Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор конструктивных решений тепловой защиты зданий фасадными системами с воздушным зазором 8
1.1. Технико-экономическое обоснование 8
1.2. Сложившаяся инженерная практика по повышению тепловой защиты ограждающих конструкций зданий 12
1.3. Методы расчета несущих конструкций фасадных систем 22
1.4.Визуальные обследования фасадных систем по объектам
г. Красноярска 27
1.5.Выводы и постановка задач исследования 29
2. Экспериментальные исследования и совершенствование конструктивных решений несущих элементов фасадных систем 31
2.1. Методика проведения экспериментальных исследований 31
2.2. Приборы и оборудование 34
2.3.Проведение измерений 35
2.4. Экспериментальные исследования и совершенствование конструктивных решений кронштейнов системы типа «Краспан» 36
2.4.1. Традиционное конструктивное решение. Экспериментальные исследования 36
2.4.2. Совершенствование конструктивного решения кронштейнов типа «Краспан». Экспериментальные исследования 47
2.5.Кронштейны системы типа «Волна» 64
2.6. Конструктивное решение кронштейнов замкнутого коробчатого сечения. Экспериментальные исследования 69
2.7.Фрагменты фасадной системы «Краспан» 74
2.7.1. Экспериментальные исследования 74
2.7.2. Совершенствование конструктивного решения узла крепления вертикального профиля к кронштейну 83
2.8. Выводы 84
3. Численные исследования 86
3.1. Цели и задачи численных исследований 86
3.2. Расчет по стержневой схеме 86
3.3.Расчет МКЭ по континуальной схеме 90
3.4. Расчет кронштейнов с учетом сдвига по стержневой системе 91
3.5.Приближение расчетных моделей кронштейнов к реальным конструктивным решениям 95
З.б.Расчет конструкций фасадной системы как рамной системы 116
3.7.Алгоритм подбора сечений элементов фасадных систем. Расчет оптимального шага кронштейнов 13 0
3.8.К выбору расчетной схемы 133
3.9.Выводы 136
4. Технико-экономическая эффективность применения фасадных систем 137
4.1. Расчет технико-экономических показателей и экономической эффективности применения усовершенствованных кронштейнов 137
4.2. Эффект применения фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором при реконструкции зданий 142
4.3.Выводы по главе 145
Основные выводы 146
Список использованных источников
- Сложившаяся инженерная практика по повышению тепловой защиты ограждающих конструкций зданий
- Экспериментальные исследования и совершенствование конструктивных решений кронштейнов системы типа «Краспан»
- Расчет кронштейнов с учетом сдвига по стержневой системе
- Эффект применения фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором при реконструкции зданий
Введение к работе
Современное строительство характеризуется озабоченностью излишними энергозатратами в стадии эксплуатации зданий и инженерных сооружений и поиском энергосберегающих технологий. К ним можно отнести применение фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором.
Основными требованиями к конструкциям фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором являются повышение физико-механических характеристик, включая стабильность свойств на длительный период эксплуатации, соизмеримость деформаций по отдельным элементам, повышенная огнестойкость, коррозионная стойкость, влагонепроницаемость, эффективная теплозащита, соблюдение санитарно-гигиенических норм, гарантированная надежность и долговечность всей системы
В последнее время во многих странах на общественном и государственном уровнях стало формироваться устойчивое осознание ограниченных запасов энергоресурсов и необходимости их более рачительного использования. Мероприятия, обеспечивающие энергоснабжение, имеют более высокую рентабельность по сравнению с наращиванием энергоресурсов. Если учесть, что в России жилищный фонд потребляет 35-40% годовых энергоресурсов страны, то становится очевидной приоритетная роль создания энергоэффективных утеплителей и конструкций с их применением.
Актуальность работы обусловлена необходимостью экономии топливно-энергетических ресурсов, достигаемая сокращением тепловых потерь через ограждающие конструкции зданий и сооружений. Решая проблему экономии энергоресурсов посредством улучшения теплозащиты зданий следует учитывать затраты энергии на получение самой теплоизоляционной конструкции. Применение фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором делает возможным создание ограждающих конструкций, отвечающих современным требованиям архитектуры и строительства, а также позволяет сократить эксплуатационные затраты зданий за счет снижения теплопотерь через наружные ограждения.
