змиканняпанелей у гирлі).Дреновані стикианалогічні закритим, але доповнені конструкними пристроями, що дозволяють поеважливо відводити назовні воду, випадково проніклу в стик.
Систему водозахисту панельних зовнішніх стін забезпечують декомпресійну порожнину у вертикальному стику (місцеве розширення зазору стику у вигляді вертикального циліндричного каналу), невеликі отвори та водовідвідні фартухи з алюмінієвих сплавів, фольгоізолу, кислото- та морозостійкої гуми. Фартухи розташовуються в місцях перетину вертикальних та горизонтальних стиків. У горизонтальних стиках додатковим водовідвідним заходом служить їх спеціальне профілювання з протидощовим гребенем.
Відкриті стики мають відкрите гирло, яке може потрапляти вода, але її проникнення в глибину огородження виключається за рахунок спеціальних конструктивних пристроїв. У горизонтальних стиках основні конструктивні заходи водовідведення - влаштування протидощових гребенів заввишки 120 ммта водовідвідних фартухів; у вертикальних стиках - водовідбійних екранів з алюмінієвої, неопренової або гумової стрічки. Позаду екрана мають декомпресійну порожнину, а на стикових гранях панелей іноді влаштовують нахилені назовні дренажні борозни. Відкриті стики застосовують для тришарових стін із гнучкими зв'язками у будь-яких кліматичних умовах. У цьому випадку збільшення тепловтрат в стику мінімальне: шар, що утеплює, конструкції розташований за межами гирла. У стиках тришарових панелей з жорсткими зв'язками та в одношарових тепловтратах через відкрите гирло більше. Тому відкриті стики у стінах з таких панелей використовують у панелях з легкого бетону щільністю до 1200 кг/м 3 у районах з розрахунковою зимовою температурою не нижче -17°С, з легкого бетону із щільністю до 950 кг/м 3 - не нижче -22°С, тришарових панелей з жорсткими зв'язками - не нижче -27°С.
Комбіновані стики об'єднують елементи захисту за принципом закритого та відкритого стику. Основна сфера застосування - перші поверхи будинків з відкритими стиками в інших поверхах.
Повітряно- та водонепроникність вертикальних стиків додатково забезпечують за рахунок їх обклеювання з внутрішньої сторони водо- та повітроізоляційною стрічкою з біостійкого руберойду на азбестовій основі, наіриту або морозостійкої гуми. Для надійної наклейки ізоляційної стрічки з внутрішньої сторони вертикальних стиків всіх типів передбачають розширену порожнину, і у всіх випадках, коли це допускає конструктивна система будівлі, передбачають строгу послідовність виробничих операцій: монтаж зовнішніх стін, обклеювання стику, монтаж внутрішніх стін, монтаж перекриттів, установка з рівня змонтованого перекриття утеплювальних вкладишів та замонолічування вертикальних стиків. Щоб температурні деформації панелей не викликали розриву ізоляційної стрічки, в ній влаштовують складку компенсатор по осі стику. Як додатковий захід водо- і повітронепроникності вертикального стику в окремих випадках передбачають сполучення панелей внахлестку або в чверть.
Додатковими конструктивними заходами захисту стиків можуть бути нащільники та накладки, спеціальне профільування фасадної поверхні панелей, проте їх застосування в більшості випадків обмежене з архітектурних, економічних чи технологічних міркувань.
Естетичні якості зовнішнього шару панелей мали сприяти створенню зорового ефекту подолання тектонічної монотонності регулярної розрізки панельного індустріального споруди.
Навіть поверхове знайомство з конструкцією зовнішньої огорожі нових індустріальних споруд дозволяє зрозуміти, що це дійсноновий тип житлової будівлі , що передбачає абсолютно нові підходи не тільки в проектуванні та будівництві, а й уексплуатації. Хоча цей період не потребує особливих витрат при строгому дотриманні нормативних вимог, проте ці споруди повинні експлуатуватися під контролем державних органів технічного нагляду..
Монолітні та збірно-монолітні бетонні зовнішні стінизастосовують у монолітних та збірно-монолітних будинках різних будівельних систем.
