Содержание к диссертации
Введение
1. Опыт применения многослойных теплоэффективных наружных стен зданий в практике проектирования и строительства в республике башкортостан, существующие проблемы 5
1.1. Уровни требований новых российских и региональных нормативов по теплозащите наружных стен зданий 5
1.2. Конструктивные решения теплоэффективных наружных стен зданий в практике проектирования и строительства в Республике Башкортостан. Существующие проблемы, связанные с их эксплуатационной надежно стью 6
1.3. Постановка цели и задач исследований 19
2. Анализ условий работы строительных материалов в составе многослойных теплоэффективных наружных стен различных типов 22
2.1. Оценка долговечности работы теплоизоляционных материалов в структуре многослойных теплоэффективных стен 22
2.2. Исследование напряжённо-деформированного состояния штукатурного покрытия в составе теплоэффективной стены по системе фасадной теплоизоляции от действия усадки и перепада температур 25
2.3. Анализ температурно-влажностного состояния материалов в составе многослойных теплоэффективных наружных стен различных типов при эксплуатации в климатических условиях Республики Башкортостан 35
3. Анализ и систематизация основных факторов, оказывающих влияние на эксплуатационную надежность и долговечность теплоэффективных наружных стен зданий 50
3.1. Эксплуатационная надежность и долговечность традиционных монослойных наружных стен на объектах г. Уфы, возведенных в 50-80 гг . 50
3.2. Факторы, оказывающие влияние на эксплуатационную надежность и долговечность многослойных теплоэффективных наружных стен зданий 54
3.2.1. Трехслойная стена на основе штучных стеновых материалов 54
3.2.2. Трёхслойная стена в панельной серии 121 у 62
3.2.3. Трёхслойная стена по системе «Вентилируемый фасад» 69
3.2.4. Фасадная теплоизоляция с оштукатуриванием по сетке 76
3.2.5. Стена в несъёмной пенополистирольной опалубке 79
3.2.6. Стена на основе ячеистобетонных блоков 82
4. Исследование и разработка технических решений по повышению эксплуатационной надежности теплоэффективных наружных стен 91
4.1. Совершенствование конструктивных решений опорных элементов под облицовку в конструкциях трехслойных стен на основе штучных стеновых материалов 91
4.2. Совершенствование опорных элементов под облицовку в конструкции трехслойной наружной стены в составе панельной серии 121у 100
4.3. Исследование стойкости штукатурных гидроизоляционных покрытий в составе стены по системе фасадной теплоизоляции применительно к материалам различных производителей 110
4.4. Разработка рекомендаций по обеспечению стойкости фасадных штука-турок стен в несъёмной пенополистирольной опалубке 122
4.5. Совершенствование технических решений стен на основе автоклавных газобетонных блоков 1 4.5.1. Исследование трещиностойкости монослойных стен-заполнений в зданиях на основе монолитного каркаса в условиях действия усадки и перепада температур 129
4.5.2. Рекомендации по выбору материалов для гидрозащитных штука-турок монослойных стен на основе автоклавных газобетонных блоков 132
5. Мониторинг и анализ состояния эксплуатируемых зданий с теплоэффективными наружными стенами 137
5.1. Опыт эксплуатации трехслойных стен на основе штучных стеновых материалов 137
5.2. Опыт эксплуатации зданий с трёхслойными стенами в панельной серии 121у 143
5.3. Мониторинг состояния трёхслойных стен по системе «Вентилируемый фасад» 150
5.4. Опыт эксплуатации наружных стен с фасадной теплоизоляцией 162
5.5. Анализ технического состояния стен на основе ячеистобетонных блоков 168
6. Внедрение технических решений по усовершенствованию конструкций наружных стен зданий 175
Общие выводы 185
Библиографический список 187
Приложения
- Уровни требований новых российских и региональных нормативов по теплозащите наружных стен зданий
- Оценка долговечности работы теплоизоляционных материалов в структуре многослойных теплоэффективных стен
- Эксплуатационная надежность и долговечность традиционных монослойных наружных стен на объектах г. Уфы, возведенных в 50-80 гг
- Совершенствование конструктивных решений опорных элементов под облицовку в конструкциях трехслойных стен на основе штучных стеновых материалов
Введение к работе
В последние 10 лет проектными и строительными организациями г. Уфы и Республики Башкортостан в рамках реализации новых общероссийских и региональных нормативов по теплозащите ограждающих конструкций зданий освоено около десятка конструктивных решений теплоэффективных наружных стен зданий различного назначения. Наружная стена - наиболее уязвимый с точки зрения эксплуатационной надежности конструктивный элемент здания. Особенно это характерно для многослойных теплоэффективных стен, опыт эксплуатации которых в республике и Российской Федерации исчисляется минимальными сроками.
