Деформационные швы

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

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

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

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

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

Рис. 3.67. Схемы устройства деформационных швов в зданиях:

а – температурно-усадочный;

б – осадочный:

1 – надземная часть здания;

2 – подземная часть (фундамент);

3 – деформационный шов

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

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

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

Температурные и осадочные швы

Для предотвращения деформаций в конструкциях их разделяют на отсеки (по длине) вертикальными зазорами – деформационными швами. Необходимость устройства таких швов определяется внешними условиями и геометрическими параметрами конструкции.

При любой выбранной системе перевязки возведение стены начинают с кладки углов. Важно устроить перевязку швов в углах не только таким образом, чтобы соблюдался выбранный рисунок перевязки в наружных верстах обеих пересекающихся стен, но и так, чтобы перевязка была выполнена с максимальным перекрытием швов.

По своему назначению деформационные швы бывают температурными и осадочными. Расположение деформационных швов обязательно указывают в проекте.

Осадочные швы

Осадочные швы устраивают для предотвращения неравномерной осадки конструкции по длине. Эти швы делят здание или сооружение на отсеки по всей высоте конструкций: от подошвы фундамента до карниза. Фундамент, разделенный на отсеки осадочным швом, называют разрезным. Устройство осадочного шва в кладке фундамента и стены выглядит по-разному (рис. 34).

Рисунок 34. Устройство осадочного шва в кирпичной кладке: а) фундамент (план); б) стена (план); в) продольный разрез по фундаменту и стене; 1 – кладка фундамента; 2 – кладка стены; 3 – осадочный шов; 4 – шпунт; 5 – зазор под шпунтом для осадки

Шов должен быть перпендикулярным стене или фундаменту. В месте шва кирпичи не перевязывают друг с другом, вместо этого устраивают прокладку из гидроизоляционного материала в два – три слоя (толь, рубероид, стеклоткань и т. д.). Шов в фундаменте выполняют прямым, в стене – со шпунтом (выступом с одной стороны шва и впадиной с другой стороны). Толщина шпунта составляет обычно половину кирпича, реже – четверть кирпича. Над обрезом фундамента под шпунтом оставляют зазор высотой в 1–2 кирпича (ряда) кладки для предотвращения давления от шпунта на кладку фундамента в случае неравномерной осадки. Все стыки между кладкой фундамента и кладкой стены при этом должны быть герметичными для защиты стены от проникновения влаги из фундамента.

Если фундамент выполнен из другого материала (например, железобетона), принципы устройства осадочного шва не меняются.

Толщина осадочного шва в кирпичной кладке должна составлять 10–20 мм, поэтому устройство швов не влияет на изменение длины здания (он просто заменяет собой часть вертикальных швов кладки).

С наружной стороны стен осадочные швы заделывают просмоленной паклей, силиконовым герметиком или специальным уплотнителем. Причем первый вариант (с просмоленной паклей) малоэффективен, поэтому при возможности следует выбирать другой вариант. С наружной стороны фундамента устраивают глиняный замок или другой вариант гидроизоляции.

Необходимость в устройстве осадочных швов возникает в нескольких случаях.

1. Примыкание новой стены к старой. В этом случае шов может быть устроен без шпунта, поскольку вырезать паз в старой стене – трудоемкое занятие.

2. Примыкание одной части здания к другой: например, когда веранда или крыльцо примыкает к основной части здания, и фундамент под пристройку может быть устроен с меньшим расходом материалов (меньшего сечения). При этом осадка крыльца и основной части здания будет разной, и при отсутствии осадочного шва могут возникнуть трещины и другие деформации кладки.

3. Строительство на грунтах с неравномерной осадкой. О таком свойстве грунтового основания можно судить по имеющимся на участке постройкам, поверхности земли без обработки (по ней можно увидеть ярко выраженную осадку грунта) или геологическим изысканиям. Если нет возможности определить состояние грунта по последнему варианту, прибегают к двум первым. Важно помнить, что трещины в постройках могут быть вызваны не только неравномерной осадкой грунтового основания, но и ошибками, допущенными в проектировании (неправильным расчетом фундамента, отсутствием осадочных швов в стене большой длины и т. д.). Однако если здания поблизости имеют трещины, лучше при возведении новой конструкции в любом случае предусмотреть в ней осадочные швы.