Розроблено одно-, дво- та тришарові конструкції. Широке застосування завдяки технологічності отримали одношарові конструкції. Одношарові стіни формують з легких бетонів із щільністю не більше 1600 кг/м 3 на різних природних та штучних пористих заповнювачах (керамзиті, аглопорите та ін.). Залежно від ефективності заповнювача, необхідної несучої здатності та кліматичних умов будівництва товщина одношарових стін становить 30-50 см.
Як правило, до складу одношарової монолітної стіни входять крім основного конструктивно-теплоізоляційного бетонного шару зовнішній захисно-оздоблювальний та внутрішній оздоблювальний шар розчину. Проходить перевірку в експериментальному будівництві конструктивне рішення одношарових стін завтовшки 40 см, що формуються з щільного легкого бетону без фасадного шару.
Шаруваті стіни іноді проектують монолітними, але частіше (з технологічних міркувань) збірно-монолітними (рис. 10). Двошарові стіни містять несучий бетонний монолітний шар та утеплювач. Несучий шар виконують з важкого або конструктивного легкого бетону завтовшки не менше 12 см.Збірно-монолітні двошарові стіни застосовують у двох конструктивних варіантах: з розташуванням шару, що утеплює, із зовнішньої або з внутрішньої сторони несучого монолітного бетонного шару. При розташуванні утеплюючого шару із зовнішнього боку, його проектують у вигляді збірних декоративно-теплоізоляційних елементів – офактурених панелей або плит із теплоізоляційного бетону. При цьому збірні декоративно-теплоізоляційні елементи виконують функції зовнішньої опалубки. Декоративно-теплоізоляційні елементи повинні мати арматурні випуски для анкерування до монолітного шару, що несе. У випадках, коли встановлення збірних елементів здійснюється після формування несучого шару, в них передбачають закладні деталі або випуски для навішування на шар, що несе.
У двошарових стінах з утеплювачем зсередини останній виконують із жорстких плит або блоків (автоклавний пінобетон, піноскло або ін.), що викладаються на розчині у вигляді самонесучих стінок на перекритті.
Варіант двошарових стін з утеплювачем зсередини технологічно найбільш зручний, але в теплотехнічному відношенні прийнятний лише в країнах з м'яким кліматом та позитивними значеннями розрахункових температур зовнішнього повітря в зимовий час.
Тришарові монолітні стіни проектують із гнучкими або жорсткими зв'язками між бетонними шарами.
Конструкції зв'язків та матеріали утеплювача аналогічні використовуваним у тришарових бетонних панелях. Товщина внутрішнього бетонного шару приймається не менше 12 см, зовнішнього - 6 см.
Тришарові збірно-монолітні стіни мають внутрішній бетонний монолітний несучий елемент та збірний захисно-декоративний зовнішній. Захисно-декоративний елемент є двошаровою панелью з утеплюючим шаром з внутрішньої сторони або окремими офактуреними бетонними плитами, в яких до спеціальних випусків прикріплені плити ефективного утеплювача.
Так само, як і в збірно-монолітних двошарових стінах, захисно-декоративні елементи тришарових стін можуть бути зовнішньою опалубкою при бетонуванні шару, що несе, або навішуватися на останній після його зведення і розпалубки.
Міцність та довговічність бетонних стін забезпечується призначенням марок бетону за міцністю та морозостійкістю відповідно до вимог статичних розрахунків та з урахуванням кліматичних впливів, але не нижче мінімальних марок для бетонних стінових панелей.
Ізоляційні якості монолітних бетонних стін завдяки відсутності стиків іноді виявляються вищими, ніж у збірних стін.
Композиційно-декоративні якості монолітних стін пов'язані з можливістю вільно вибирати форму поверхні стіни (плоскої, опуклої або увігнутої). Види оздоблень фасадних поверхонь у монолітному та збірно-монолітному домобудуванні в цілому не відрізняються від застосовуваних у панельному домобудуванні.
Великоблочні будинкизазвичай проектують безкаркасними, на основі двох конструктивних схем: з поздовжніми стінами для 5-поверхових будівель та з поперечними - для багатоповерхових. Іноді (на окремих ділянках об'єму будівлі) застосовують комбіновану конструктивну систему великоблочних будівель із внутрішнім каркасом. Відповідно великоблочні стіни виконують несучими або самонесучими з розрізанням по висоті поверху 2, 3 або 4 низки блоків (12). Вибір типу розрізки залежить від матеріалу та статичної функції стін. Так, наприклад, двоблочну розрізку використовують лише для самонесучих стін з автоклавного пористого бетону.