Многообразие конструктивных решений наружных стен, реализуемых в регионе в практике строительства, и отдельные примеры негативного опыта эксплуатации жилых домов и зданий другого назначения с такими стенами ставит задачу необходимости сравнительной оценки возможностей этих решений в климатических условиях региона с целью выявления наиболее предпочтительных вариантов по эксплуатационной надежности, стоимости, технологичности, долговечности.
Для решения данной задачи возникла необходимость разработки классификации и выявления достоинств и недостатков применяемых в настоящее время технических решений наружных стен, стеновых и теплоизоляционных материалов в составе этих стен.
Решение названной задачи предполагает реализацию программы обследований зданий с конструктивными решениями теплоэффективных наружных стен, а также проведение локальных исследований по повышению работоспособности отдельных решений стен.
В результате реализации программы обследований, анализа материалов обследований, а также проведения исследований, касающихся работоспособности стен, станет возможной разработка предложений по предпочтительности конструктивных решений наружных стен в климатических условиях РБ с их последующей реализацией в проектировании и строительстве.
Уровни требований новых российских и региональных нормативов по теплозащите наружных стен зданий
Многослойные теплоэффективные наружные стены в практику проектирования и строительства жилых домов и зданий другого назначения в Республике Башкортостан и других регионах Российской Федерации вошли с появлением новых нормативов по теплозащите ограждающих конструкций зданий около 10 лет назад. Ныне действующий пакет этих документов включает общероссийский СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», СП 23-101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий» и региональный документ Республики Башкортостан ТСН 23-318-2000.РБ «Тепловая защита зданий».
Согласно новым нормативам, уровень теплозащиты по наружным стенам жилых домов в условиях Республики Башкортостан (условия эксплуатации А, text=-34...-37C согласно СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», средняя температура отопительного периода -5,9С, число градусосуток отопительного периода для жилых домов 5730С сут), возрос по величине термосопротивления от «1 м2,0С/Вт, соответствующего старым нормам (СНиП П-3-79 «Строительная теплотехника») до 3,4 - 3,7 м2-С/Вт, что привело в жилищном строительстве к отказу от традиционных монослойных стен толщиной в 2,5 кирпича, керамзитобетонной стеновой панели толщиной 350-400 мм.
Реализация новых нормативов по теплозащите сегодня по жилым домам обеспечивает приблизительно двукратное сокращение энергозатрат на отопление. Для условий средней полосы России это соответствует снижению расхода топлива с 70-80 кг у.т. на квадратный метр общей площади до «35-40 кг у.т. в год.
Отметим, что затраты на отопление жилых домов по эксплуатируемому жилью, запроектированному по старым нормам, приблизительно за 20 лет в полном объеме повторяют первоначальные капитальные вложения на возведение жилья.
Выполненный нами анализ показал, что в практике проектирования и строительства жилых домов и зданий другого назначения в республике в настоящее время применяется шесть основных конструктивных решений тепло-эффективных наружных стен.
Трёхслойная стена на основе штучных стеновых материалов. В трёхслойной стене на основе штучных стеновых материалов - традиционного кирпича, вибропрессованных бетонных блоков, др. (рисунок 1) - средний утепляющий слой выполняется из эффективных утеплителей. В качестве теплоизоляции используется пенополистирол, минераловатная и стекловолоконная теплоизоляция. Уфа сегодня имеет современное производство качественного пе-нополистирола марки ПСБ-С (НПО «Полимер»), который допускается нормами к применению в сочетании с противопожарными преградами в трёхслойных стенах. Из минераловатных утеплителей на объектах Уфы в значительных объёмах используется базальтоволоконная теплоизоляция марок Rockwool, Рагос. В последнее время начали применяться стекловолокнистые плиты марки Ursa, выпускаемые в гидрофобизированном варианте.
