Облегченные конструкции стен, перекрытий и покрытий

Стены. Стеновые панели из керамических камней могут быть однослойными и многослойными, с применением утеплителей и без них (рис. IV. 14—IV.20). С фасадной стороны панели выполняют без облицовки с расшивкой швов либо с облицовкой. С фасадной стороны керамические камни могут иметь цветную поверхность, позволяющую создать заданный рисунок на плоскости стены.

В зависимости от конструктивного решения здания панели могут быть несущими, самонесущими и навесными. Панели, изготовляемые на заводе или полигоне, должны иметь отделанные поверхности (наружные и со стороны помещения), в проемах — оконные и дверные блоки.

В двухслойных панелях жесткие утеплители располагают как с наружной стороны (при достаточной морозостойкости утеплителя), так и с внутренней. Утеплители из пеностекла и пенокера-лита — со стороны помещения; из легких и ячеистых бетонов — на наружной поверхности стены (при условии, что испытаниями подтверждена морозо-, воздухо- и трещиностойкость применяемого материала). Толщина швов между элементами плитного утеплителя не должна превышать 10 мм. Толщину наружных панелей определяют теплотехническим расчетом.

Утеплитель, расположенный с наружной стороны, целесообразно защищать слоем раствора толщиной 20—30 мм. При необходимости этот слой армируют металлической сеткой из стержней диаметром 2—3 мм с размером ячеек не более 20X20 см. Защитный слой должен быть толщиной не менее 10 мм. Сетки следует связывать с каркасом, расположенным в керамическом слое панелей.

img-032

Рис. IV. 14. Стеновая панель толщиной 38 см из 18-щелевых керамических камней.

Панели с проемами следует делать замкнутыми по контуру и армировать сварными каркасами, расположенными по ширине панели на расстоянии 1,4—1,5 м один от другого и при необходимости — по наружному контуру панели. В панелях с проемами необходимо также укладывать сквозные каркасы на уровне верха и низа проема и по его сторонам. Диаметр стержней конструктивной арматуры должен быть не менее 4 мм\ стержни каркасов, к которым приваривают закладные детали, принимаются диаметром не менее 8 мм. Диаметр стержней арматуры перемычек И других ослабленных сечений устанавливают расчетом.

Панели внутренних стен, изготовляемые без применения поворотных устройств, армируют вертикальными каркасами из стержней диаметром не менее 8 мм. Толщина швов, в которых расположены каркасы, принимается равной 25—30 мм. Длину сварных швов определяют расчетом, но принимают не менее 50 мм. Толщина шва по катету должна быть не менее 4 мм и не более 1,5 наибольшей толщины свариваемых деталей.

Закладные детали должны иметь толщину планок не менее 5 мм. Их следует защищать от коррозии металлизационными, лакокрасочными и комбинированными покрытиями.

img-033

Рис. IV. 15. Стеновая панель толщиной 32 см из керамических камней со щелевидными пустотами.

Для арматуры, располагаемой по контуру панели и проемов, толщину защитного слоя раствора следует принимать не менее 10 мм. Расстояние от наружной поверхности панели до арматуры должно быть не менее 35 мм. Диаметр монтажных петель определяют по расчету, но он должен быть не менее 10 мм. Петли приваривают к вертикальным каркасам панели и заделывают в кладку на длину не менее 50 см. В панелях длиной до 4 м устраивают петли в двух точках, более 4 м — в четырех. При подъеме панели целесообразно передавать усилие вертикально, используя специальные траверсы.

При проектировании зданий разрезку стен на панели обычно принимают однорядной (высотой в один этаж). Ширину панели приравнивают шагу конструктивно-планировочной сетки здания. Исключение составляют наружные торцовые стены и стены лестничных клеток.

Вертикальные стыки панелей наружных стен, как правило, должны совпадать с поперечными несущими стенами. В зданиях с несущими продольными стенами целесообразно, чтобы вертикальные стыки совпадали с перегородками.