Мал. 12. Великоблокові стіни. Схеми розрізок зовнішньої стіни на блоки: основні типи блоків та їх вертикальних стиків: а - чотирирядна; 6 - трирядна; в - дворядна (триблочна); д - дворядна (двоблочна) розрізка зовнішньої стіни; е - перерізи простінкових блоків; ж - рядовий стик простінкових блоків; і - те ж, кутовий; до — стик простінкового та підвіконного блоків; 1 - простінковий; 2 - перемичковий; 3 - підвіконні блоки; 4 - одношаровий легкобетонний блок суцільного перерізу; 5 - те ж, багатопустотний; 6 - цегляний з легкобетонним заповненням; 7 - те саме. суцільного перерізу; 8 - герметизуюча мастика; 9 - конопатка; 10 - легкий бетон; 11 - залізобетонна перемичка; 12 - вкладка, що утеплює; 13 - переріз легкобетонного блоку перемичника; 14 - те ж, цегляного
Матеріалами для великих блоків служать легкі бетони із щільністю до 1600 кг/м 3 на різних пористих заповнювачах, автоклавні ніздрюваті бетони щільністю до 800 кг/м 3 , цегляна суцільна або полегшена кладка, природний камінь (вапняк, туф та ін) щільністю до 1800 кг/м 3 . Блоки з автоклавного ніздрюватого бетону застосовують для самонесучих стін з дворядною розрізкою. Цегляні великі блоки застосовують вкрай рідко для стін дво-чотирирядною розрізкою. Додатковим конструктивним елементом блоку перемичкового такої стіни служить легкообетонна перемичка Г-подібного перерізу. Великі блоки з природного каменю випускають із дво-чотирирядною розрізкою і застосовують у районах, де сировина для них є місцевим матеріалом.
Найчастіше в несучих і самонесучих стінах застосовують крупноблочні конструкції з легких бетонів, виконані по дворядній розрізці. Три-чотирирядні розрізки застосовують у стінах із силікатних та керамічних блоків та з природного каменю.
При будь-якій з розрізок дотримуються принципу перев'язування швів і укладання блоків на розчин. Відповідно до місця розташування розрізняють блоки простінні, перемичкові, підвіконні, цокольні, карнизні, парапетні, рядові та кутові. Перемичкові блоки мають чверті з внутрішньої сторони: поверх для спирання перекриттів, внизу для встановлення заповнення отвору. У простінних блоках для встановлення заповнення прорізів передбачені чверті по вертикальних бокових гранях. Із зовнішнього боку блоки мають захисно-оздоблювальний шар.
У легкобетонних та цегляних блоках – це декоративний бетон на білому або кольоровому цементі із заповнювачем з крихти декоративного каменю; в блоках з пористого бетону - поризований розчин, подрібнені кам'яні матеріали або фарбування - поліхлорвінілова або полівінілацетатна.
У легкобетонних блоках іноді передбачають кілька рядів щілиноподібних порожнин, паралельних фасаду, а в цегляних чи кам'яних – ефективну кладку з утепленням легким бетоном чи плитними утеплювачами. Ці заходи сприяють зниженню маси блоків у разі підвищення їх теплоізоляційної здатності.
Міцність великоблочних стін досягають міцністю бетону блоків та розчину, перев'язкою кладки блоків та їх зчепленням з розчином, поверховою обв'язкою перемичковими блоками, з'єднаними сталевими зв'язками.
Стійкість великоблочних зовнішніх стін забезпечують їх просторовою взаємодією з перекриттями та внутрішніми поперечними стінами, що об'єднуються із зовнішніми стінами спеціальними сталевими зв'язками.
Мал. 13. Зв'язки зовнішніх великоблочних стін з внутрішніми стінами: а - у будинках малої та середньої поверховості; б - в багатоповерхових будинках; 1 - блок зовнішньої стіни; 2 - блок внутрішньої стіни; 3 - арматурний каркас; 4 - цементний розчин; 5 - сталева шпонка з куточка або швелера; 6 - сталева заставна деталь блоку
У будівлях середньої поверховості зв'язку стін, що перетинаються, проектують з Г- або Т-подібних зварних сіток, зі смугових або круглих арматурних стрижнів, покладених у розчин горизонтальних швів, в будинках підвищеної поверховості застосовують зварні жорсткі зв'язки по закладних деталях в блоках (Мал. 414 ).