Фасадные системы с вентилируемым воздушным зазором, развитие которых началось несколько лет назад в условиях климата Сибири, к сожалению, имеют слабые места, требующие детальной и качественной проработки. Копи-
5 рование конструктивных решений, используемых в европейской зоне, без учета особенностей климата, не подкрепленное методиками исследования изменения их свойств в условиях частых изменений температуры, влажности, ветровых нагрузок и других воздействий, может привести к негативным проявлениям.
Конструктивные схемы фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором должны с минимальными эксплуатационными затратами обеспечивать возможность мониторинга работоспособности всех элементов системы и в необходимых случаях проведения ремонтно-реконструкционных работ.
Цель диссертационной работы: на основе экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния уточнение расчетной модели деформирования и алгоритмов расчета, а также совершенствование конструктивных решений кронштейнов и других элементов несущего каркаса фасадных систем.
Объектами исследования являются несущие конструкции фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором.
Методика исследования - экспериментально-теоретическая: в работе реализован комплексный подход к проблеме, включающий: конструктивные проработки; математическое моделирование; экспериментальные исследования в лабораторных условиях, в том числе на натурных моделях; численно-аналитические исследования и сопоставительный анализ результатов.
Научная новизна:
обоснование нового типа расчетной модели кронштейна. Переход от традиционной стержневой схемы к модели с учетом сдвига;
новая формулировка задачи контакта опорных частей кронштейнов и стенового ограждения, как задачи с односторонними связями, что предопределяет использование либо экспериментальных данных, либо итерационного алгоритма в части обоснования расчетных схем на каждом этапе загружения;
результаты экспериментально-теоретических исследований предлагаемых типов кронштейнов (патент на полезную модель РФ №61754) и других конструктивных усовершенствований (патенты на полезные модели РФ № 54383, № 60573, № 61750), обосновывающие их эффективность.
Практическая значимость. Результаты работы приняты для практического использования при проектировании, изготовлении и монтаже несущих
конструкций ООО «Краспан», а также в организации 000 «ЭКо-Край» в привязке к программе энергосбережения.
Достоверность результатов: в части обоснования алгоритмов расчета соответствием численных решений и экспериментальных данных с достаточным набором количества повторных испытаний и измерений; в части обоснования эффективности новых конструктивных решений - экспериментальными данными.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции и выставке «Сибири - новые технологии в архитектуре, строительстве и ЖКХ» (Красноярск, 2005г.); на XXIV региональной научно-технической конференции «Проблемы строительства и архитектуры» (Красноярск, 2006г.); на XXV региональной научно-технической конференции «Проблемы строительства и архитектуры» (Красноярск, 2007г.).
Публикации. Результаты диссертационных исследований опубликованы в 11 работах, включая 1 статью в журнале, рекомендованном ВАК России, и четыре патента на полезные модели.
На защиту выносятся:
- результаты экспериментальных и теоретических исследований несущих
конструкций фасадных систем;
- усовершенствованные конструктивные решения несущих элементов,
опорных частей кронштейнов и их крепления к стеновому ограждению, узловое
сопряжение кронштейна с вертикальным профилем, а также экспериментально-
теоретический анализ их работы;
анализ расчетных схем несущего каркаса фасадной системы;
обоснование расчетных моделей и алгоритмов расчета различных типов кронштейнов;
технико-экономический анализ предложенных решений.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из: введения, четырех глав, общих выводов и списка использованных источников из 115 названий и восьми приложений. Общий объем работы изложен на 231 странице. Основной текст диссертации 156 страниц, включая 58 таблиц и 81 рисунок.
Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, поставлена цель и определены задачи исследования. Сформулированы основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.
