Применение эффуктивных материалов и конструкций зданий и сооружений

Введение

 

На основе отечественного и зарубежного опыта применения в строительстве легких эффективных  конструкций могут быть рекомендованы  следующие системы, определяемые типом  вертикальных несущих элементов  надстроек:

- система с применением  монолитного железобетона и оставляемой опалубки из цементно-стружечных плит (ЦСП);

- система с применением  монолитного легкого бетона и  оставляемой опалубки из пенополистирола;

- система монолитных  оболочек из торкретбетона по  оставляемой опалубке;

- система с применением металлического каркаса из гнутого профиля.

 В системах легких  конструкций могут быть приняты  следующие варианты междуэтажных  перекрытий:

- монолитные ребристые  и сплошные с оставляемой опалубкой  из ЦСП;

- монолитные из торкретбетона  по оставляемой опалубке;

- монолитные коробчатого  сечения со сплошными вкладышами  и с засыпными пустотами;

- монолитные по металлическим  ригелям, в т.ч. укладываемые  по профнастилу;

- монолитные, укладываемые  по армоцементным балкам.

 В качестве легких  в работе приняты конструкции, приведенная масса которых не превышает 1000 кг/кв.м общей площади. Аналогичный показатель для кирпичных зданий составляет 2000 кг/кв.м, а для панельных - 1500 кг/кв.м.

 Для легких наружных  ограждений мансардных этажей  могут быть использованы гнутый металлический профиль, древесина и монолитный железобетон по оставляемой опалубке. В качестве кровельного покрытия приняты металлочерепица и ондулин.

  В слоистых конструкциях  наружных ограждений рекомендуется  применять минераловатные плиты  по типу Роквул плотностью γ = 80 кг/куб.м и с коэффициентом теплопроводности λ = 0,04 Вт/(м.°С), а также плиты пенополистирола ПСБ-С плотностью γ = 40 кг/куб.м и с коэффициентом теплопроводности λ = 0,05 Вт/( м. °С).

 В слоистых конструкциях  перекрытий, а также межквартирных стен и перегородок в качестве звукоизоляционного материала рекомендуется применять полужесткую минераловатную плиту П100 средней плотностью γ = 100 кг/куб.м.

Необходимый предел огнестойкости  конструкций при нулевом пределе  распространения огня достигается их облицовкой огнезащитными гипсокартонными листами ГКЛО и гипсоволокнистыми листами ГВЛ, а в необходимых случаях дополнительной обмазкой поверхностей огнезащитными покрытиями типа Эсма", "Файрекс" и др.

В соответствии с  требованиями для нулевого предела распространения огня в зданиях II степени огнестойкости:

- пенополистирол со  стороны фасада защищается слоем  штукатурки толщиной 25 - 30 мм;

- на уровне перекрытий  каждого этажа предусмотрено  устройство горизонтальных рассечек  полосой в 50 мм на всю толщину пенополистирола, выполняемых из негорючих минераловатных плит;

- в обрамлении оконных  и дверных проемов устроены  защитные слои толщиной 100 мм из  минераловатных плит;

- фасадный слой утепляемых  стен защищается от механических  повреждений на высоту 2,5 м от уровня земли.

 

1. Основные системы легких эффективных конструкций

1.1. Система с применением монолитного железобетона и оставляемой опалубки из ЦСП

 

1.1.1. Надстройка возводится с применением технологии монолитного домостроения с использованием оставляемой наружной опалубки "ВЕЛОКС". Опалубка состоит из цементно-стружечных плит. Цементно-стружечные плиты предлагаются в двух вариантах: вариант 1 - плотность - γ = 750 кг/куб.м плиты "ВЕЛОКС"; вариант 2 - плотность - γ = 1200 кг/куб.м (отечественные плиты).

1.1.2. В наружной стене (НС-1) (рис. 1, 2) между цементно-стружечными плитами располагают утеплитель и монолитный бетон. Толщина монолитного бетонного ядра составляет 100 мм из бетона класса В15. Бетонное ядро рекомендуется армировать вертикальными каркасами высотой на этаж. Диаметр и шаг рабочей арматуры определяют по расчету. Для наружных стен в качестве утеплителя целесообразно применять пенополистирол марки ПСБ-С (плотность - γ = 40 кг/куб.м) или минераловатные плиты на синтетических связующих (плотность ≈ 80 кг/куб.м). Утеплитель приклеивают на цементно-стружечные плиты минеральным клеем. Внешнюю грань наружной стены покрывают слоем известково-цементной штукатурки толщиной 8 - 10 мм по стеклопластиковой сетке.

1.1.3. Толщина бетонного монолитного ядра внутренней несущей стены (ВС-1) составляет 130 мм. Опалубка внутренних стен из цементно-стружечных плит - γ = 1200 кг/куб.м.

1.1.4. Участки монолитного бетона над дверными и оконными проемами следует армировать пространственными каркасами с рабочей арматурой класса A-III.

1.1.5. Межкомнатные перегородки (ВС-2) рекомендуется выполнять только из цементно-стружечных плит с плотностью - γ = 1200 кг/куб.м.

