А
- зр*гу

ормационные IBM
в конструкциях наземных здании


8
- - <>: *-
* • : •• <;-*' * -• J





1
0"


мн


Frantisek Voidrich
Dilatacni spary v pozemnich stavbach
Praha 1976 SNTL
Ф. Волдржих
Деформационные швы
в конструкциях наземных зданий
Перевод с чешского Т. М. Ванкевич
Под редакцией кандидатов техн, наук А. В. Щербакова и Н.Н.Цаплева
2 3 6 3 75
. «TW: jp
‘ЖДЯ
-ОТЕКА та. К. МАРКСА
{ДЛЯ «J-2WFJ
Я
Москва Стройиздат 1978
ББК 38.5
В 67
УДК 624.012.33+699.868
Волдржих Ф.
В 67 Деформационные швы в конструкциях наземных зданий: Пер. с чешек. — М.: Стройиздат, 1978.— 224 с., ил.
В книге рассматриваются принципы конструирования температурных швов зданий и сооружений; описываются конструктивные решения швов, локализующих неравномерную осадку здания или его отдельных частей. Приведены примеры решений температурных швов в специальных сооружениях.
Книга предназначена для проектировщиков, инженеров-строителей, а также для студентов средних и высших учебных заведений строительного профиля.
Табл. 29, рис. 389, список лит.: 38 назв.
30205—596
В ------------- БЗ-26-14-78	ББК 38.56с4.05
047(01)-78
© doc. Ing. Frantisek Voidrich, CSc., 1967
© Перевод на русский язык, Стройиздат^
1978
Франтишек Волдржих
ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ
В конструкциях
НАЗЕМНЫХ ЗДАНИЙ
Зав. редакцией М. В. П е р е в а л ю к
Редактор В. В. Колбина
Внешнее оформление художника А. А. Орехова Технический редактор В. Д. Павлова Корректоры О. В. С т и г н е е в а, Е. А. Степанова
ИБ № 1835
Сдано в набор 12.06.78 Подписано в печать 22.09.78 Формат 60X90’/i6 д. л. Бумага типографская № 1 Гарнитура «Литературная» Печать высокая. Печ. л. 14,0 Уч.-изд. л. 14,97 Изд. № AVI-7196	Заказ № 485	Цена 1 руб. 30 коп. Тираж 3000 экз.
Стройиздат
103006 Москва, Каляевская ул., 23а
Подольский филиал ПО «Периодика» Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли г. Подолье^, ул. Кирова, 25
ПРЕДИСЛОВИЕ
В книге рассматриваются принципы проектирования деформационных швов в жилых, общественных и промышленных зданиях как для несущих, так и ненесущих конструкций.
Из-за обширности проблемы, охватывающей не только область технологии материалов, но и проектирование конструкций, включая устройство фундаментов, в настоящей публикации не рассматриваются вопросы решения швов зданий, возводимых на подрабатываемых территориях, и инженерных сооружений, как-то: плотин, мостов, автомобильных дорог, санитарно-технических сооружений и т. п.
Освещаются принципы проектирования деформационных швов наземных зданий для восприятия изменений объема, вызываемых температурными колебаниями, воздействием влаги, химических реакций и неравномерной осадкой отдельных частей зданий.
Книга не дает универсальных рекомендаций по решению и устройству деформационных швов, а обращает внимание на то, из каких критериев необходимо исходить при рассмотрении отдельных решений. На основе целого ряда теоретических и практических работ, примеров исследований зданий обоснована правильность или ошибочность решения.
Цель книги — дать обзор принципов правильного и экономичного проектирования таких важных для конструктивного решения зданий элементов, какими являются деформационные швы. Особое внимание уделено мероприятиям, с помощью которых можно упростить решение деформационных швов, а в отдельных случаях и вовсе отказаться от устройства последних. Поскольку причины возникновения деформаций часто остаются неизвестными, ими, как правило, пренебрегают в практике проектирования и строительства, в результате чего в зданиях появляются серьезные повреждения, которые трудно устранить в процессе эксплуатации.
Написать книгу о температурных воздействиях и деформационных швах — задача весьма сложная, поскольку охватывает все области строительного производства. Поэтому буду признателен за любые замечания, которые будут учтены при последующем переиздании книги. Выражаю благодарность за ценные замечания к первому изданию инж. В. Главачеку, инж. И. Косову» проф. инж. О. Шмидту и проф. инж. арх. А. Гоубу, а также д-ру техн, наук Е. Райху, проф. инж., д-ру техн, наук В. Ройику, доц. инж. канд. техн, наук Ф. Мрлику за замечания ко второму изданию книги.
Автор
ВВЕДЕНИЕ-
АНАЛИЗ И ОБОСНОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Деформационными швами разделяют здание или отдельные его части, чтобы прежде всего предотвратить повреждения, вызываемые различными деформациями. Устройство деформационных швов является, следовательно, мероприятием по технике безопасности, и наличие их в несущих или ненесущих конструкциях предотвращает образование нерегулярных трещин и возникновение случайных повреждений, снижающих эксплуатационные качества строительного объекта. Степень повреждения несущих конструкций более опасна (с позиций устойчивости здания), нежели конструкций вспомогательного характера.
Деформационные швы, следовательно, нужно располагать в тех местах, где это статически необходимо и где требуется обеспечить свободное движение элементов в нужном направлении.
Швы не должны нарушать планировочной и конструктивной структуры здания и отрицательно сказываться на его эстетическом решении.
В композиционном отношении здание представляет собой структуру отдельных элементов с различными функциями, статическими нагрузками, физическими свойствами, которые в комплексе защищают человека от климатических воздействий, образуя тем самым его жизненное или рабочее пространство.
В техническом отношении здание является сложным формированием. Существует связь между всеми частями здания и лишь внешне оно кажется неподвижным.
В действительности же здание как целое, так и его отдельные части находится в более или менее постоянном движении, которое вызвано изменениями объема, статическим воздействием отдельных строительных конструкций, деформациями основа* ния фундамента и осадкой самого здания.
Действие этих сил концентрируется в наиболее слабых местах, особенно в стыках несущих и ненесущих конструкций здания и в местах, где происходит изменение формы или нарушение структуры материалов или отдельных элементов здания.
Перечисленные воздействия являются основными причинами возникновения напряжений и деформаций в конструкциях здания и его отдельных частей. Их можно разделить на кратковременные и циклические.
Это обстоятельство было известно уже в классическом строительстве. В настоящее время часто возникает вопрос, почему наблюдается чрезмерно высокая степень повреждения сборных зданий и почему следует учитывать перечисленные выше физические воздействия.
В общем можно констатировать, что как традиционно возведенные здания, так и сборные являются сочетанием разнородных элементов, пространственная жесткость которых и устой
6
чивость конструкций, а также необходимый микроклимат ограниченного ими пространства обеспечиваются с помощью тепло-, звуко- и гидроизоляции.
Степень качества и эффективности строительного объекта тесно связана с общим развитием материальной базы, которая непрерывно совершенствуется и специализируется.
В так называемом классическом строительстве строительные материалы выполняли, как правило, несколько функций, например ограждающие стены — несущую функцию, а также функцию тепло- и звукоизоляции (рис. 1); конструкция перекрытия выполняла функции несущую и звукоизоляции и т. п.
В настоящее время под влиянием индустриализации строительные материалы и конструкции выполняют специфические-функции (рис. 2). Уменьшение массы несущих конструкций и конструкций завершающего (отделочного) цикла как проявление технического^ прогресса позволяет перейти к индустриальным методам строительства и оказывает исключительное влияние на конструктивное решение строительных объектов.
Это обстоятельство приводит к поиску наиболее эффективных конструктивных решений и новых строительных материалов, однако влечет за собой также снижение резервов в конструкциях, которые при классическом строительстве допускали определенные отклонения теоретических предпосылок от фактических и в некоторой степени компенсировали физические воздействия на здание и его отдельные части (рис. 3). Отсюда следует, что индустриализация, тесно связанная с необходимостью максимального использования строительных материалов, должна сопровождаться глубокими теоретическими знаниями конструкций и материалов, включая технологию производства и современные конструктивные решения (рис. 4).
Развитие технического прогресса в современных условиях совершенно закономерно ведет к узкой дифференциации строительных материалов, а следовательно, и элементов здания, создает серьезные проблемы при проектировании структуры элементов, решении стыков и (выборе материальной базы.
Сопряжение отдельных строительных элементов из материалов с неодинаковой долговечностью и физическими свойствами предъявляет особенно высокие требования к техническому решению стыков. Всякий стык в сборном здании необходимо рассматривать во всех аспектах статического и физического воздействия, что часто приводит к необходимости устройства свободного деформационного шва.
Таким образом, можно объяснить, почему традиционные здания с простейшей (многофункциональной) конструкцией обнаруживали значительно меньше повреждений и почему во всех случаях характеризовались одинаковой долговечностью всех своих частей, в отличие от современных зданий.
Поскольку возврат к классическому способу строительства
7
Рис. 1. Универсальность вертикальных несущих конструкций
1 — несущая стена; 2 — свод
Рис. 2. Специфичность вертикальных конструкций зданий
1 — каркас; 2 — система поперечных стен
Уклон крыши	й и Толщина наружной стоны, см
3. Влияние снижения массы 'наружных стен на вероятность повреждений
1
вероятность
повреждения; 2 — толщина стены; ния; 2 — длина стены
б—/ — вероятность поврежде-
Рис. 4. Статистика повреждений в конструкциях (ФРГ)
« — покрытий; 1 — вероятность повреждения; 2 — уклон; б — фасадных стен, вызванных большим выступом карниза; / — вероятность повреждения; 2 — величина выступа
8
не мюжет отвечать требованиям, предъявляемым к масштабам и функциям современного строительства, необходимо в будущем направить развитие научно-технического прогресса по пути создания унифицированных (многофункциональных) строительных материалов, что обеспечит сокращение сортамента, однако на более высоком уровне развития материальной базы и более высоком уровне знаний в области статики и физических наук. В нашем случае это означает определить и исследовать причины деформаций строительных, материалов и конструкций.
Сокращение сроков строительства, структурные изменения материальной базы и конструктивные решения зданий вполне обоснованно приводят к изменениям практики проектирования и строительства.
В настоящее время этот вопрос наиболее актуален в гражданском строительстве, поскольку именно здесь широко применяются прогрессивные' методы.
Качество и функциональное содержание сборных зданий, включая архитектурное решение, непосредственно связаны с решением стыков и швов всех конструкций и элементов, из которых состоит здание.
В техническом отношении решение швов и стыков и строгое определение их функций не является легким делом. Можно указать на ряд факторов, осложняющих решение, которые до сих пор теоретически исследуются и разрабатываются. К ним относятся влияние продолжительности монтажа и строительства на возникновение деформаций; определение доступных допусков элементов и здания в целом, уменьшение жесткости здания, осадка здания в целом, усадка и вспучивание современных материалов и т. д.
Если допустить, что основной проблемой классических и особенно сборных зданий является решение стыков и швов, где концентрируются или ликвидируются все деформационные воздействия, то необходимо последовательно уделять внимание всем факторам, влияющим на этот важнейший строительный элемент, и на основании ' глубокого • анализа определить его строгое функциональное назначение и работу.
С учетом сказанного будут рассмотрены причины возникновения деформаций, влияющих на . решение деформационных швов.
Основные причины деформации здания и его отдельных элементов
Общеизвестно, что большая часть строительных дефектов проявляется прежде всего в виде деформации элементов и трещин. Трещина возникает в момент, когда напряжение, вызванное различными причинами, превышает предел несущей способности данного материала, элемента или стыка.
9
Основные причины деформации можно разделить на статические и физические.
Обе группы в свою очередь подразделяются на кратковременные и циклические.
Кратковременные причины действуют только в определенный период времени и затем исчезают, а циклические непрерывно повторяются, интенсивность их воздействия меняется.
К кратковременным причинам относятся:
равномерная осадка здания как целого;
неравномерная осадка;
усадка, вызванная процессом схватывания, твердения и вы-сыхания растворов и бетонов;
пластические статические деформации (например, прогиб конструкций, изгиб стоек и т. д.), вызванные статическим воздействием.
К циклическим причинам относятся:
упругие статические деформации здания и их элементов;
разбухание или усыхание материалов под действием колебания относительной влажности воздуха;
химические воздействия;
температурные изменения объема;
динамические воздействия.
Эти неблагоприятные воздействия, часто разрушающие конструкцию или отдельные ее части, являются причиной дорогостоящего ремонта.
Приведенный анализ причин деформаций и работы конструкций, учитывая объем книги, не может быть исчерпывающим, поэтому здесь указаны только такие причины, которые автор считает главными при решении стыков и швов. Это прежде всего объемные деформации, вызываемые воздействием температуры или влажности, и осадка здания.
ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Atp — тепловая нагрузка, перепад от «рабочей» температуры до температуры эксплуатации;
At — температурный перепад (общий диапазон температур);
A/s — температурный перепад, влияющий на расширение швов;
Atc — температурный перепад, влияющий на расширение конструкций;
tep —температура наружной поверхности;
tip —температура внутренней поверхности;
tfemax — максимальная температура наружного воздуха;
ie min — минимальная температура наружного воздуха;
йтах — максимальная температура внутреннего воздуха;
Л min — минимальная температура внутреннего воздуха;
tee—эквивалентная температура воздуха с учетом солнечной радиации; 4етах — то же, наибольшая;
Леер — то же, средняя.
10
1. Деформационные швы, устраиваемые для предотвращения неблагоприятных воздействий изменения объема.
Теоретические предпосылки и конструктивные принципы
1.1. ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ
И ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА
Как уже было сказано в предисловии, элементы здания находятся в постоянном движении под воздействием циклических изменений объема. Причины этих изменений можно классифицировать следующим образом:
влияние увлажнения и высыхания материалов вследствие колебания относительной влажности воздуха;
влияние химических реакций;
влияние колебания температуры воздуха данного помещения.
Влияние температурных изменений является основным и наиболее значительным.
Изменение объема следует характеризовать совместно с изменениями формы. Например, шар под влиянием изотропного давления изменяет не форму, а свой объем, т. е. остается всегда шаром. Под действием равномерного нагрева во всех направлениях изменяется пропорционально только объем элемента. Наоборот, изменение формы характеризуется той деформацией, которая изменяет вид элемента, например статические изменения не являются изменениями объема, а только формы (рис. 5). Наоборот, многие изменения объема не вызывают изменений формы (рис. 6). Однако можно говорить о деформации элемента, который при изменении формы одновременно меняет свой объем, например под действием неравномерного нагрева (рис. 7). Подобное различие деформации имеет практическое значение, поскольку позволяет характеризовать изменения, проявляющиеся по-разному у отдельных элементов здания.
Для элементов, имеющих форму стержня или тонкостенной плиты, основными являются изменения их длины в одном или в обоих основных направлениях, а малый размер несуществен. У элементов, по форме близких кубу, основным является общее изменение объема (рис. 8).
К вышесказанному добавим, что, как известно, всякое однородное изотропное тело, линейно и идеально упругое, под влиянием воздействий, создающих объемные деформации, меняет свои объем или форму. Важно, что всякое тело (например, силикаты) по достижении однородности при повышении темпера-
Рис. 5. Деформация формы элемента, обусловленная статической нагрузил"
м/г
з	j—
I I
45/г
а/2
£Л/2
Рис. 9. Однослойный элемент, равномерно нагреваемый. Влияние затухания температур на кривые изменения температур внутри элемента во времени
Рис. 6. Изменение объема элемента под воздействием равномерного нагревания (S — толщина элемента)
Рис. 10. Однослойный элемент, неравномерно нагреваемый. Влияние затухания температур' на кривые изменения температур внутри элемента во времени
Рис. 7. Деформация свободного элемента, вызванная воздействием неравномерного нагрева
Рис. 8. Изменение объема куба под воздействием .колебания температуры
Рис. 11. Многослойный элемент, равномерно нагреваемый. Влияние затухания температурного колебания на кривую изменения температуры во времени
туры растягивается, а при понижении—сокращается. Достижение однородности, характеризуемой соответствующим модулем упругости, является, следовательно, рабочим моментом, который можно назвать периодом стабилизации элемента. От температуры в этот момент можно наблюдать сокращение или удлинение элемента. У элементов, наблюдения за которыми не велись,
12
«рабочей» температурой, является период, когда начинаем наблюдать изменения объема. Эго обстоятельство очень важно при определении -степени точности производственных допусков элементов.
Для теоретически правильной оценки процесса и характера изменений объема необходимо привести несколько основных критериев изменений объема и их возможную взаимосвязь.
Критерий первый — изменениям объема подвержен свободный, однослойный элемент, равномерно прогреваемый по всей площади. Изменение, объема в этом случае происходит прямо пропорционально колебаниям температуры наружного воздуха. Этот процесс деформации зависит от степени теплоемкости материала конструкции и от времени (рис. 9). Это означает, что если элемент помещен в пространство с повышающейся температурой, то он стремится достичь состояния равновесия и, следовательно, деформируется. Максимум деформации будет достигнут при достижении максимальной температуры на поверхности и температуры в самом элементе. Дальнейшие изменения температуры продолжат цикл деформаций, и их максимум будет достигнут в момент начала затухания температурных колебаний материала элемента.
Критерий второй — изменениям объема подвержен однослойный элемент, свободный, но неравномерно прогреваемый, что приводит к пространственным деформациям (рис. 10). Деформация достигает своего максимума в момент начала затухания температурных колебаний материала в самом элементе. При прекращении одностороннего воздействия температуры температура поверхностей выравнивается и элемент выпрямляется. Эта стадия деформации является решающей, если элемент включен в общую структуру здания, так как температурные изменения существенно влияют на характер примыкания данного элемента.
Критерий третий — изменениям объема подвержен многослойный элемент, равномерно прогреваемый (рис. 11). Здесь действует та же закономерность, что и для однослойных элементов, с той лишь разницей, что под влиянием затухания температурных колебаний могут возникнуть усилия в стыках между отдельными слоями, поскольку наступает состояние неравномерного прогревания слоев. Этот критерий действует также в тех случаях, когда элементы взаимно соединены в других условиях температур, отличающихся от первоначальных. Сопряжение следует производить в момент, когда температура элемента достигнет температуры пространства.
Составные элементы под влиянием начального неравномерного прогревания, вызванного затуханием температурного колебания, принимают форму шаровой поверхности с кривизной в две стороны. В результате стыки элементов нагружаются при повышении температуры под влиянием растяжения и сдвига до
13
Рис. 12. Многослойный элемент, неравномерно нагреваемый. Влияние затухания температурного колебания на кривую изменения температуры во времени
Рис. 13. Температурные воздействия в деформационных стыках
а — стык, параллельный направлению деформации от ; б —стык, перпендикулярный к направлению деформации отД^
того момента, пока не произойдет выравнивание температуры поверхностей элементов.
Критерий четвертый — объемные деформации многослойного элемента, неравномерно прогреваемого (рис. 12). Если два или более элементов взаимно соединены при «рабочей» температуре и при воздействии одностороннего подогрева с затуханием температурного 'колебания во времени имеют различные температуры поверхности, то каждый элемент деформируется по-разному. При этом шов практически испытывает воздействие общего перепада температур ± tc и изменения, вызванного неравномерным нагревом элементов. На величину общего перепада температур «рабочая» температура не влияет. Изменения объема происходят при любом изменении среды. Таким образом,доказано, что всякий элемент подвержен в той или иной степени объемным деформациям.
Эти общие выводы имеют непосредственное значение для характера и интенсивности нагружения стыка в местах его сопряжения (рис. 13). Характер работы стыков под воздействием изменения объема можно классифицировать следующим образом: стык двух и более элементов, параллельный направлению деформации, испытывает длительное влияние перепада средних температур элементов
стык двух элементов, перпендикулярный к направлению деформации, подвержен положительному или отрицательному воздействию изменения температур от «рабочей» температуры, т. е. температуры установки элемента ±Д/Р.
14
1.2. АНАЛИЗ ПРИЧИН ОБЪЕМНЫХ ДЕФОРМАЦИИ
;	1.2.1. влияние увлажнения или ВЫСЫХАНИЯ
I	МАТЕРИАЛОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ КОЛЕБАНИЯ
*	ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА
Способность строительных материалов впитывать влагу из воздуха или из окружающих веществ и передавать ее изучена недостаточно, и этому фактору не придается особого значения. Между тем данное обстоятельство довольно часто является причиной многих повреждений.
Все неметаллические строительные элементы содержат то или иное количество воды. Изменением содержания воды объясняются линейные, а стало быть, и объемные деформации элемента: при испарении воды уменьшается объем в результате высыхания элемента, при впитывании влаги элемент набухает. Объемные деформации, наступающие вследствие увлажнения или высыхания элемента, зависят от тех же факторов, что и при температурных воздействиях. Длина строительного элемента, определенная во влажной или сухой среде, изменяется в зависимости от коэффициента линейной деформации под влиянием увлажнения или высыхания. В общем можно сказать, что величины деформаций увлажнения значительно меньше величин деформаций высыхания материалов. Изменения объема, следовательно, характеризуются перепадом минимального и 'максимального содержания влаги. При этом необходимо учитывать процент так называемого «монтажного (рабочего) увлажнения», с которого начинается деформация.
Величины увлажнения и высыхания. Понятие увлажнение и высыхание чаще всего связывается с деревом, поскольку здесь характер деформации, вызванный указанными воздействиями, выражается более заметно, чем у минеральных строительных материалов. Это хорошо видно из табл. 1.
Таблица 1. ПОКАЗАТЕЛИ ДЕФОРМАЦИЙ ОТ УВЛАЖНЕНИЯ ОСНОВНЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Материал	мм/м	Материал	мм/м
Гранит	0,06—О.,18	Силикатный кирпич	0,15
Диабаз	0,09	Бетон	0,15—0,18
Доломит	0,10	Шлакобетон	Q,L6
Сланец	0,10—0,13	Цементный раствор	0,20
Травертин	0,1.0—0,12	Смешанный раствор	0,28
Сиенит	0,15	Гипс	1,2—2
Песчаник	0,30—0,60	Мягкая древесина	20
Кирпич	0J2	Твердая древесина	20—216
Примечание. Эти величины следует учитывать для стабилизированных материалов, но не сравнивать с величинами усадки, которые значительно выше.
15
Увлажнение и высыхание характерны для дерева .и древесноволокнистых изделий. Значительное влияние на степень увлажнения и высыхания оказывает объемная масса дерева. Тяжелая древесина деформируется больше, нежели легкая. Увлажнение и высыхание древесины в различных направлениях неодинаково. Например, вдоль волокон (по оси ствола) деформация крайне незначительна, так что ее можно не учитывать; в сечении, перпендикулярном к оси ствола, в тангенциальном направлении увлажнение в 1,8 раза сильнее, чем в радиальном. Древесину с невысокими показателями деформации считаем стабильной. Максимальный показатель увлажнения древесины в тангенциальном направлении колеблется от 4 до 12%, а в радиальном— от 2 до 8% • Для предотвращения указанных деформаций древесины необходимо в соответствии с законом гигроскопического равновесия выдерживать ее в условиях такой влажности, которая бы соответствовала средней относительной, влажности воздуха данного помещения. Другим средством ограничения объемных деформаций является надежная поверхностная обработка, например влагонепроницаемые покрытия, и т. д.