В первой главе дано технико-экономическое обоснование повышения уровня теплозащиты зданий и снижения теплопотерь через ограждающие конструкции. Рассмотрен обзор основных систем вентилируемых фасадов, применяемых в России, и методы расчета их несущих каркасов. По результатам натурного освидетельствования фасадов на объектах г. Красноярска выявлены их основные дефекты с целью оценки эксплуатационных характеристик конструктивных решений фасадных систем и причины их образования. Представлены выводы и постановка задач исследования.
Во второй главе приведены результаты экспериментальных исследований и предложения по совершенствованию конструктивных решений несущих элементов подсистемы фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором.
В третьей главе проведен системный анализ напряженно- деформированного состояния несущих элементов и подсистемы в целом. Представлен сравнительный анализ экспериментальных и численных исследований несущих конструкций фасадных систем и уточненные расчетные модели.
В четвертой главе приведен сравнительный анализ технико- экономических показателей разработанных вариантов несущих конструкций фасадных систем и стандартного конструктивного решения.
В приложении 1-8 приведены: рекомендации по проектированию и применению фасадных систем, инструкция по обследованию несущей ограждающей конструкции; конструктивные решения существующих фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором; основные дефекты фасадных систем, выявленные при натурном осмотре объектов г. Красноярска; распределения изолиний и изополей кронштейнов по результатам численных исследований; пример расчета несущих конструкций подсистемы фасадной системы типа «Краспан»; вертикальные нагрузки от веса облицовочного материала и значения ветровых нагрузок в зависимости от района и высоты здания; результаты расчета оптимального шага кронштейнов фасадной системы «Краспан»; акты о внедрении результатов исследования.
Сложившаяся инженерная практика по повышению тепловой защиты ограждающих конструкций зданий
Одним из наиболее эффективных способов решения задачи энергосбережения на отоплении зданий является переход на многослойные конструкции утепления и отделки наружных стен с вентилируемым воздушным зазором. Такая система в любой период года позволяет поддерживать требуемый режим теплообмена.
При наружном устройстве тепловой защиты здания создаются благоприятные температурно-влажностные условия работы стены, что также способствует повышению долговечности наружной ограждающей конструкции. Прежде всего, наружная теплоизоляция защищает стену от внешних воздействий: суточных и сезонных температурных колебаний, которые в результате неравномерных деформаций элементов этого слоя могут привести к возникновению трещин, раскрытию швов панельных стен, отслоению штукатурки. А также от атмосферных осадков, обледенения и промерзания, переменного замерзания и оттаивания капиллярной влаги, производящей разрушительное действие в поверхностном слое ограждающей конструкции [27].
В холодное время года наружная теплоизоляция препятствует охлаждению массивного слоя до температуры точки росы и выпадению конденсата на его внутренней поверхности.
Установлено, что наибольшей теплоаккумулирующей способностью, ко-торая характеризует количеством тепла, накапливаемым 1 м поверхности при установившемся тепловом потоке, обладает конструкция с наружной теплоизоляцией [27]. Она в несколько раз медленнее остывает при отключении источника тепла и создает наиболее комфортные температурные условия в помещении благодаря тому, что колебания температуры наружного воздуха мало влияют на изменение температуры внутренней поверхности стены. Благодаря этим преимуществам можно достичь значительной экономии энергии отопительной системы путем регулирования подачи тепла, например, периодического ее отключения, что, может быть успешно использовано в частных и в домах с местным отоплением, а также во всех зданиях с регулируемой системой теплоснабжения.
Все системы утепления имеют принципиально одинаковое конструктивное решение, которое заключается в том, что на несущие конструкции наружной стены с внешней стороны устанавливают и фиксируют сплошной слой утепли 13 теля и элементы несущего каркаса, посредством которого на стене, с определенным зазором относительно слоя утеплителя, монтируется плитный или листовой отделочный материал (экран) [28, 41]. Зазор между экраном и слоем утеплителя необходим для эффективного удаления влаги и паров, выходящих из помещений через наружную стену на улицу [27]. Он работает по принципу вытяжки или камина: перепад давления и разница температур снаружи и внутри зазора заставляют воздух в пространстве между наружной облицовкой и поверхностью изоляционного материала циркулировать [66].