Количество слоев в  перегородках (три) и прочность плит определяют расчетом на прочность и  звукоизоляцию. Крепление слоев  между собой следует выполнять  гвоздями или дюбелями.

1.1.6. Плиты опалубки необходимо скреплять между собой и фиксировать в проектное положение при помощи фиксирующих каркасов (К-1; К-2) из коррозиестойкой арматурной стали Ø 4 мм или арматурной стали с защитным покрытием.

1.1.7. Бетонирование стен, изготавливаемых с применением оставляемой наружной опалубки из ЦСП, целесообразно осуществлять поэтажно. Готовую арматуру монтируют на месте.

1.1.8. С внутренней грани стен фиксирующие каркасы рекомендуется срезать "болгаркой". Во избежание образования горизонтальных щелей между цементно-стружечными плитами в местах установки фиксирующих каркасов делают вертикальные прорези.

1.1.9. Перекрытия (рис. 3) в виде ребристых плит целесообразно выполнять из монолитного бетона класса В15. Рабочая арматура в ребрах плит класса A-III. Пространства между ребрами в плитах образуют при помощи цементно-стружечных плит. Высота ребер составляет 200 мм в уровне 6 и 7 этажей и 150 мм в уровне 5 этажа.

1.1.10. Ребристую плиту перекрытия из бетона класса В15 рекомендуется применять и в покрытии (рис. 4). Пустоты плит в покрытии целесообразно образовывать жесткой минераловатной плитой с плотностью - γ = 200 кг/куб.м, которая является слоем теплоизоляции.

1.1.11. Плиты опалубки ЦСП (для стен) и ГВП (для плит перекрытий) являются хорошей противопожарной защитой. По степени возгораемости ЦСП (γ = 1200 кг/куб.м) и ГВП относятся к группе Г1. Материалы, применяемые при изготовлении ЦСП и ГВП, экологически чистые.

 

2. Система с применением монолитного легкого бетона и оставляемой опалубки из пенополистирола

2.1. Стены наружные (рис. 6)

 

Полые блоки (250´310´1000 мм) пенополистирола (ПСБ-С), сложенные в шип-паз друг на друга, используют в этих системах при монтаже в качестве оставляемой опалубки, а в конструкции стены в качестве утеплителя. Внутреннюю полость блока заполняют конструктивным легким бетоном γ = 1600 кг/м³. По мере заполнения в него вертикально следует устанавливать арматурные стержни Ø 14 мм, а через два ряда блоков класть горизонтальные два ряда таких же стержней. Наружный и внутренний слои блоков ПСБ рекомендуется связывать между собой стальными прутками Ø 6 мм.

 

Рис. 1. Схема  устройства стен в системе с оставляемой  опалубкой из ЦСП

Рис. 2. Соединение наружной и внутренней стен в системе  с оставляемой опалубкой из ЦСП

 

Наружная и внутренняя отделка стены может быть выполнена  в 2-х вариантах:

а) в виде штукатурного слоя толщиной 25 и 30 мм, армированного 2-мя рядами стеклопластиковой сетки;

б) 2-мя слоями гипсоволокнистых листов, склеенных через стеклопластиковую  сетку.

 

2.2. Крыша (рис. 5)

В качестве несущей основы могут быть использованы армоцементные  двутавровые балки № 20, укладываемые вдоль дома на поперечно-несущие  внутренние каркасные стены. Балки  могут быть армированы стеклопластиковыми стержнями и сетками. Их составляют из двух предварительно изготовленных швеллеров № 20, сболчиваемых между собой болтами из стеклопластика (или пластмассовыми дюбелями). По низу балок устанавливают подвесной потолок из цементно-стружечной плиты, склеенной с рубероидом в 2 слоя через стеклопластиковую сетку. На рубероид рекомендуется укладывать деревянные бруски 50´40 через 600 мм, между которыми на клею устанавливают минераловатную плиту γ = 150 кг/м³. Подвесной потолок через деревянные бруски крепится к двутаврам посредством мастики и металлических пластин, загибаемых на полки двутавра. Между двутавровыми балками укладывают полужесткую минераловатную плиту до верха двутавра балки. Балки и МВП целесообразно укрывать слоем стеклопластиковой сетки или распыленного клея.

Сверху, вдоль ската  крыши, рекомендуется укладывать деревянный брус 80´40 мм с прорезями (с шагом - 600 мм) под полки двутавра. Брус пристреливают дюбелями к швеллерам или крепят проволочной скруткой, затем настилают обрешетку и кровлю из металлочерепицы или ондулина.

 

2.3. Перекрытие междуэтажное (рис. 6)

 

Несущей его основой  служат такие же, что и для крыши  двутавровые армоцементные балки. К ним снизу рекомендуется  пристреливать дюбелями цементно-стружечные плиты (ЦСП), склеенные с рубероидом через стеклопластиковую сетку. Двутавры следует устанавливать через 500 мм. Между двутаврами укладывают два слоя стеклопластиковой сетки и лист ГВЛ. В пространство между балками рекомендуется насыпать керамзит, шлак, пемзу или пеностекло. Затем укладывают слой самовыравнивающейся гипсовой стяжки с армированием стеклопластиковой сеткой. По центрам двутавров крепят на мастике полосы пенорезины или мягкой ДВП. По ним можно укладывать деревянные лаги, а сверх них щитовой паркет.