Увеличение объема под влиянием влаги происходит и у пластмасс. Влагоемкость зависит от вида материала и его наполнителей. Из-за специфического' характера данная проблема в книге не рассматривается.
1.2.2. ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИИ
В результате воздействия воды часто1 изменяется химическая структура материала, возникают новые вещества, имеющие больший объем, нежели материалы первоначальные. Это относится прежде всего к органическим вяжущим материалам. Химические реакции привлекают внимание по двум причинам:
из-за увеличения объема элемента;
из-за воздействия на окружающую среду.
В некоторых неорганических вяжущих изменение объема вызвано концентрацией большого количества воды и выделением ее в кристаллизационную воду, например у гипса и глины. Основное вещество сохраняется. У других материалов, которые под воздействием влаги химически преобразуются, объем изменяется в результате изменения объема молекул, но не пор. Это явление известно под названием «расширение материала» и состоит в следующем. С веществом реагирует только вода, в результате чего возникает новое соединение. Вода выполняет роль посредника, т. е. приводит в действие другие вещества, содержащиеся в материале, которые во взаимодействии с первоначальными веществами вызывают новые химические процессы, например магнезиальное расширение.
Под действием связанной воды возникает затем сульфатное и гипсовое расширение. Эти реакции, увеличивающие объем, за-16
висят только от взаимно реагирующих веществ, независимо от тою, в каком объекте они находятся, т. е. в бетонах, кирпичной или каменной кладке, штукатурках и т. д. Точно так же при коррозии металлических материалов могут произойти значительные (возможно трехкратные) увеличения объема корродирующих металлических частиц. Доказательством тому служат частые разрушения покрытий на металлических конструкциях.
Объемные деформации, вызванные увлажнением, высыханием и химическими реакциями, в данной книге детально не рассматриваются. Они упоминаются лишь для получения общего представления о проблеме объемных деформаций.
,1.2.3. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА
Как следует из вышесказанного, температурные объемные изменения являются основными и наиболее существенными причинами деформации здания в целом и его отдельных частей.
Общеизвестно, что всякое однородное тело- изменяет свой объем пропорционально воздействующей на него температуре. Точное определение линейных и объемных изменений элементов, деформационных перемещений в швах и напряжения в стыках деформационных комплексов можно получить исходя из основного уравнения:
Д/ = /оаД/;	(1)
А/ = —/1 = А/р,	(2)
где AZ—относительное удлинение или сокращение элемента, см;
iIq — длина элемента, см;
а — коэффициент теплового расширения, 1/град;
Zi — «рабочая» температура, т. е. температура воздуха во время возведения здания или монтажа элемента, °C;
t2 — максимальная температура, воздействию которой может быть подвергнут элемент как. в зимний, так и в летний период, °C.
Для точного определения температурных изменений в стыках или напряжений в стыках и швах необходимо' знать точные величины основного уравнения (1).
1.2.3.1.	Длина элемента
Длина строительного элемента, характеризующая протяженность деформационных комплексов, должна регулироваться в зависимости от степени требуемого перемещения и характера ожидаемой деформации, возможно от характера напряжения и решения стыка.
Длина деформационных комплексов уменьшается, если элемент подвержен значительным температурным изменениям, например бетонная подготовка, балконы, облицовка фасадов, кровля и т. д. Уменьшения деформационных комплексов требуют прежде всего облицовочные плиты на крышах, уложенных по
теплоизоляции, предотвращающей большую теплоотдачу. Ограничение длины деформационных 'комплексов зависит также от величины коэффициента теплового расширения. Помимо уровня температуры и величины коэффициента теплового расширения длину деформационного комплекса обусловливают характер стыка, напряжение в остальных конструкциях здания, структура и положение элемента.
1.2.З.2.	Коэффициент теплового расширения
Коэффициент теплового расширения выражает длину, в метрах или сантиметрах, на которую вытянется в данном направлении или сократится элемент длиной до изменения температуры 1 м при нагреве или охлаждении на 1°С.
Из основного уравнения (1) можно определить:
Д / а =------- .
А
Единица численно пропорциональна как величине длины -элемента, так и уровню температуры. Коэффициент теплового
Таблица 2. КОЭФФИЦИЕНТЫ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ а ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ГРАД-1
Материал	Коэффициент теплового расширения а	Материал	Коэффициент теплового расширения а
Кирпичная кладка	0,000005	Олово	0,000023. 0,000)023— 0,000029
Газобетон GBS 3,5 Каменная кладка	0,000007 0,000008	Цинк-титан	
Мрамор Травертин Песчаник	0,000005ili— 0,000207 0,00000677 0,000008	Алюминий Эпоксидные смолы с 60|%-ным стеклозаполни-телем	0,000029 0,000010
Сиенит Андезит Гранит Габбродиорит	0,0000053 0,0000066 0,0,000053— 0,0000.077 0,000007	Полиэфирные смолы с 60%-ным стеклоза.полне-нием Эпоксидные смолы Полиэфирная смола с	0,£00020 0,000)020
Сланец	0,000009	3|5|%-ным заполнением	0,0,00025
Стекло	0,000008	Битум	0,000030
Известковый раствор состава 1 : 4	.0,000009	Карбамидные вещества Поливинилхлорид	Q,000045 0,000050
Цементный раствор состава 1 : 4	0,000010	Акрилбутадиенстирол-полимер	0,00008
Неармированный бетон— плотный	0,000010	Фенолтвердые смолы Акриловое стекло	0,00008 0,000.08
Железобетон	0,00,001.2.	Полистирол	0,000.08
Высококачественный железобетон	0,000015	Поливинилхлорид Целлюлоза-ацетобутират	0,00008 0,00010
Чугун	0,000010	Полиамиды	0,000010
'Сталь	0,,00001,2	Полиуретан	0,0001.20
Медь Латунь	0,000017 0,000019	Полиэтилен	0(,000022
18
расширения — материальный параметр, характеризующий определенный материал. Для наглядности в табл. 2 приведены коэффициенты теплового расширения отдельных ‘конструктивных материалов. Эти величины коэффициентов теплового расширения а соответствуют температурному диапазону от — 20 до-+ 80°С. У пластмасс температурный диапазон, для которого действительны эти величины, частично ограничен, особенно для отрицательных температур.
Диапазон коэффициентов теплового расширения минеральных строительных материалов колеблется от 5-10“6 до 12-10—6 град"1; для металлов — от 12-10“6 до 30-10~6 град-1 и коэффициент для пластмасс — от 20-10-6 до 220-10~6 град-1.
1.2.З.З.	Определение тепловой нагрузки здания или его отдельных частей
Если исходить из основного уравнения (1), то относительное' растяжение или сокращение элемента зависит прежде всего от переменной величины — от величины тепловой нагрузки AZP, т. е. перепада температур: от «рабочей» температуры укладки элемента до температуры, действию которой подвержен элемент в процессе своего нагрева или охлаждения. Для более точного определения в отдельных случаях величины А/ необходимо выяснить тепловое состояние здания и элемента в летний и зимний периоды при различных внешних условиях.
Эта проблема до сих пор не решена детально. Некоторыми зарубежными авторами проблема сводится к определению общих температурных деформаций, которые вызваны простой суммой положительных и отрицательных температур, воздействующих на элемент. Само собой разумеется, что результаты, вытекающие отсюда, не соответствуют действительности, о чем свидетельствуют фактически замеренные показатели деформации элементов. Попытаемся поэтому осветить проблему подробнее.
Важнейшим критерием правильного решения является определение максимальных и минимальных величин Д/р в увязке с производственной температурой в течение годового цикла.
Как уже говорилось, элемент и здания в целом подвержены воздействию так называемой тепловой нагрузки в течение годового цикла. Тепловая нагрузка равна разности максимальных положительных температур в летний, или максимальных отрицательных температур в зимний период, воздействию которых, подвержена данная конструкция, и «рабочей» температуры (рис. 14). «Рабочая» температура — это исходная температура, при которой элемент или здание находятся в состоянии деформационного равновесия. Следовательно, это уровень температуры в момент соединения или взаимосвязи двух элементов, оказывающих друг на друга тепловое воздействие, или в момент, с которого начинается исследование однородного элемента. Диа-
19
Рис. 14. Максимальные и минимальные температурные напряжения элемента ограждающей конструкции отапливаемых зданий
5
Рис. 15. Кривая изменения температуры ограждающей и несущей .конструкций здания в годовом цикле при -разных «рабочих» температурах
1 — температура наружного воздуха t * 2 — средняя температура элемента (р-0,9-запад); 3 — температура внутри здания
Рис. 16. Кривые изменения температуры
а — в массивных элементах с большим затуханием колебания температур; б — в легких элементах с незначительным затуханием колебания температур
20
«я а зон рабочих температур в жилищном строительстве колеблется для ограждающих элементов от +5 до +35°С, для внутренних элементов от +5 до + 25°С.
Уровень «рабочей» температуры не влияет на общий диапа7 зон температур Д£, однако имеет важное значение для определения удлинения или сокращения элемента, оказывая исключительное воздействие на различных стадиях монтажа на характер деформаций и напряжений элемента, стыка и заполнение швов. Так, например, для жесткого соединения ограждающей конструкции наиболее эффективной «рабочей» температурой является самая низкая, поскольку с повышением температуры Д/р элемент соответственно увеличивает свой объем, и тем самым заполнение шва работает преимущественно на сжатие. Наоборот, для стыка, параллельного направлению температурной деформации, наиболее эффективной является средняя по величине «рабочая» температура.
Монтаж перегородок в холодный период нецелесообразен, поскольку зимнее отопление вызывает резкие колебания температуры, значительные изменения объема конструкций зданий, что влечет за собой повреждение перегородок вследствие различных линейных деформаций, обусловленных неодинаковым коэффициентом теплового расширения. Отклонение температуры может составить в этом случае .максимально -|—15°С.
Графическое изображение температурной характеристики и, следовательно, деформации ненесущей ограждающей и несущей конструкций здания с различной исходной «рабочей» температурой дано на рис. 45. На графике можно увидеть очевидное влияние уровня «рабочей» температуры на растяжение или сокращение элементов и на степень напряжения стыка между несущей и ограждающей конструкциями здания, где ±Atp означает перепад температур, влияющих на общий деформационный диапазон элемента, &ts— на расширение швов несущей конструкции здания, ±Д£С— на диапазон деформаций элементов ограждающей и несущей конструкций зданий.
Влияние массы конструкции на колебание температуры в летний период. В летний период элементы ограждающих конструкций перегреваются прежде всего под действием солнечной радиации. Солнечное лучистое тепло проникает сквозь стены здания (теплопрозрачные и нетеплопроврачные конструкции) в результате нагрева наружной поверхности ограждающих конструкций. Это тепло достигает внутренней поверхности конструкции и нагревает воздух внутри помещения. Таким образом, температуры наружного воздуха влияют на уровень температур воздуха внутри помещений путем передачи тепла материалам конструкций.
Скорость теплопередачи и проникания солнечной радиации зависит от периода интенсивного воздействия и от структуры стены (с точки зрения ее массы), которая характеризуется ве
21
личиной затухания температурного колебания. Для определения характеристики температур в летний период эта закономерность имеет особое значение, поскольку может влиять на диапазон тепловых нагрузок (рис. 16). Отсюда 'можно сделать вывод, что-массивные конструкции с высоким затуханием температурных колебаний не подвержены столь сильно в летний период воздействию больших температурных деформаций, как конструкции легкие — тонкостенные. Величина затухания температурных колебаний для легких бетонов примерно 2,5—6°С. Далее можно также констатировать, что перегрев воздуха внутри помещения при легких ограждающих конструкциях выше, чем при массивных конструкциях, о чем свидетельствует повышенная температура внутренних поверхностей конструкций. Это обстоятельство» оказывает существенное влияние на диапазон тепловой нагрузки как для несущих, так и вспомогательных конструкций.
1.2.З.4. Определение расчетных тепловых нагрузок
Колебание температуры воздуха в летний и зимний периоды влияет прежде всего на ограждающие конструкции зданий, в том числе на кровлю. Затухание температурных колебаний ограждающих конструкций в свою очередь влияет на колебание температуры внутреннего воздуха и тем самым на колебание температуры несущей конструкции.
Точное определение температурных колебаний ограждающих конструкций зданий следует производить в каждом конкретном случае, поскольку они зависят от целого ряда изменяющихся факторов, как, например, от вида материала, структуры элементов, от степени нагрева, обусловленного тоном окраски, ориентации и структуры поверхности, от типа и характера здания (закрытые — отапливаемые или неотапливаемые, частично открытые и т. п.).
В области теории также существуют различные гипотезы и мнения, поэтому ниже приведены анализ и показатели температуры, которые можно считать ориентировочными. По мнению автора, этого вполне достаточно для оценки проектируемых строительных решений элементов и их соединений.
Характеристика температуры в летний период. Характерной особенностью температуры в летнее время следует считать так называемое нестабильное состояние из-за гармонического колебания наружной температуры в течение суток. Колебание температуры в летний период зависит от:
минимальной и максимальной температуры наружного воздуха;
минимальной и максимальной температуры внутреннего воздуха;
22
интенсивности общей- солнечной радиации, положения солнца в дневное и ночное время суток.
На основании этих воздействий определяются температуры •наружной поверхности tep и внутренней tip, а также колебание температуры в зависимости от вида и структуры ограждающей конструкции.
Максимальная и минимальная температуры наружного воздуха определяются климатическими условиями данного района. В условиях Чехословакии для этих целей можно принять показатели максимальных температур, приведенные в табл. 3.
Таблица 3. МАКСИМАЛЬНАЯ t И МИНИМАЛЬНАЯ i . ТЕМПЕРАТУРЫ е max	е min
НАРУЖНОГО ВОЗДУХА, °C
Температура	Климатический район Чехословакии		
	I	II	in
/стах (ЛОТОМ)	37	3,3	30.
te min (ЗИМОЙ)	— 15	— 18	—21
Максимальная и минимальная температуры внутреннего воздуха. Температура внутреннего воздуха отапливаемых зданий ti зависит от типа и функционального назначения здания и нормирована в соответствующих стандартах. Например, для жилых зданий, отапливаемых обычным порядком (без кондиционирования воздуха), показатели температуры приведены в табл. 4.
Таблица 4. МАКСИМАЛЬНАЯ тах) и МИНИМАЛЬНАЯ (*z min ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ВНУТРИ ПОМЕЩЕНИЙ, °C
Температура	Климатический район Чехословакии		
	I	II	in
Л- max (ЛСТОМ)	27	2,6	25
ti min (ЗИМОЙ)	2,0	20	1	20
Интенсивность суммарного солнечного излучения. Уровень температуры внутренних поверхностей зависит в летний период от интенсивности суммарного солнечного' излучения, температурной амплитуды А и от затухания температурных колебаний в ограждающей конструкции v. Интенсивность суммарного солнечного излучения слагается из интенсивности прямого и рассеянного солнечного излучения.
Интенсивность прямого солнечного излучения зависит от высоты солнца над горизонтом и чистоты атмосферы. Рассеянное излучение зависит от излучения небесного овода. Интенсивность
23
Рис. 17. Кривая изменения температуры элемента в летний период, эквивалентные температуры солнечного излучения
Описанный процесс весьма
рассеянного излучения значительно слабее (около 10%) интенсивности прямого излучения.. На вертикальные ограждающие конструкции действует также .отраженное от окружающих предметов излучение.
Чем выше содержание в воздухе паров, тем значительнее интенсивность рассеянного излучения и тем заметнее снижение интенсивности прямого излучения. Максимальная тепловая нагрузка возникает при совершенно* чистом небосводе. В летнее; время здания перегреваются: прежде всего под действием солнечного излучения. Солнечная радиация проникает в здание через теплопроводные конструкции (окна) непосредственно, а через нетеплопроводные конструкции — путем нагрева их наружной поверхности. Через конструкции тепло достигает внутренних поверхностей и затем передается воздуху помещения.
ложен и упростить его можно?
путем введения так называемой «эквивалентной температуры солнечного излучения» tee и амплитуды солнечного излучения А (рис. 17).
Эквивалентная температура солнечного излучения определяется из отношения:
Р tee = te + ~ ,	(3>
ае
где tee — эквивалентная температура солнечного излучения, °C — температура, при которой через ограждение только путем «конвекции проходит такое же количество тепла, как и при конвекции и излучении вместе при фактической температуре воздуха /е;
4 — температура наружного воздуха в летний период, °C;
р — коэффициент лучепоглощательной способности поверхности конструкции, т. е. отражательная способность материалов, зависящая от их .структуры и цвета поверхности (табл. 5);
ае—коэффициент теплоотдачи наружной поверхности конструкции в-летний период, равный 13 или 15'Ккал/(м2-ч*°С);
I — интенсивность солнечного излучения, ккал/'(м2-ч).
В табл. 6—9 указана максимальная интенсивность суммарного солнечного излучения для шпроты 50° на 1 июля.
При условии гармоничного колебания эквивалентных солнечных температур воздуха можно определить суммарную амплитуду для летнего периода «как разность между максимальной tamax и средней эквивалентной солнечной температурой воздуха. tee ср*
24
Точные величины получим, если в уравнение (3) подставим значения te и I для отдельных часов, в результате чего найдем наибольшую величину /еетах и среднюю величину 4еср Для суток ‘в зависимости от ориентации по странам света и коэффициента теплопогло'щения конструкции. И. Ржеганек (по
Таблица 5. КОЭФФИЦИЕНТЫ ТЕПЛОПОГЛОЩЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Р
Вид поверхности			р
состояние	материал	цвет	
1	2	3	4
Гладкая	Отделочные покрытия	Белый	0,50
		Светлый	0,60
		Темный	0,90
		Черный, матовый	1,00
	Оцинкованная сталь		0,70
	Оксидированная сталь	—	0,80
	Оксидированный алюминий	—	0,45
	Олово	—	0,70
	Железо	—	0,80
	Бумага	Белый	0,30
	Полированный гранит	—	0,45
	Полированный мрамор	—	0,5,7
	Вода	—	0,70
	Асфальт	—	0,90
	Кровельный пергамин без пес-	—	0,90
	чаной присыпки		
	Стекло	—	0,94
Пористая	Штукатурка	Светлый	0,50
		Нейтральный се-	0,70
		рый, зеленый, свет-	
		ло-коричневый,	
		красный	
		Темный	0,90
	Бетон	Серый	0,70
	Песок	—	0,70
	Обработанный песчаник	—	0,78
	Плитка каменная	•—	0,88
	Кровельная черепица	—	0,80
	Кирпич	Красный	0,80—0,90
Таблица 6. МАКСИМАЛЬНАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ СУММАРНОГО СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ I, ККАЛ/(М2-Ч), ДЛЯ 50° С. Ш. НА 1 ИЮЛЯ (ПО РЖЕГАНКУ)
Первый случай	Ориентация вертикальных конструкций								Горизонтальные конструкции
	С-В	В	Ю-В	ю	Ю-З	3	С-3	С	
1	415	530	455	370	455	530	420	140	725
Время суток, ч	6,5	7,7	9,2	12	14,8	16,4	17,5	17,3	12
25
Таблица 7. МАКСИМАЛЬНАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ СУММАРНОГО СОЛНЕЧНОГО’ ИЗЛУЧЕНИЯ Л ККАЛ/(М2-Ч), ПРИ КОЭФФИЦИЕНТЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ
. АТМОСФЕРЫ Т=4 ДЛЯ 50° С. Ш. НА 1 ИЮЛЯ (ПО ХЫСКОМУ)
Второй случай	Ориентация вертикальных поверхностей								Горизонтальная поверхность
	С-В	В	Ю-В	ю	ю-з	3	С-3	С	
7	424	571	541	483	541	571	424	141	760
Время суток, ч	7	8	9,5	12	15	16	17	18	12
Таблица 8. МАКСИМАЛЬНАЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ СУММАРНОГО СОЛНЕЧНОГО-ИЗЛУЧЕНИЯ Л ККАЛ/(М2-Ч), ПРИ КОЭФФИЦИЕНТЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ
АТМОСФЕРЫ Г=4 ДЛЯ 50° С. Ш. НА 1 ИЮЛЯ (ПО ХЫСКОМУ)
Ориентация поверхностей с углом наклона 30°
Третий случай	С-В	В	ю-в	ю	ю-з	3	с-з	с
I	619	760	836	854	836	760	619	504
Время суток, ч	10	10,5	11	12	13	13,5	14	12
Таблица 9. МАКСИМАЛЬНАЯ И СРЕДНЯЯ ИНТЕНСИВНОСТЬ СУММАРНОГО СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Ц ККАЛ/(М2-Ч), ДЛЯ 50° С. Ш. В ИЮЛЕ (ПО ГАЛАГИЮ)
Четвертый случай	Ориентация вертикальных поверхностей								Горизонтальная поверхность
	С-В	в	ю-в	ю	Ю-З	3	С-З	с	
7щах	490	662	627	547	627	662	490	170	737
Средняя (за СУТКИ) /ср	135	185	192	171	192	185	135	91	263
Таблица 10. СУММАРНАЯ ТЕМПЕРАТУРНАЯ АМПЛИТУДА А, °C.
КАК ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ СУММА ТЕМПЕРАТУРНОЙ АМПЛИТУДЫ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА А,= 10°С И ЭКВИВАЛЕНТНОЙ АМПЛИТУДЫ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ А^ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОЭФФИЦИЕНТА
ТЕПЛОПОГЛОЩЕНИЯ Р
Р	Ориентация вертикальных конструкций								Горизонтальные конструкции
	С-В	В	Ю-В	ю	ю-з	3	С-З	С	
0,5	10,7	15,8	17,1	19,3	23,2	25,6	22,1	14,3	26,2
0,6	12,6	18,4	19,4	21,4	25,9	28,8	24,7	15,2	29,6
0,7	14,9	21,1	21,9	23,5	28,5	32,0	27,3	16,1	33,2
0,8	16,7	24,5	24,2	25,5	31,2	35,2	29,8	17,0	2(3,8
0,9	19,4	27,1	26,6	27,6	33,8	38,3	32,5	17,9	40,4
26
A. M. Шкловеру) приводит суммарные температурные амплитуды А для летнего периода, различных коэффициентов р и различной ориентации по странам света (табл. 10). Температурная амплитуда для зимнего периода может быть принята для условий ЧССР равной 5°С.
Максимальную эквивалентную солнечную температуру воздуха определяем из отношения:
tee max — G 4"
Р ^max а6,
(4)
•где te — максимальная температура наружного воздуха в летний период, °C (ом. табл. 3);
7тах— максимальная интенсивность суммарного солнечного излучения, ккал/.(-м2-ч) (см. табл. 6—9);
р — коэффициент теплелоглощения (см. табл. 5);
ае _ коэффициент теплоотдачи принимается равным величине 13— 15 ккал/('М2-ч-оС).
На основе этих данных приводим ориентировочные эквива-
лентные солнечные температуры ^етах в летний период для te =
= +35°С, обусловленные ориентацией поглощения поверхности (рис. 18).