Отличительными особенностями между системами являются различные способы крепления плит утеплителя на конструкциях наружной стены, материалы и геометрия отдельных элементов подконструкции, а также схемы их расположения на поверхности основания, выбор отделочных материалов и способы их крепления к несущему каркасу. Кроме того, системы отличаются способами решения архитектурного облика фасада, в том числе, по возможности придания зданиям индивидуальной выразительности.
При выборе материалов и изделий, при проектировании и монтаже фасадной системы с вентилируемым воздушным зазором необходимо учитывать следующие требования и рекомендации [22, 27, 39, 86, 93, 95, 96]:
- влияние всех внешних воздействий на фасадную систему, в том числе ветрового давления, снеговой и гололедной нагрузки и т.д.;
- воздушная прослойка должна быть не менее 60 и не более 150 мм, следует предусматривать рассечки воздушного потока по высоте на каждые три этажа из перфорированных перегородок;
- при расчете приведенного сопротивления теплопередаче согласно [8, раздел 9] следует учитывать все теплопроводные включения, включая крепежные элементы облицовки и теплоизоляции;
- применение жестких теплоизоляционных материалов плотностью не менее 80 - 90 кг/м3, имеющие на стороне, обращенной к прослойке, ветро- возду-хозащитные паропроницаемые пленки или кэшированные стеклотканью, исключающую увлажнение утеплителя со стороны вентилируемого зазора, но и не препятствующую испарению из него влаги; не следует применять горючие утеплители; мягкие теплоизоляционные материалы не рекомендуются;
- коррозионную стойкость материалов в конкретных условиях эксплуатации; - кляммеры (скобы), используемые для крепления фасадных плит, работающие в особенно агрессивных условиях, рекомендуется изготавливать из кор-розионностойких сталей.
В России фасадные системы с вентилируемым воздушным зазором появились в середине 90-х годов XX века. В городе Красноярске первый навесной фасад был смонтирован компанией «Краспан» по проспекту Мира на бывшем кафе «Центр» в 1997 году [25].
На отечественном рынке существуют различные фасадные системы с вентилируемым воздушным зазором для утепления наружных ограждающих конструкций зданий. Обзор основных систем вентилируемых фасадов, применяемых в России, представлен в табл. 1.2.
В фасадной системе «Краспан» (прил. 2, рис. 1-6) [43-48] несущий каркас изготовлен из оцинкованной или из нержавеющей стали, или из алюминиевых сплавов. Кронштейны Г-образной формы, состоящие из двух частей, изготавливаются штампованием. Хорошо регулируется вылет кронштейна (расстояние от основания до облицовочного материала), за счет этого легко устраняются все неровности поверхности, и может применяться утеплитель требуемой толщины. Несущие элементы работают не только на растяжение с изгибом, но и на закручивание, это объясняется тем, что крепление к несущей ограждающей конструкции осуществляется одним анкерным крепителем, расположенным по центру опорной части. Большую роль играет точность изготовления. Неподвижная и подвижная части должны быть соединены между собой двумя болтами, так как если крепление осуществляется одним болтом, то при приложении нагрузки подвижная часть может выйти из пазов и повернуться относительно болтового соединения. Продольные ребра жесткости в опорной части уменьшают площадь примыкания к основанию.
Экспериментальные исследования и совершенствование конструктивных решений кронштейнов системы типа «Краспан»
В ходе экспериментов измеряли вертикальные и горизонтальные перемещения характерных точек кронштейна на каждом шаге нагружения. Для определения прогибов (вертикальных перемещений) кронштейнов были установлены прогибомеры ПАО-6 с ценой деления 0,01 мм. Изменения горизонтальных перемещений измеряли индикаторами часового типа ИЧ-10 с ценой деления 0,01 мм.
Деформации в несущих элементах измеряли при помощи проволочных тензорезисторов по ТУ 25-06.2002-80 с базой 5 мм и номинальным сопротивлением 200,70м, чувствительностью 2,16. Показания тензорезисторов регистрировали при помощи измерительной тензометрической системы СИИТ-3.
Обработка результатов испытаний проведена средствами программы MS-Excel.