Температурные швы

Температурные (температурно-усадочные) швы защищают здание или сооружение от деформаций (трещин, разрывов кладки, перекосов, сдвигов кладки по швам), связанных с изменением температуры воздуха и самих конструкций. При пониженных температурах каменная кладка имеет свойство сжиматься, а в жару – расширяться. Так, на каждые 10 м длины кирпичная конструкция при изменении температуры с 20 °C до –20 °C сокращается в размерах на 5 мм. Кроме того, перепад температур может возникать в различных частях здания.

Температурные швы делят здание на отсеки по всей высоте стен, не включая фундамент. То есть, в отличие от осадочных швов, температурными швами фундамент не разделяют. Устройство температурного шва в кирпичной стене аналогично устройству осадочного: в виде шпунта с прослойкой изоляционного материала и заделкой герметиком с наружной стороны стены. Герметик для заделки температурного шва должен быть рассчитан на все температуры, возможные при эксплуатации здания или сооружения.

Толщина температурного шва в кирпичной кладке должна составлять 10–20 мм. Если кладку ведут при температуре воздуха 10 °C и выше, толщина шва может быть уменьшена.

Необходимость в устройстве температурных шов возникает при большой длине кирпичных стен и при значительных перепадах температуры воздуха между зимним и летним периодами года. Строительные нормы и правила (СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции») устанавливают максимально допустимые расстояния между температурными швами в кирпичных стенах. Эти расстояния зависят от средней температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки года, вида кирпича и марки раствора. В наиболее сложных климатических условиях максимально допустимое расстояние между температурными швами в отапливаемых строениях в кладке из керамического кирпича составляет 50 м, в кладке из силикатного кирпича – 35 м. Поскольку стены индивидуальных строений редко достигают такой длины, температурные швы в них практически не устраивают. Для неотапливаемых закрытых построек максимальная длина стены без температурных швов может составлять: в кладке из керамического кирпича – 35 м, в кладке из силикатного кирпича – 24,5 м. Для не отапливаемых открытых строений (например, кирпичных заборов) эти нормативные величины соответственно равны 30 м и 21 м.

Во избежание появления в стенах зданий трещин от неравномерной осадки фундаментов или вследствие деформации материала стены при колебаниях температуры устраивают деформационные швы. Они могут быть осадочными, температурными, антисейсмическими и усадочные.

1) Осадочные швы устраивают в случае различной этажности частей здания или если залегающие в основании грунты имеют различные физико-механические свойства. В этом случае шов разрезает здание полностью на отсеки, которые могут самостоятельно работать под нагрузкой, т.е. шов разрезает и стены и фундаменты. Ширина швов 10...20 мм. Осадочные швы в стенах делают в виде шпунта толщиной, как правило 1/2 кирпича, с прокладкой двух слоев толя, а в фундаментах - без шпунта. Над верхним обрезом фундамента под шпунтом стены оставляют зазор на 1...2 кирпича кладки, чтобы при осадке шпунт не упирался в фундамент. Иначе в этом месте кладка может разрушиться. Осадочные швы в фундаментах и стенах законопачивают просмоленной паклей.

Чтобы поверхностные и грунтовые воды не проникали в подвал через осадочные швы, с наружной стороны фундамента устраивают глиняный замок или применяют другие меры, предусмотренные проектом.

Температурные швы делят надземную конструкцию строения по вертикали на отдельные части, что обеспечивает независимое горизонтальное перемещение отдельных частей здания. Швы могут иметь размеры от 50 до 200 м в зависимости от материала стены и района строительства. Отсеки стен в деформационном шве сопрягаются обычно в виде паза (штробы) и гребня с прокладкой между ними двух слоев толя и утеплением шва просмоленной паклей или гернитовым шнуром. Нередко используют устройство специальных компенсаторов из гибких металлических пластинок, между которыми помещают утеплитель. Расстояние между температурными швами указывают в проекте. Оно зависит от материала, из которого выполнена кладка стен, марки раствора и средней температуры наружного воздуха. В местах прохождения деформационного шва в торце примыкаемой стены оставляют паз (вертикальную штрабу) шириной в 1/2...1 кирпич. По вертикальной поверхности штрабы расстилают два слоя толя или пергамина и слой просмоленной пакли, выкладывают торец смежной стены в форме зуба, входящего в штрабу.