Успешное решение задачи повышения тепловой эффективности наружных ограждений зависит от правильного выбора и использования теплоизоляционного материала. Материалоемкость и масса утепляющего слоя должна быть, по возможности, малой, поскольку, с одной стороны, он является дополнительной нагрузкой на несущие элементы здания, а с другой - чем легче утепляющая оболочка, тем проще, надежней и безопасней ее крепление к несущему слою и выше ее теплоизоляционные качества.
Внутренний и наружный (облицовочный) слои в этом решении связаны гибкими связями (противокоррозионнозащищённая стальная проволока, ба-зальтопластиковые, стеклопластиковые связи). В трёхслойной стене преду смотрена воздушная прослойка между облицовкой и утеплителем. Этот вариант стены хорошо освоен ОАО КПД. Этой организацией в Уфе и других городах Башкортостана с применением, главным образом, бессеровских блоков возведены десятки жилых домов и гражданских зданий другого назначения до 20 этажей (рисунки 1.2-1.4).
В условиях Канады этот вариант наружной стены оценивается как наиболее капитальный и там он преобладает.
Однако надёжность и долговечность таких стен предполагает изначально их качественное исполнение и использование кондиционных материалов, так как эта стена малоремонтопригодна.
Укажем на некоторые вопросы, которые могут возникнуть на стадии эксплуатации такой стены в составе здания:
а) неплотности при исполнении теплоизоляционного экрана, допущенные при монтаже, формирование щелей в теплозащитном экране из-за усадки и влажностной осадки теплозащитных плит. Это может со временем привести к снижению теплозащитных характеристик стены, вплоть до конденсатообразо вания на её внутренней поверхности;
Рисунок 1.3 - Школа на 825 мест в микрорайоне Сипайлово г. Уфы с трехслойными наружными стенами из бессеровских блоков
б) надежными со сроками службы, соответствующим сроку службы зда ния, должны быть гибкие связи. Применяющаяся сегодня для антикоррозион ной защиты оцинковка стальных связей не отвечает требованиям надежности и долговечности, что может привести на определенном этапе эксплуатации к от казу связей и обрушению облицовки;
Оценка долговечности работы теплоизоляционных материалов в структуре многослойных теплоэффективных стен
Долговечность теплоизоляционных материалов в структуре теплоэффективных стен на настоящий момент не имеет строгих и абсолютно надежных показателей и требует дополнительных исследований и оценок.
Пенополистирольный плитный утеплитель (беспрессовый пенополистирол) применяется в конструктивных решениях наружных стен на основе мелкоштучных стеновых материалов, в трехслойных стеновых панелях, в системах фасадного утепления с оштукатуриванием по сетке.
В настоящее время производится и применяется два вида пенополистирола, различающихся по технологии получения и характеристикам: экструдиро-ванный (ЭГГПС) и беспрессовый (ПСБ). Зарубежные варианты этого утеплителя - Styrofoam (европейская фирма «Kemoplast AG»), Styrodur С (европейская фирма Basf), Polystiren (канадо-американская фирма), отечественные варианты - Пеноплекс (Кириши Ленинградской обл.), ЭППС АО «Химический завод» (г. Реж Свердловской обл.).
ЭППС производится с антипиреном и классифицируется как самозатухающий, трудновоспламеняющийся материал. Утеплитель не меняет своих теплоизоляционных и механических характеристик во времени, не требует специальных защитных покрытий при применении в зоне промерзания. Помимо использования для теплоэффективных стен, для утепления покрытий и перекрытий зданий он эффективен при утеплении снаружи подвальных помещений, в так называемых инверсионных кровлях, в дорожных покрытиях для исключения промораживания грунта. Зафиксирована полная сохранность свойств экс-трудированного пенополистирола после 13 лет его эксплуатации в дорожных покрытиях в климатических условиях Канады [3,4].