Ізоляційна здатність великоблочної стіни забезпечується по тілу блоків завтовшки, що відповідає теплотехнічному розрахунку (при коефіцієнтах теплопровідності матеріалів блоків0,21-0,58 Вт/м°С ) та водонепроникним захисно- обробним зовнішнім шаром, по стиках блоків - заповненням, що компенсує послаблення ізоляції в місцях розрізання стіни на блоки.
Можливість наскрізного проникнення холодного зовнішнього повітря чи вологичерез стіни по стиках між блоками виключають вже у зовнішній зоні стику - гирло, герметизуючи його синтетичними мастиками за принципом закритого стику бетонних панельних стін. Внутрішню зону плоских горизонтальних стиків заповнюють цементним розчином, через який передають силові дії, а внутрішню зону вертикальних стиків заповнюють конструктивно-теплоізоляційним легким бетоном. Він утеплює стик,
виконує статичні функції та служить дублюючим захистом від інфільтрації та протікання в період ремонту або старіння герметизації усій. У випадках, коли за теплотехнічними вимогами ефективність легкобетонного заповнення виявляється недостатньою, в порожнину стику вводять додатковий вкладник, що утеплює, з мінераловатної або пінополістирольної плити.
Застосовують дві форми вертикальних стиків блоків: із внутрішньою порожниною, відкритою в приміщення, або із закритою. Першу використовують у стиках простінкових блоків, другу - у стиках простінкових блоків з підвіконними. У стиках з відкритою внутрішньою порожниною можливе застосування додаткової ізоляції - обклеювання стику стрічкою гідроізоляційного матеріалу.
Декоративні якості крупноблочним стінам надають колір та фактура захисно-оздоблювального шару, що вибираються відповідно до композиційного рішення будівлі. Як декоративний засіб широко використовують також фарбування фасадів перхлорвініловими, полівінілацетатними та іншими атмосферостійкими фарбами, що наносяться за захисно-оздоблювальним шаром. Застосовують одноколірне фарбування всієї поверхні стін або двокольорове, що підкреслює малюнок конструктивної розрізки стіни.
Технічна типологія цегляних будівельпісля індустріалізації також повністю змінюється. У табл. 36стіни другої групи капітальності, що володіли значно більшою потужністю на практиці, прирівнюються до товщини стіни 2-2,5 цегли індустріального виробництва.
При індустріалізації виробництво цегли різко зростає, але обсяги її виробництва не можуть забезпечити збільшення обсягів житлового будівництва. Тому поряд з індустріальною суцільною кладкою стін нормативами передбачаються полегшені типи кладок.
Розглянемо конструкції цегляних стін , що використовувалися для будівництва індустріального житла.
Кам'яні стіни ручної кладки . Матеріалом для кам'яних стін є цегла або каміння правильної форми, виконані з природних або штучних (обпалена глина, бетони) матеріалів, і розчин (вапняний, вапняно-цементний або цементний), за яким каменіукладають горизонтальними рядами із взаємною перев'язкою швів.
Цегла (глиняна і силікатна, повнотіла і пустотіла) має масу до 4-4,3 кг,каміння (керамічні пустотілі щільністю до 1400 кг/м 3 , легкобетонні пустотілі щільністю до 1200 кг/м 3 , з автоклавного та неавтоклавного пористого бетону щільністю до 800 кг/м 3 , з природних легких кам'яних матеріалів щільністю до 1800 кг/м 3 ) мають висоту до 20 смі масу до 30 кг (Мал. 14).
Міцність конструкції стіни забезпечують міцність каменю та розчину та укладання каменів із взаємною перев'язкою вертикальних швів. При цьому перев'язка швів кладки передбачена не тільки в площині стіни, а й у площині поперечних стін, що примикають до неї. Найбільш поширений тип кладки - шестирядна, де п'ять послідовно укладених з перев'язкою в площині стіни ложкових рядів перев'язують (у площині та з площини стіни) шостим тичковим рядом. Тільки при високих вимогах до міцності стіни застосовують трудомістку дворядну кладку з перев'язкою всіх вертикальних швів у кожному ряду (так звану ланцюгову кладку).