Антисейсмические швы применяются в зданиях, строящихся в районах, подверженных землетрясениям. Они разрезают здание на отсеки, которые в конструктивном отношении должны представлять собой самостоятельные устойчивые объёмы. По линиям антисейсмических швов располагают двойные стены или двойные ряды несущих стоек, входящих в систему несущего остова соответствующего отсека.

Схема расположения сейсмических поясов в зданиях с каменными стенами и конструкция антисейсмических поясов наружной стены:

А - фасад; Б - разрез по стене; В - план наружной стены; Г,Д - внутренняя часть; Е - деталь плана антисейсмического пояса наружной стены;

1 - антисейсмический пояс; 2 - железобетонный сердечник в простенке; 3 - стена; 4 - панели перекрытия; 5 - арматурный каркас в швах между панелями перекрытий;

Усадочные швы делают в стенах, возводимых из монолитного бетона различных видов. Монолитные стены при твердении бетона уменьшаются в объёме. Усадочные швы препятствуют возникновению трещин, снижающих несущую способность стен. В процессе твердения монолитных стен ширина усадочных швов увеличивается; по окончании усадки стен швы наглухо заделывают.

Для организации и гидроизоляции деформационных швов используют различные материалы:
- герметики
- замазки
- гидрошпонки

Инъекционные составы;

Эластичные ленты и др.

В кирпичных стенах деформационные швы устраивают в четверть или в шпунт. В мелкоблоковых стенах примыкание смежных участков осуществляется впритык и дополнительно защищается от продувания стальными компенсаторами.

Деформационные швы в кирпичных стенах:

А - в кирпичной стене, примыкание в шпунт; Б - в кирпичной стене, примыкание в четверть; В - с компенсатором из кровельной стали в мелкоблочной стене;

ВОПРОС 10. Железобетонные перекрытия гражданских и промышленных зданий.

Перекрытие - горизонтальная конструкция, которая разделяет по высоте смежные помещения в здании или сооружении.

По способу устройства они бывают: монолитными, сборными и сборно-монолитными. Сборные железобетонные перекрытия -устраивают из готовых элементов заводского изготовления. Они наиболее индустриальны и имеют широкое применение как в промышленном, так и в гражданском строительстве. Их подразделяют на балочные и безбалочные.

Монолитные перекрытия устраиваются на месте.Бывают: 1)Балочное монолитное; 2)Безбалочное; 3)с несъемной опалубкой; 4)с применением настила (стального профилированного).

Сборно-монолитные перекрытия- одни конструктивные элементы (плиты) являются сборными, а другие (балки) - монолитными.В соответствии с назначением перекрытий к ним предъявляют кроме экономичности и индустриальности требования прочности и жесткости, тепло- и звукоизоляции, огнестойкости и специальные (газо- и водонепроницаемость, сопротивляемость загниванию).

Простейшим видом монолитного ж.б. перекрытия является гладкая однопролетная плита. Такое перекрытие, имеющее толщину 60..100 мм. в зависимости от нагрузки и величины пролета, применяют для помещений с размерами сторон до 3 м.

При больших пролетах устраивают балочные перекрытия, которые могут быть сборными и монолитными. Так, если необходимо перекрыть помещение, имеющее размеры 8 х 18 м.

Устраивают балки пролетом 8м. с шагом 6м. Эти балки называют главными . По ним через 1.5 ..2 м. устраивают так называемые второстепенные балки,имеющие пролет 6м. По верху укладывают плиту толщиной 60..100 мм. Таким образом, конструкция перекрытия получается ребристая. Высота главной балки ориентировочно может быть принята 1/12.. 1/16 пролета, а ширина 1/8.. 1/12 от расстояния между осями. В ребристых перекрытиях 50..70 % бетона расходуется на плиту. Если данный вид перекрытия выполнен монолитным, то необходимо в сжатые сроки осуществить устройство опалубки, проведение арматурных работ и укладку бетона. Это один из недостатков данного вида перекрытия. Один из видов ребристого перекрытия является -Кессонное перекрытие представляющее собой ребристую конструкцию с взаимно перпендикулярно расположенными ребрами в нижней зоне.