 

img-034

Рис. IV. 16. Стеновая панель из керамических камней и утеплителя.

Горизонтальные стыки панелей наружных стен располагают на уровне верхней грани панелей перекрытия. Ширина вертикальных и горизонтальных швов на фасаде здания должна быть не более 20 мм. Особое внимание следует уделять вертикальным стыкам наружных панелей. Конструкция их должна обеспечи-нать прочность, влаго- и воздухонепроницаемость, а также теплозащиту.

Для обеспечения устойчивости здания панели наружных стен Надежно соединяют с панелями внутренних стен и перекрытий.

Соединительные элементы в монтажных узлах выполняют из полосового железа толщиной не менее 10 мм и шириной 50 мм или из стержней диаметром не менее 20 мм.

При проектировании панелей с жестким утеплителем предусматривают конструктивные мероприятия, исключающие возможность раздавливания, выпучивания или отслоения термоизоляционного слоя. Все сварные каркасы пропускают в утепляющий слой на глубину, равную толщине этого слоя, с сохранением необходимой толщины защитного слоя арматуры и защитной арматуры антикоррозионными покрытиями. Панели могут быть выполнены без перевязки в поперечном направлении. В этом случае они состоят из двух стенок, связанных только арматурой и сцеплением раствора в вертикальных швах. При таком конструктивном решении следует каждую ветвь отдельно рассчитать на осевое или внецентренное сжатие от воспринимаемых ею нагрузок с учетом случайного эксцентриситета. Для вычисления коэффициентов продольного изгиба величину гибкости панелей принимают с учетом их толщины. При необходимости (по расчету и данным испытаний опытных образцов) панель дополнительно армируют сетками (каркасами), располагаемыми в горизонтальных швах на всю толщину панели. Сетки укладывают через 70—100 см по высоте панели.

 

img-035

Рис. IV. 17. Стеновая панель из керамических камней и утеплителя (разработана НИИСКом и НИИСМИ).

 

img-036
Рис. IV. 18. Однослойная стеновая панель толщиной 33 см из керамических камней «двутавровый» и «Г-образный» (разработана в НИИСКе).

Коэффициенты продольного изгиба двух- и трехслойных панелей из керамических камней, состоящих из одного или двух слоев камня и слоя жесткого утеплителя, соединенных по высоте арматурными связями, определяют по гибкости, соответствующей приведенной толщине панели. Последняя определяется отношением модулей упругости составляющих материалов.

Маркой панели называется средний предел прочности при сжатии образцов кладки (простенков), соответствующий 28-дневному возрасту раствора. За марку панели может быть принят средний предел прочности призм кладки, испытанных в 28-дневном возрасте, умноженный на коэффициент 0,8 и учитывающий снижение прочности кладки панели по сравнению с эталонным образцом.

 

img-037

Рис. IV. 19. Стеновая панель из керамических камней типа «треугольник» (без наружной отделки) (разработана в НИИСКе).

В ряде случаев целесообразно применять облегченную монолитную кладку стен из эффективных керамических камней. Наибольшее распространение получили стены толщиной 38 см из 18-щелевых керамических камней.

Из эстетических соображений монолитную эффективную кладку, как и стеновые панели, целесообразно с наружной стороны облицовывать. Для облицовки фасадов зданий применяют следующие материалы:

кирпич лицевой рядовой и профильный;

камни керамические пустотелые лицевые рядовые и профильные;

плиты фасадные керамические с закладными в кладку частями;

img-038

Рис. IV.20. Стеновая панель из керамических камней типа «треугольник» (с наружной отделкой) (разработана в НИИСКе)