Несуча здатність кам'яних стін залежно від матеріалів і відповідно до вимог проекту може змінюватися в дуже широких межах. Додаткове підвищення несучої здатності кам'яної кладки дає її армування горизонтальними зварними сітками, що укладаються через 2-5 рядів. Цей прийом використовують в обмеженому обсязі тільки в окремих випадках, наприклад, для сильно навантажених вузьких простінків в нижніх поверхах високих будівель. Істотно підвищує опір кладки вигину її вертикальне армування, доповнене вертикальними монолітними залізобетонними включеннями (комплексна кладка) і поверховими монолітними поясами.
Ці заходи пов'язані зі збільшенням витрат стали на конструкцію стіни та праці на її зведення, тому до їх використання вдаються в особливих випадках, наприклад, у сейсмостійкому будівництві за високої розрахункової сейсмічності.
Стійкість кам'яних зовнішніх стін забезпечується їхньою просторовою взаємодією з внутрішніми несучими конструкціями — стінами та перекриттями. Для забезпечення просторової взаємодії зовнішні стіни жорстко пов'язують із внутрішніми стінами перев'язкою кладки, а з перекриттями із залізобетонних настилів — закладом останніх у стіну не менш ніж на 100 мм, опиранням на стіну через шар міцного розчину та з'єднанням стін з перекриттями сталевими анкерами При влаштуванні перекриттів по балках останні заводять у стіну на 250 ммі зв'язують анкерами з кладкою через кожні 6 м (Мал. 15). У багатоповерхових будинках, крім того, передбачають поверхові арматурні пояси, що розташовуються в розчинному шві під перекриттям або над ним (при високих надоконних перемичках).
Крок поперечних внутрішніх стін - діафрагм жорсткості, що забезпечують стійкість поздовжніх фасадних стін, залежить від якості кладки та конструкції перекриттів. Так, у малоповерхових будинках з дерев'яними перекриттямивін складає 12 м, а в будинках зі збірними залізобетонними перекриттями сягає 30-40 м. Нульовою є міцність свіжоукладеного розчину або розчину в стадії розморожування кладки (при зведенні стін методом заморожування зимової кладки).
Довговічність кам'яних стінок забезпечує морозостійкість матеріалів, що застосовуються для зовнішньої частини кладки. Для стін будівель, що будуються в I кліматичному районі або в районах узбережжя Тихого та Льодовитого океанів, що не входять до I кліматичного району, марки морозостійкості стінових матеріалів приймають на один щабель вище. Так само на один щабель підвищують марки морозостійкості стінових матеріалів будівель заввишки. 9 поверхів.
Більшість стінових матеріалів із каменю задовольняє цим вимогам, і їх можна застосовувати у будинках різної капітальності. Виняток становлять конструкції стін із пористих бетонів. Для підвищення їх морозостійкості фасадну поверхню блоків з пористого бетону покривають захисно-оздоблювальним шаром з морозостійкого поризованого розчину або виконують кладку стін з цегляним зовнішнім облицюванням завтовшки. 1/2 цегли. Зв'язок облицювання з кладкою забезпечують сталевими скобами або перев'язуванням тичковими рядами цегляної кладкичерез кожні три ряди каміння по висоті стіни.
Мал. 16. Полегшені кладки багатошарових зовнішніх стін: I - з горизонтальними; II - З вертикальними діафрагмами жорсткості; а - цегляно-бетонна кладка; б - з вкладками, що утеплюють. шами з легкого або пористого бетону; в - із засипкою шлаком або керамічним гравієм; г - з плитним утеплювачем і віз задушливим прошарком; д - те саме. з посиленим внутрішнім шаром, що несе; е — колодязева кладка з засипкою, що утеплює, і горизонтальними армованими діафрагмами з цементного розчину
Теплозахисна здатність зовнішніх стін при проектуванні призначається відповідно до гігієнічних вимог та з урахуванням необхідності економії паливних ресурсів. Товщину стіни приймають за найбільшим із значень, отриманих в результаті розрахунку економічно доцільного опору теплопередачі та статичного розрахунку. Матеріали та конструкції кам'яних стін мають різноманітні теплотехнічні якості. Коефіцієнт теплопровідності суцільної кам'яної кладки змінюється в межах 0,7 Вт/(м°С)для кладки з туфу до 0,35 Вт/(м°С)для кладки з керамічних пустотілих каменів. Це дає можливість за рахунок вибору найбільш теплоефективного матеріалу суттєво зменшити переріз одношарової стіни, її масивність, вартість та трудомісткість зведення. Тому суцільну кладку зовнішніх стін виконують переважно з пустотілих керамічних, легкобетонних каменів або цегли.