и коэффициентом тепло-
Расчет и определение температур поверхности tepmax И Лршах в летний период. Для достаточно точного определе-
±49 °C
+ 52°
ния изменения температуры + данной ограждающей конст-рукции необходимо найти уро-вень температуры поверхности * элемента. В летний период
температура поверхности может достигнуть в некоторых + 55*' местах конструкции величины, + недопустимой для некоторых материалов, например для	—
пластмасс, поэтому эти величи- >
±69\ /0-3
+48" I +52°
I
J0 I
р»’ £ мт +S‘ ш М +56° 07 +4£ & 0,8
Off ^3' 70-8	’ С-В1
• ±0д°
+ 62° +66° + 70° + 74°
3
' +52° + 55° +58° + 6/°
.+65° с-з
Рис. 18. Максимальные эквивалентные солнечные температуры tee max в летний период, обусловленные .максимальной температурой наружного воздуха /е = 4-35°С, ориентацией по странам света и коэффициентом теп-лопоглощения поверхности р
-а — на вертикальные стены; б — на горизонтальные поверхности
Шо	О	о	ъ
,*?	°?	KDb/lUQ
27
ны необходимо контролировать расчетом. Для летнего периода действительны отношения:
К Uее ср + max) aZ А
hp max = tee max ~	—	“7" ’
К (tee cp t[ max) A
tip max = max ~h	4" v •	(6)>
Для зимнего периода действительны отношения:
/С (ti ^<?ср) ^i Ае tepm\n = te min +	+ а
Ориентировочно для уравнений (5)—(8):
^етах — величины приведены на рис. 18;
tee ср — для их получения могут быть использованы величины; te max (см. табл. 3) и ti max (>см. табл. 4);
A='l/7?o — коэффициент теплоотдачи конструкции, (см. ЧСН 730540), дается в ккал/(м2-ч-°С) ;
аг = 7 ккал/(м2-ч-°С);
ае= 13—15 ккал/(м2-ч-°С);
А — суммарная температурная амплитуда (см. табл. 10);
у — затухание колебания температуры—-безразмерное число* (см. табл. 11).
Таблица 11. НЕОБХОДИМОЕ ТЕМПЕРАТУРНОЕ ЗАТУХАНИЕ * КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ С УСТАНОВКАМИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
Ориентация конструкции	3	Ю-3	с-з	ю	ю-в	В	с	с-в	Плоские конструкции покрытия
	10,7	9,5	9,1	7,9	7,3	7,1	5,4	5	13,5
К. Ф. Фокин считает эффективными те конструкции, у которых в летний период не наблюдается колебаний температуры на внутренних поверхностях более -чем +3°С.
Температурное затухание, по мнению многих авторов, должно колебаться для отапливаемых зданий без кондиционирования воздуха:
для беспрерывного отопления в зимний период v = 8,34;
для летнего периода v = 9—11.
Температура освещаемой солнцем поверхности ограждающей конструкции покрытия в летнее время определяется, по Фееру, формулой:
,	_ (*о Re) (Eg Ет J Re ~Т te max) 4~ Re tj max
lep max —	D	,	(y)
28
Наружная
80V 'поверхность^ !“
™Я---------- ep max |
Tee
709 \ 6CT_ 5(T_ 40° J(T_-
temax +55°
внутренняя поверхность


Наружная дО°С\поберхностН
60'
tee
Д

/zr
0°

temuv,tv *8 rTr
W
20<

Рабочая температура, V	Температурный перепад, °C Олияюш. ий на								
	соединение элементов e.tp		соединение здания				соединение злеурнгоб здании	
			Л Ъ нач		Ь 6 пост			
	max	min	max	min	max	min	max	min
+ 5	*45	*27	+20,5	*15,5	5.5	0,5	+24,5	*11,5
+ 10	*40	+22	*15,5	*10,5	5,5	0.5	*24,5	*11,5
+ /J	+35	И 7	+10,5	+5.5	5,5	0,5	+24.5	+11,5
*20	*30	*12	*5,5	>05	5.5	5,5	+24.5	*11,5
hmin_ +_20а_^ ___ночная тем\ пература+10
O'
ep max
+75
«1
temaxrtv
внутренняя поверхность
Рабочая температура, °C	Температурный перепад, °C влияющий на					
	л tp				&tc	
	max	min	max	min	max	min
*20	*50	*12	*5,5	+0,5	24,5	11,5
*25	+25	+ 7	*0,5	-5,5	24,5	11,5
*50	*20	*2	-5,5	-9,5	24,5	11,5
*55	*15	-5	-9,5	-15,5	24,5	11,5
Рабочая температура, °C	Температурный перепад, влияющий на									
	Atp			Ь tp			ь is			
	Сокращение KOHcmppKWi	max	пип	\min I	max |	I	нач.		пост.	
							1 О1Ш	1	| ты	max
*5°	-5°	*45°	^2Г	К5°	246е	20°	*15,5		0,5°	5.5°
*10’	-10°		-22°	11,5°	14?	20°	^№.5	05,5	0,5	5,5
*15*	-15°	^55°	*17°	11,5°	24,5е	20°	+5f5	НО,5		5,5
*20*	-20°	*50°	*12°	11,5е		20°	+0}5	+5,5	0,5	51
*25°	•25°	*25°	*7°	11,5е	245е	20е	-5	*0,5	0,5	5\5
*50°	-30°	*20а	^2°		24р	20°	-ю	’V	0,5	5,5
*55*	-55е	-15е	-3°	11,5е	246°	20°	-15	-0,5	0.5	5,5
Рис. 19. Тепловые .нагрузки однослойной ограждающей конструкции отапливаемого здания, °C (возведение крыши весной)
Рис. 20. Тепловые нагрузки однослойной ограждающей конструкции отапливаемого здания, °C (возведение крыши летом)
Рис. 21. Тепловые нагрузки однослойной ограждающей конструкции перекрытого здания, °C. Температуры годового цикла
где te max — максимальная температура наружного воздуха, °C;
ti max — максимальная температура внутреннего воздуха в летний период, °C;
/?о — сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции покрытия в летний период, м2-ч-°С/ккал, причем /?о=Яг+/?+/?е;
Re — сопротивление теплоперехода из атмосферы в ограждающую конструкцию покрытия в летний период принимается равным величине от 0,08 до 0,1 м2-‘ч-°С/ккал;
J — количество тепла, отданное солнечным излучением освещенной поверхности, принимается равным величине 720—760 ккал/1(м2Х Хч);
Еа — относительное поглощение солнечного излучения атмосферой, которое принимается для высокогорных районов равным величине 1; для сельской местности 0,9; для города 0,8 и для промышленных центров 0,7;
Ет — относительное поглощение солнечного излучения материалом; в табл. 5 приведены коэффициенты поглощения р=Ет.
Общий вывод:
Как явствует из краткого анализа, проблема в целом намного сложнее, особенно в области отопления и вентиляции. Что касается определения температуры, то вышеописанной теории об изменениях температур в 'конструкции вполне достаточно для •определения фактических величин (особенно деформаций), которые могут возникнуть в самых неблагоприятных условиях в однослойных и многослойных элементах ограждающей конструкции зданий при различных «рабочих» температурах. Эти величины с точностью ±5,% соответствуют величинам, замеренным на ограждающих конструкциях.
Тепловые нагрузки однослойных элементов ограждающих конструкций покрытий при устройстве крыши весной. Отапливаемое здание, не учтено влияние отопления радиаторами (рис. 19). Ориентация западная (р = 0,9).
Величины Ме -и Мр можно снизить на 5°С для учета неинерционного воздействия нагревания (температурное затухание) у легких бетонов. Для массивных конструкций этот интервал колеблется в пределах от 5 до 15°С.
Температурные нагрузки однослойных элементов ограждающей конструкции покрытия, устройство кровли в летний период.
1) Отапливаемое здание (рис. 20). Круглогодичный максимальный ход изменения температур однослойных элементов внешней ограждающей конструкции для климатического района I.
2) Отапливаемое здание. Силикатная внешняя ограждающая конструкция (рис. 21). Температура поверхности конструкции в летний период ОТ 40 ДО 80°С, ДЛЯ ^max = 35°C, ^min =— 15°С, Л-тах=20,5 и 25,5°С. Промежуточные величины можно определить линейной интерполяцией.
30
Рис. 23. Тепловые нагрузки многослойного элемента ограждающей конструкции отапливаемого здания:' с закрытой воздушной пустотой, °C
Рис. 22. Тепловые нагрузки многослойного элемента ограждающей конструкции отапливаемого здания (облицовка здания), °C
Ыс0	так	min
	+26°С	+9°С
-	-12‘СИ)	-14‘С(Л)
Atio	max	mi а
+	+39 °C	+ 15°С
-	~2ГС{1)	-25°С(П)
Рис. 24. Тепловые нагрузки .многослойного элемента ограждающей конструкции отапливаемого здания с проветриваемой воздушной пустотой, °C
Рис. 25. Тепловые нагрузки многослойного элемента отапливаемого здания с наружной теплоизоляцией, °C
31
Ысв	max	min
У-	±!5°С	+75 °C
-		-6°С(П)
Рис. 26. Тепловые нагрузки многослойного элемента ограждающей конструкции отапливаемого здания с наружной проветриваемой воздушной пустотой и с внутренней теплоизоляцией, °C
Общий вывод:
Влияние объемных температурных изменений следует учитывать:
в сопряжениях внешней ограждающей конструкции;
в сопряжениях элементов несущей конструкции здания;
в сопряжениях тех и других конструкций.
Максимальная температура поверхности однослойных элементов внешней ограждающей конструкции в летний период от +70 до +90°С (для р = 0,9; западная ориентация). Минимальная температура поверхности однослойных элементов внешней ограждающей конструкции в летний период от 40 до 42°С (для р=0,5; северная ориентация).
В заключение этой части в
табл. 12 приведены максимальные и минимальные тепловые нагрузки для однослойных элементов внешней ограждающей конструкции жилых зданий. Соединения элементов несущей конструкции жилых зданий подвержены влиянию тепловых нагрузок, указанных в табл. 13. Сопряжения внешней ограждающей с несущей конструкцией здания подвержены действию тепловых нагрузок, указанных в табл. 14.
Ход изменения температуры (характеристика) и ориентировочные величины перепадов температур для многослойных силикатных внешних ограждающих конструкций приведены на рис. 22—26.
Таблица 12. ТЕПЛОВЫЕ НАГРУЗКИ ЭЛЕМЕНТОВ ВНЕШНЕЙ ОГРАЖДАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ ОТАПЛИВАЕМЫХ ЗДАНИЙ, °C
Рабочая температура	Д t р max р=0,9 (западная ориентация)	д t р max Р=0,5 (северная ориентация)	Д t р max р=0,9 (западная ориентация)	д t р max р=0,5 (северная ориентация)
Минимальная + 5°С	45 —5	27 —5)	50	32
Максимальная +35°С	—35 15	—32	50	32
Средняя+25 и 16°С	2.5 —25	16 —16	50	32
32
Таблица 13. ТЕПЛОВЫЕ НАГРУЗКИ НЕСУЩИХ ВНУТРЕННИХ КОНСТРУКЦИИ ОТАПЛИВАЕМЫХ ЗДАНИЙ, °C
Рабочая температура	Д ts при		Постоянная	
	р = 0,9 (запад)	р = 0,5 (север)	Д t s max	д t s min
Минимальная +5°С	20	15,5	5,5	0,5
Максимальная 4-35°С	— 15	—15	5,5	0,5
Оптимальная	20	20	5,5	0,5
Таблица 14. ТЕПЛОВЫЕ НАГРУЗКИ СТЫКОВ МЕЖДУ ОГРАЖДАЮЩЕЙ И НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИЯМИ, °C
Д t
с max
при
р = 0,9 (запад)
р=0,5 (север)
Д tс в зимпnii период
24,5
11,5
Для теоретического уточнения указанных величин необходим детальный теплотехнический анализ. Теоретические величины можно -проверить измерением в натурных условиях и лабораторным путем.
Следует учитывать влияние однородности всей внешней ограждающей конструкции на степень температурного затухания в летний период для конструкций массивных, средней массивности и легких. Затем необходимо уточнить величины изменения температур в летний период для многослойных элементов ограждающей конструкции и уточнить тепловые нагрузки не только для ненесущей, но также и для несущей конструкции ‘здания.
Поскольку ход изменения температур, а следовательно, и изменения объема, обусловлен не только структурой ограждающей конструкции, но и различным внутренним тепловым режимом здания, необходим теплотехнический анализ для различных типов зданий.
1.3.	ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
НА ХАРАКТЕР ДЕФОРМАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ
В предыдущих главах был произведен детальный анализ воздействий, вызывающих изменения объема элементов, включая общий анализ деформаций в зависимости от хода изменений температуры.
В данной части уделено внимание определению величины и статической оценке деформаций элементов. Анализ выполнен для свободных элементов и элементов с различным характером
2 Зак. 485
33
заделки. Это поможет унифицировать требования к отдельным сопряжениям элементов, подверженным влиянию температурных деформаций. Рассматривается тело однородное, изотропное, плоское и идеально упругое. Деформации вызваны температурным воздействием как на однослойные, так и на многослойные элементы. Проблему в целом можно подразделить на несколько основных подгрупп:
а)	Деформация однослойного элемента, равномерно нагреваемого (рис. 27).
Элемент свободный, вертикальный, собственная масса не учитывается и напряжения в элементе не возникает, колебание температуры на обеих поверхностях элемента одинаково, относительная деформация во всех направлениях одинакова. В таком случае действительно уравнение:
А 1=	— a Z.
Если для свободной деформации элемента имеется препятствие, то действуют следующие отношения:
Рис. 27. Деформация однослойного элемента, свободного, вертикального 'И равномерно нагреваемого
Рис. 28. Пространственная деформация однослойного элемента, свободного, вертикального, неравномерно нагреваемого
R — радиус искривления; 1 — шаровая поверхность
34
= (^2 — ^i) Еа;	(11)
TV = q U = (/2 — /х) Е a U ,	(12)
где Е — модуль упругости, Па;
о — напряжение, вызванное перепадом температур, Па;
N — величина действующих усилий, /7;
М
—— относительная деформация;
U — площадь сечения элемента, см2.
Если речь идет о горизонтальном элементе, свободном в опорах, где следует учитывать влияние собственной массы Pt в элементе возникает напряжение, пропорциональное силе N';
N'=Pf.	(13)
Сила N' равна произведению массы элемента на коэффициент трения, данный в процентах.
б)	Деформация неравномерно нагреваемого однослойного элемента.
1. Элемент свободный, вертикальный (рис. 28), собственная масса не учитывается и напряжения в элементе не возникают. Температура поверхности элемента неодинакова. Температура повышается или понижается линейно. Деформация — пространственная, элемент принимает форму части поверхности шара. Здесь действуют уравнения:
7? sin сс = Z/2 ;	(15)
I I a A tp sina= 2 7? = Th ’
Если известен sina, определим cosa и величину стрелы прогиба:
у = 7? — 7? cos a = 7? (1 — cos a) .	(17)
2. Элемент свободный, горизонтальный, неравномерно нагреваемый (рис. 29). Собственная масса не учитывается, эта закономерность действительна для элемента определенной длины. Температура повышается или понижается линейно. В элементе возникают напряжения. Деформация — пространственная, элемент принимает форму части шаровой поверхности. Можно указать примерное решение, как для балки, где у<у' (т. е. без учета влияния собственной массы):
a A t	q
У = -^~Г (х2“2/х + /2) + з^Т (x4-4Z3* + 3Z4);	(18)
Г а МрЕ
*критич = I/	•	(19)
в)	Деформация равномерно нагреваемого многослойного элемента (рис. 30).
2* Зак. 485
35
У
Рис. 29. Деформация однослойного элемента, свободного, горизонтального, неравномерно нагреваемого
Рис. 30. Деформация многослойного элемента, свободного, вертикального, равномерно нагреваемого
___________01________ем
„ ДР 1'-
л1г/2 4!----Ег -0
Рис. 31. Деформация многослойного элемента, свободного, неравномерно нагреваемого, средний слой не жесткий
Рис. 32. Деформация многослойного элемента, свободного, неравномерно нагреваемого, жесткости слоев одинаковы
Элемент свободный, вертикальный, собственная масса не учитывается, в элементе не возникает напряжений; колебание температуры на обеих поверхностях элемента одинаково; относительная деформация во всех направлениях одинакова: ai='a2 = = a. Здесь действует та же закономерность, что и в п. «а»).
г)	Деформация неравномерно нагреваемого многослойного элемента.
Объемная деформация зависит от жесткости среднего слоя — заполнения и температуры элемента. Если средний слой незначительно жесткий и температура наружных слоев различна, но равномерна по всему сечению, деформация вертикального элемента происходит согласно рис. 31. В элементе не возникает напряжений, и относительная деформация наружных слоев пропорциональна колебанию температуры.
Если, однако, средний слой настолько жесток, что Е2 приближается к то возникает пространственная деформация (рис. 32). В элементе возникают напряжения, особенно в плоскостях стыков между отдельными слоями. По жесткости отдельных слоев можно характеризовать кривизну всего элемента. Решение требует проведения сложного математико-статического анализа.
д)	Деформация однослойных элементов при раз
36
личной степени и характере заделки.
В данной части описаны деформации элементов при различных условиях заделки, при равномерном и неравномерном нагревании.
1)	Однослойный элемент, защемленный с двух противоположных сторон (рис. 33). Элемент равномерно нагреваем. У вертикального элемента собственная сила тяжести не учитывается. Предполагается жесткая заделка. При соотношении /1 = /2 до Z2=2Zi деформация приближается к параболе. В этом случае возникает плоское напряженное состояние. В упрощенном виде можно использовать уравнение, приведенное в п. «а», для определения напряжения о и силы N на единицу высоты элемента. Точный расчет напряжения и деформации требует применения математической теории упругости.
2)	Однослойный элемент, защемленный с двух противоположных сторон (рис. 34). Элемент вертикальный, неравномерно нагреваемый, собственная сила тяжести не учитывается. Предполагаются жесткое защемление по оси и плоская поверхность. Точный расчет требует применения математической теории упругости.
3)	Элемент, защемленный по одной оси, однослойный (рис. 35). Элемент вертикальный, равномерно нагреваемый, собственная сила тяжести не учитывается, предполагается жесткое за-
Рис. 33. Деформация равномерно нагреваемого однослойного элемента, защемленного с двух противоположных сторон
Рис. 34. Деформация неравномерно нагреваемого однослойного элемента, защемленного с двух противоположных сторон
Рис. .35. Деформация равномерно нагреваемого однослойного элемента, защемленного по одной оси
37
Рис. 36. Деформация неравномерно нагреваемого однослойного элемента, защемленного по одной -оси
1 — шаровая поверхность; a —	б —
Л ^*^2
Рис. 38. Деформация неравномерно нагреваемого однослойного элемен- . та, защемленного в трех направлениях
Рис. 39. Деформация равномерно нагреваемого однослойного элемента, эксцентрически установленного
Рис. 37. Деформация равномерно нагреваемого однослойного элемента, защемленного в трех направлениях
Рис. 40. Пространственная деформация неравномерно нагреваемого однослойного элемента, эксцентрически установленного
щемление. Элемент деформируется как двусторонняя консоль. В данном случае действительно отношение:
к
A Zi а A t .	(20)
Для /2, меньшей 7з—!/2 величины
можно считать, что
Д/2 — (хД^р/2.
Для Z2, большей V2 величины-^-,
h
2 ’
можно определять деформа-
цию более точно по методам теории упругости.
38
4)	Элемент защемлен*по одной оси, однослойный (рис. 36).
Элемент вертикальный, неравномерно нагреваемый, собственная сила тяжести не учитывается, предполагается жесткое защемление; элемент деформируется как двусторонняя консоль. Деформацию у можно определить так же, как в варианте «б».
5)	Элемент, защемленный по трем направлениям (рис. 37).
Элемент равномерно нагреваемый, защемление — жесткое, касательных напряжений по вертикальной оси не возникает. Деформацию необходимо более точно определить методами теории упругости.
6)	Элемент, защемленный по трем направлениям (рис. 38). Элемент неравномерно нагреваемый, предполагается жесткое защемление, деформация — пространственная. Расчет производить по методам теории упругости.
7)	Элемент заделан эксцентрично с двух противоположных сторон (рис. 39). Элемент равномерно нагреваемый, учитывается средняя температура в центре элемента. У вертикальных элементов собственная сила тяжести не учитывается. Суммарная сила N и суммарная деформация у могут быть определены с помощью следующих отношений:
a A tp Е d3 N==	d2+ 12 x2
3 а Д tp х I2 у = " 2~	с/2	12 х2
(21)
(22)
8)	Элемент эксцентрично заделан с двух противоположных сторон (рис. 40). Элемент вертикальный, неравномерно нагреваемый, собственная сила тяжести не учитывается. Напряжение и характер деформации необходимо точно определить по теории упругости.
Заключение. В данной части приведены только некоторые основные варианты заделки элементов. Но уже в этом информативном обзоре совершенно очевидна сложность статического расчета напряжений и деформаций элементов, вызываемых температурным воздействием.
1.4. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ стыков И ШВОВ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ШВОВ
Общеизвестно, что без глубоких знаний особенностей сопряжения конструкций, их нагрузок нельзя с достаточной точностью определить функцию стыков и швов, в том числе общих принципов конструирования температурных швов.
39
1.4.1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТЫКОВ и швов для восприятия
ТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ
Как уже было сказано ранее, явления, вызываемые температурной деформацией, можно разделить на кратковременные и циклические. По характеру возникновения швы подразделяют на искусственно образованные и произвольно образовавшиеся.
Искусственно образованные швы являются соединениями или жесткими, или температурными, препятствующими возникновению повреждений в данной конструкции или структуре элементов. Швы, которые по истечении кратковременной деформации замоноличивают, после чего они утрачивают свою температурную деформационную функцию, являются разовыми. Замоноли-чены могут быть также швы-трещины, произвольно образовавшиеся, которые не были вызваны циклическими, долговременными явлениями. К этой группе явлений относятся деформации и повреждения, которые возникли, например, вследствие неодинаковой или неравномерной осадки здания или его отдельных частей, разовой статической деформации или усадки бетона в процессе твердения. Как показывает анализ, если эти швы не подвергаются циклическим деформациям (например, находятся в равномерной тепловой среде), их можно замоноличивать.
Температурные швы, образованные искусственно, воспринимают долговременные циклические воздействия.
Сюда относятся также швы-трещины, свободно образовавшиеся, возникшие в данной конструкции в результате перегрузки циклическими деформациями. Примером служит подвижное опирание конструкции покрытия на стену с повреждением несущей конструкции, которая воспрепятствовала циклическому температурному движению.- Температурные швы необходимо предусматривать в тех местах, где происходит перегрузка конструкции, иначе появятся трещины.
Любые попытки замоноличивать трещины, вызванные температурными воздействиями, безуспешны, поскольку возникает жесткое соединение, а элемент вблизи трещины будет растрескиваться или треснет шов, имеющий меньшую жесткость, чем соединяемый элемент.