плиты фасадные с прокладными рядами; плиты облицовочные тонкостенные керамические (малогабаритные типа «кабанчик», ковровая керамика и др.), приклеиваемые на растворе при изготовлении крупноразмерных элементов (панелей и блоков), а также при облицовке предварительно возведенных стен. Облицовку керамическими плитами без конструктивной заделки их в кладку выполняют на растворе повышенной клеющей способности. Крепят облицовочные плиты как в процессе изготовления крупноразмерных элементов стен (блоков, панелей), так и по готовым стенам из монолитной кладки. Закладными плитами облицовывают стены одновременно с кладкой. Перевязывают плиты с кладкой, заделывая в нее хвостовую часть Г-образной плиты на глубину не менее 75 мм. Для устранения различий в деформации облицовочного слоя и кладки при сжатии, которые могут вызвать перенапряжение облицовки и ее разрушение, применяют следующие конструктивные меры:

размеры по высоте облицовочных плит и пустотелых камней кладки стены должны совпадать;
горизонтальные швы между облицовочными плитами утолщают;

при кладке стены оставляют не заполненными раствором по высоте этажа в плоскости перемычек один-два горизонтальных шва облицовки, заполняемых и расшиваемых после окончания усадки стен;

используют малоусадочные растворы.

Конструкция облицовок и выступающих элементов должна исключать возможность накопления атмосферных вод и проникновение их в толщу стены. Керамическими плитами целесообразно облицовывать стены помещений с относительной влажностью воздуха до 60%. Во избежание снижения несущей способности стен и связанного с этим их утолщения керамическую облицовку и материал стен следует, как правило, применять одной высоты, т. е. лицевые камни (кирпич) применять совместно с кладкой той же высоты.

Для стеновых панелей из эффективной керамики и крупных блоков рекомендуется применять плитную облицовку высотой до 140 мм или керамическую мозаику из мелких плиток 40X40 мм (50X50 мм), а также отходы в виде боя керамической плитки.

Перекрытия и покрытия. Один из основных конструктивных элементов жилых зданий — перекрытия. В зависимости от метода выполнения они могут быть заводского или построечного изготовления. Перекрытия заводского изготовления более эффективны, соответствуют задаче максимальной индустриализации строительства.

Изготовление готовых элементов перекрытий в заводских условиях позволяет обеспечить круглогодичное производство работ, выполнение наиболее трудоемких процессов на заводе, эффективное использование материалов в конструкциях вследствие применения рациональных технологических приемов обработки материалов и изготовления конструкций.

В зависимости от габаритов и массы отдельных сборных элементов перекрытия могут быть мелкоэлементными (из деталей весом до 500 кг) и крупноэлементными (из деталей весом до 1500 кг и более). Применение определенного вида сборных элементов обусловливается главным образом наличием соответствующих материалов и кранового оборудования определенной грузоподъемности. При этом укрупненные сборные элементы более эффективны, так как позволяют монтировать перекрытия из небольшого количества деталей, имеющих зачастую подготовленную поверхность пола и офактуренный потолок.

Для устройства междуэтажных и чердачных перекрытий, покрытий, а также площадок лестничных клеток жилых, общественных и промышленных зданий (без динамических нагрузок) можно применять монолитные и сборные керамические конструкции из тонкостенных пустотелых керамических камней марок 200; 150; 100; 75 и 50. Наиболее распространены камни типа «стандарт».

Перекрытия и покрытия из балок и спаренных балок следует делать в виде сплошных настилов, которые после замоноличива-ния превращаются в монолитную армокерамическую плиту. Ар-мокерамические перекрытия и покрытия по своей работе являются комплексными конструкциями, в которых на сжатие работают керамика, раствор, бетон и металл; на растяжение — металл; на главные растягивающие напряжения — бетон, керамика и металл.

Для изготовления и замоноличивания сборных элементов ар-мокерамических перекрытий и покрытий следует применять растворы и бетоны марок 100, 150, 200, но не ниже предела прочности на сжатие при изгибе керамических камней по сечению брутто и не ниже 100.