Слід вибирати кладку такого типу, при якому щілини в більшості каменів розташовані перпендикулярно до теплового потоку, що підвищує теплотехнічні якості стіни.
За відсутності легких кам'яних матеріалів застосовують кладку з повнотілої цегли або каміння. Однак у зв'язку з тим, що теплопровідність таких матеріалів велика, розрахункова товщина стін суцільної кладки для більшості кліматичних районів становить дві, дві з половиною цегли, при цьому здатність стін, що несе, у верхніх. 4-5 поверхах не може бути повністю використано.
Для економії каменю та трудовитрат при збереженні необхідної теплозахисної здатності застосовують полегшені багатошарові стіни. Існує низка різновидів багатошарових конструкцій кам'яних стін. У житлових будинках найбільше застосування отримали тришарові конструкції полегшених кладок. Вони містять поздовжні стінки завтовшки 1/2 цеглини та між ними внутрішній утеплюючий шар.
Іноді за вимогами міцності внутрішній шар кладки, на який передають навантаження від перекриттів, виконують завтовшки 1 цегла ( Мал. 16). Відмінності у конструкціях кладок полягають у способах забезпечення спільної статичної роботи зовнішніх шарів кладки, а також у матеріалі утеплення та участі цього матеріалу у статичній роботі стіни. Зв'язки між шарами проектують гнучкими чи твердими. Гнучкі зв'язки виконують у вигляді сталевих скоб. При гнучких зв'язках цегляні шари стіни окремо сприймають навантаження, що припадають на них.
Жорсткі зв'язки виконують у вигляді поперечних діафрагм, що з'єднують зовнішні шари. За розташуванням поперечних діафрагм розрізняють конструкції стін з горизонтальними і вертикальними зв'язками. У стінах з горизонтальними діафрагмами останні виконують через кожні п'ять рядів, у стінах з вертикальними діафрагмами (колодцева кладка) крок діафрагм складає 0,65 або 1,17 м. У рівні перекриттів і перемичок поперечний зв'язок поздовжніх зовнішніх стінок полегшених кладок будь-якого типу створюють один-два горизонтальні ряди суцільної кладки.
Зв'язки в кутах та перетинах полегшених стін з внутрішніми посилюють арматурними стрижнями, які укладають у розчині горизонтальних швів у трьох рівнях по висоті поверху. Для утеплення полегшених кладок застосовують утеплювачі з напівтвердих мінераловатних плит на синтетичній або бітумній зв'язці, цементного фіброліту, піноскла, вкладиші з легкого або пористого бетону, монолітний легкий бетон щільністю до 1400 кг/м 3 або мінеральні засипки щільністю до1000кг/м 3 .
По теплотехнічних та економічних покозакам найбільш доцільні конструкції стін з плитним утеплювачем. Однак їхнесуча здатність обмежена3-5 поверху ми (залежно від конструктивної схемибудівлі).
Теплозахисна здатність стін полегшеної кладки багато в чому залежить від повітропронічності їх зовнішнього шару. Кладку цьогошару слід виконувати ретельно, заповнюючирозчином всі вертикальні та горизонтальні шви з подальшою розшивкою.
Для додаткового підвищення теплозущитної здатності таких стін у їх конструкції часто передбачають повітрянийпрошарків із зовнішнього боку утеплювача.Товщину повітряного прошарку фіксуютьпробками з матеріалу плит, що утеплюють.Однак облік повітряних прошарків у теплотехнічному розрахунку такої стіни допускаєтьсятільки під час виконання зовнішньої штукатурки. Використання як утеплювач монолітного легкого бетонудає несучу здатність шаруватої стіни,що дозволяє застосовувати її в будинках високотієї до 9 поверхів. Водночас у перші рокиди експлуатації теплозахисні якості таній стіни можуть виявитися нижче за розрахунковічерез підвищений вміст вологи. Крімтого, застосування такої кладки неприпустимопід час виконання робіт у зимових умовахметодом заморожування. У зв'язку з цими огпораненнями застосування цегляно-бетонної кладки найбільш доцільно в теплому клі мате.