Предметом настоящего анализа не являются жесткие соединения или соединения разовые температурные, речь идет о соединениях, способных воспринимать или уравновешивать деформации и не допускающих повреждения конструкции или элемента. В момент повреждения конструкции по шву или трещине данный элемент делится на определенное количество самостоятельно деформируемых элементов, которые деформируются от своего центра, если этому не препятствует какое-либо конструктивное мероприятие.
Основными причинами циклических деформаций являются
40
температурные изменения объема, которые были подробно рассмотрены выше. Теперь "остается провести анализ деформаций пли нагрузок, влиянию которых может быть подвержено заполнение шва или стыка, и выяснить возможные варианты решения.
Общие требования, предъявляемые к заполнению стыков и швов:
а)	заполнение стыков или швов должно уравновешивать или снимать деформации соединяемых элементов;
б)	у элементов, не предохраняющих здания от атмосферных воздействий, заполнение стыков или швов должно выполнять функции, указанные в п. «а», а также иметь необходимый деформационный зазор, который уравновешивает деформации отдельных элементов;
в)	у элементов, предохраняющих здание от атмосферных воздействий, соединения должны выполнять функции, указанные в п. «а», а также иметь необходимую степень гидроизоляции, звукоизоляции, возможно, и теплоизоляции, и способности к деформации.
Общая оценка и категории стыков
Прежде чем приступить к рассмотрению решения стыков, необходимо дать им статическую оценку в зависимости от характера ожидаемой деформации составного элемента в целом.
Равномерная тепловая нагрузка стыка и прямого элемента
а)	Элемент составной, свободно деформируемый (рис. 41).
Элемент свободный, состоящий из нескольких элементов, центрально соединен в швах, при идеально прямой оси. Деформация протекает свободно без возникновения напряжений в элементе и стыке. Это теоретическое предположение, однако, нельзя осуществить практически, поскольку в таких структурах всегда возникают препятствия (например, трение и т. п.); далее, деформации завсят от модуля упругости соединения Es. Если величина Es приблизится к величине Ер, то сложный элемент будет деформироваться как единое целое. Если величина Es приблизится к нулю, отдельные элементы станут самостоятельными температурными и на ширину заполнения будут погашать деформации отдельных температурных (деформационных) частей.
б)	Элемент составной, с защемлением концов (рис. 42).
Стержень состоит из нескольких элементов, соединенных центрально в швах, при идеально прямой оси, находится под воздействием равномерной температуры. Стык и элемент должны быть в этом случае статически определены в сечениях I—I, II—II', III—III, т. е. найдены напряжения растяжения или
41
сжатия, вызванные максимальной силой от действия температуры.
Если заполнение шва характеризуется той же величиной модуля упругости Е, таким же сечением F и таким же коэффициентом линейного расширения а, что и материал элемента, элемент можно считать однородным, который деформируется от своего центра. Его приведенный профиль для оценки изменений объема и деформации изображен на рис. 43. В тех случаях, когда составной элемент, соединенный центрично в швах, при идеально прямой оси и при равномерной тепловой нагрузке, соединен заполнением шва, имеющим неодинаковые величины £ и а, наступает различное линейное расширение — деформация заполнения стыка и сопрягаемых элементов. Это обстоятельство действует также в тех случаях, когда величины Е и а одинаковы, a F изменяется. Тогда деформируемый элемент в целом можно заменить приведенным профилем (согласно рис. 44,а,б).
Приведенные профили, которые характеризуют изменения объема отдельных частей сложного элемента, зависят прежде всего от величин Е и F. Здесь действует закон, в соответствии с которым направление и размер изменений объема зависят от профиля, статических и физических показателей материала.
В статическом отношении, если сила N превышает некоторые из нагрузок (в сечении элемента, в сечении заполнения соединения и адгезионной загрузки), умноженных на площадь сечения, в этих местах произойдет повреждение непрерывности элемента. Далее можно констатировать, что пока не превышена одна из указанных нагрузок, сложный элемент работает как одно целое, хотя заполнение шва имеет неодинаковую с элементами величину модуля упругости Е или коэффициента расширения а (рис. 45).
Здесь действительны следующие отношения:
± N<^ I, II, III Л ;	(23)
± N = а Д. t Е F 1	,	(24)
1 + —
1 э
где а — коэффициент линейного расширения элемента, 1/град;
Д/— тепловая нагрузка, °C;
Е—модуль упругости элемента, Па;
F — площадь сечения элемента, ом2; а5
а =—, где	а3 — коэффициент теплового расширения заполнения шва;
а
ls ширина шва
Х=|— =
1р длина элемента
Es модуль упругости заполнения шва
Э =1 —— =-------------------------------•
Ер -модуль упругости материала элемента
42
^5	Ер
tp
Рис. 42. Усилие в соединениях составного элемента с жестким опиранием концов
Рис. 41. Усилие в соединениях равномерно нагруженного деформационно свободного составного элемента а — оба конца свободные; б — один конец свободный
Рис. 44. Приведенный профиль де* формации составного элемента
Рис. 43. Приведенный профиль элемента, изображенного на рис. 42
Рис. 45. Статически приведенный профиль составного элемента
Рис. 46. Приведенный профиль деформации составного элемента
Относительное растяжение элемента
N
е = -—г+аД/р.	(25)
Г г,
Относительное растяжение заполнения швов
N
= ' е + А •	(26)
В тех случаях когда физико-статические величины неодинаковы, возникнет сопряжение элементов, которое до определенного момента работает как один однородный элемент, затем образуется структура самостоятельно деформирующихся комплексов (рис. 46).
43
приме-
(27)
(28)
(29)
Здесь следует рассматривать загружение стыка, как элемента, который должен воспринимать все деформации, вызванные температурным воздействием сопряженных элементов. Из-за малой длины заполнения шва ls по отношению к длине элемента его деформации AZS не учитываются.
Общий анализ нагрузок стыка—заполнения шва. Чтобы понять проблему нагрузки стыков температурными воздействиями в целом, разделим стыки на две основные группы:
стыки элементов, центрально нагруженных;
стыки элементов, нагруженных эксцентрически.
Центрально нагруженные элементы (рис. 47). Если няем уравнение (10), то следует:
Д I сг I =	;
Л 1р= ~Ё^~ 1р ;
^5 Д 1р Es 1р ’ Д I р '==~- Д I s > ES<EP, поскольку ls<lP.
Из анализа следует, что с увеличением ширины шва ls возрастает и допускаемая величина Es\ снижение нагрузки соединения можно обеспечить уменьшением Д£р и снижением 1Р; ПрИ Os = iOp = конст.
В любом случае можно сделать вывод, что классическими материалами однородные температурные швы создать нельзя /	О’ 1 Д Z ч
(у бетонов и растворов — =---------= — ).
w	r r Е	10 000	I 1
Жесткое заполнение швов в этих условиях должно иметь сравнительно низкий модуль упругости при высокой допускаемой нагрузке на растяжение или сжатие. Возникает вопрос, действителен ли для этих предельных величин и отношений закон Гука. В тех случаях, когда нельзя создать податливое жесткое соединение, необходимо предусмотреть упругое соединение — температурный шов.
Соединение внецентренно нагруженных элементов. Внецент-ренно нагруженные соединения и элементы могут возникнуть по нескольким основным причинам — под влиянием:
неравномерного нагрева элементов;
переменного сечения шва;
внецентренного статического нагружения элемента постоянного сечения.
Влияние неравномерного нагревания элемента, когда температура поверхности неодинакова (рис. 48). Шов — постоянного сечения, плоский. Переменное сечение шва в том случае, когда температура поверхности элементов одинакова или раз-44
Рис. 47. (Нагрузка и деформация
-стыка элементов
Рис. 48. Нагрузка соединения воздействием неравномерной температуры элементов
Рис. 50. Нагрузка соединения при его неравномерной жесткости
Рис. 49. Нагрузка соединения равномерно нагреваемых элементов воздействием переменного сечения стыка
Рис. о1. Уменьшение деформации за счет температурного воздействия
Рис. 52. Расположение упругого заполнения в менее нагруженных зонах
лична (рис. 49,а). Здесь действует уравнение (21) и (22). Шов переменного сечения изображен на рис. 49,6. Неравномерная жесткость элемента, когда температура поверхности элементов одинакова, а жесткость соединения различна (рис. 50). В случае центрально-сжатых элементов с переменным сечением шва или переменным сечением заполнения в местах перехода жесткости возникает так называемый местный изгибающий момент, которому заполнение шва должно оказывать достаточное сопротивление.
Если стержень неравномерно нагреваемый при шве с переменным сечением, целесообразно уложить жесткое заполнение шва в местах наиболее нагреваемых, так как лучше элемент
45
Рис. 53. Влияние сечения шва на на грузку заполнения
Рис. 54. Швы элементов, симметричные — переменного сечения
Рис. 55. Установка однослойных эле-
ментов в конструкцию здания
элементов в конструкцию здания
Рис. 56. Установка многослойных
подвергать температурному воздействию, чем уменьшить деформации. Нагрузка на стыки и элемент сравнительно велика (рис. 51). Если допускать деформацию элемента, можно эластичный материал заполнения разместить в местах, которые при нагревании совершают минимальные движения (рис. 52).
Указанный критерий действителен также для многослойных элементов с ничтожно малой жесткостью среднего слоя, и тогда наружные слои самостоятельны. Когда средний соединительный слой достаточно жесткий, нагрузка на стык и его деформация аналогичны однослойным элементам (относительно этих многослойных элементов действуют такие же закономерности) .
В доказательство сказанного выше приведем обзор основных стыков элементов наружной ограждающей конструкции и покажем влияние формы сечения на нагрузку заполнения шва. На рис. 53 приведены симметричные швы у сопрягаемых элементов и на рис. 54 швы симметричные — переменного сечения. Нагрузка на стыки зависит также от способа установки элементов в конструкцию здания (рис. 55). На рис. 56 изображены типичные соединения и сопряжения с несущей конструкцией здания многослойных элементов.
46
Жесткое соединение должно выдерживать напряжения от статической нагрузки и ’напряжения, возникающие под влиянием температуры. На основе наблюдаемых температурных деформаций и напряжений, вызванных температурными изменениями объема, можно с определенной точностью представить сечение и характер стыка и четко определить функцию заполнения швов.
Если конструктивно невозможно для данной системы выбрать жесткое — неподатливое соединение или соединение частично податливое, следует предусмотреть температурный шов. В этом случае соединение не является несущим, а заполнение выполняет только функцию герметизации и изоляции. Для этой цели используют прежде всего мастики, которые обеспечивают полную герметизацию, допускают температурные деформации и должны быть атмосферостойкими при надежном сцеплении с материалом.
1.4.2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ГЕРМЕТИЗАЦИИ ШВОВ, ВЫПОЛНЯЕМОЙ С ПОМОЩЬЮ МАСТИК
Общеизвестно, что ширина швов между отдельными элементами регулярно изменяется под влиянием изменения температуры, влажности и перемещений соседних конструкций.
Тепловое движение в шве, который заполнен (уплотнен) пластичным материалом, вызывает деформацию как в самом заполнении, так и вдоль стыка. Уплотнение в швах можно представить как вид перехода (мостика). Поскольку на выбор уплотняющей мастики влияет целый ряд факторов, следует попытаться определить основные принципы целесообразного подбора мастик, или сформулировать требования к их качественному приготовлению. Швы должны быть надежно уплотнены во избежание проникания ветра, пыли, влаги и т. д. Герметичность шва должна быть надежной, т. е. физические и механические свойства мастик (прочность на растяжение, адгезия, устойчивость против атмосферного воздействия и т. д.) должны отвечать всем требованиям эксплуатации. Мастики, по существу, относятся к клеям, основное требование к которым— сцепление между основанием (конструкцией) и уплотняющим материалом.
При выборе мастики необходимо исходить из самых неблагоприятных тепловых деформаций в шве, т. е. определить минимальную ширину шва 4min и исходя из тепловых деформаций в шве:-
А/з1 = А/р1 — сокращение элементов (расширение мастики);
Д/з2 = А/р2 — удлинение элементов (сжатие мастики), из этого:
47
расширение мастики
h min + A As 1 = As min [ 1 + ep доп] 5	(30)
сжатие мастики
h min 4“ A As 2 = As min [ 1 — es дол! •	(31)
Наименьшую необходимую ширину шва для данной мастики определяем следующим образом:
для растяжения
для сжатия
Л / о О
As доп =--(33)
es доп
Результаты свидетельствуют о том, что для расширения мастики необходима наибольшая ширина шва, т. е. уплотнение при минимально допустимой «рабочей» температуре, а для сжатия — уплотнение при максимально допустимой рабочей температуре. Можно констатировать, что сорт мастик зависит также от рабочей температуры.
Для выбора мастик необходимо, следовательно, знать минимальные величины ширины шва и максимальные величины тепловых деформаций. Строительные допуски должны быть учтены уже на стадии производства элементов, а не при их монтаже, чтобы позже эти величины не могли обусловить выбор неправильной ширины шва или его деформаций.
Для расчета деформаций в шве исходят из уравнения (1):
A I = a I A tp .
Подставив эту величину в уравнение (32), получим:
is min =	Cl Ip A tp ,	(34)
доп
где 1Р —длина элехмента.
При определении величины ls mm с помощью уравнения (34) могут быть четыре основных случая:
1.	Соединяемые элементы сконструированы из разных материалов разной длины:
h ДОП —	[а1 11 + а2 ^2] & ip-
&р доп
2.	Соединяемые элементы сконструированы из одинаковых материалов разной длины:
А? доп =	171+ ^2] ° Д ip •
ДОП
48
3.	Соединяемые элементы сконструированы из разных материалов одинаковой длины:
С доп =	[^i -J- (Хг] I к tp.
&Р доп
4.	Соединяемые элементы сконструированы из одинаковых материалов одинаковой длины:
1$ доп = а 2 / A tp,
Ър доп
Эти зависимости действительны также для величины 85Доц данной мастики, если произвести подстановку в уравнение (33). Основные значения At были приведены выше.
Предпосылки для эффективного уплотнения. Уплотнение соединяемых элементов должно быть прочным, сухим, лишенным масел и жиров. Для увеличения степени сцепления целесообразно профилировать стыкуемые поверхности или использовать дополнительные материалы или покрытия.
Необходимое соотношение между глубиной t и шириной шва Zs, мм, по данным определения лабораторным путем фирмой «DENSO —CHEMIE GMBH», равно
/=4- /,+б. О
Диаметр основного уплотнения перед герметизацией можно, определить из отношения:
S = 1,2 ls щах-
Заключение. Теоретический анализ деформаций в температурном шве подтвердил простоту решения. Само собой разумеется, что эта рекомендация не может быть универсальной, поскольку тепловые деформации в шве зависят от вида материала, длины элементов и разностей температур.
Рекомендуем следующие мероприятия:
Определить величины гР и 8S для уплотняющих материалов, т. е. максимальное расширение и сокращение.
Определить степень сцепления мастики с основным строительным материалом.
Определить диапазон использования пластмассовых или эластичных материалов в зависимости от величины Atp.
Теоретически определить характер деформаций уплотняющих материалов при тепло
М	о-—ко
..JL	.Ж
Рис. 57. Общие принципы решения водонепроницаемых соединений
49
вых воздействиях и исходя из этого определить напряжения в •стыке и выбрать уплотняющий материал.
Водонепроницаемость температурных швов особенно для внешних ограждающих конструкций является одним из важнейших функциональных требований. На рис. 57 изображены общие принципы устройства водонепроницаемых соединений.
1.5. КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОБЪЕМНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ
1.5.1. КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТОВ
Конструкции фундаментов, на которые воздействует незначительный перепад температур, не следует герметизировать как наземные здания. Это означает, что температурная деформация, распространяющаяся на все части здания, не может охватывать конструкции фундаментов, если нет для этого особых условий, как, например, неравномерная осадка отдельных частей здания. Фундамент в месте окончания температурного шва должен быть достаточно армирован, как показано на рис. 58.
Рис. 58. Усиление ленточного фундамента в месте окончания деформационного шва, выбраниное для уменьшения объемных деформаций здания / — деформационный шов; 2 — ленточный фундамент; 3 — арматура; 4 — разрез
1.5.2. РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ ШВАМИ
Здания и их отдельные элементы расчленяют температурными швами в целях предотвращения повреждений, вызываемых температурными деформациями. На основе теоретических знаний о влиянии изменений объема можно предусмотреть необходимые конструктивные мероприятия. Одним из наиболее целесообразных мероприятий является членение здания или его отдельных частей на небольшие жесткие температурные комплексы, которые преимущественно описаны в инструкциях и
50
стандартах. Для наглядности приведем краткие выписки пунктов из чехословацких и* зарубежных стандартов.
ЧСН 73 2001 — Проектирование бетонных зданий, 1970 Влияние изменений температуры
п. 17. В статическом расчете обычных наземных зданий, подверженных только воздействию изменений температуры наружного воздуха, не следует учитывать влияние температуры,, если имеются температурные швы, расположенные на определенных расстояниях (см. пп. 162—164).
п. 18. Влияние температуры следует учитывать у статически неопределимых конструкций (арочных, рамных и др.) одно-или многопролетных, если некоторые пролеты превышают Юм.
п. 19. Если изменения температуры вызывают в конструкции значительные напряжения (например, в заводских дымовых трубах, в резервуарах и силосах, в сушилках и подобных сооружениях), определяют наибольшие перепады температур, которые практически могут возникнуть, особенно одновременные перепады температур внутри и снаружи, и определяют их влияние.
п. 20. Для незащищенных конструкций учитываются температурные изменения, вызванные атмосферным воздействием, в диапазоне + 15°С. При этом исходят из учета нормальной температуры, при которой в конструкции не возникает напряжений. Если нормальная температура выше + 15°С, необходимо указанный диапазон температур скорректировать.
Для конструкций, минимальный размер которых 70 см, и для конструкций, достаточно защищенных тем или иным способом, можно учитывать перепад температур в диапазоне +10г — 15°С.
п. 21. Если некоторые части конструкции (например, верхняя ферма с криволинейным поясом) могут нагреваться неодинаково (например, затяжка), необходимо учитывать перепад температур обеих частей минимум в 8°С.
п. 22. Коэффициент теплового расширения железобетона равен 0,000012.
Влияние усадки бетона
п. 23. Влиянию усадки бетона следует противостоять соответствующими конструктивными мероприятиями и соблюдением технологии при бетонировании, которые должны быть установлены в проекте.
Если указанные требования не соблюдаются, влияние усадки бетона приравнивается к воздействию снижения температуры на 15°С.
Если не соблюдены требования относительно конструктивных мероприятий, но влияние усадки бетона уменьшено за счет правильного бетонирования (на'пример, бетонирование; по частям), то влияние усадки бетона приравнивается к воз
51
действию снижения температуры на 10°С. Только интенсивная поливка бетона или временное выдерживание в воде, однако, не считается правильным процессом бетонирования.
п. 24. Влияние усадки бетона в статическом расчете определяется как влияние изменения температуры (см. пп. 17 и 18).
п. 25. Для конструкций, в которых бетон подвержен длительному высушиванию, необходимо при расчете учитывать усадку бетона более, чем рекомендовано п. 23.
Разделительные швы
п. 162. В статическом расчете обычных наземных зданий, . подверженных только воздействию колебания температур наружного воздуха, не следует учитывать влияние температуры, если противостоять ее влиянию разделительными (температурными) швами, расстояния между которыми не превышают:
у монолитных зданий из железобетона — 40 м;
у сборных железобетонных зданий — 60 м.
В зданиях из сборных железобетонных элементов необходимо эффективным стыкованием элементов предотвратить движение конструкции иными способами помимо температурных швов.
п. 163. Там, где из-за внутреннего режима наблюдаются перепады температур, например у некоторых промышленных зданий, температурные швы необходимо устраивать с меньшими расстояниями в зависимости от конкретных условий и обосновать в статическом расчете их размещение.
п. 164. В опорных стенах, в стенах резервуаров и т. д., подверженных атмосферному воздействию, рекомендуется располагать температурные швы на расстоянии максимально 25 м.
п. 165. Если конструкции здания не расчленены температурными швами, согласно пп. 162—164, необходимо влияние температуры и усадки бетона включить в статический расчет согласно пп. 20 и 23. '
ЧСН 73 1201 — Проектирование бетонных конструкций, 1967 Воздействия изменения температуры и усадки бетона п. 162. Для конструкций из простого или армированного бетона и из предварительно напряженного железобетона 3-й категории трещиностойкости, как правило, не требуется расчета влияния температуры и усадки бетона, если расстояния между температурными швами не превышают максимальной величины, указанной в табл. 15, и если одновременно не предотвращено возникновение деформаций в конструкции между температурными швами. Приведенные максимальные расстояния, однако, не распространяются на конструкции, возводимые на просадочных грунтах, на подрабатываемых территориях и в сейсмических районах.
52
Таблица 15. МАКСИМАЛЬНЫЕ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ ШВАМИ В СООТВЕТСТВИИ^ ЧСН 73 1201, ДЛЯ КОТОРЫХ, КАК ПРАВИЛО, НЕ СЛЕДУЕТ ПРОИЗВОДИТЬ РАСЧЕТ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
И УСАДКИ БЕТОНА
Вид конструкции	Расстояние между температурными швами (м) в конструкциях	
	не подвергнутых атмосферному воздей- ствию	подвергнутых атмосферному воздействию
Сборные конструкции из бетона	40	ЦО,
.Монолитные конструкции из армированного бетона	30	20
.Монолитные конструкции из бетона без арматуры ‘•Сборные железобетонные каркасы и предварительно напряженные панельные конструкции	20	10
	601	40
Сборные железобетонные плоские конструкции и .предварительно напряженные монолитные железобетонные каркасы и предварительно напряженные, объединенные каркасы Монолитные железобетонные плоские конструкции и предварительно напряженные, объединенные плоские конструкции	50	30
	40	25
Для статически неопределимых конструкций следует всегда учитывать влияние температуры и усадки бетона и при необходимости включать в расчет.
тт. 163. Для незащищенных конструкций, подверженных непосредственно влиянию колебания температуры наружного воздуха, учитываются температурные изменения в диапазоне ±20°С. Для защищенных конструкций с постоянной рабочей температурой учитываются температурные изменения в диапазоне ±10°С. При этом предполагается, что рабочая температура, при которой конструкция не нагружена, равна 15°С. Если, однако, регламентированная температура иная, необходимо указанный температурный диапазон скорректировать на перепад нормальных температур.
ЧСН 73 1101—Проектирование каменных конструкций, 1967 Воздействие изменений температуры
п. 46. Для каменных конструкций, как правило, не требуется производить расчет влияния температуры, если расстояния между температурными швами не превышают величин, указанных в табл. 16, и если одновременно нет препятствий возникновению деформаций между температурными швами. Указанные величины не распространяются на конструкции, возводимые на просадочных грунтах^ подрабатываемых территориях и в сейсмических районах.