Долговечность ЭППС оценивается в 100 лет и более. Для строительной теплоизоляции в Европе и в России распространение получил пенополистирол, изготавливаемый по так называемой беспрессовой технологии. По этой технологии полистирольный бисер подвергается теплово му воздействию водяного пара, нагретого до 90-110С, что вызывает вспучивание гранул до 50 раз вследствие резкого увеличения объема пенообразователя -пентана. Затем под действием пара вспученные гранулы спекаются между собой в замкнутом объеме формы. В результате формируется равномерно вспученная масса с замкнуто-ячеистой структурой. После ухода из объема материала порообразователя получается искусственный материал низкой плотности, состоящий на 96-98% из воздуха.
Недостатком отечественного беспрессового пенополистирола является неоднородность межзерновой (межгранульной) пористости и структуры материала в целом, связанная с использованием полифракционного бисерного полистирола отечественных производителей, включающего пыль (в нашей республике - АО Салаватнефтеоргсинтез) и несовершенством технологического оборудования и самой технологии производства. Этот недостаток обуславливает повышенное водопоглощение, отражается на морозостойкости и связан с вопросами, касающимися долговечности этого вида утеплителя.
За рубежом беспрессовый пенополистирол производится на оборудовании австрийской фирмы «Визер», немецкой фирмы «Куртц». За счет применения монофракционного бисерного пенополистирола и оптимизации технологических переделов применительно к основнымным стадиям изготовления пенополистирола - предварительного вспенивания гранул, промежуточной выдержки до выхода газопенообразователя и заполнения ячеек воздухом, заполнения форм вспененными гранулами, глубокого спекания гранул между собой - формируется качественный пенопласт с минимизированной межгранульной пус-тотностью. Модификация этого материала на российском рынке - Styropor фирмы Basf, ППС ОАО СП «ТИГИ КНАУФ» (Красногорск Московской обл.).
По оценкам зарубежных специалистов, с которыми следует согласиться, беспрессовый пенополистирол типа продукции, производящейся и применяемый в строительной теплоизоляции в Европе с 1952 г., является качественным и долговечным утеплителем. Его основные показатели при средней плотности 15-50 кг/м3: теплопроводность 0,031-0,038 Вт/мС, водопоглощение по объему 1-3%; достаточно высокая прочность и жесткость.
Согласно экспертному заключению 411/86 от 7.11.1986 г., подготовленному немецкими специалистами по заказу Промышленного союза производителей пеноматериалов ФРГ, плитный пенополистирольный утеплитель, произведенный по беспрессовой технологии на предприятии фирмы Basf, взятый с плоской кровли по железобетонным плитам производственного здания фирмы Basf в Людвигсхафене после 31 года эксплуатации и тестированный Мюнхенским Исследовательским институтом теплоизоляции, показал отсутствие необратимого изменения размеров плит, сохранность стыков между плитами и исходной толщины плит, средней плотности в сухом состоянии (20 кг/м3). Влажность и водопоглощение пенополистирола составили 2%, а средняя теплопроводность по результатам испытаний нескольких образцов - 0,0362 Вт/мС.
Следует отметить, что под теплоизоляционным слоем не было никакой пароизоляции, а над теплоизоляционным слоем не находился слой для распределения нагрузки по покрытию. Несмотря на отсутствие пароизоляции изоляционные плиты не впитали в себя такого количества влаги, которое могло бы снизить их функциональные свойства. При этом следует учесть, что гидроизоляционный слой, уложенный поверх теплоизоляционного, не был защищен ни гравийной засыпкой, ни настилом из плит, в результате чего он подвергался дополнительным термическим нагрузкам и перепадам температур от -30 до +40С.
Исследованный материал после 31 года эксплуатации в структуре кровли под мягкой гидроизоляцией соответствовал требованиям DIN «Теплоизоляция в наземном строительстве». Контрольный осмотр и лабораторные исследования, проведенные исследовательским институтом теплоизоляции (ФРГ), показали, что плиты из беспрессового пенополистирола, используемые в качестве теплоизоляционного слоя в непроветриваемых плоских кровлях, полностью сохранили свои потребительские свойства [5].
В связи со сносом ветхого жилого фонда, предусмотренным правительством Москвы, специалистами ГУП ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко [6] проводятся регулярные обследования технического состояния несущих и ограждающих конструкций крупнопанельных жилых домов, возведенных в Москве в 50-60-х годах прошлого столетия.
