Разработка опорных элементов под многоэтажные облицовки в наружных теплоэффективных трехслойных стенах зданий на основе штучных стеновых материалов

Конструктивные решения наружных стен зданий, применяемые последние 20−30 лет в климатических условиях Республики Башкортостан, соответствовали уровням термического л сопротивления в пределах 1,00. 1,45 м °С/Вт. Начиная с 1 января 2000 г. сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций вновь строящихся и реконструируемых зданий должно удовлетворять требованиям II этапа Изменения № 3 СНиП 11−3-79, что соответствует для климатических условий Республики Башкортостан повышению уровней термического сопротивления наружных стен жилых и гражданских зданий до 2,6.3,9 м2оС/Вт, согласно [49, 53, 58].

При использовании однослойных стен традиционной конструкции достижение такого уровня термосопротивления приведет к очень большому увеличению толщины наружных стен и, соответственно, перерасходу материалов. Очевидно, что выполнение новых требований по теплозащите в полной мере возможно только при использовании в наружных стенах многослойных конструкций со слоем эффективного теплоизоляционного материала.

В современном жилищном и гражданском строительстве одним из наиболее распространённых вариантов теплоэффективных наружных стен зданий является трехслойная стена на основе штучных стеновых материалов. Данный тип стены состоит из внутреннего несущего (самонесущего) слоя в виде кирпичной или каменной кладки и наружного ограждающего слоя, между которыми формируется полость, заполняемая утеплителем. Такая конструкция стены с толщиной слоя эффективного утеплителя 120−150мм в климатических условиях Республики Башкортостан (расчетная температура наиболее холодной пятидневки -35°С, число градусосуток отопительного периода для жилых домов — 5730) удовлетворяет требованиям [47, 48, 49, 53, 58].

В Башкирии внедрение конструкций трехслойных стен началось в середине 90-х годов после закупки пяти линий типа Vibrapac по производству высокопустотных вибропрессованных бетонных блоков по технологии фирмы «Бессер» (США) общей мощностью около 300 млн. шт. усл. кирпича в год. К настоящему времени ОАО «КПД» и ООО «БНЗС» в г. Уфе и РБ, возведены десятки жилых домов и гражданских зданий с применением, главным образом, бессеровских блоков. Общая площадь зданий, построенных с применением трехслойных стен на основе мелкоштучных стеновых материалов, введенных в эксплуатацию в период с 1997 по 2005 г.г. составляет около л.

200 тыс. м .

По этому варианту наружных стен кафедрой «Строительные конструкции» УГНТУ и БашНИИстроем выпущено несколько нормативных документов, в т. ч. ТСН 51−303−00.РБ «Каменные и армокамен-ные конструкции на основе вибропрессованных бетонных изделий» [571, регламентирующий проектирование и строительство зданий с применением вибропрессованных бетонных изделий, рекомендации по технологии возведения теплоэффективных наружных трехслойных стен [21] и несколько альбомов технических решений.

При проектировании и возведении многоэтажных зданий с наружными теплоэффективными трехслойными стенами на основе штучных стеновых материалов — вибропрессованных бетонных блоков, производимых в Республике Башкортостан на оборудовании фирмы «Бессер», керамического и силикатного кирпича — существует необходимость устройства большого количества опорных элементов (столиков) под наружный облицовочный слой трехслойной стены.

В традиционных решениях (опыт США, Канады, ряда европейских стран) опорные столики выполняют из уголковой стали с их поэтажным расположением и поэтажным опиранием яруса облицовки, что сопряжено с высокими трудозатратами и технологическими неудобствами на монтаже. Подобное решение в 1995;1999г.г. применялось в практике проектирования и строительства объектов в Республике Башкортостан и приведено в рекомендациях, альбомах и технических решениях, разработанных кафедрой «Строительные конструкции» Уфимского государственного нефтяного технического университета и институтом БашНИИстрой. Практически предельные возможности опорного столика из уголковой стали по критерию жесткости (допускаемому прогибу) изгибаемых элементов столика ограничиваются ярусом облицовки высотой максимум на два этажа.

С учетом вышесказанного актуальным вопросом является разработка технических решений опорных элементов на основе железобетона, способных воспринимать нагрузки до 3 — 4 этажей облицовочного слоя в составе наружных теплоэффективных трёхслойных стен многоэтажных зданий (12−20 этажей) на основе штучных стеновых материалов. Опорные элементы при этом должны обеспечить, помимо повышенной несущей способности, также повышенную эксплуатационную надежность и долговечность всей конструкции трехслойной стены.

Цель работы — разработка и исследование работоспособности опорных элементов под многоэтажные облицовки в наружных тепло-эффективных трехслойных стенах зданий на основе штучных стеновых материалов.

Для достижения цели в работе решались следующие задачи:

— разработка конструктивных решений опорных элементов, обеспечивающих восприятие нагрузок от облицовочного слоя на основе штучных стеновых материалов высотой 3−4 этажа, сочетающих минимизацию их воздействия как теплопроводных включений на температурно-влажностный режим по внутренней поверхности стены;

— разработка конструктивных решений и технологии устройства опорных элементов с учетом сезонности строительства (монолитный опорный столик — для летних условий строительства, сборный вариант столика — для зимних условий);

— апробация полученных решений в практике проектирования и строительства многоэтажных жилых домов в г. Уфе;

— разработка нормативного документа, регламентирующего проектирование и технологию монтажа опорных элементов под многоэтажные облицовки.

Предложенные результаты реализуются в экспериментальном проектировании и строительстве зданий с теплоэффективными трёхслойными наружными стенами на основе мелкоштучных стеновых материалов в г. Уфе.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1 Предложена методология силового расчета наружной трехслойной стены здания на основе штучных стеновых материалов с опорным железобетонным столиком под облицовочный слой и исследована возможность реализации многоэтажных облицовок по критерию несущей способности внутреннего слоя трехслойных стен.

2 Разработаны конструктивные решения и технология устройства опорных перфорированных элементов под облицовочный слой высотой 3−4 этажа с учетом сезонности строительства (монолитный опорный столик — для летних условий строительства, сборный вариант столика — для зимних условий) в составе наружных теплоэффективных трехслойных стен зданий на основе штучных стеновых материалов.

3 Выявлена оптимальная степень перфорации опорных элементов в железобетоне (заполняемой эффективным утеплителем в виде несъемного опалубочного элемента), обеспечивающая минимальное воздействие опорных элементов как теплопроводных включений на температуру по внутренней поверхности наружных стен и темпера-турно-влажностный режим внутри помещения.

4 На основании выполненных расчетов установлены рациональные схемы армирования консольного и пролетного элементов перфорированного опорного столика под многоэтажные облицовки.

5 Исследован температурный режим трехслойных стен в зонах их сопряжения с теплопроводными включениями — опорными элементами из железобетона на основе тяжелого бетона и конструкционного керамзитобетона под облицовочный слой.

6 Разработан Альбом технических решений опорных железобетонных элементов под многоэтажные облицовки в наружных тепло-эффективных трехслойных стенах на основе штучных стеновых материалов.

7 Результаты исследований были использованы при проектировании и возведении жилых домов этажностью 15−20 этажей с наружными теплоэффективными трехслойными стенами в г. Уфе при размещении опорных элементов под облицовочный слой через четыре этажа.