53
Таблица 16. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШВЫ В КЛАДКЕ — ЧСН 73 1101
Кладка	Максимальное расстояние между температурными швами (м) для кладки на раство-		
	100 и 50	ре марки	
		25 и 10	4
Из обожженного кирпича	80	120	15:0
Из силикатного кирпича	40	60	80
Из блоков из обычного и легкого бетонов	60	90	100,
Из панелей и блоков из ячеистого бетона	24	24	24
п. 74. Наибольшие допускаемые расстояния между температурными швами приведены в табл. 16. Поскольку кладка стен взаимосвязана с другими конструкциями из иных материалов, для которых установлены другие максимальные расстояния между разделительными швами, действуют всегда меньшие величины. Температурные швы необходимо, кроме того, размещать там, где можно ожидать неравномерную осадку фундаментов, например:
при неодинаковых условиях закладки фундаментов (различные грунты основания, существенно отличающаяся глубина обреза фундамента);
между пристройками и основными зданиями;
при различии высот частей зданий более чем на 10 м, если: не запроектированы специальные мероприятия, предотвращающие неравномерное распределение нагрузок в кладке.
ЧСН 73 1401 — Проектирование металлических конструкций, 1966-
Влияние температуры
п. 114. Влияние температурных изменений учитывается для. внешних металлических конструкций в диапазоне ±30°С, для внутренних конструкций здания в диапазоне ±20°С по сравнению со средней рабочей (монтажной) температурой + Ю°С. Если необходимо учитывать неодинаковое нагревание различных частей конструкции, предполагается, что перепад температуры составляет 15°С.
Для одноэтажных зданий с металлическими и иными конструкциями влияние температуры можно не учитывать, если их размеры меньше указанны^ в табл. 17.
Металлические конструкции, уложенные на железобетонные-опоры, должны быть оценены на влияние изменений температуры согласно требованиям стандартов на проектирование бетонных конструкций.
п. 115. Металлические конструкции должны быть защищены от длительного воздействия высоких температур подвесными 54
Таблица 17. ПРЕДЕЛЬНЫЕ -РАЗМЕРЫ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ОТРЕЗКОВ ЗДАНИЙ КОНСТРУКЦИЙ, М-ЧСН 73 1401
Вид здания или конструкции	Предельное расстояние от края отрезка до оси ближайшей связи	Предельная д вдоль здания	лина отрезка поперек здания
Отапливаемое здание Неотапливаемое здание и производства, выделяющие тепло Наружные конструкции Примечание. Если на одном т связи, расстояние между их осями не j наружных конструкциях — 30 м.	90 75 50 емпературпол должно превь	230. 200 130 I отрезке ра; лшать в здан!	150 120 змещены две иях 50 м и в
завесами или облицовкой из огнестойкого материала с таким расчетом, чтобы температура в них не превышала 150°С.
Если такая защита не обеспечена, расчет таких конструкций проводится в соответствии со специальными инструкциями.
Примечание. Расстояния между температурными швами в несущих и вспомогательных конструкциях, регламентированные зарубежными нормами, указаны в табл. 18 и 19.
Таблица 18. РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ ШВАМИ, СОГЛАСНО ТРЕБОВАНИЯМ СТАНДАРТА ГДР — TGL 116-0404, ПРИЛ. 1, ЛИПСКО 1962
Тип здания или конструкции	Расстояние между швами (м)
Железобетонные конструкции	
Многоэтажные здания:	
каркасные	А48; В60
крупнопанельные	B8Q
Одноэтажные здания с жесткостью стоек:	
се	90— 13*0	А36; В48
а = 1,30—175	А54; В72
«>175	А72; В100
Неиссущие наружные стеновые панели Плоские конструкции покрытия:	24
а) без теплоизоляции:	
в кладке	А6; В9
в бетоне б) с теплоизоляцией:	А9.; В12
в кладке	А10; В12
в бетоне	А18; В24
Здания с бетонными перекрытиями и кирпичными несущими	А24; В48
стенами	
Карнизы, балконы и плиты кровли:	А6; В9
в кладке	
в бетоне	АО; В12
Парапетные стенки	6
Стеклобетон Подпорные стенки, стены, водные и отстойные резервуары:	А6; В9
а) подверженные солнечному облучению	18
б) защищенные	24
	55
Продолжение'
Тип здания или конструкция
Расстояние между швамга (м)
Бетонные конструкции, подстилающие бетоны и покрытия
Подпорные стенки, стены, водные и отстойные резервуары, бассейны, градирни:
а)	подверженные солнечному облучению
б)	защищенные
Парапетные стенки
Плиты кровли парапетных стенок, стен и подобные конструкции
Бетон сточных лотков и бетонная подготовка по плоским крышам:
а)	защищенные теплоизоляцией
б)	без теплоизоляции:
основание под плитку
основание под гидроизоляцию
основание под защитное битумное покрытие
Бетон для сточных лотков и бетонная подготовка в здании
Мощение террас из плит, плиток и т. д.
Бетонная подготовка:
а)	как основание под мощение
б)	как самостоятельная поверхность
9
12 Ъ
2
С9; ДБ
С6; ДЗ
СЗ, Д1,5
6
3
3
2
Обозначения: А — монолитные конструкции; В — сборные конструкции; С — армированные; D — неармированные; а — коэффициент жесткости/ Л2
каркаса, а = —-- (h— высота колонны, м; S— ширина колонны в направлении О
деформации, м).
Таблица 19. РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ ШВАМИ, СОГЛАСНО ТРЕБОВАНИЯМ СТАНДАРТА ГДР-TGL 116-0404, ПРИЛ. 1, ЛИПСКО 1962
Тип здания или конструкции	Расстояние между швами,, м
1	2
Кладочные конструкции	
Кладка из сплошного или пустотелого кирпича	80'
Кладка из кирпичных блоков или облегченных бетонов	8Д
Кладка из облегченных бетонных блоков и пустотелых блоков	3,6
Парапетные стенки	1.8
Стены из стеклоблоков, стеклоплитка, приклеенная на стены,	&
колонны и перекрытия	
Металлические каркасные конструкции	
Многоэтажные здания:	
а) без облицовки	42
б) с облицовкой	72
Одноэтажные здания:	
а) при обычных температурах	120
б) при повышенной температуре, как у печей и прокатных	72
цехов	
56
В табл. 15—19 приведены расстояния между температурными швами, выведенные с учетом допускаемой деформации различных видов строительных конструкций, которые указаны в чехословацких стандартах и стандартах ГДР (TGL 116-0404). Расстояния между температурными швами для отдельных видов конструкций и материалов действительны при воздействии температур в обычных условиях. Некоторые расстояния, однако, по различным причинам недостаточны. В этих случаях, как указано в ЧСН, необходимо предотвратить деформацию здания при больших расстояниях между температурными швами соответствующими конструктивными мероприятиями или •строгим соблюдением технологии строительства.
Если для кладки используют цементный раствор, коэффициент линейного расширения кладки увеличивается в 2 раза. Расстояние между температурными швами, согласно табл. 15, уменьшается: для кладки на цементном растворе — наполовину, для кладки на известково-цементном растворе — на одну четвертую. Эти данные действительны для отапливаемых зданий. В закрытых, но неотапливаемых зданиях (например, склады и т. п.) расстояния между температурными швами назначаются на одну треть, а в открытых зданиях почти наполовину меньше, чем в зданиях отапливаемых. В связи с этим, например, для подпорной стенки из камня на цементном растворе наибольшее расстояние составляет всего 15 м. В предварительно напряженных конструкциях и в конструкциях сборных точное расстояние между температурными швами зависит от соотношения длин отдельных сборных элементов.
Указанные величины являются максимально допустимыми для расстояний между температурными швами. В случае когда конструкция подвержена иным нежелательным воздействиям (например, возникновение пожара на складах горючих веществ, высокие температуры, возникающие в процессе производства), указанные расстояния между швами должны быть соответственно уменьшены, а возможные напряжения учтены в статическом расчете.
Если сопоставить регламентируемые различными зарубежными нормами расстояния между температурными швами, можно заметить, что они частично отличаются, и не только величиной, но и принципом выбора.
Расстояние между температурными швами для сборных каркасных конструкций:
ЧСН 73 2001 —40 м; TGL 116-0404: для многоэтажных зданий— 48 м; для одноэтажных зданий в зависимости от жесткости стоек — 36—72 м.
Одновременно подтверждается, что проблема до сих пор не решена. Необходимо, однако, указать на определенные зависимости, которые могут служить руководством при общем решении этой проблемы. Зависимости были установлены в ре
57
зультате исследования одноэтажной каркасной конструкции,, где влияние температуры, как известно, имеет большое значение, хотя вся конструкция нагревается равномерно. Для теоретического исследования были взяты чехословацкие стандарты и стандарты ГДР. На основании оценки всех воздействующих факторов установлен метод определения расстояния между температурными швами для одноэтажных каркасных конструкций. После тщательного анализа можно было сделать следующие выводы:
В одноэтажных каркасных конструкциях решающее значение имеет напряжение, вызванное влиянием температуры на предпоследнюю колонну каркаса. На изменение моментов, вызванных действием температуры, шаг колонн каркаса существенно не влияет. Расстояние между температурными швами зависит от величины моментов, вызванных действием вертикальных усилий. Это означает, что чем больше конструкция нагружена, тем больше может быть расстояние между температурными швами.
Для менее нагруженных конструкций одноэтажных зданий необходимо учитывать воздействие температуры уже на первых стадиях проектирования. Расстояние между температурными швами зависит непосредственно от жесткости конструкций, особенно стоек. Жесткость конструкции следует выражать не только через бетонное сечение, как предписывают нормы ГДР. но и через степень армирования.
Результаты анализа нельзя считать всеобъемлющими. Анализ необходимо провести также для зданий многоэтажных, где-сказывается влияние ветра и т. п. Полученные результаты приведены на рис. 59, который может служить только для оценки расстояний между температурными швами для одноэтажных каркасных зданий. Пока не будет проведено надлежащее исследование, при проектировании следует руководствоваться положениями ЧСН 73 2001, п. 162.
Рис. 59. График для оценки расстояния между деформационными швами’ в одноэтажных каркасных конструкциях
а—коэффициент жесткости каркаса — табл. 18; М s —моменты от вертикальной нагрузки; А4 t — моменты от температуры предпоследних опор одноэтажной каркасной конструкции
58
1.5,3.	влияние конструктивных мероприятии “на расстояние
между ТЕМПЕРАТУРНЫМИ швами
Расстояние между температурными швами, уменьшающими воздействие температуры в строительных конструкциях, можно увеличить за счет соответствующих конструктивных методов, например изменения жесткости опор или устройства шарнирных соединений. Конструктивный способ, изображенный на рис. 60, обеспечивает свободную деформацию наземной конструкции. Решение пригодно только для каркасных конструкций, возведенных на фундаментных блоках. Вместо опорных шарниров можно применять также основания, суженные в продольном направлении здания. Поворот фундамента, вызванный тепловым расширением верхней части здания, не вызывает дополнительных напряжений в месте стыка колонны с блоком •фундамента. Этот способ непригоден при заложении фундаментов на скальном основании.
1.5.4.	ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ НА РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ТЕМПЕРАТУРНЫМИ ШВАМИ
Расстояние между температурными швами можно увеличить для элементов, которые могут быть защищены теплоизоляцией. Значительные колебания температур воздействуют прежде всего на конструкции плоских крыш, карнизов, поясов и т. п., которые непосредственно открыты действию солнечного излучения. Изменения объема, как уже было сказано, зависят прежде всего от перепада температур в летний и зимний периоды, который влияет на конструкции. В зависимости от величины перепада температур можно определить объем деформаций данного элемента или конструкции. Для того чтобы уменьшить или предотвратить возникновение неблагоприятных деформаций, необходимо искусственно уменьшить перепад температур. У любой конструкции, соприкасающейся непосредственно € воздухом, температура поверхности равна температуре воздуха. Как указывалось ранее, при определенных условиях нор-
Рис. 60. Целесообразное конструктивное решение нижней части здания, которая допускает свободную деформацию надземной конструкции
59
Рис. 61. .Влияние прямого попадания солнечных лучей на повышение температуры поверхности элемента
Рис. 62. Влияние цвета элемента на повышение температуры его поверхности
Рис. 63. Температура поверхности кровли плоской .конструкции покрытия в летнее время
1 — максимальная температура верхнего слоя рулонного материала; 2— то же, толя на бетоне; 3 — то же, бетонных плит покрытия; 4—температура воздуха
Рис. 64. Температура поверхности наружных стен и плоских конструкций покрытий в зависимости от времени (замерено -в Берлине в 1960 г.) 1 — температура плоской конструкции покрытия; 2 — температура стены северной стороны; 3 — то же, восточной стороны^ 4 — то же, южной стороны; 5 — то же,, западной стороны; 6'— температура воздуха
нечного излучения, которая зависит от положения элемента,, поверхностной отделки, цвета элемента, возможно, от размещения теплоизоляции. Измерения, проведенные на многоэтажных зданиях в Берлине, показали, что прямые солнечные лучи нагревают темную поверхность крыши до 90°С. Это означает, что конструкции, ориентированные на прямое попадание солнечных лучей, намного больше нагреваются (рис. 61). Такое состояние характерно для летнего периода. Зимой же предполагается,, что температура темной крыши на 2°С выше температуры наружного воздуха. Точно так же отделка поверхности стен и
60
конструкций, включая их.окраску, оказывает существенное влияние на повышение температуры поверхности (рис. 62).
Температура наружной поверхности в летний период повышается за счет поглощения некоторыми материалами солнечных лучей, которые переходят в тепловую энергию. Материалы, пропускающие лучистое тепло, называются теплопрозрачными, в отличие от материалов нетеплопрозрачных.
С величинами, указанными на рис. 62, тесно связано влияние облицовки поверхности. Измерением установлено, что гладкие и жесткие поверхности отражают до 60% солнечных лучей и температура их поверхности не достигает 48°С. Шероховатые и пористые материалы, наоборот, поглощают такое же количество тепла, что и поверхности, окрашенные в черный цвет. Степень воздействия этих факторов изображена на рис. 63 и 64. На рис. 63 указана температура кровли, замеренная в летний период, и на рис. 64 — температура поверхности наружных стен и плоских конструкций покрытия в зависимости от времени суток.
Интересно также влияние размещения теплоизоляции. Любая конструкция, ограничивающая жилое пространство здания, должна быть защищена теплоизоляцией во избежание нежелательного охлаждения жилых помещений.
Жилые помещения можно теплоизолировать различными способами, как указано на рис. 65. Все изображенные конструкции обладают одинаковым термическим сопротивлением. Однако в отношении диффузии водяных паров и теплового режима они будут различными. Это означает, что даже при одинаковом термическом сопротивлении сама конструкция подвержена воздействию различных температур. Следовательно, проектировщик, изменяя конструкцию, может уменьшить перепад температур. Практика показывает, что увеличением толщины эффективно размещенной теплоизоляции можно уменьшить перепад температур в конструкции и, значит, выбрать большее расстояние между температурными швами. При сравнении вариантов необходимо, однако, учитывать экономическую эффективность строительного объекта. Анализ показал, что общепринятая толщина самой несущей конструкции не оказывает существенного влияния на изменение перепада температур. Путем определения всех зависимостей можно получить необходимый, вспомогательный результат.
Согласно нормам ГДР (табл. 18), которые детально регламентируют расстояния между температурными швами, в плоских конструкциях покрытий предусматривается расстояние между швами 10 м. Если этому расстоянию соответствует величина наименьшего термического сопротивления (у плоских покрытий Я =1,1 м2-ч-°С/ккал, согласно ЧСН 73 0540), то можно предположить, что с увеличением толщины теплоизоляции будет снижаться перепад температур теплоизолирован-
61
Рис. 65. Размещение теплоизоляции в наружной стене и влияние ее на диапазон температурных нагрузок
?агстоягше между дополнитеяьными шбами Ъ Ksnecjbei'icwx конс~рукциях. м
Рис. 66. Влияние толщины теплоизоляции на расстояние между деформационными .швами во вспомогательных конструкцих здания; А— теплопроводность материала, .ккал/>(мХ Хч.°С), по ЧСН 73 0540
ной несущей конструкции и тем самым увеличиваться требуемое расстояние между температурными швами в плоских конструкциях покрытия и в дополнительных конструкциях.
На основании этих доводов был разработан график (рис. 66). Используя график, можно получить расстояния между температурными швами в зависимости от толщины и вида теплоизоляции.
1.5.5.	ШИРИНА ТЕМПЕРАТУРНЫХ ШВОВ
В табл. 20 указана ширина температурных швов по отношению к расстоянию между ними согласно требованиям TGL 116-0404. Ширина температурных швов теоретически обусловлена свободным движением обеих разделенных частей здания. Для точного расчета ширины этих швов необходимо знать максимальный перепад годовых температур со дня начала возведения здания, его тип (отапливаемое или неотапливаемое), возможность возникновения пожара в здании, коэффициент теплового расширения отдельных материалов, степень усадки бетона в процессе твердения, расстояние между температурными швами и степень пластичности материалов заполнения швов. Все эти факторы следует учитывать, особенно у конструкций, чувствительных к деформации, как было указано ранее.
Влияние усадки бетона на ширину шва можно выразить формулой:
S = s I см, где I — расстояние между температурными швами, м;
s — степень усадки бетонной конструкции, см/пог. .м.
62
Таблица 20. ШИРИНА ТЕМПЕРАТУРНЫХ ШВОВ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ, БЕТОННЫХ И КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ, СОГЛАСНО TGL 116-0404 — ПРИЛ. 1 —
ЛИПСКО 1962 (ГДР)
Тип конструкции	Часть конструкции	Минимальная ширина шва ио отношению-к расстоянию между ними
Железобетонные и	Наружные стены, конструкция покрытия с	1/1500
бетонные	теплоизоляцией Конструкция покрытия без теплоизоляции,	1/1000
	карниз, резервуары для воды и отстойники Парапеты и ограждения	1/300
Бетонная подго-		1/300
	Бетон сточных лотков, покрытия и кровель-	
товка и покрытия	ная плитка	1./250
	Бетонная подготовка внутри зданий	
Кладка	Кирпичная	1/2500
	Блочная	1/1500
Влияние усадки бетона, согласно ЧСН 73 2001, включается в расчет в том же размере, как и влияние температурных изменений, если не выполнены специальные конструктивные мероприятия.
В результате теплового расширения конструкции шов становится минимально узким при максимальных температурах. Отсюда следует, что ширину швов для зданий, возводимых в зимний период, пропорционально увеличивают по сравнению со зданиями, возводимыми в летнее время. Также и для зданий, у которых существует опасность возникновения пожара (склады горючих веществ), необходимо определять ширину температурного шва с учетом высоких температур при пожаре. Там, где это не учитывается, возникают большие повреждения во время пожара. Об этом обстоятельстве нельзя забывать при проектировании каменных конструкций с монолитными перекрытиями, где ширина швов должна быть соответствующей. Ширина швов в обычных условиях принимается равной 1—2,5 см.
1.5.6.	ОБРАБОТКА МЕСТ СДВИГА ШАРНИРНЫХ ШВОВ
В местах шарнирного опирания температурных швов необходимо обеспечить достаточное движение отдельных частей здания. Движение их зависит от величины коэффициента трения и величины нагрузки конструкции в месте опирания. Шарнирное опирание выполняется для конструкций температурных швов с пролетом — вкладышем или односторонним опиранием балок или плит. Конструкцию необходимо предохранить так, чтобы она не разрушалась ни в месте опирания, ни в целом. На рис. 67 приведены широко применяемые способы обработки конструкции в месте опирания. В места шарнирного опирания
63'
Рис. 67. Подвижное опирание деформационных швов, выполненных с помощью вложенного пролета
/ — конструкция перекрытия; 2 — кровельный картон без песчаной посыпки; 3 — подвижные поверхности; 4 — подвижной шарнир; 5 — роликовый подшипник
Рис. 68. Схема жесткой подпорной конструкции и распределение -усилий в зоне подвижного опирания
1 — подвижное опирание; 2 — жесткая подпорная конструкция; 3— вложенный пролёт; 4 — жесткая рамная конструкция
Рис. 69. Схема усилий, действующих в зоне предполагаемой деформации, включая поверхности опирания и скольжения
F2 — поверхность скольжения опорной конструкции в зоне подвижного опирания, остальные обозначения, как на рис. 68;	/ — железобетонная
перемычка 30/30/300 см; 2 --стена
можно укладывать вкладыши из кровельного картона или металлические листы толщиной 2—5 мм, у которых нижний лист слегка выпуклый. Листы натирают графитом или битумом. В тяжелые конструкции вкладывают чугунный подшипник, обработанный, как у мостовых сооружений. Вертикальные швы заполняют вкладышами из кровельного пергамина или войлока, пропитанного битумом. Эти операции требуют перерыва в бетонировании в месте температурного шва. У металлических конструкций подвижность в продольном направлении обеспечивается чаще всего простейшим болтовым соединением с овальными отверстиями в направлении движения.
Проект целесообразной обработки поверхности скольжения зависит от величины вертикальной нагрузки конструкции в ме-
64
сте опирания, от материала конструкции, коэффициента трения в площади опоры, от перепада температур, действующих на конструкцию, и от жесткости конструкции в целом.
Проведем простейший анализ. В большинстве случаев можно предполагать, его конструкция здания в направлении действия горизонтальных усилий настолько жестка, что под действием горизонтальных сил, вызванных трением, не разрушится и не отклонится (рис. 68).
В этом случае действительно соотношение:
H^Pf.
Следовательно, конструкция испытывает максимальное напряжение H = Pf, и в момент, когда напряжение превысит эту величину, придут в движение разделенные температурными швами части здания.
Здесь Н — горизонтальные -силы, вызванные температурным воздействием; f — коэффициент трения, который зависит от обработки места опирания (ом. табл. 21);
Р — давление конструкции в месте опирания.
Таблица 21. КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ f МЕЖДУ ОТДЕЬНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ, В % ОТ ВЕРТИКАЛЬНОЙ НАГРУЗКИ
/Материал	f	Материал	f
Двойной слой кровельно-	30—5,0.	Бетон о кладку	7,6
го пергамина по кладке		Бетон по бетону	7.0
или бетону		Кладка о кладку	70,
Металл по металлу	25,	Поливинилхлорид о по-	8—20
Металл по бетону или	45’	ливинилхлорид (твердый)	
камню Металл о кладку	45	Роликовый подшипник	3
Коэффициент трения может'зависеть от старения материала, которое для некоторых материалов весьма значительно, особенно для кровельного пергамина.
Во избежание разрушения конструкции в месте опирания необходимо на основе допустимой сдвигающей нагрузки определить величину коэффициента трения /, который одновременно характеризует необходимую обработку разделяемой температурными швами конструкции в месте опирания. Опорная конструкция, следовательно, нагружена вертикальной силой Р и горизонтальной силой Н (рис. 69). При этом должно быть соблюдено условие равновесия, чтобы не произошло разрушения основания при сдвиге в плоскости F^ изображенной на рисунке. Исходя из этого было произведено распределение сил, действующих на плоскость Р2 Для обоих возможных случаев, т. е. при действии осадки и теплового расширения конструкции. Анализ подтвердил, что величина коэффициента f выше при
3 Зак. 485
65
Рис. 70. Вспомогательный график для определения коэффициента трения f в. месте подвижного опирания для различных вертикальных нагрузок Р и для разных допускаемых напряжений опорной конструкции при сдвиге <rs; Fi — площадь 'Опирания, см2; график действителен для коэффициента трения — =0,7 в площади F2 (см. рис. 69)
Рис. 71. Распределение сил в месте подвижного опирания с техническими данными, необходимыми для решаемого примера
Рис. 72. Повреждение кирпичной кладки в -месте опирания длинной железобетонной перемычки
воздействии осадки. Это означает, что при действии осадки опорная конструкция нагружена больше.