Эксперименты проводились при температурно-влажностных условиях окружающей среды: температура t=20±2C, относительная влажность воздуха W=65±5%.
При испытаниях нагрузка на экспериментальный образец подается ступенями. Этапы нагружения на первом этапе: l.Ha 1-ом этапе нагружение производится нагрузкой, равной Р=20% от нормативной. Нагружение длится 10 мин, после чего производится разгрузка образца. Выдержка образца после первого нагружения длится примерно 10 мин (до тех пор, пока показания приборов не остановятся). 2. На следующих этапах нагружения нагрузка на каждом этапе увеличивается на величину, составляющую 10% от нормативной и доводится до расчетной. 3. Повторные пошаговые нагружения производятся до момента разрушения кронштейна. При этом нагрузка на каждом этапе увеличивается на величину, составляющую 10% от расчетной. Этапы нагружения на втором этапе:
На 1-ом этапе нагружения прикладывается вертикальная нагрузка, равная Р=20% от нормативной. Нагружение длится Юмин. Далее производится разгрузка и отдых образца. Обкатка длится примерно 10 мин (до тех пор, пока показания прибора не стабилизируются).
Последующие этапы нагружения: - доведение вертикальной нагрузки до нормативной, при этом горизонтальная нагрузка равна нулю; - доведение горизонтальной нагрузки до нормативной, при этом вертикальная нагрузка равна нормативной; - доведение вертикальной нагрузки до расчетной, при этом горизонтальная нагрузка равна нормативной; - доведение горизонтальной нагрузки до расчетной, при этом вертикальная нагрузка равна расчетной; - до разрушения фрагмент системы доводим вертикальной нагрузкой, при этом сохраняя расчетную горизонтальную.
Конструктивное решение
В качестве объекта исследования для изучения напряженно- деформированного состояния фасадной системы «Краспан» с воздушным зазором выбраны кронштейны из оцинкованной стали и из алюминиевых сплавов.
Металлический каркас состоит из кронштейнов и вертикальных профилей. Вертикальный каркас представляет собой несущие профили, крепящиеся к подвижной части кронштейнов стальными (алюминиевыми) заклепками в соответствии с детализированными схемами. Шаг направляющих вертикального каркаса указывается в проекте, но не должен превышать 608 мм. Для компенсации температурного перемещения несущих вертикальных профилей необходимо оставлять в конструкциях температурный зазор 3-5 мм. Стыковка профилей осуществляется с помощью крепежной шины. Температурный разрыв вертикальных несущих профилей должен находиться только в местах горизонтальных стыков плит с шагом не более 4000 мм. Вертикальные профили определяют плоскость фасада здания. К ним различными способами (в зависимости от вида облицовочного материала) крепят элементы экрана, вертикальный стык которых, как правило, приходится на несущий профиль.
Кронштейн (рис. 2.4) состоит из двух частей (неподвижной и подвижной), закрепленных между собой болтовым соединением. Неподвижная часть выполняется Г-образной формы и состоит из полки (1), к которой крепится подвижная часть, и опорной части (2), примыкающей к основанию. В месте примыкания несущего элемента к стене устанавливают усиливающую шайбу (3) вплотную к боковой стенке кронштейна (к опорной части). Подвижная часть (4) выполнена с овальным отверстием для возможности регулирования вылета кронштейна. В нее устанавливается вертикальный профиль Т- образного или Г-образного сечения (вставка - 5) для крепления облицовочного материала. При этом профиль к кронштейну крепится при помощи двух заклепок, а он в свою очередь закрепляется непосредственно к стене при помощи анкерного крепителя (6).
Расчет кронштейнов с учетом сдвига по стержневой системе
Произведена серия аналитических расчетов по традиционной стержневой модели и с использованием программных комплексов SCAD и Lira.
Для сравнения результатов численных и физических экспериментов геометрические параметры расчетной схемы и величины нагрузок с максимальной точностью соответствовали условиям испытаний (п. 2.1).