Мал. 18. Кладка зовнішніх стін з облицюванням: а, б із цегли разом із лицьовою цеглою; в — з керамічного каміння спільно з лицьовою цеглою; г - з кір печа спільно з лицьовими керамічними каменями; д - з цегли із заставними облицювальними керамічними плитами; е - з цегли та керамічного каміння; ж - те саме, з облицюванням прислоненими керамічними плитками на розчині; і - з цегли з облицюванням плоскими плитами (кам'яними, бетонними), з прокладними рядами з тих же плит
При виконанні утеплюючого шару з мінеральних засипок слід передбачатизаходи щодо обмеження їх опадів. У стінах згоризонтальними діафрагмами з тичковихрядів кладки останні служать обмежувачами опади, у стінах колодязової кладки дляобмеження опади вводять через кожнішість рядів додаткові горизонтальнідіафрагми з шару розчину кладки, арсварної сіткою.Декоративні властивості кам'яної кладкиз цегли та природного каменю дуже високи. Для фасадного ряду кладки застосовують лицьову цеглу та лицьові керамічні кам.ні (стіни з облицюванням), що укладаються врев'язку з камінням або цеглою основногошару.
Шви на фасаді між лицьовими каменями.ми ретельно розшивають. Існують по-різномуобразні прийоми декоративної кладки фасадового ряду, у тому числі і без перев'язкишвів ( Мал. 17 ). Для кладки карнизів, поясків та інших архітектурних деталей застосовується профільний лицьовий кірпіч і камінь.
При композиційній необхідності зміниняння кольору або фактури площині фасадної стіни застосовують облицювання керамічноюськими плитами. Серед них розрізняють крупні закладні керамічні неглазурованіні товстостінні безпустотні плитилонні глазуровані малогабаритніплитки. Останні прикріплюють до стіни нарозчині та використовують для облицювання плоскостіни або її окремих елементів, наприклад цоколів (Мал. 18 ). Закладні плитимають висоту в 3-4 ряду кладки, їх вустаналивають у процесі зведення стіни. Горізонтальний шов на ширину верхньої кромкиполиці заставних плит виконують незапним розчином для компенсації вертикальних деформацій опади кладки. Облицювання прислоненими плитками здійснюють неїї ніж за півроку після зведення стін.Для кращого зчеплення з розчином, на котором виконано облицювання, кладку стіни вейдуть впустошівку.
В окремих випадках відповідно до архітектурним рішенням застосовують облицюванняцегляних стін плитами з декоративногобетону чи природного каменю. При висоті бетонних плит до300 мм облицювання здійснюєтьсяють у процесі кладки, перев'язуючи їїпрокладними горизонтальними рядами безтонні плити.
Деталі кам'яних стін. Цоколі кам'янихстін виконують із міцного повнотілого кирпеча суцільної кладки (Мал. 18). На відстані 15-20 см від верху вимощення укладнають горизонтальний гідроізоляційнийний шар, що захищає наземну частину стіни від ґрунтової вологи. Гідроізоляційнийшар виконують із двох шарів руберойду на мастиці або з цементного розчину. У соответствии з композиційним рішенням інодізастосовують облицювання цегляного цоколяплитами природного каменю або пристеленими керамічними плитками.
Під час виконання цоколя з бетонних фундаментних блоків або цокольних панелейостанні розміщують з відступом усередину відфасадної поверхні (так званий цокіль із підрізанням). При цьому в нависаючійнад цоколем зовнішньої стіни фасадні каменінижнього ряду кладки замінюють залізобетонними брусками. Цоколь з бетонних блоківзазвичай облицьовують прислонними керамічамиськими плитками, а цокольні панелі маютьзахисно-оздоблювальний шар, виконаний на заводі з декоративного бетону або лицеочних плиток.
Отвори віконні та дверні в кам'янихстінах виконують з пристроєм чвертей ззовнішньої сторони по вертикальним і верхній граням. Чверть захищають від інфільтрації стик кладки зі столярним блокомзаповнення отвору.