Применение их связано в основном с требованиями решения интерьера. Сборные ж.б. ребристые перекрытия гораздо экономичнее монолитных, т.к. позволяют повысить индустриальность строительства, сократить трудозатраты и сроки произ-ва строит.-монтажных работ. Лучшим вариантом служит тот, где применяются плиты размером на 1 комнату.

Перекрытие деревянным по балкам . Балки располагаются, в одном направлении с шагом 600…1000 мм. и заполненяются между ними из гипсо- или легкобетонными плитами, армированных деревянными брусковыми каркасами (для междуэтажных перекрытий) или сварными стальными сетками (для чердачных перекрытий). Величина опирания на стены должна составлять 200..250 мм. Под балки укладывают бетонные подушки или стальные подкладки. Балки необходимо защитить спец. покрытием от коррозии.

Перекрытия по деревянным балкам - применяют в основном в каменных малоэтажных и деревянных зданиях, где лес является местным строительным материалом. Эти перекрытия сгораемы, подвержены загниванию и малоиндустриальны. Деревянные балки делают сплошными или составными. Рациональны и экономичны по расходу древесины клеефанерные балки из водостойкой фанеры с дощатыми поясами. При устройстве перекрытий пространство между деревянными балками заполняют накатом, опирающимся на черепные бруски. Накат может быть сделан из древесных материалов -одно- или двуслойных щитов, а также плит или блоков из легких минеральных материалов - гипсобетона, легкого бетона, керамики. Для обеспечения необходимых звуко- и теплоизоляционных качеств, а также водо- и пароизоляционных свойств перекрытие по накату смазывают глиной или покрывают рулонным материалом, поверх которых делают засыпку шлаком или другими сыпучими легкими материалами, обладающими низкой теплопроводностью.

Перекрытия по металлическим (стальным) балкам- обычно устраивают в многоэтажных промышленных зданиях со стальным каркасом по индивидуальным проектам в ограниченном объеме. Стальные балки перекрытий изготовляют из прокатных профилей, чаще двутавров. Заполнение в перекрытиях выполняют из сборных железобетонных плит, укладываемых на нижние полки балок.

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

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

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

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

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

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

Уплотнение и изоляция швов

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

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

Размеры швов

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

Деформацией называют изменение формы или размеров материального тела (или его части) под действием каких-либо физических факторов (внешних сил, нагревания и охлаждения, изменение влажности от других воздействий). Некоторые виды деформаций названы в соответствии с наименованиями воздействующих на тело факторов: температурные, усадочные (усадка — сокращение размеров материального тела при потере влаги его материалом); осадочные (осадка — оседание фундамента при уплотнении грунта под ним) и др. Если под материальным телом понимать отдельные конструкции или даже конструктивную систему в целом, то подобные деформации при определенных условиях могут служить причиной нарушений их несущей способности или потери ими эксплуатационных качеств.

Здания большой протяженности подвержены деформациям под влиянием многих причин, например: при большой разнице в нагрузке на основание под центральной частью здания и боковыми его частями, при разнородном грунте в основании и неравномерной осадке здания, при значительных тем-пературных колебаниях наружного воздуха и других причинах. В этих случаях в стенах и других элементах зданий могут появиться трещины, которые снижают прочность и устойчивость здания. Для преду-преждения появления трещин в зданиях устраиваются деформационные швы , которые разрезают здания на отдельные отсеки.

Осадочные швы делаются в тех местах, где можно ожидать неравномерной осадки разных частей зданий: на границах участков с разной нагрузкой на основание, что обычно является следствием перепада высоты зданий (при разнице высот более 10м устройство осадочных швов является обязательным), на границах участков с разной очередностью застройки, а также в местах примыкания новых стен к существующим, на границах участков, расположенных на разнородных основаниях, во всех прочих случаях, когда можно ожидать неравномерной осадки смежных участков здания.