Аналогично [10] кронштейн рассмотрим как консольную балку с расчетной схемой - жестко защемленный консольный стержень (рис. 3.1). Исследование проведем на конкретных примерах: кронштейны систем типа «Краспан», «Волна», коробчатого поперечного сечения и Т-образные.
Все элементы рассматриваемых систем в зависимости от НДС расчетных сечений относятся к 1 классу - НДС, при котором напряжение не превышает расчетного сопротивления стали cr Ry.
Аналитический расчет выполнялся методом начальных параметров с использованием стержневой модели в классической постановке: Численные исследования выполнены МКЭ в физически и геометрически линейной постановке с использованием программных комплексов SCAD и Lira. Кронштейны системы типа «Краспан» Геометрические параметры кронштейнов: вылет / = 180лш; размеры поперечного сечения - txh = 2х65лш (кронштейн из оцинкованной стали), txh = Ъ,5х65мм (кронштейн из алюминиевых сплавов).
Проведенные численные исследования показали, что практическая точность достигается при /кэ - //4. В табл. 3.1 приведены решения при /кэ =//10 соответственно для кронштейнов из оцинкованной стали (1) и из алюминиевых сплавов (2). Таблица 3. № варианта Нагрузка Р, кг Перемещения у7 (мм) в сечениях
Результаты аналитических решений полностью соответствуют численным.
Прогибы кронштейнов, полученные при численных и аналитических решениях, отличаются от экспериментальных данных: для кронштейнов из оцинкованной стали на 21%, а из алюминиевых сплавов - на 20%. Кронштейн системы типа «Волна» (рис. 3.2) Кронштейн из оцинкованной стали: вылет / = 115лш; размеры поперечного сечения - вхк = 65х45мм, і=2мм. Результаты расчета при /кэ =//10 приведены в табл. 3.2.
Результаты аналитических решений также как и для кронштейна системы типа «Краспан» полностью соответствуют численным. Кронштейн коробчатого сечения (рис. 3.3) Кронштейн из оцинкованной стали: вылет / = 115лш; размеры поперечного сечения - exh = 65x45мм, t=LuM. Результаты расчета при /кэ =//10 приведены в табл. 3.3. Рис. 3.3. Поперечное сечение кронштейна коробчатого сечения
Геометрические параметры кронштейна: вылет 1 = 215мм; размеры поперечного сечения для неподвижной части - txh = 4x65мм длиной от сгиба / = 150лш, подвижной - txh = 2x65мм длиной 65мм. Кронштейн из оцинкованной стали. Результаты расчета при /кэ = //10 приведены
В виду того, что при расчетной схеме жестко защемленного консольного стержня при всех конструктивных решениях значения прогибов значительно занижены по сравнению с экспериментальными, возникла необходимость выполнить исследования кронштейнов МКЭ по континуальной схеме. 3.3. Расчет МКЭ по континуальной схеме
Представим кронштейн как пространственную континуальную систему, состоящую из нескольких подобластей. Построение аналитического решения с использованием такой модели имеет трудности, поэтому предпочтение отдадим численному решению в форме МКЭ с моделированием кронштейна набором пластинчатых прямоугольных четырехузловых конечных элементов. При назначении сетки конечных элементов было выполнено исследование сходимости МКЭ для рассматриваемых расчетных схем. Установлено, что количество элементов по каждой стороне должно составлять не менее трех. Для всех типов рассматриваемых кронштейнов размеры конечных элементов приняты 5x5 мм. Нагрузка приложена в точке х=1 к центру тяжести верхней полки кронштейна.
Расчетные схемы: жестко защемленный по высоте на сгибе (кронштейны системы типа «Краспан» и Т-образные); жестко защемленный в месте примыкания к стене (кронштейны системы «Волна» и коробчатого сечения).
Численные результаты определения перемещений кронштейнов представлены в табл. 3.5: системы типа «Краспан» из оцинкованной стали (1.1) и из алюминиевых сплавов (1.2); системы типа «Волна» (2); коробчатого сечения (3) и Т-образные кронштейны (4).
Переход к другой по величине нагрузки выполняется линейной экстра-или интерполяцией.