Для упрощения проектирования был составлен график (рис. 70), с помощью которого можно простым способом выве-66
сти необходимый коэффициент трения, который характеризует обработку в месте опирания. Для наглядности приведем пример (рис. 71)—разделка температурными швами железобетонной перемычки.
Задано:
Р = 100 000 Н;
100 000
---------= 500 см2 ;
Н	— Е a U = 15 - 210 000 • 0,000012 • 900 = 340 240 Н;
А = 0,7.
Несмотря на то, что H>Pf, в месте опирания произойдет движение. На основании графика (рис. 70) определяем при величине Р= 100 000 Н и os=8 кг/см2 = 8-105 Па коэффициент трения f=0,29. Этой величине соответствует укладка металла на металл (табл. 21).
Таким способом можно спроектировать необходимые (во избежание повреждений) мероприятия для отделки поверхности скольжения в месте разделения здания температурными швами.
Однако для зданий менее жестких всю конструкцию следует рассчитывать так, чтобы она не могла быть разрушена под действием горизонтального движения. Между тем это не частый случай, поскольку конструкция всегда достаточно защищена в продольном направлении от действия ветрового давления.
Необходимость целесообразного решения очевидна из приведенных примеров. На рис. 72 изображено повреждение кладки в месте опирания большой надоконной перемычки одноэтажного дома, который не был армирован по периметру железобетонным поясом. Над оконным проемом размером в свету 600 см была уложена на стену железобетонная перемычка, ориентированная на южную сторону. Это значит, что в летнее время перемычка подвергалась постоянному воздействию высоких температур. Неодинаковое тепловое расширение перемычки и кладки вызвало повреждение в месте опирания перемычки. Перемычка должна была иметь шарнирное опирание, с соответствующим температурно-усадочным швом. Весьма частым местом повреждений такого характера является сопряжение неизолированного пояса с кладкой у плоских конструкций покрытия.
В целях предотвращения подобных повреждений некоторые специалисты рекомендуют способы защиты, изображенные на рис. 73. Другим местом повреждений, вызываемых различным тепловым расширением, являются углы зданий. Повреждения возникают чаще всего в том случае, если стеновая кладка ослаблена оконными проемами (рис. 74). В результате сильного теплового расширения железобетонной конструкции покрытия
.3* Зак. 485
67
отклоняются боковые стены, появляются дефекты в наиболее слабых местах конструкции здания. Устройство подвижного деформационного шва не случайно. Из рис. 75 видно, что неправильное размещение швов или нарушение непрерывности движения в швах может также привести к повреждениям.
Интересный пример повреждения здания приведен на рис. 76 и 77. В данном случае здание кирпичное, двухэтажное, со сборной конструкцией перекрытия (железобетонные балки с расстоянием в осях 60 см, которые были уложены по поясу, между балками шлакобетонные вкладыши). Железобетонный карниз через пояс выходил на плоскую конструкцию покрытия с рулонной кровлей (см. фрагмент).
Продольной стеной, следовательно и карнизом, здание было ориентировано на запад. Длина здания 48 м, без температурных швов. По истечении года появились крупные трещины в опорных стойках верхнего этажа и между балками и вкладышами конструкции перекрытия второго этажа.
 —	2
Рис. 73. Отделение железобетонной конструкции покрытия от вертикальной несущей стены. Шов проходит по всему периметру здания
1 — железобетонный пояс жесткости; 2 — подвижное опирание; <3 — кирпичная несущая стена
Рис. 74. Повреждения стены по концам здания, вызванные отсутствием деформационных швов, отделяющих железобетонную конструкцию покрытия, подверженную непосредственному воздействию солнечной радиации. Влияние величины и расположения оконных проемов на характер повреждения
/ — направление деформации; 2 — деформация
Рис. 75. Повреждение вертикальной несущей стены в результате неправильного опирания сравнительно высокого железобетонного аттика
/ — направление деформации; 2 — деформационный шов; 3 — бетонный аттик; 4 —деформация
68
Рис. 77. Снижение эффективности действия солнечных лучей на конструкцию покрытия и карниз с помощью так называемой двухслойной проветриваемой конструкции покрытия
1 — деревянная ферма; 2 — железобетонный карниз; <3 — сборный элемент
Осмотр здания и теоретический анализ показали, что дефекты возникли в результате деформации бетонного элемента и карниза, который подвер-
^ппш с 'ТпГГТТТ' п П Г
Рис. 76. Фрагмент железобетонного карниза со сборными перекрытиями, включая конструкцию однослойного покрытия. Повреждение вертикальной каменной конструкции в результате деформации железобетонного карниза
J— нагрев солнечными лучами; 2 — железобетонный карниз; 3 — сборный элемент
гался в летний период сильному нагреву. Дополнительная теплоизоляция и новая кровля (двухслойная, рулонная; рис. 77) не предотвратили, но значительно уменьшили повреждения в стеновой кладке. В конструкции же перекрытия появились лишь от-
дельные волосные трещины.
Другим примером являются повреждения крытых переходов между больничными корпусами в Праге-Крчи (рис. 78). Вертикальную конструкцию переходов образуют железобетонные колонны, на которые уложена монолитная плита покрытия, усиленная по периметру прогонами. Шаг колонн 3,6 м. Сравнительно тонкая плита покрытия покрыта рулонной кровлей по бетонной подготовке. Соединительные переходы в местах сопряжения с конструкцией больничных корпусов снабжены двойными колоннами. Расстояние между температурными швами соединительных переходов выбрано в соответствии с нормами (15—20 м). Деформационные швы образованы сдао-енными поперечными главными балками, уложенными на опоры (рис. 79 и 80). Повреждение стыка между опорой и балкой является свидетельством того, что не была обеспечена достаточная подвижность конструкций в месте сопряжения, а также не устроен температурно-усадочный шов в штукатурном слое (см. рис. 80). Проектировщик, вероятно, предполагал, что сравнительно тонкие опоры здания при изменениях объема будут работать как качающиеся стойки. Оказалось, что проектировщик ошибался. Характер повреждений был настолько серьезен, что при незначительном увеличении деформаций или при сильных
69
Рис. 78. Общий вид открытого соединительного перехода между больничными -корпусами в Праге
Рис. 79. Общий вид деформационного шва в открытых соединительных переходах
Рис. 81. Повреждения штукатурки в зоне подвижного опирания ригеля
Рис. 80. Повреждение шва между облицованной опорой и железобетонным ригелем
70
сотрясениях могла бы* разрушиться конструкция, поскольку площадь опоры армирующего пояса минимальна.
Во избежание подобных явлений в таких случаях целесообразно у деформационных швов сдвоить все конструкции, включая опоры.
Примеров подобного рода можно привести множество. Укажем лишь на повреждения, возникшие в результате неправильной разделки штукатурного слоя в местах деформационных швов. На рис. 81 изображен температурный шов, решенный с помощью консольного выноса. Значительное трение, возникшее в температурном шве, и несовершенная разделка штукатурного слоя явились причиной указанных повреждений. Это пример того, как незначительные недоделки вызывают серьезные последствия.
1.5.7.	ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ ДОЛЖНЫ ПРОХОДИТЬ ЧЕРЕЗ ВСЕ ЧАСТИ ЗДАНИЯ
Если деформационный шов размещен в основной несущей конструкции здания, то такие швы должны быть во всех прилегающих к ней частях. На рис. 82, а, б приведен пример повреждения кладки в месте шва. Здание кирпичное, перекрытия монолитные. Шов был здесь только в железобетонной конструкции перекрытия и в железобетонных поясах, а стены не были разделены швами. Проектировщик предполагал, что расстояние между швами в стеновой кладке должно быть больше, чем в железобетоне. Шов, ориентированный на южную сторону, образовался совершенно закономерно также в кладке стен, в обшивке и в ограждении крыши. На рис. 83 изображено повреждение вертикальной несущей кладки в уровне шва, устроенного только в железобетонной конструкции перекрытия. Характер нерегулярной трещины доказывает, что здесь возникли сильные температурные деформации, вызванные пожаром. Ремонтные мероприятия требовали высоких финансовых затрат. Несколько приведенных примеров свидетельствуют о том, что деформационные швы должны разрезать здание полностью, т. е. все его части, включая штукатурку, чтобы обеспечить свободные деформации.
1.5.8.	ДЕФОРМАЦИОННЫЙ ШОВ ДОЛЖЕН ПРОХОДИТЬ по возможности В ОДНОЙ плоскости
Устройство деформационных швов в одной вертикальной плоскости сравнительно просто. Устройство же швов с помощью вложенных пролетов или консольных выступов требует сложнейших и дорогостоящих мероприятий, особенно в тех случаях, когда деформационный шов проходит через оконный проем. При этом необходимо обеспечить достаточные деформации в горизонтальной плоскости (рис. 84).
71
Рис. 83. Повреждение наружной сте-ны склада вследствие сильных изменений объема во время пожара. Деформационный шов был только в железобетонной конструкции перекрытия
зо+мм | зо-ьом
◄
Рис. 82. Повреждение стены и других конструкций при деформационном шве только в перекрытии общий вид; планировочная схема: 1 — деформационный шов в конструкции покрытия; 2 — кирпичный столб
1.5.9,	ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ В КОНСТРУКЦИЯХ ЗДАНИЙ
Дополнительные деформационные швы, необходимые для уменьшения нагрузки, вызываемой температурными изменениями объема в открытых частях (например, в плоских конструкциях покрытия или в верхних этажах зданий), не должны прохо-
72
Рис. 84. Решение деформационного шва, проходящего через оконный проем двусторонним выносом консолей
/ — двусторонние консоли; 2 — уровень земли; 3 — деформационный шов; 4 — подвижное опирание; 5 — железобетонный каркас
Рис. 85. Пример устройства дополнительных деформационных швов па верхних этажах здания
1 — дополнительный деформационный шов; 2 — уровень земли
дить через все здание (рис. 85). Температурный шов должен иметь достаточно жесткое завершение, во избежание возникновения нерегулярных трещин.
1.5.10.	КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕШЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ В ЗДАНИЯХ РАЗЛИЧНОЙ ПЛАНИРОВОЧНОЙ СТРУКТУРЫ
Длина температурных комплексов не должна превышать допустимое расстояние между швами у отдельных видов конструкций. Швы должны быть размещены так, чтобы при любом планировочном решении каждый комплекс мог деформироваться самостоятельно. На рис. 86 изображено правильное и неправильное размещение швов. При решении варианта В свободное движение температурных комплексов не гарантировано.
Существуют основные условия для размещения швов. Это прежде всего выбор места размещения швов с учетом изменения жесткости конструкций здания (рис. 87). Деформационные
73
' max 40 м
Рис. 86. Правильное размещение деформационного шва в конструкции здания (4), имеющего в плане форму буквы L. Деформационный шов ограничивает свободное движение расчлененного шв'ами продольного блока (В)
Рис. 87. Правильное «размещение деформационных швов
а — п,ри изменении планировочной структуры; б — при изменении высотной жесткости здания; \1 — деформационный шов;
2 — уровень земли
Рис. 88. Правильное размещение де-форм анионного шва при изменении направления несущей конструкции здания
1 — каркасная конструкция
Рис. 89. «Влияние жесткой конструкции лестницы на размещение деформационных швов «при различных вариантах планировочной структуры деформационных комплексов здания
74
Рис. 90. Структура деформационных комплексов в зданиях, частично или полностью закрытых
Рис. 91. Расчленение деформационным швом самостоятельной жесткой конструкции лестницы в общественных зданиях
1 — жесткая конструкция лестницы; 2 — деформационный шов
Р.ис. 92. Правильное размещение деформационного шва между открытым (неотапливаемым) и закрытым (отапливаемым) зданиями
1 — здание открытое; 2 — здание закрытое
швы следует размещать также в местах, где меняется структура конструктивной системы здания (рис. 88). Для правильного размещения швов исключительное значение имеет расположение ядра жесткости здания (лестничной клетки или стены-диафрагмы; рис. 89 и 90). В зданиях с самостоятельным лестничным блоком, особенно в общественных зданиях, рекомендуется ядро жесткости (лестничную клетку) полностью отделить от остальных частей здания (рис. 91). Разделка швами примыкающих зданий зависит только от типа конструкции. Далее, не менее существенным является выбор места шва между зданиями различного назначения и различного типа, например между зданиями отапливаемыми и неотапливаемыми, закрытыми и открытыми. Каждое из этих зданий подвержено воздействию различного перепада температур, поэтому конструкции их испытывают различное тепловое расширение (рис. 92).
1.5.11. ВЫБОР МЕСТА РАСПОЛОЖЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА
В ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ЗДАНИЯ
Дополнительными конструкциями здания называют конструкции балконов, карнизов, парапетные стенки и т. п. Швы в этих конструкциях расположены на меньших расстояниях, чем швы самого здания (см. табл. 15—20).
.75
°)
Рис. 93. Расчленение деформационным швом бетонной стенки плоской конструкции покрытия
а — тщательное армирование в месте окончания шва; б — характер повреждений при несоблюдении условия «а»; в — схематический разрез бетонной стенки и кривая температуры; / — пол террасы; i2 — высота стенки; 3 — арматура; 4 — терраса; 5 — повреждение конструкции; 6 — кривая температуры поверхности
Рис. 94. Повреждение железобетонной балконной стенки жилого дома в Праге
Меньшие расстояния между швами объясняются большим расширением этих конструкций, поскольку они подвержены воздействию более высоких температур (рис. 93), затем малой толщиной конструкций, но главное тем, что, как правило, они заделаны в пояс жесткости, который препятствует их свободной деформации. Под большим напряжением эти конструкции чаще всего разрушаются, поэтому шов в месте его завершения необходимо достаточно армировать, чтобы при большом раскрытии в верхней его части не возникали нежелательные побочные трещинки (см. рис. 93).
На рис. 94 изображен разрушенный балкон, выполненный
76
Рис. 95. Повреждение аттика наружной стены .при плоской конструкции покрытия
из неармированного бетона, ориентированный на южную сторону. Трещины возникли на расстоянии 6—7 м друг от друга. Интересно, что расстояние между трещинами у всех балконов одинаково. Ширина трещин возрастает с повышением этажности здания, что свидетельствует об увеличении воздействия солнечной радиации в верхних этажах. На рис. 95 изображено разрушение стенки эксплуатируемой плоской конструкции покры
тия, выполненной также из неармированного бетона. Трещинки образовались равномерно с расстоянием 6 м и они настолько велики, что через них просачивается вода.
Если температурный шов проходит через ломаный участок ограждающей конструкции здания, необходима специальная
Рис. 96. Конструктивные варианты решения деформационных швов у ломаных в плане карнизов
а — прямой шов с сильным выносом карниза; б — простейшее искривление шва; в — двойное искривление шва; \1 — карниз; 2 — шов; 3 — несущая балка
разделка швом в выступающих частях конечных звеньев карнизов (рис. 96). Мероприятия, изображенные на рис. 97, конструктивно правильны, поскольку здесь нет излишне большого выступа.
1.5 12. ДЕФОРМАЦИОННЫЙ ШОВ ДОЛЖЕН ПРОХОДИТЬ ЧЕРЕЗ ШТУКАТУРНЫЙ СЛОЙ
Очень часто это обстоятельство упускается из виду, что впоследствии приводит к нежелательным дополнительным ремонтам. Примеров тому множество как в новых, так и в старых зданиях, поэтому принцип обязательного прохождения шва через все конструкции очень важен, поскольку штукатурка не
77
Рис. 97. Пример правильного решения деформационного шва в карнизе, ломаном в плане
Рис. 98. Деформационный шов здания отсутствует в отделом ном слое
Рис. 99. Деформационный шов, выполненный в виде «вложенного пролета», не проходит через штукатурку
78
Рис. 100. Фрагмент разрушения штукатурки расчлененного деформационным швам лестничного блока
Рис. 101. Сравнительно сложный деформационный шов, проходящий через штукатурку
обладает той необходимой упругостью, которая предупреждала бы повреждения при продолжительно повторяющихся деформациях в шве. Наружные швы рекомендуется перекрывать подвижной планкой или водосточной трубой (подробно об этом сказано ниже, в гл. 4). Наглядный пример повреждения штукатурки и облицовки в зоне шва изображен на рис. 98. К чему может привести отсутствие последовательности в работе, видно из рис. 99 и 100, где штукатурка обрушилась по всей площади. Шов был решен с помощью вложенного пролета в пространстве ядра жесткости (лестничного блока). Пример, изображенный на рис. 101, показывает, что при тщательном и последовательном выполнении работ при устройстве шва эти повреждения можно полностью исключить.
79
1.5.13. УСТРОЙСТВО ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ В ЗДАНИЯХ С ВЫСОКОЙ ВЕРОЯТНОСТЬЮ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРА
В зданиях, где может возникнуть пожар в процессе производства или в результате складирования воспламеняющихся веществ, ширина шва должна быть не менее 2—3 см. К этим зданиям не рекомендуется делать пристройки без дополнительных швов. Если температурная деформация в этих зданиях решена вложенным пролетом, должна быть предусмотрена доста-
Рпс. 102. Повреждение низких пристроек из-за сильных изменении объема здания, вызванных пожар-ОхМ
/ — план; 2 — место возникновения пожара; 3 — поврежденная пристройка: -/ — сужение деформационного шва; 5 — разрез; 6 — уровень земли; 7 — шов; 8 — место возникновения пожара
точная площадь опирания, чтобы при сильном растяжении не произошло разрушения конструкции. Если эти принципы не соблюдены, часто при пожарах разрушается несущая конструкция здания. На рис. 102 изображен склад горючих веществ, на последнем этаже которого вспыхнул пожар, вызвавший сильное растяжение несущей конструкции здания. В результате были разрушены низкие примыкающие здания. Шов был здесь достаточно широким, так что не произошло разрушения соседнего температурного комплекса.
1.5.14.	ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ КРУГЛЫХ ИЛИ КРИВОЛИНЕЙНЫХ В ПЛАНЕ КОНСТРУКЦИЙ
Исследование показало, что криволинейные в плане конструкции с радиусом вертикальной кривой менее 5—8 м не требуется разделывать швом. Если радиус вертикальной кривой больше, а также у слабоармированных конструкций необходимо устраивать деформационный шов и в арочной части с расстоянием 6—10 м (в зависимости от степени армирования и ориентации по странам света). На рис. 103 и 104 изображено полукруглое
80
в плане здание летнего кинотеатра в Будапеште, завершающееся с обеих сторон значительно вынесенной плитой покрытия. Как видно на фрагменте, трещины образовались на плите покрытия как на выпуклой, так и на вогнутой поверхности. В плите с южной ориентацией трещины возникали вдвое чаще.
Другой пример круглой в плане конструкции — здания почтамта — приводится в зарубежной технической литературе (рис. 105). Деформационные швы были устроены только в свободно вынесенной плите покрытия с расстоянием 5 м. Бетон сточных лотков на крыше во избежание повреждения кровли был также разделан швами.
1.5.15.	УСТРОЙСТВО ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ
В ЗДАНИЯХ КРЫТЫХ ПЛАВАТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНОВ
Конструкция плавательных бассейнов должна быть отделена швами от остальных частей здания, поскольку они возведены на самостоятельных фундаментах и воспринимают динамические воздействия. Собственно конструкцию здания бассейна не требуется разделывать деформационными швами, поскольку она не испытывает сильного влияния колебания температуры. В подземных резервуарах и бункерах большой вместимости швы устраивают в обоих направлениях. Детальный анализ приведен в специальной литературе.
Рис 10.3. Общий вид полукруглого в плане входа здания летнего кинотеатра в Будапеште с сильно вынесенной плитой покрытия
Рис. 104. Фрагмент повреждения полукруглой плиты покрытия летнего кино-театоа в Будапеште
Рис. 105. Размещение дополнительных деформационных швов у выступающей плиты покрытия здания почтамта
1 — дополнительные деформационные швы
81
1.5.16.	УСТРОЙСТВО ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ В НЕНЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЯХ
Бетонные поверхности террас, тротуаров, мостовых, разделительных перегородок, тротуарных бордюров и прочих дополнительных конструкций, подверженных действию солнечной радиации, следует разделять на небольшие участки швами, как
Рис. 106. Правильное расчленение деформационными швами бетонного тротуара в жилом районе в Праге
было указано в табл. 15—20. Пример правильного решения деформационных швов бетонного тротуара с уклоном в сторону ливнеприемника изображен на рис. 106. Тротуар образован бетонным слоем толщиной около 15 см с гравийным основанием. Площадь участков была назначена от 2 до 9 м2. Шов был заполнен песком.
1.5.17.	УСТРОЙСТВО ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ В БЕТОННОЙ ПОДГОТОВКЕ ИЛИ БЕТОНЕ СТОЧНЫХ ЛОТКОВ В плоских КОНСТРУКЦИЯХ ПОКРЫТИЯ
Неправильное устройство деформационных швов в этих конструкциях часто приводит к возникновению серьезных повреждений. Значительное расширение бетонной подготовки и бетона сточных лотков в плоских конструкциях покрытия, вызванное
82
Рис. 107. Повреждение торцовой надстройки жилого дома в Праге а — общий вид; б — фрагмент конструкции; 1 — кирпичная надстройка; 2 — бетон водосточного лотка; б — железобетонная конструкция
сильным нагревом, приводит при непосредственном сопряжении к отрыву (отторжению) аттика или выступающей части торцовой стены (рис. 107, а, б).
1.5.18.	УСТРОЙСТВО ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ В САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ — НАВЕСНЫХ СТЕНАХ
В заключение коснемся вопроса устройства деформационных швов в тех конструкциях, которые не составляют вместе со зданием жесткого монолитного единого целого. Современное строительство, особенно жилых и общественных зданий, ведется из сборных, изготовленных в заводских условиях элементов, собираемых на стройке в жесткий монолитный объем. Как говорилось выше, всякий элемент, который имеет определенную жесткость, изменяет свой объем под влиянием температуры. Это значит, что в монолитных зданиях, образованных из самостоятельно деформирующихся элементов, следует уделять особое внимание соединениям элементов. Несовершенное соединение элементов допускает самостоятельную деформацию, в результате в местах стыков образуются трещины. Это обстоятельство широко известно в панельном строительстве.
Проблема осложняется в случаях, если изменяется жесткость отдельных элементов или если для отдельных элементов используют различные конструктивные материалы с неодинаковой температурной деформацией. Пренебрежение этим фактором приводит к серьезным повреждениям (см. п. 1. 2.1).
В доказательство можно привести целый ряд примеров. В сборных домах в Праге были применены многослойные парапетные панели из бетона, которые были навешены к поперечным несущим стенам с шагом 6 м. Очень скоро сравнительно тонкие
83
парапетные панели на южной, сильно нагреваемой солнцем стороне прогнулись настолько, что это было видно невооруженным глазом. Причина деформации очевидна. Парапетные панели нагревались солнцем сильнее, чем все прочие конструкции здания, а их жесткое соединение с конструкцией здания не допускало свободной деформации.