 

Рис. 3. Схемы  устройства плит перекрытий и покрытий в системе с оставляемой опалубкой  из ЦСП

Рис. 4. Устройство скатной крыши в системе с  оставляемой опалубкой из ЦСП

 

2.4. Внутренние стены (рис. 7)

Продольную стену рекомендуется выполнять из легкого бетона толщиной 20 см, поперечные - каркасными из двутавровых армоцементных ригелей и стоек с заполнением минераловатными плитами и обшивками из ЦСП.

 

3. Система монолитных  оболочек из торкретбетона по  оставляемой опалубке

 

3.1. За основу предлагаемых  вариантов технических решений  облегченных конструкций стен  и перекрытий в виде монолитных  оболочек из торкретбетона по  оставляемой опалубке для 3-этажной  надстройки 5-этажных домов приняты  строительные системы "НИДЬОН" (Италия) и "СПИД ВОЛ" (Англия). В этих системах в качестве оставляемой опалубки при бетонировании в построечных условиях используют изготавливаемые на заводе или полигоне унифицированные крупноразмерные блоки из панелей ("НИДЬОН") или брусков ("СПИД ВОЛ") пенополистирола (марки ПСБ-С с антипиреновыми добавками), заключенные в обойму из сварных проволочных сеток, скрепленных между собой привариваемыми к ним арматурными стержнями ("НИДЬОН") или каркасами ("СПИД ВОЛ"). Все сварные сетки и каркасы защищают от коррозии оцинковкой.

3.2. Особенности принятых  ранее объемно-планировочных решений,  специфические и нормативные  требования по обеспечению эксплуатационных  качеств и пожарной безопасности  ограждающих конструкций надстройки, а также недостаточная прочность  некоторых конструкций реконструируемых зданий для восприятия нагрузок от надстраиваемой части потребовали не только корректировки, адаптации и переработки практически всех технических решений систем "НИДЬОН" и "СПИД ВОЛ" применительно к условиям г. Москвы, но и разработки новых решений.

 

Рис. 5. Устройство скатной крыши в системе с  оставляемой опалубкой из пенополистирола

Рис. 6. Устройство наружных стен и перекрытий в системе  с оставляемой опалубкой из пенополистирола

Рис. 7. Узлы соединения наружных стен в углах, с внутренними стенами и с балконными плитами в системе с оставляемой опалубкой из пенополистирола

 

Наружные  и внутренние стены (рис. 8, 9)

 

3.3. На основании анализа  технических решений строительных  систем "НИДЬОН" и "СПИД ВОЛ", проведения статических, теплофизических  и акустических расчетов рекомендуются  следующие конструкции наружных и внутренних стен:

3.4. Трехслойные стены  из двух ж.б. скорлуп переменной  толщины по 30 - 50 мм, получаемой за  счет вертикального гофрирования  внутренних поверхностей, между  которыми располагают утепляющий  слой из гофрированных жестких плит - минераловатных (на синтетическом связующем) или пенополистирольных (марки ПСБ-С). При использовании пенополистирола по требованиям обеспечения пожарной безопасности в местах пересечений продольных и поперечных стен, а также в уровнях перекрытий устраивают противопожарные разрывы путем установки минераловатных вкладышей или путем замоноличивания полостей бетоном. В качестве оставляемой опалубки используют унифицированные блоки шириной - 60 мм (доборные блоки меньшей ширины), высотой на этаж (2,6 м), толщиной - 240, 140 и 60 мм (вместе с гофрами). Для наружных (тип НС-1), внутренних межквартирных (тип ВС-1) и межкомнатных (тип ВС-2) стен блоки выполняют из минераловатных или пенополистирольных плит с гофрированной поверхностью, заключенных в сварную решетчатую клетку из оцинкованной проволоки. Блоки устанавливают и раскрепляют между вертикальными плоскими арматурными каркасами из двух продольных стержней Ø 10 A-III с поперечными хомутами через 300 мм из Ø 6 A-I, закрепляемыми с шагом 600 мм в разрывах между блоками опалубки и замоноличиваемыми с образованием вертикальных железобетонных ребер. Кроме того, в местах пересечения продольных и поперечных стен рекомендуется устанавливать пространственные каркасы из 4 продольных стержней Ø 10 A-III с поперечной решеткой из Ø 6 А-I через 300 мм. Каркасы смежных этажей по высоте соединяют путем сварки продольных стержней. Соединение на сварке вертикальных каркасов стен и горизонтальных каркасов перекрытий обеспечивает не только повышение надежности пространственного взаимодействия элементов несущей системы при эксплуатационных и аварийных воздействиях, но и устойчивость блоков опалубки при их торкретировании.