Наружные стены обследованных домов (серии К-7, возведенных в 1961 г.) выполнены из трехслойных железобетонных панелей со средним слоем из минераловатных плит на битумном связующем, в зоне стыков дополнительно уложен пенополистирол.
Эксплуатационная надежность и долговечность традиционных монослойных наружных стен на объектах г. Уфы, возведенных в 50-80 гг
Монослойные наружные стены с применением керамического кирпича в практике строительства применяются несколько столетий. В средней полосе России и, в частности, в Башкортостане с XVIII века возводятся жилые дома с толщиной наружных стен 2,5-3 кирпича (64-77 см). Стена толщиной 64 см соответствовала действовавшим до середины 90-х годов требованиям нормативов по теплозащите для условий эксплуатации А (порядка 1,1 м2 С/Вт в условиях эксплуатации А по уровню термосопротивления).
Силикатный кирпич применяется в практике строительства более 60 лет. В средней полосе России используется стена из этого материала толщиной в 2,5 кирпича (уровень термосопротивления в условиях эксплуатации А порядка 1,0 м2оС/Вт).
Третий вариант стены - монослойная стеновая панель из керамзитобе-тона со средней плотностью 900-1100 кг/м в названных выше условиях тол-щиной 350-400 мм при теплозащите около 1,0 м С/Вт, имеет 50-летний опыт эксплуатации со времени появления крупнопанельного домостроения.
Особенности перечисленных наружных стен - конструктивная простота, минимальное количество компонентов. Для кладок на основе кирпича -это стеновой материал, кладочный раствор, сеточная арматура для армирования высоконагруженных простенков и участков стен.
В климатических условиях Республики Башкортостан (условия эксплуатации А, расчетная зимняя температура -35 - -37С) монослойные стены из названных материалов (расчетный коэффициент паропроницаемости д=0,11-0,14 мг/(мч Па)) не накапливают влагу за годовой цикл и не получают дополнительного увлажнения материала стены за зимние месяцы эксплуатации при эвакуации бытовой влаги изнутри помещения наружу по механизму паропроницания.
Основными факторами, оказывающими влияние на эксплуатационную надежность и долговечность таких стен, являются поверхностное увлажнениє стен при действии дождя, таящего снега, увлажнение верхнего торца стен из-за протечек со стороны негерметичной кровли, замачивание подоконных зон из-за конструктивных несовершенств подоконных водоотводя-щих сливов и их сопряжений со стеной. Сочетание замачивания с замораживанием-оттаиванием в переходные периоды «осень-зима», «зима-весна» приводит к размораживанию и деструкции кладки.
Полнотелый керамический кирпич с улучшенными характеристиками по морозостойкости, влагостойкости способен работать в наружных стенах 200-300 лет без дополнительной гидроизоляционной защиты (штукатурки) по фасаду. Стена на основе этого стенового материала обладает наиболее высокой эксплуатационной надежностью и долговечностью.
Опыт эксплуатации жилых домов и зданий другого назначения с наружными стенами из силикатного кирпича постройки 50-х - начала 60-х годов в г. Уфе (Черниковка, Проспект Октября) показал, что силикатная кладка в наружных стенах 4-5 этажных зданий, защищенных карнизом с напуском 40-50 см, при надежной кровле, исключающей протечки сверху на торец стены, качественном исполнении и эксплуатации подоконных водосливов, находится в хорошем состоянии с прогнозируемым обеспечением эксплуатационной надежности на ближайшие 30-40 лет. Вместе с этим, во многих случаях при нарушении герметичности кровли, замачивании подкарнизных зон наружных стен наблюдается размораживание силикатной кладки этих зон, вывалы фрагментов кладки. Восстановление поврежденной силикатной кладки в этих случаях в г. Уфе производилось разборкой поврежденной и слабой кладки и ее заменой на кладку из керамического кирпича.
Хорошие результаты по долговременной сохранности силикатной кладки в наружных стенах дает оштукатуривание фасада цементно-песчаным раствором толщиной 20-30 мм. Силикатный кирпич при такой защите практически полностью сохраняет свои исходные качества после 50 лет эксплуатации (дома на лицевой линии по ул. Калинина в г.Уфе).