Это обстоятельство навело специалистов на мысль, что любая конструкция, соединенная с другой конструкцией здания, должна иметь возможность для свободной деформации. Индустриализация строительства предполагает последовательное снижение массы зданий. В связи с этим необходимо полное отделение несущих конструкций от конструкций заполнения. Такими ненесущими конструкциями являются навесные стены. Последовательное снижение массы стенового заполнения привело к производству новых эффективных строительных материалов, создающих благоприятные условия для индустриального производства конструкций и перевозки их на большие расстояния.
Чтобы не допускать повреждений под влиянием различных изменений объема, следует соблюдать следующие принципы:
1.	Наружные элементы, статически не взаимодействующие с несущей конструкцией здания, должны быть соединены с нею так, чтобы была возможна их свободная деформация. Мероприятия, изображенные на рис. 108, свидетельствуют о функциональном назначении швов, которые допускают как свободную деформацию ограждающих элементов, так и их выпрямление во всех направлениях.
2.	Сопряжение несущей металлической конструкции навесных стен с теплоизоляционным заполнением должно быть решено так, чтобы гарантировались водонепроницаемость и свободное взаимное перемещение (рис. 109).
3.	Теплоизоляционное заполнение, проектируемое преимущественно в виде многослойных панелей, должно быть решено таким образом, чтобы неодинаковое удлинение ограждающих конструкций не явилось причиной его повреждения (рис. 110).
При конструировании новых элементов следует помнить об их физико-технической характеристике и о влиянии объемных деформаций, которым подвержены прежде всего наружные элементы.
Целью данной части книги было указать на основные конструктивные принципы решения деформационных швов, устраиваемых для обеспечения свободных изменений объема строительных конструкций. Поскольку проблема в целом довольно обширна, были приведены только типичные примеры швов, которые устраивают в жилых и общественных зданиях. Специалисты-строители должны знать, что в зданиях больших размеров необходимо уже в начале проектирования думать об экономически эффективном решении конструкций зданий и их дополнительных элементов.
84
Рис. 108. Прикрепление навесной панели наружной стены к железобетонной (кон'струвдии перекрытия
а — свободно навешенная панель; б — панель навешена к предварительно забетонированному профилю в конструкции перекрытия; в — крепление навесной панели в плане;
1 — навесная стена; 2 — конструкция перекрытия; 3 — перекрытие; 4 — уплотнение;
5 — стена
Рис. 109. Упругое соединение теплоизоляционного заполнения с металлическим каркасом навесной панели наружной стены
а — заполнение уплотнено упругим теплоизоляционным материалом или мастикой; б — заполнение уплотнено упрухим профилем из поливинилхлорида; в — упругая накладка из неопрена, хорошо герметизирующая и допускающая свободную деформацию; 1 — металлический профиль; 2 — заполнения; 3 — уплотнение; 4 — мастика; 5 — деформационная накладка
Рис. 110. Конструирование многослойного заполнения навесных стен
а — характер деформации заполнения; б — исключение упругой деформации изоляционного заполнения; в — расчленение обеих ограждающих конструкций заполнения упругим уплотнением; г — отделение поверхностей ограждения изоляционного заполнения воздушной прослойкой; / — сильное нагревание солнечными лучами; 2 — деформация; 3 — жесткое заполнение; 4 — многослойная панель; 5 — упругое заполнение; 6 — теплоизоляция; 7 — мастика; 8 — изоляционное заполнение; 9 — воздушная прослойка
85
2.	Конструктивные принципы устройства деформационных швов при различной осадке отдельных частей здания
Как известно, нагрузка, передаваемая зданием на грунт основания, в той или иной степени сжимает его, в результате чего происходит осадка здания. В большинстве случаев не удается точно определить степень осадки здания в целом и особенно неравномерную осадку его отдельных частей. Еще сложнее определить процесс осадки здания во времени. Бытует старое мнение, что конструкция здания и грунт основания взаимодействуют как одно целое и что они могут оказывать друг на друга взаимное влияние, особенно при их деформации. Однако точное взаимоотношение не было достаточно изучено, поскольку разнородность грунтов оснований и их сжимаемость весьма разнообразны, что и является основной причиной неравномерной осадки зданий и их отдельных частей. Если бы осадка здания по всей площади была одинаковой, не возникала бы опасность его повреждений и деформации. Однако грунт основания не всегда однороден и неодинаково нагружен даже у зданий одинаковой этажности или при одинаковой нагрузке отдельных частей здания. Помимо собственной силы тяжести фундаменты здания воспринимают также временные нагрузки, которые носят переменный характер, и следовательно, меняется пригрузка фундаментов. К тому же прочие факторы, например ветер, часто оказывают влияние на неравномерную осадку, особенно в зданиях многоэтажных, а также в зданиях, масса которых непрерывно* снижается.
Сжимание грунта основания начинается уже при частичном нагружении здания и продолжается с увеличением пригрузки в процессе строительства. Иногда сжимание продолжается и после завершения строительства, особенно при заложении фундаментов на связных грунтах, на которых не может быть обеспечена равномерная осадка. Поэтому необходимо, чтобы в этих случаях были выбраны конструкции, способные противостоять неравномерной осадке. Причиной частых повреждений является проектирование конструкций, не соответствующих характеру основания фундамента или неравномерной нагрузке, и то, что не всегда учитывается влияние этих факторов при решении конфигурации здания в плане. Необходимо выбрать такие конструктивную систему здания, тип и способ заложения фундамента, которые обеспечат устойчивость здания, эффективную и экономичную эксплуатацию его на протяжении всего срока службы.
В настоящей главе приведены некоторые конструктивные принципы выбора типа деформационных швов, что позволит в
86
определенной степени предотвратить в последующем опасные реформации здания. Из-за обширности проблемы решения и устройства деформационных швов в настоящей публикации не рассматриваются особые случаи, например строительство на подрабатываемой территории и т. п.
Прежде чем перейти к анализу причин неравномерной осадки и принципов выбора типа температурных швов, коротко рассмотрим вопрос осадки и влияния ее на устойчивость здания. Далее коснемся вопроса допустимой осадки здания как единого целого, допустимой неравномерной осадки отдельных его частей и классификации жесткости конструкций здания.
2.1.	ОСАДКА И ЕЕ ВЛИЯНИЕ
НА УСТОЙЧИВОСТЬ ЗДАНИЯ
Что касается обеспечения устойчивости здания, то теория механики грунтов позволяет до некоторой степени определить осадку грунтов основания под фундаментами. В настоящее время специалисты могут определить величину осадки здания с точностью, достаточной для практических целей. В большинстве стран установлена допускаемая нагрузка на грунты основания соответственно допускаемой осадке.
Максимальная общая осадка, не вызывающая повреждения здания, зависит прежде всего от типа конструкции и конкретных условий, в которых ведется строительство. Однако неравномерная осадка отдельных частей здания, обусловленная неоднородностью грунта или неодинаковой нагрузкой здания на его фундамент, намного важнее для его устойчивости, нежели допускаемая максимальная величина осадки, регламентируемая различными нормативными документами.
Значительное неравномерное оседание отдельных частей здания можно предотвратить устройством между ними деформационного шва. На участках с грунтовыми водами требуется детальное решение шва.
В табл. 22 и 23 приведена максимальная величина допустимой осадки здания в целом, а в табл. 24 и 25 — максимальное различие величин допускаемой нагрузки на отдельные части здания для различных типов конструкций. Данные взяты из польского стандарта ВП-03020, представленного на Международном конгрессе «Механика грунтов и оснований» в Лондоне в 1957 г., из советского СНиП П-В.1-62, из книги «Mechanics in Engineering Practice», гл. 54, с. 422 и из книги А. Мысливца «Механика грунтов», 1957, с. 239—240.
Как следует из таблиц, все вышеуказанные величины, колеблющиеся от 2 до 15 см (2 см предусматривает Терзаги), признаны максимальной (безопасной) осадкой здания каменной конструкции. Для сооружений жесткой конструкции на фундаментных плитах (силосы, дымовые трубы) допустимая осадка
87
составляет до 30 см. Сложнее определить предельные величины неравномерной осадки отдельных частей здания.
Из теории известно, что здания со статически определимыми конструкциями выдерживают неравномерность осадки легче, чем конструкции статически неопределимые. Практика, однако, показывает, что даже статически неопределимые конструкции допускают сравнительно большую разницу в осадке отдельных частей здания. Специальное обследование поврежденных в войну конструкций установило, что устойчивость статически неопределимых систем намного выше, чем дают теоретические расчеты, поэтому таблицы, составленные различными учеными^ устанавливают величины допустимой разницы в осадке более высокие, чем нормативные.
Таблица 22. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ДОПУСКАЕМОЙ ОБЩЕЙ ОСАДКИ ЗДАНИЯ ПО А. МЫСЛИВЦУ
Конструкция здания и тип фундамента	Осадка	
	см	степень
Здания с неармированными кирпичными стенами на ленточных и отдельно стоящих фундаментах при отношении длины L к ее высоте Н (от подошвы фундамента): А/Я = 2,5-	8	Средняя
LfH= 1,5	10'	»
Здания с кирпичными стенами, усиленными железобетонными поясами (независимо от LjH) Сплошные железобетонные фундаменты доменных	1,5)	»
	30>	»
печей, силосов, заводских труб, водонапорных башен и т. д. Фундаменты одноэтажных промышленных зданий при шаге колонн: 6 м	8	Абсолютная
12 м	12	»
Здания рамной конструкции	1-0	Средняя
Таблица 23. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ ДОПУСТИМОЙ ОБЩЕЙ ОСАДКИ ЗДАНИЯ
Тип конструкции	Норма	
	СССР от 1955 г. (см)	Польская от 1956 г. (см)
Здание кирпичное на ленточных или отдельно стоящих фундаментах	8—1,0	2,-6
Здания смешанной кладки с железобетонными балками, колоннами, поясами	15	3—6
Каркасные здания рамной конструкции	ю.	2—4
Массивные жесткие здания на сплошных фундаментах (трубы, силосы, водонапорные башни и т. д.)	30	8—12
88
Таблица 24. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ НЕРАВНОМЕРНОЙ ОСАДКИ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И КОНСТРУКЦИЙ ПО ДАННЫМ А. МЫСЛИВЦА
Вид деформации	Относительные деформации грунта основания	
	песчаные и глинистые в твердом состоянии	глинистые в пластическом состоянии
1	9	3
Относительная разность осадок фундаментов жилых и промышленных зданий для: металлических и железобетонных рамных	0,0-02 L	0,Q02 L
конструкций Крайние ряды колонн с кирпичным заполнением	0,0007 L	0,001 L
стен Конструкции, в которых не возникают дополни-	0,005 L	0,005 L
тельные напряжения при неравномерной осадке фундаментов Относительный прогиб неармированных кирпичных стен для: многоэтажных жилых и административных зданий при отношении длины прогибающейся части стены L к ее высоте Н:	0,0003	0,0004
	0,0005	0,0007
одноэтажных промышленных зданий	0,001	0,001
Крен плитных фундаментов высоких жестких со-	0,004	0,004
оружений (трубы, водонапорные башни, силосы и т. д.) при неравномерном воздействии всей нагрузки		
Примечания: 1. L — расстояние между осями колонн фундаментов.
2. Относительный прогиб — отношение между максимальной длиной и высотой прогиба части здания или конструкции. Наклон — отношение разницы осадки двух противоположных концов фундамента к расстоянию между этими концами.
Таблица 25. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ НЕРАВНОМЕРНОЙ ОСАДКИ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И КОНСТРУКЦИЙ
Тип конструкций	Допускаемая разница осадки		
	СССР от 1955 г.	Польская норма от 1956 г.	Пак — Терзагп
Статически определимые конструкции	—	1/200 L—1/400 L	—
Здания со смешанной кладкой стен, т. е. с железобетонными балками, колоннами, возможно с железобетонными поясами	1/200 Л—1/10.00 L	1/400 L—1/600 L	2 см
Каменные или железобетонные конструкции зданий повышенной этажности	1/50,0 L	1/600 Л—1/1000 Л	
89
Если известен расчет осадки всего здания с точностью, достаточной для практических целей, очень трудно точно рассчитать разницу в осадке отдельных его частей. Кроме прочих факторов, действующих в самом здании, разница в осадке зависит от грунта основания, который не только недостаточно известен в пределах всех частей плана здания, но имеет довольно сложную форму деформации. Исходя из этих соображений Тер-заги напоминает, что разницу в осадке отдельных частей здания необходимо определить как частное величины общей осадки здания. Терзаги ограничил величину разницы в осадке 0,5— —0,75 величины общей осадки. Окончательная величина зависит от характера и вида грунта основания, его мощности, вида конструкции и прочих факторов.,
В случаях когда фундаменты всего здания запроектированы так, что их размеры соответствуют наиболее сжимаемой преобладающей части основания, лежащей под фундаментами здания, особенно при сложных условиях заложения, и если разница в осадке отдельных частей здания не превысила установленный предел для принятого вида конструкции, то не следует опасаться повреждения конструкции здания и принимать специальные меры для обеспечения его устойчивости (устройство деформационного шва для восприятия неравномерной осадки).
Устройство деформационных швов, предназначенных для восприятия неравномерной осадки и проходящих через все здание, включая конструкцию фундамента, является весьма сложным техническим мероприятием, особенно в условиях неравномерно сжимаемых грунтов, а также на участках с грунтовыми водами. Поэтому при проектировании деформационных швов следует особенно точно учитывать технико-экономическую необходимость проведения соответствующих мероприятий.
В технической литературе, посвященной закладке фундаментов зданий, совершенно не упоминается о выборе деформационных швов для восприятия неравномерной осадки, а в работах, касающихся этой проблемы, об этом упоминается вскользь.
Некоторые специалисты, как, например, Е. Шеел («Fonda-tions», 1954, с. 3—39), рекомендуют в случаях неравномерной осадки отдельных частей здания устраивать сильноармирован-ные продольные ленточные фундаменты без деформационного шва даже при закладке фундаментов отдельных частей здания на существенно изменяющемся грунте основания. Эти мероприятия рекомендуется проводить также в тех случаях, когда одна часть здания заложена на скальном основании, а другая на сжимаемых грунтах. Целесообразность применения такого способа доказал Шеел на стройках, им руководимых. Было бы интересно по истечении нескольких лет провести обследование этих зданий. Вполне возможно, что в некоторых случаях это решение может быть экономичным и эффективным.
90
2.2.	КЛАССИФИКАЦИЯ ЖЕСТКОСТИ КОНСТРУКЦИИ
Этот критерий нельзя определить с абсолютной точностью для любой конструкции, поэтому классификация может быть только приблизительной.
а)	Конструкция абсолютно жесткая — не наблюдается взаимного перемещения отдельных ее частей, и конструкция оседает как единый пространственный элемент (например, силосы на общей плите фундамента, доменные печи, заводские дымовые трубы и прочие конструкции).
б)	Конструкции жесткие — состоят из отдельных элементов, соединенных между собой во всех направлениях. Эти конструкции способны без риска воспринимать незначительные взаимные перемещения (например, железобетонные рамные конструкции, каменные здания с несущими кирпичными стенами, армированными в отдельных местах, и развязанные железобетонной конструкцией перекрытия).
в)	Конструкции средней жесткости, жестко сопряженные между собой, но не во всех направлениях, весьма чувствительные к неравномерной осадке (например, рамы на самостоятельных фундаментах, слабоармированные конструкциями перекрытий и т. п.).
г)	Конструкции, элементы которых свободно сопряжены и которые допускают взаимное перемещение конструктивных элементов. При перемещении элементов не возникает дополнительных напряжений (например, у колонн на самостоятельных фундаментах со свободно уложенной несущей конструкцией перекрытия).
Если разница в осадке у отдельных фундаментов неразрезной монолитной конструкции не превышает величины двукратного прогиба кратчайшего пролета, то влияние осадки опор на увеличение нагрузки не учитывается. Конструкция пространственного типа абсолютно жесткая, что подтверждается многочисленными объектами.
Жесткость жилых каменных зданий оценивается в связи с принятой конструктивной системой, например здания с железобетонными перекрытиями можно считать жесткими, здания из сборных элементов — частично жесткими.
Жесткость сплошной кирпичной стены без проемов в данном случае является функцией отношения высоты стены к ее длине. Чем больше будет это отношение, тем жестче стена и тем сильнее будет сопротивление деформации даже на податливом грунте основания. Между тем эта зависимость достаточно не изучена, поэтому для ее решения нет точных данных. Величина растягивающих напряжений в стене зависит, следовательно, от отношения высоты стены к ее длине. Это означает, что даже обычная кирпичная стена может остаться неповрежденной, если выбранное отношение высоты к длине будет учитывать подат
91
ливость грунта основания и прочность кладки. Из опыта ориентировочно следует:
При отношении /7:А=1:1—жесткая стена; при отношении 1:2 — полужесткая стена, которая может быть заложена на грунте достаточно податливом; при отношении 1:3 — недостаточно жесткая стена. Можно ожидать, что возникнут повреждения даже при закладке на слабоподатливом грунте основания.
Проемы в кирпичной стене снижают жесткость и тем значительнее, чем больше их размеры и количество. Отсюда следует, что при неблагоприятных условиях заложения фундаментов, а также при большем числе проемов в стенах кирпичную кладку необходимо усилить железобетонными поясами жесткости или арматурой, вложенной в деформационные швы для восприятия растягивающих напряжений. Пояса жесткости или арматура, уложенная во время кладки стен в швы для восприятия растяжений в стене, значительно повышают ее жесткость. Чтобы обеспечить устойчивость здания из кирпичной кладки, возведенной на податливом основании, необходимо кирпичные стены соответствующим образом усилить (армировать). Поэтому при закладке здания на неравномерно сжимаемых грунтах необходимо помнить о том, чтобы в подошве фундамента не была превышена допускаемая нагрузка на грунт основания и была обеспечена достаточная жесткость самой несущей конструкции.
Теперь можно перейти к рассмотрению основных причин неравномерной осадки конструкций, которая оказывает существенное влияние на нежелательную деформацию здания, и коснуться проблемы уменьшения неравномерной осадки.
2.3.	ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ НЕРАВНОМЕРНОЙ ОСАДКИ ЗДАНИЙ
Неоднородность структуры, слоистость и последующие изменения свойств грунтов основания (колебание уровня стояния грунтовых вод), а также влияние местных условий обусловливают неравномерную осадку зданий. Неравномерная нагрузка на отдельные части здания вызывает также его неравномерную осадку:
при неодинаковой временной нагрузке (склады, библиотеки и прочие здания);
при неодинаковой высоте отдельных частей здания и глубине заложения фундаментов;
при различной конструктивной системе отдельных частей здания, а отсюда — неодинаковой форме конструкций фундаментов;
при различной продолжительности строительства.
92
2.3.1.	ВЛИЯНИЕ СЛОИСТОСТИ, НЕОДИНАКОВОЙ СЖИМАЕМОСТИ И РАЗНОРОДНОСТИ СТРУКТУРЫ ГРУНТА НА КОНСТРУКЦИИ
Одинаковые объекты, возведенные на разных грунтах основания, всегда будут иметь неодинаковую осадку. При определении величины осадки зданий не следует забывать о ряде факторов, которые часто являются основной причиной повреждения здания. К ним относятся: влияние грунтовых вод (колебание их уровня), последующая прокладка местной канализации, регулирование русла реки, что может вызвать значительные повреждения зданий, особенно тех, фундаменты которых заложены на разных глубинах (рис. 111). Структура грунта может быть нарушена также при искусственном понижении уровня грунтовых вод. Отрицательное влияние не несущую способность и осадку грунта может оказать небрежная работа землеройных машин, когда обрушение грунта при рытье котлована вызывает повышенную осадку по сравнению с предполагаемой.
Рис. 111. Деформация, обусловленная понижением уровня грунтовых вод 1 — увеличение осадки; 2 — наклон здания; 3 — место повреждения; 4 — первоначальный уровень грунтовой воды; 5 — уровень земли; 6 — пониженный уровень грунтовых вод
Из сказанного следует, что уже при проектировании здания необходимо учитывать неблагоприятные воздействия, которые могут возникнуть в грунте основания.
Наиболее серьезной причиной неравномерной осадки является сама структура грунта основания, его неравномерная сжимаемость или неоднородность структуры отдельных его слоев. Следует обратить внимание на ряд типичных отклонений свойств грунтов оснований.
Например, наклонные слои грунта основания или отдельные включения крупных размеров (рис. 112) всегда являются источником неравномерной осадки конструкции. Если граница двух слоев наклонная, но плоская, наклон конструкции произойдет только в соответствии со степенью сжимаемости отдельных слоев.
93.
Рис. 112. Влияние структуры грунта основания на характер деформации здания
1 — деформация; 2 — грунт со слабой несущей способностью; 3 — уровень земли; 4 — грунт с достаточной несущей способностью; 5 — грунт со слабой несущей способностью
Рис. ИЗ. Характер деформации зданий, возводимых та неоднородных грунтах основания волнистого профиля
/ — деформация; 2 — уровень земли; 3 — грунт с достаточной несущей способностью; 4 — грунт с меньшей несущей способностью
Рис. 114. Деформации зданий, возводимых на неоднородном грунте основания волнистого профиля
/ — характер деформации; 2 — уровень земли; 3 — грунт с достаточной несущей способностью; 4 — грунт со слабой несущей способностью
Более сложная задача — закладка фундамента на волнистом основании, т. е. если волнистым является переход между отдельными видами грунтов основания. Осадка и деформация здания будет зависеть от сжимаемости отдельных слоев грунта. Если более сжимаемым будет верхний слой, здание прогнется в центре, если верхний слой менее сжимаем, осядут края здания (рис. 113). При обратной волнистости слоев (рис. 114) дефор
•94
мация произойдет в обратной последовательности. Если менее сжимаемым будет нижний слой, произойдет повреждение здания в верхней части, края здания осядут и, наоборот, если верхний слой грунта менее сжимаем, здание прогнется к середине.
Указанная структура грунта основания всегда вызывает неравномерную осадку конструкций. Характер такой неравномерной осадки можно определить заранее и в соответствии с этим следует проектировать конструкцию фундамента и других частей здания, а также проводить выбор конструктивных мер, с тем, чтобы уменьшить неравномерную осадку или полностью ее ликвидировать.
Сложнейшим делом является закладка фундаментов на грунтах, содержащих в своей структуре линзы со слабой несущей способностью грунта и повышенной влагонасыщенностью или наносы ледникового периода со скоплениями блуждающих валунов (рис. 115). В этих случаях установить указанные явления в структуре грунта нелегко. Осадку можно определить приблизительно, но очень трудно найти ее точные параметры. Сложным вопросом является также наличие сплошного, но неравномерно сжимаемого слоя грунта. Неравномерную сжимаемость слоя, оказывающую существенное влияние на осадку грунта, также весьма трудно определить. Этот слой может быть образован торфом, мелкой глиной, перемешанной с торфом; это может быть насыпной слой различных отходов и сильноувлажнен-ная глинистая почва (рис. 116).