В сравнении с численными по континуальной схеме МКЭ и аналитическими решениями по стержневой схеме максимальные прогибы отличаются: - для кронштейна системы типа «Краспан» из оцинкованной стали на 9,2%; - для кронштейна системы типа «Краспан» из алюминиевых сплавов на 7,4%; - для кронштейна системы типа «Волна» на 13%; - для коробчатого кронштейна на 15%; - для Т-образного кронштейна на 14,8%. Большие расхождения обуславливают необходимость совершенствования расчетной модели для аналитического расчета.
Эффект применения фасадных систем с вентилируемым воздушным зазором при реконструкции зданий
Качественное визуальное обследование фасада здания «Таможня по ул.Тельмана, 38 г. Красноярска» уже на первом этапе позволяет сделать вывод, что места без утепления обладают повышенными теплопотерями (более светлые тона на термограммах).
Количественный анализ термограмм показал, что средние значения температур на участке без утеплителя (t = -18,8 С) составляют разницу на 7,6 С, по отношению к участкам с утеплителем (t= -26,4 С), и 6,9 С по отношению к фрагментам фасада с фасадной плитой "КраспанКолор" (t = -25,7 С).
Представленные гистограммы (частотно-температурные гистограммы) визуально доказывают, что на рассматриваемых участках (кирпич, утеплитель, плита) распределение температур имеет одномодальное распределение, свидетельствующее о высокой однородности рассматриваемых поверхностей, однако зоны температур находятся в разных температурных интервалах, наихудшим из которых является зона без утеплителя (-20,4...-17,0 С).
Зарегистрированные повышенные значения температур на облицовочном материале являются следствием эксфильтрации теплого воздуха помещений наружу (на улицу), которые отчетливо зафиксированы на термограммах теп-ловизионной камерой (светлые зоны вблизи и над оконными проемами).
Кроме того, применение навесного фасада, позволяет снизить коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности, за счет наличия воздушной вентилируемой прослойки, которая является своего рода тепловым буфером, сокращающем теплопотери здания в целом, в результате уменьшения конвективной составляющей (отсутствие прямого воздействия ветра на поверхность теплоизоляции).
1. Применение разработанных вариантов усовершенствованных кронштейнов увеличивает экономическую эффективность по стоимости каркаса по сравнению с базовым конструктивным решением.
2. Применение фасадной системы при реконструкции здания позволяет сократить тепловые потери через ограждающие конструкции здания, что приводит к экономии топливно-энергетических ресурсов.
В работе на основе авторских экспериментально-теоретических исследований деформирования фасадной системы с вентилируемым воздушным зазором и ее отдельных элементов:
доказано, что используемые расчетные модели в частности по определению перемещений не совершенны и экспериментальными исследованиями не подтверждаются;
фасадная система с воздушным зазором должна рассматриваться как континуальная или плоская рамная система с возможным варьированием расчетными схемами, соответствующими различным стадиям функционирования системы;
для инженерных расчетов допустимо рассматривать каждый элемент в отдельности с использованием нескольких расчетных схем, приводящих к экстремальным расчетным усилиям по элементам;
выбор расчетной схемы кронштейна как самостоятельного элемента играет существенную роль в формировании и оценке его НДС. В простейших вариантах можно использовать стержневую модель с учетом сдвига, в более сложных вариантах - континуальную пластинчатую модель с ориентацией ее реализации на ЭВМ;
на основе физического и численного моделирования нескольких типов несущих кронштейнов выявлены специфические особенности их деформирования, в том числе и те, которые приводят к наступлению второго предельного состояния (фактически прогиб превышает предельно допустимый) раньше первого. Данное обстоятельство в каждом конкретном случае обуславливает необходимость выполнения проверок несущих элементов фасадной системы, как по первой, так и по второй группе предельных состояний;
для уменьшения деформативности несущего элемента предложены новые конструктивные решения кронштейнов - коробчатой формы поперечного сечения и Т-образные;
предложены новые варианты крепления кронштейна к стеновому ограждению - перенос анкерного крепителя вверх относительно продольной оси кронштейна, и к вертикальному профилю - уширение подвижной части несущего элемента;