Нужно отметить, что при малых карнизах на ряде зданий, когда локальная ситуация сочетается с доминированием направления ветра на стену, имеет место систематическое замачивание, сопровождающееся выветриванием кладочных швов, выветриванием и поверхностной деструкцией (до нескольких мм) силикатного кирпича. Выветриванию и деструкции подверга
ются архитектурные детали, пояски, поребрики на фасадах зданий из силикатного кирпича.
Следует назвать еще один дефект, характерный для наружных стен в силикатном кирпиче после 30-40 лет эксплуатации. Это трещины в подоконных зонах первых этажей 4-5 этажных зданий температурного происхождения. В силу высокого коэффициента линейного расширения силикатной кладки («10" град ) и блокировки свободной температурной деформации укорочения при ходе температур от летней к зимней прифундаментного объема коробки здания в этой зоне наружной стены формируются напряжения растяжения, которые и приводят к повреждению подоконных зон наружных стен трещинами. Подобный дефект отсутствует в зданиях из керамического кирпича в силу низкого коэффициента линейного расширения кладки H,510"5rpafl- ).
Наружная керамзитобетонная стеновая панель в панельных жилых домах работоспособна при условии защиты ее основного объема в конструкционно-теплоизоляционном керамзитобетоне наружным фактурным слоем толщиной до 50 мм. При исполнении этого слоя в офактуренном гидрозащитном варианте и исключении его растрескивания, а также надежности исполнения, поддержания герметичности межпанельных швов стеновая панель по опыту эксплуатации панельных домов в Российской Федерации и в Республике Башкортостан способна обеспечить долговечность в 80-100 лет.
Однако до 15-20% панельных домов в г.Уфе имеют повреждения фактурного слоя фасадных панелей. Обмазочная гидроизоляция поверх трещин в фактурном слое не всегда обеспечивает надежность защиты объема панели, что приводит к глубокому замачиванию массива панели при действии дождя, размораживанию бетона, утрате теплозащитных качеств ограждающих конструкций. Характерным примером является ситуация с многоподъездным девятиэтажным домом №169 по ул. Российской в г.Уфе (рисунок 3.1). По данному дому, возведенному в конце 70-х годов, т.е. находящемуся в эксплуатации лишь несколько более 20 лет, районным и городским властям пришлось принимать экстренное решение по восстановлению гидроизоляции и теплозащиты наиболее поврежденного фрагмента наружных стен.
Совершенствование конструктивных решений опорных элементов под облицовку в конструкциях трехслойных стен на основе штучных стеновых материалов
В конструкциях трехслойных стен недостатки традиционных решений опорных столиков из уголковой стали с их поэтажным расположением и поэтажным опиранием яруса облицовки связаны с высокой трудоемкостью возведения наружных стен и с необходимостью обеспечения их надежной защиты в противокоррозионном отношении.
В связи с этим в работе исследована возможность перехода от поэтажных опорных элементов под облицовочный слой стен в металле, несущих один этаж облицовки, к железобетонным элементам повышенной несущей способности и долговечности при обеспечении опирання 3-4 этажей облицовки.
Рациональным при этом будет совмещение в уровне опорного столика также и обвязочного пояса по стенам, обеспечивающего общую объемно-пространственную жесткость здания. При высоте облицовочного слоя в 3-4 этажа (около 9-12 м), толщина опорного столика в железобетоне, решаемого в виде перфорированной полосы с термовкладышами из эффективного утеплителя, составит по критерию прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных элементов 140 - 400мм.
При перфорации железобетонного опорного столика полостями конструкция столика представляет собой сочетание несущих консолей, выпущенных из обвязочного пояса, и балочных элементов под облицовку, жестко связанных с консолями.
Полости в конструкции опорного столика заполняются эффективным утеплителем, что существенно снижает воздействие консолей столика как теплопроводных включений на температурно-влажностный режим наружной стены. Вкладыш из жесткого утеплителя типа пенополистирола в этом случае может быть использован как несъемный опалубочный элемент.