Конструкция осадочного шва должна обеспечивать свободу вертикального перемещения одной части здания относительно другой. Поэтому осадочные швы в отличие от температурных устраивают не только в стенах, но и в фундаменте здания, а также в перекрытиях и крыше. Таким образом, осадочные швы прорезают здание насквозь, разделяя его на отдельные части.

В зависимости от назначения различают следующие деформационные швы: усадочные, температурные, осадочные и антисейсмические.

Усадочные швы. В монолитных бетонных или железобетонных стенах при схватывании (твердении) бетона происходит уменьшение его объема, так называемая усадка, которая влечет за собой появление трещин. Поэтому в зданиях с такими стенами делают швы независимо от колебаний температуры воздуха, которые называются усадочными.

Температурные швы . При значительных изменениях темпера-туры наружного воздуха в зданиях, имеющих большую длину, происходят деформации. Летом от нагревания здания удлиняются и расширяются, а зимой при охлаждении сокращаются. Эти деформации небольшие, но они могут привести к появлению трещин. Во избежание этого здания расчле-няются температурными швами, перерезывающими их поперек или вдоль по всей высоте до фундаментов. В фундаментах температурные швы не устраи-ваются, так как они. находясь в грунте, не подвержены значительным изме-нениям температуры воздуха. Температурные швы должны обеспечивать горизонтальное Перемещение отдельных частей здания, которые они разъе-диняют.

Расстояние между температурными швами колеблется в весьма широких пределах (от 20 до 200 мм).

Осадочные швы . Во всех случаях, когда можно ожидать неравно-мерную и неодинаковую по величине и времени осадку смежных частей здания, устраивают осадочные швы.

Такая осадка может быть, например:

а) на границах участков с разной нагрузкой на основание вследствие различных нормативных нагрузок или при различной этажности здания (при разнице высот более 10 м или более 3 этажей);

б) на границах участков с разнородным основанием (песчаные грунты дают небольшую и кратковременную осадку, а глинистые - большую и длительную);

в) на границах участков с разной очередностью возведения отсеков зда-ния (обжатые и необжатые грунты);

г) в местах примыкания вновь возводимых стен к существующим;

д) при сложной конфигурации здания в плане;

е) в некоторых случаях при динамических нагрузках.

Конструкция осадочного шва должна обеспечивать свободу вертикального перемещения одной части здания относительно другой, поэтому осадочные швы в отличие от температурных устраивают не только в стенах, но и в фундаменте здания, а также в перекрытиях и крыше. Таким образом, осадочные швы прорезают здание насквозь, разделяя его на отдельные части.

Если в здании необходимы температурные и осадочные швы, то они обычно совмещаются и тогда называются температурно-осадочными. Температурно-осадочные швы должны обеспечивать горизонтальное и вертикаль-ное перемещение частей зданий. Они могут быть температурно-осадочными и только осадочными швами.

Антисейсмические швы. В районах, подверженных земле-трясениям, здания для независимой осадки их отдельных частей разрезают на отдельные отсеки антисейсмическими швами. Эти отсеки должны пред-ставлять собой самостоятельные устойчивые объемы, для чего по линиям антисейсмических швов располагаются двойные стены или двойные ряды несущих стоек, входящих в несущий остов соответствующего отсека. Эти швы проектируются в соответствии с указаниями ДБН.

Антисейсмические швы могут совмещаются с температурными при необходимости последних.

Конструктивные решения деформационных швов в зданиях

а - температурный шов в одноэтажном каркасном здании; б - осадочный шов в одноэтажном каркасном здании

в - температурный шов в зданиях при поперечных несущих крупнопанельных стенах; г - температурный шов в многоэтажном каркасном здании; д, е, ж, - варианты температурных швов в каменных стенах

1 - колона; 2 - несущая конструкция покрытия; 3 - плита покрытия; 4 - фундамент под колону; 5 - общий фундамент под две колонны; 6 - панель стены; 7 - панель-вставка; 8 - несущая стеновая панель; 9 - плита перекрытия; 10 - термовкладыш.

Максимальное расстояние между температурными швами