Керамические камни наиболее целесообразно применять в сборных конструкциях, изготовленных в виде панелей. В панельных конструкциях перекрытий керамические камни применяют как несущие, частично несущие и в качестве вкладышей для создания ровной поверхности пола и потолка.

Применение пустотелых легких керамических камней в перекрытиях снижает массу последних и значительно уменьшает расход цемента. При этом расход металла на 1 м2 площади несколько ниже, чем в железобетонных перекрытиях.

Сопоставление проектных решений показывает, что при пролетах до 4,5 м расход металла составляет 5,0—5,5 кг на 1 м2 перекрытия (при арматуре класса А-1). Армирование элементов перекрытий высокопрочной проволокой позволяет получить еще большую экономию металла.

При толщине защитного слоя 25 мм и более предел огнестойкости керамических панелей (в том числе выполненных с предварительным напряжением арматуры) —не менее одного часа. Таким образом, в соответствии с существующими нормами рассмотренные панели перекрытий из керамических камней можно применять для жилых зданий различной этажности. Большое значение имеет толщина защитного слоя. При увеличении ее вдвое (с 12 до 25 мм) огнестойкость изгибаемых элементов перекрытий увеличивается более чем в три раза.

Область применения керамических конструкций перекрытий и покрытий широка. Отдельные армокерамические балки можно применять для устройства балочных настилов в городском и сельском строительстве там, где отсутствие кранов большой грузоподъемности не позволяет применить панели перекрытий. Там, где имеется соответствующее крановое оборудование, целесообразно применять панели перекрытий с несущими керамическими камнями. Такие панели при хороших прочностных и технико-экономических показателях дают возможность удачно решать вопросы тепло- и звукоизоляции. Поэтому их можно широко применять в перекрытиях жилых и общественных зданий, а также при устройстве теплых покрытий сельскохозяйственных, складских и производственных зданий. Для повышения звукоизоляции перекрытий из сборных армокерамических панелей между полом и верхней поверхностью панелей следует делать звукоизолирующие засыпки или прокладки (шлак, листы оргалита, фибролита, асбестоцемент и др.).

При армировании керамических перекрытий и покрытий соблюдают те же правила, что и при армировании железобетонных конструкций, работающих на изгиб и главные растягивающие напряжения. Расстояние между наружной поверхностью рабочей арматуры и керамикой должно быть не менее 0,5 см. Защитный слой раствора или бетона для рабочей арматуры должен быть не менее 1 см. Арматуру, работающую на растяжение и главные растягивающие напряжения, ставят согласно расчету.

Монтажную арматуру (в сжатой зоне) ставят по расчету на возможные случаи работы элемента в процессе транспортирования и монтажа, а также учитывая в расчете при частичном защемлении перекрытия на опорах. Площадь сечения монтажной арматуры должна быть не менее 10% площади сечения рабочей арматуры, а диаметр ее — не менее 4 мм. Концы стержней рабочей арматуры следует заканчивать круглыми крюками (из стали класса А-1) или прямыми (из стали горячекатанной периодического профиля и холодносплющенной).

Для заанкеривания перекрытий в стенах зданий необходимо укладывать в промежутки между сборными элементами или рядами камней арматуру диаметром 8—10 мм, длиной 1/5 расчетного пролета. Анкеры заделывают в стены не менее чем на 25 см (считая от торцов перекрытия). Расстояние между анкерами должно быть не более 1 м. Концы их заканчивают крюками.

Если керамическое перекрытие работает как упруго заделанное на опорах, то в пазы камней или замоноличиваемые промежутки укладывают в соответствии с проектом дополнительную арматуру. Концы стержней ее заканчивают крюками и заделывают в кладку на цементном растворе марки 150. Арматуру, воспринимающую отрицательные моменты, заделывают в стену не менее чем на 25 см и в перекрытие не менее чем на 1/5 его пролета.