При конкретном проектировании высота (этажность) облицовки должна приниматься с учетом температурных и усадочных деформаций кладки облицовочного слоя, осадок фундаментов и т.п.
Система силовых и размерных параметров для теплоэффективной наружной трехслойной стены здания с опорным столиком под облицовочный слой из железобетона показана на рисунке 4.1. Применительно к многоэтажной конструкции трехслойной стены, продольная сжимающая сила в сечении внутреннего слоя, непосредственно под первым опорным столиком под облицовочный слой складывается из составляющих нагрузки от собственного веса внутреннего слоя Nj, от перекрытий вышележащих этажей N2, от веса облицовки N3 и составляет:
Расчетный эксцентриситет суммарной продольной силы относительно центра тяжести внутреннего слоя несущей стены будет определяться зависимостью: где ег - эксцентриситет опорной реакции плиты перекрытия относительно центра тяжести сечения внутреннего слоя стены; ез - то же для яруса стены облицовки; п - число этажей облицовки, опирающихся на один опорный столик и формирующих ярус облицовки.
Для стены из вибропрессованных бетонных блоков расстояние между конструктивными слоями блоков принимается 210 мм, исходя из синхронности кладки внутреннего и наружного слоев. Данный зазор не требует резки и использования доборных камней. При невысоких теплозащитных характеристиках слоев из бетонных блоков для жилого дома, потребность в толщине слоя эффективной теплоизоляции (при iA=0,035-0,045 Вт/м-С) для климатических условий Республики Башкортостан составляет 150+20 мм, что обеспечивает в конструкции трехслойной стены толщину воздушной прослойки 60±20 мм.
При использовании в конструктивных слоях керамического (силикатного) кирпича, с учетом вклада теплозащитной характеристики внутреннего слоя в 1,5-2 кирпича (380-510 мм соответственно) и наружного слоя в х/г кирпича (120мм), требуемая толщина эффективного утеплителя составляет 100-120 мм, что позволяет в этих конструкциях стен, с учетом условия синхронности кладки внутреннего и наружного слоев, принять толщину зазора 140 мм.
Для вариантов трехслойных стен, сочетающих кирпичную кладку внутреннего слоя и облицовочного слоя из вибропрессованных бетонных блоков, либо кладку внутреннего слоя из вибропрессованных бетонных блоков и облицовочного слоя из керамического (силикатного) кирпича, расстояние между конструктивными слоями определяется с учетом особенностей, принятых в вышеназванных компоновках. Данные расчетов приведены в «Альбоме технических решений опорных элементов под многоэтажные облицовки в наружных теплоэффективных трехслойных стенах на основе штучных стеновых материалов» (таблицы 4.1а-в).
Наиболее тяжелым силовым фактором, лимитирующим возможность реализации многоэтажной облицовки с ее опиранием на один столик, является сосредоточенный момент от веса облицовочного слоя в сечении внутреннего слоя трехслойной стены в плоскости опорного столика.
При относительно небольшой толщине внутреннего слоя стены (для стен из бессеровских блоков обычно 190-390 мм, из традиционного кирпича - 250-380 мм), названный сосредоточенный момент обуславливает значительный эксцентриситет продольной силы в сечении внутреннего слоя, что на стадии монтажа кладки, соответствующей 2-му ярусу из Пз этажей (1-й ярус облицовки устанавливается на фундамент и не нагружает стену изгибающим моментом), может приводить к развитию значительных растягивающих напряжений в кладке стены. Это обстоятельство наиболее характерно для самонесущих стен.
В несущих стенах сосредоточенный момент от веса облицовки смягчается действием разгружающего момента от опорной реакции плиты перекрытия. В ходе монтажа третьего яруса стены в критическом сечении возрастает суммарная продольная сила при неизменном значении сосредоточенного момента, что обуславливает снижение эксцентриситета до приемлемого. При этом требуемая марка камня по прочности на сжатие в критическом сечении с ростом нагрузки практически не изменяется в силу того, что рост продольной силы в данном случае компенсируется снижением действия эксцентриситета этой силы.
Похожие диссертации на Исследование совместной работы строительных материалов в составе современных многослойных теплоэффективных наружных стен зданий