Мал. 19. Деталі кам'яних стін: а, б - перемичка збірна залізобетонна; в - те ж, із заставним сталевим куточком; г - те ж, рядова; д - кам'яний автомобіль низ; е - залізобетонний карниз; ж - парапет; 1 - брускова перемичка; 2 - балкова перемичка; 3 - профільна цегла; 4 - сталевий куточок; 5 - арматурний стрижень; 6 - цементний розчин; 7 - карнизна залізобетонна плита; 8 - анкерна балка; 9 - парапетний камінь
Розмір чверті у кірпічної кладки 65х120або 88х120, у кам'яній 100х100 мм . У стінах з блоків єчного каменю чверті не влаштовують.Отвори перекривають, як правило, збірніми залізобетонними перемичками, сприйтримаючи вертикальне навантаження від вищележачої кладки, а в несучих стінах — і відперекриттів. Промисловість збірного железобетону випускає стандартні брускові табалочні перемички (рис. 19 а, б).
Брускові перемички мають перетин120х75і 120х150, а балкові - 120х220і 120х300 мм. Перемички зазвичай проектуються комбіними з декількох елементів —самонесучих стінах тільки з брускових, зізміщенням фасадного бруска на один рядвниз для утворення чверті, в несучихбрускових і однієї-двох балкових, сприйщо мають навантаження від перекриттів. Залізобітонні перемички можуть не виявлятися нафасаді при застосуванні лицьового профільного цегли. У деяких випадкахях можуть бути застосовані традиційні конструкції рядових перемичок з армованоїкладки на цементному розчині.
Вінчаюча частина зовнішніх стінняється у вигляді карниза при зовнішньому водовідведенняводі з даху чи парапету при внутрішньомуводовідведення . Карниз у кам'яних стінах часто викладивають із цегли або каменю, проте величинавинесення таких карнизів за умовами міцности обмежена половиною товщини стіни, апослідовний напуск цегли для обравання звису повинен становити в кожномуряду не більше '/з каменю. При необхідності облаштування карниза з великим виносом його виконують із збірних залізобетонних плит,заанкерених у кладку.
Парапет є частиною стіни,що піднімається над дахом, виконану всуцільною кладкою. Товщину стіни в зоні парапета приймають зменшеною до1 кам ня. Підвищення парапету над поверхнею даху має становити не менше300 мм . Верхню площину кладки парапету захистущають від зволоження зливом з оцинкованихної сталі або бетонним парапетним каменем.
Стіни з цегляних та кам'яних панелей проектують несучими і самонесучими,майново однорядної розрізки.Несучі конструкції стін з цегляних панелей мають горизонтальну і вірну тичну розрізки.
Матеріалами панелей є глинянийабо силікатна цегла, пустотіла цеглаабо керамічні камені, природний пилянийкамінь. Як плитні утеплювачі використовуються пінополістирол,мінеральні та скловатні плити на синтетічеської зв'язки, цементний фіброліт та ін.Залежно від природно-кліматичнихумов та обраних матеріалів конструкцій застосовують одно-, дво- або тришарові панелі.
Одношарові панелі проектують з керамичних каменів товщиною в1, 1/2 або 2 каменю без захисно-оздоблювального фасадногошару.
Двошарові панелі мають внутрішній несучий шар завтовшки не менше1/2 цегли, шар плитного утеплювача та фасадний арміїрівний захисно-оздоблювальний шар завтовшкине менше 50 мм .
Тришарові панелі мають внутрішній тазовнішній шари Товщиною1/4 або 1/2 цегли та шар утеплювача. Зовнішній шар можебути виконаний з лицьової цегли або ззвичайної цегли та фасадної захисно-відділулочного шару з декоративного бетонузавтовшки 20-25 мм . З внутрішньої сторони панелі будь-якої конструкції покриті оздоблювальним.шаром із розчину завтовшки15- 20 мм .
У панелях передбачають конструктивне армування у вигляді просторового каркаса, з яким пов'язані підйомніпетлі та закладні деталі для з'єднань зіншими конструкціями.
Зв'язки кам'яних панелей із внутрішнімиконструкціями, міцність та ізоляційнівластивості стиків забезпечуються тими ж методами, що й у стінах із бетонних панелей.