При недостаточной длине стержней рабочей арматуры диаметром 16 мм и более их стыкуют сваркой впритык. Стык следует располагать в пределах крайних участков балки на протяжении не более 1,5 пролета от ее концов. Качество применяемой арматуры и стыков систематически проверяют испытаниями. При опи-рании армокерамического перекрытия на наружные или внутренние стены опорная часть его должна быть из бетона марки 100 и выше или пустоты в камнях, в пределах глубины заделки, должны быть заполнены раствором или бетоном марки 100 и выше. Для обеспечения в местах опирания перекрытия требуемых нормами теплотехнических свойств стены при необходимости устраивают теплоизоляцию.

Для придания необходимой жесткости высоту замоноличен-ных перекрытий (высоту камней) рекомендуется принимать не менее:

Для свободно лежащих конструкций ........1/30    пролета

упруго заделанных конструкций 1/35    »

неразрезных    »    1/30    расстояния    между

сечениями с нулевыми изгибающими моментами

Высоту сечений, свободно лежащих на опорах армокерамиче-ских балок, следует принимать не менее:

Для прогонов .........1/15 пролета

балок, расположенных на расстоянии друг от друга и связанных вкладышами наката на растворе ...........1/20 пролета

балок часторебристого или кессонного перекрытия с заполнением кессонов декоративной архитектурной керамикой ......1/20 пролета

В последних двух случаях при упруго заделанных

концах высота балок ....... 1/25 пролета

Для изготовления армокерамических изгибаемых элементов и замоноличивания перекрытий применяют растворы и бетоны, марка которых равна пределу прочности камней по сечению брутто, определенному путем испытания на сжатие части сечения камня, работающей на сжатие при изгибе (по методу И. А. Рохлина), но не ниже 100.

Балки и панели, изготовляемые с применением пустотелых керамических камней, обычно имеют значительный процент армирования. Поэтому прочность их в меньшей степени зависит от растянутой арматуры и в большей — от прочности керамики и бетона, воспринимающих главные растягивающие напряжения. Большое внимание необходимо уделять прочному заанкерива-нию растянутой арматуры, что имеет существенное значение для обеспечения прочности сборных армокерамических элементов, а также обеспечению тщательного замоноличивания элементов перекрытия и созданию надежной связи их с конструкциями опор (стены, прогоны и т. п.).

При опирании керамических перекрытий на каменные стены, сложенные из пустотелых керамических камней марки 50 и ниже, под опоры перекрытия необходимо уложить распределительный пояс из бетона или кирпичной кладки (из кирпича марки 75 и выше на растворе марки 25 и выше). Толщина пояса должна быть не менее двух рядов кирпича (14 см).

При необходимости устройства в перекрытии небольших отверстий их можно пробить в двух смежных балках без повреждения арматуры. После установки в отверстия коротких трубок внутренним диаметром требуемой величины, промежутки между их наружными поверхностями и керамикой тщательно заполняют раствором или бетоном, марка которого не ниже применяемой при изготовлении элементов перекрытий и замоноличивании их. Большие отверстия окаймляют железобетонными ребрами или устраивают с одной или двух сторон ригели.

При проектировании и возведении покрытий из пустотелой керамики необходимо обеспечить устройство термо-, звуко- и гидроизоляции, а также температурных швов, согласно требованиям, предъявляемым к кровлям железобетонных и каменных покрытий.

Плоские перемычки из пустотелых керамических камней изготовляют и рассчитывают как балки перекрытий.

При расчете сборных элементов весом до 1 г на усилия, возникающие при перевозке и подъеме их, собственную массу элемента принимают с коэффициентом 1,5, учитывающим возможные динамические воздействия.

На чертежах следует указывать места захвата сборных конструкций при перемещении, требуемые марки керамики и стали для изготовления арматуры и раствора (бетона), кубиковую прочность раствора (бетона) к моменту использования изготовленных конструкций в деле, а для элементов заводского изготовления— также прочность раствора (бетона) к моменту выдачи изготовленных заводом конструкций на строительство.