Рис. 115. Влияние линзообразных включений с неравномерной сжимаемостью и блуждающих валунов в основании фундамента на деформацию здания
/ — деформация; <2 — уровень земли; 3 --грунт с достаточной несущей способностью; 4 — скопления блуждающих валу-
нов
Рис. 11-6. Влияние неравномерной сжимаемости слоя грунта на пространственную деформацию здания
/ — деформация; 2 — уровень земли; 3 — слой грунта с наибольшей сжимаемостью
95
Рис. 117. Влияние глубины залегания слоя грунта со слабой несущей способностью на характер деформации здания
1 — уровень земли; 2 — слой грунта со слабой несущей способностью; 3 — глубина равна примерно 1 -?2 ширины здания;
4 — малая глубина
Рис. 118. Слой грунта малой мощности со слабой несущей способностью заменен гравийно-песчаной подушкой
/ — уровень земли; 2 — гравийно-песчаная подушка; 3 — слой грунта- со слабой несущей способностью
Часто слои, обладающие слабой несущей способностью, за" легают на большой глубине (рис. 117, а). В таких случаях закладку фундамента нужно производить непосредственно на вскрышном несущем слое.
Однако в тех случаях, когда толщина покровного несущего слоя сравнительно небольшая (рис. 117,6), следует определить целесообразность закладки фундамента на таких грунтах. Необходимо сравнить затраты на повышение жесткости и устойчивости конструкции верхней части здания с затратами на возможное глубокое заложение фундамента. Найдено, что затраты на усиление конструкции и устройство деформационных швов меньше затрат на глубокое заложение. Если толщина слабонесущего слоя составляет 2—3 м до подошвы фундамента, то его можно заменить песчаной или гравийно-песчаной подушкой (рис. 118).
На степень деформации основания фундамента оказывает влияние толщина сжимаемого слоя. На рис. 119 изображена осадка и деформация зданий, возведенных в подобных условиях. Как показывает практика, при большой толщине сжимаемости грунта наибольшая осадка наблюдается в центре здания. При небольшой толщине наибольшая осадка происходит по краям здания вследствие выдавливания грунта в стороны.
Значительное влияние на деформацию здания оказывает также вид грунта основания. На рис. 120 изображена деформация здания на несвязных грунтах (особенно песчаных) и на связных грунтах (например, на глинистых).
96
Рис. 119. Влияние сжимаемого слоя грунта разной .мощности на направление и величину деформации здания
/ — уровень земли; 2 — наибольшая ширина шва; 3 — твердый скальный слой грунта;
4— наименьшая ширина шва
Рис. 120. Обычный характер деформации зданий, возведенных на несвязных и связных грунтах основания
/_уровекь земли; 2 —характер деформации; 3 — несвязные грунты; 4 — деформация; 5 — связные грунты
В заключение необходимо также сказать о влиянии органических веществ, содержащихся в значительно сжимаемых слоях. Чем больше органических веществ содержит грунт, тем выше степень его сжимаемости и неравномерности оседания. Поэтому наличие сильно сжимаемого слоя с органическими веществами может быть причиной неравномерной осадки зданий. Если рассматривать деформацию только относительно закономерностей механики грунтов, можно сделать ряд выводов: чем выше степень сжимаемости грунта, тем больше будет и неравномерная осадка здания. Если объект заложен на сла-босжимаемых грунтах, не следует принимать во внимание ни величину площади отдельных фундаментов, ни общий характер планировочного решения объекта, поскольку неравномерная осадка здания будет несущественной. Однако на сжимаемых грунтах следует учитывать все факторы, которые могли бы повлиять на осадку здания, в связи с чем необходимо своевременно предусмотреть соответствующие меры. Необходимо уделять внимание также грунтам, которые в естественном состоянии обладают высокой несущей способностью и слабой сжимаемостью, но при нарушении их структуры или увлажнении они утрачивают эти свойства. Это относится прежде всего к глинистым грунтам, озерным отложениям, суглинкам и супесям при высоком уровне стояния грунтовых вод, лёссам и тому подобным грунтам. Поэтому нельзя грубо нарушать
4 Зак. 485
97
структуру грунта под подошвой фундамента, где наблюдается наибольшая сжимаемость грунтов основания.
Существует много характеристик структуры грунта основания. Здесь приведены только наиболее существенные. Если грунты по своей структуре неудовлетворительны, особенно для закладки фундаментов сооружений, наиболее чувствительных к неравномерной осадке (как-то: мостовые опоры, зерносилосы,. силосы для цемента, большие подпорные стенки), следует принять способ глубокого заложения. Для жилых зданий, особенно малоэтажных (четырех-пятиэтажных), этот способ экономически не обоснован. При закладке фундаментов многоэтажных зданий в подобных условиях целесообразно отказаться от способа глубокого заложения при условии правильного выбора типа конструкции, устройства деформационных швов, что обеспечит значительную экономию средств.
Следовательно, необходимо искать наиболее простое и дешевое конструктивное решение, которое должно отвечать всем требованиям. Грунты основания редко бывают однородными и благоприятными по всей площади здания, особенно, если речь идет о зданиях большой площади в плане, поэтому некоторые специалисты-строители, во избежание повреждений конструкции здания вследствие неравномерной осадки, принимают даже для легких зданий глубокое заложение фундамента или членение здания деформационными швами на большое число частей, самостоятельно деформируемых. Однако деформационные швы, воспринимающие неравномерную осадку, следует устраивать сквозными через все здание и фундаменты. Совершенно очевидно, что устройство деформационных швов, особенно при заложении в уровне стояния грунтовых вод, не всегда является простым делом. Особенно сложно производить уплотнение деформационных швов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Поэтому прежде чем выбрать подходящую конструкцию' здания, необходимо сопоставить все возможные варианты обеспечения надежности конструкции.
Нельзя проектировать заложение фундамента только с учетом геологических условий без знания конфигурации здания в плане, его функционального назначения, конструктивного решения и т. д. Часто, как показывают практика и исследования, решение, предусматривающее обеспечение надежности конструкции здания, может быть экономически неэффективным. Фундамент здания должен быть прочным настолько, чтобы исключить возможность повреждения здания, и одновременно затраты на его устройство не должны быть высокими в; процентном отношении к общей стоимости здания.
Последующая часть этого раздела книги предназначается для инженеров-конструкторов, занимающихся проектированием зданий на неравномерно деформируемом основании. Окон-
98
Рис. 121. Уменьшение пли исключение неравномерной осадки путем расширения конструкций фундамента J— уровень земли; 2 — расширенный фундамент; 3 — сжимаемый слой грунта; 4 — •слабосжимаемый слой грунта; 5 — относительное расширение; 6 — план фундамента
Рис. 122. Монолитная жесткая конструкция подзем-ной части здания, снижающая ожидаемую неравномерную осадку
/— уровень земли; 2 — жесткая конструкция подвала; 3 — сжимаемый слой грунта
нательное решение всегда должно быть оптимальным при сопоставлении нескольких вариантов.
1-й вариант решения. Относительное расширение фундаментов.
Относительное расширение фундаментов принимают для того, чтобы воспрепятствовать неравномерной осадке по законам механики грунтов (рис. 121). Если различие грунта основания или нагрузки отдельных частей здания сравнительно невелики, можно запроектировать относительное расширение фундаментов в целях восприятия неравномерной осадки и усилить конструкцию здания железобетонными поясами жесткости.
2-й вариант решения. У'всличение жесткости всего здания или его нижней части.
Конструкция здания должна быть настолько жесткой, чтобы работать как единое целое.
Жесткость здания обеспечивают повышенной жесткостью фундаментов (например, с помощью плитной конструкции фундамента, жесткими конструкциями перекрытий, поясами жесткости и прочими конструктивными способами (рис. 122).
3-й вариант решения. Планировка здания должна соответствовать форме основания фундамента.
Такое решение может уменьшить или исключить неравномерную осадку (рис. 123). Необходимо, чтобы проектировщики в самой начальной стадии проектирования знали геологический профиль основания фундамента. Нет необходимости
4* Зак. 485
99
Рис. 123. Соответствие конструктивно-планировочной структуры здания профилю основания фундамента
1 — уровень земли; 2 — слой грунта с достаточной несущей способностью
Рис. 124. Разделение здания деформационными швами на небольшие-жесткие блоки для исключения пространственной деформации при возведении на неоднородно сжимаемом основании
1— уровень земли; 2 — деформация; 3 — слой грунта с достаточной несущей способностью
Рис. 125. Характер деформации здания, возведенного на неоднородных грунтах основания
1 — повреждения; 2 — уровень земли; 3 — слой грунта с достаточной несущей способностью
подчеркивать, что скорректированный с учетом этого обстоятельства проект принесет значительную экономию.
4-й вариант решения. Членение здания с помощью деформационных швов на небольшие жесткие блоки.
Если здание слишком большой площади в плане и нельзя гарантировать его общую пространственную жесткость, необходимо расчленить здание на небольшие жесткие блоки (рис. 124). При выборе размещения деформационных швов необходимо учитывать направление деформации отдельных блоков. Швы должны быть выполнены и размещены так, чтобы не было нарушено свободное перемещение отдельных блоков. Ширина шва должна обеспечивать возможный наклон верхней части блоков. Для отдельных деформационных блоков здания
100
следует заранее определить необходимый строительный подъем, чтобы после уплотнения грунта они по возможности остались в одном уровне. Благодаря такому конструктивному приему существенно снизится процент армирования конструкций, необходимый для обеспечения жесткости всего здания. Это решение целесообразно в тех сучаях, когда часть здания заложена на полыней глубине, на неоднородном грунте с различной сжимаемостью и где могут возникнуть значительные деформации (рис. 125). На рис. 126,а изображено членение здания деформационными швами на отдельные части, заложенные на разной глубине и на различных грунтах основания. Интересное решение, связанное со снижением или исключением опасной .деформации здания, заложенного на разной глубине, приведено на рис. 126, б. Чтобы обеспечить равномерную осадку всего здания, используем решение А, которое предполагает увеличение осадки средней части путем применения глиняной подушки. Второе решение Б исключает деформацию благодаря тому, что весь средний блок заложен на одинаковом грунте с помощью коротких свай, а крылья здания, возведенные на грунте с меньшей несущей способностью, достаточно хорошо разделены деформационными швами.
5-й вариант решения. Применение щебенисто-песчаных по-душек.
Для уменьшения неравномерной осадки иногда целесообразно произвести искусственное изменение грунта основания путем уплотнения, инъецирования или устройства щебенисто-песчаной или суглинистой подушки, что позволит уменьшить или увеличить осадку отдельных частей здания (рис. 127).
6-й вариант решения. Использование фундаментов глубокого заложения.
Если слой грунта не обладает достаточной несущей способностью или значительно меняется толщина верхних его слоев, целесообразно использовать способ глубокого заложения фундамента. Тип фундамента глубокого заложения зависит от вида основания и экономичности способа его устройства (рис. 128).
Влияние основания грунта на выбор и решение деформационных швов можно проиллюстрировать следующими примерами.
Даже равномерная, но сравнительно большая осадка иногда влияет на условия эксплуатации и архитектурный облик здания. Как уже говорилось, равномерная осадка здания не сопровождается опасной деформацией несущих конструкций. Однако большая осадка может оказать неблагоприятное воздействие на условия эксплуатации здания. На рис. 129 изображен пример значительной осадки, которая вызвала повреждение гидроизоляции и затруднила вход в здание. Известно, что в Ленинграде некоторые здания осели до 70 см и не вызвали сколько-нибудь существенной деформации несущих конст-
101
Рис. 126. Конструктивное решение зданий, фундаменты которых заложены на разной глубине и на неодинаково сжимаемых грунтах
д — разрезка швами боковых крыльев здания, заложенных на слабонесущих грунтах; б — использование глиняной подушки для увеличения осадки средней части. Средний блок заложен на сваях и однородных грунтах основания. Крайние блоки здания, заложенные на слабонесущих грунтах, отделены деформационными швами (а); 1 — деформационный шов; 2— уровень земли; 3 — слабонесущий грунт; 4— грунт с достаточной несущей способностью; 5 — без деформации; 6 — с деформацией; 7 — глиняная подушка; 8 — короткие сваи; 9 — гравийно-песчаный слой; 10 — скальный грунт
Рис. 127. Уменьшение неравномерной осадки с .помощью гравийно-песчаной или глиняной подушки
/ — уровень земли; 2 — глиняная подушка; 3 — грунт с достаточной несущей способностью; 4 — гравийно-песчаная подушка; 5 — упругая конструкция фундамента
Рис. 128. Схема глубинного заложения фундаментов зданий на неоднородном грунте основания
/ — столбчатые; 2 — грунт с достаточной несущей способностью; 3 — на сваях; 4 — на опускных колодцах
102
Рис. 129. Повреждение вспомогательных конструкции под действием значительной равномерной осадки здания
а — первоначальное проектное положение; б — состояние после осадки здания; /— уровень земли; 2 — величина общей осадки здания; 3 —- дополнительные мероприятия
рукций. Однако в результате изменился их архитектурный об» лик. Об этом обстоятельстве необходимо помнить и заранее учитывать возможную значительную осадку здания. В этих случаях следует производить отделение примыкающих частей здания, например крытых входов, террас, ступеней, осветительных шахт и прочих конструкций. Таким образом, если это обстоятельство известно, необходимо все менее нагруженные части здания отделить от главной конструкции температурноусадочными швами во избежание позднейших разрушений.
Приведем пример. Если здание имеет большие размеры в плане, его можно расчленить деформационными швами на небольшие жесткие блоки во избежание возможных деформаций от неравномерной осадки грунта основания. Однако в случае неправильной оценки степени осадки отдельных блоков, возможной разницы осадки во времени могут возникнуть весьма неблагоприятные последствия, поэтому в проекте следует обеспечить каждой части здания равномерную самостоятельную осадку. Возможная неравномерность может быть компенсирована правильно выбранной шириной деформационного шва.
Для здания, возведенного на разнородном грунте основания и расчлененного деформационными швами в целях предотвращения неравномерной осадки, были выбраны различные способы заложения фундаментов для отдельных блоков (рис. 130). Здание в плане имело Г-образную форму.
Как показано на рисунке, грунт с достаточной несущей способностью в направлении короткой стороны здания значительно осел. Другое крыло здания было возведено на грунте с достаточной несущей способностью. Отделенный деформационным швом блок на конце короткого крыла здания был заложен на сваях. На рис. 131 изображен характер позднейшей деформации здания.
Оказалось, что деформационные швы были неправильно рассчитаны и выполнены. Они не проходили через все части ада пня (например, через карнизы, штукатурку и парапеты).
103
Рис. 130. Здание, возведенное на разнородном основании, разделенное деформационными швами
/ — блок на сваях; 2 — блок на плитном фундаменте; 3 — возведено на ленточном фундаменте; 4 — повреждение карниза; 5 — деформационные швы; 6 — уровень земли; 7 — грунт с достаточной несущей способностью
20
Осадка деформационных 122 комплексод, мм 150	22
Длинное крыло здания 40м
55
Рис. 131. Величина и характер деформации зданий /—деформация разделенного швами здания; 2 — наибольшая ширина шва; 3 — уровень земли; 4 — грунт с достаточной несущей способностью
Под воздействием позднейшей неравномерной осадки эти конструкции в уровне шва разрушились.
Обследование осадки в отдельных точках здания показало, что часть здания, возведенная на сваях, имела равномерную осадку, равную в среднем около 50 мм. Средняя часть, отделенная деформационным швом, показывала неравномерную осадку в пределах 87—132 мм, а продольная часть здания, заложенная на грунте с достаточной несущей способностью, обнаруживала сравнительно небольшую осадку — от 7 до 26 мм.
Недостатки проекта. Размещение деформационных швов носило случайный характер. Решение швов и размещение их должно было быть выбрано с учетом предварительно рассчитанной осадки и характера предполагаемой деформации. Только с учетом этих факторов следовало расчленить здание на самостоятельные части. Возможная неравномерность осадки, которая могла бы проявиться в наклонении отдельных частей, должна компенсироваться достаточной шириной деформационных швов или выбором соответствующей конструкции фундамента,
Деформационный шов должен был последовательно проходить через все части здания, чтобы движение конструкции в предполагаемом направлении не было затруднено. Все корот-104
кое крыло здания следовало возводить на свайном фундаменте.
Таким образом, во всех случаях необходимо проводить тщательный анализ, определять предполагаемый характер и масштабы деформации здания и с учетом установленных данных проектировать конструкцию здания, тип фундамента, размещение деформационных швов. Необходимо выбирать оптимальный вариант решения, чтобы обеспечить полную надежность конструкции здания.
2.3.2.	ВЫБОР ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ ПРИ (УЧЕТЕ РАЗЛИЧНЫХ НАГРУЗОК НА ОТДЕЛЬНЫЕ ЧАСТИ ЗДАНИЯ
В предыдущем разделе рассматривалось определение деформационных швов, выбранных с учетом осадки зданий, возводимых в различных геологических условиях. Ниже будет рассмотрен вопрос различной осадки зданий, вызванной неодинаковой нагрузкой на конструкции фундаментов. Хотя выбор деформационных швов, расстояние между ними и размещение зависят в большинстве случаев от нескольких факторов, тем не менее влияние нагрузки на фундамент особенно важно прежде всего для зданий со сложной конфигурацией в плане. Неравномерная осадка различных частей зданий, вызванная неодинаковой на них нагрузкой (например, различная высота отдельных частей здания, неодинаковые временные нагрузки и т. п.), часто является причиной повреждений зданий. Повреждения возникают, с одной стороны, вследствие незнания этих проблем, а с другой стороны, из-за недооценки их важности и необходимости учета. В зданиях, где устройство деформационных швов является наиболее экономичным конструктивным решением, необходимо, чтобы швы проходили через все здание, т. е. через все конструкции, в том числе кладку стен, штукатурный слой и фундаменты. Перемещение отдельных разделенных деформационными швами частей здания не должно ничем ограничиваться. При несоблюдении этого принципа, в частях, не отделенных деформационными швами, со временем появятся трещины, ремонт которых потребует значительных средств.
В работах некоторых авторов, занимающихся изучением вопроса неравномерной осадки зданий, считается целесообразным устройство деформационных швов в жилых и подобных зданиях при разнице по высоте до 10 м и более, или при разнице ширины ленточных фундаментов 1 :2. Правильный выбор решения деформационных швов, их размещение и расчет ширины фундаментов зависят от разницы нагрузок, типа фундамента и особенно характера сжимаемости грунта основания. Деформационные швы следует размещать так, чтобы их можно
105
было использовать также для восприятия температурных изменений конструкций.
Для наглядности можно классифицировать основные причины неравномерной осадки на несколько подгрупп:
неодинаковые величины временных и даже постоянных нагрузок, воспринимаемых отдельными частями здания;
неодинаковая высота отдельных частей здания или глубина заложения фундамента;
различие видов и назначения отдельных частей строительных конструкций.
Прежде всего речь идет, как правило, об ограждающих, вспомогательных элементах, статически не взаимодействующих с несущей конструкцией здания. К ним относятся заполнение стен, платформы, осветительные шахты, крытые входы и тому подобные конструкции. Влияние продолжительности и строительства и дополнительной пригрузки будет описано ниже.
а)	Общие принципы проектирования деформационных швов с учетом неодинаковой постоянной и временной нагрузок на отдельные части здания.
Деформационные швы устраивают в зданиях с неодинаковой временной нагрузкой, которая обусловливает, как правило, вид конструкции и характер закладки фундамента обеих отделенных деформационным швом частей здания.
В качестве примера можно привести здания книгохранилищ, котелен, силосы, бункера и резервуары, по-разному встроенные в конструкцию здания, в процессе эксплуатации которых периодически происходят разгрузки и загрузки, тем самым меняется общая величина нагрузки на грунт основания, в результате чего возникает неодинаковая деформация (рис. 132).
При проектировании конструкций нельзя забывать важную закономерность из теории механики грунтов, а именно, что фундаменты одинакового вида с допускаемой нагрузкой, но при разной их величине и при тех же размерах имеют неодинаковую осадку (рис. 133). В этих случаях необходимо определить неравномерную осадку. Если расчетная ее величина превышает величину допускаемой разницы осадки для данной конструкции (приведенную в табл. 24 и 25), то целесообразно расчленить здание деформационными швами. В зданиях с небольшой нагрузкой, как правило, достаточно уменьшить или исключить неравномерную осадку устройством так называемого рабочего шва, т. е. устройством временного разрыва конструкции.
Конструкции, неодинаково нагруженные, включенные в общую структуру здания, рекомендуется отделять деформационными швами.
В качестве примера приведем устройство деформационных швов для отделения бункеров, встроенных в здание котельной
106
Рис. 132. Деформационные швы в зданиях с неодинаковой временной напрузкой
1 — план библиотеки; 2 — административная часть; 3 — склады; 4 — здание фабрики; 5 — уровень земли; 6 — котельная; / — «вложенный пролет»; 8 — фундамент
Р.ис. 133. Влияние площади фундамента на общую осадку. Эта зависимость действует при конечной мощности сжимаемого слоя грунта, когда 2b >h (h— мощность слоя)
Ширана ленты
Осадка, пропорциональная Ьеличине площади
Фундамента
Большие । срундаменты \ Осадка, не зада-~*сящая от площади фундамента •
в средней его части (рис. 134). Боковые рамы котельной оперты на короткие консоли, выступающие из колонн несущей конструкции бункеров. Сдвоением рам по длине обеспечено тепловое расширение. Точно так же отделены деформационными швами конструкция котлов и верхних фонарей. Пример исключительно полезный и наглядный.
б)	Деформационные швы для восприятия неравномерной осадки различных по высоте частей здания или двух зданий, фундаменты которых заложены на неодинаковой глубине.
Аналогичная задача встает при проектировании зданий с неодинаковой нагрузкой на грунт основания, обусловленной разной высотой отдельных частей здания или неодинаковой глубиной заложения фундаментов (рис. 135). Неравномерную осадку здесь можно выровнять устройством деформационного шва. Необходимо также произвести сопоставление вариантов и выбрать из них наиболее экономичный.
В качестве примера приведем примыкание пятиэтажного здания к 13-этажному. Деформационный шов не проходил че-, рез штукатурный слой в результате чего через год штукатурка была повреждена и потребовался ремонт (рис. 136).
На рис. 137 изображен пример правильного размещения деформационных швов, отделивших среднюю низкую часть здания от многоэтажных крыльев почтамта в Токио. Интерес-
107
Рис. 134. Отделение деформационными швами бункеров угля в (конструкции заводской котельной
1 — цех; приемные бункера угля; 3 — подвижное опирание; 4 — отделение деформационными швами конструкции светового фонаря; 5 — котельная; 6 — уровень земли;
7 — шов
Рис. 135. Деформационные швы для восприятия неравномерной осадки двух частей здания (двух зданий) с неодинаковым числом этажей
/ — «вложенный пролет»; 5 — уровень земли; 3 — односторонняя консоль
но решены конструкция покрытия и способ освещения главного зала почтамта. Поскольку ожидался наклон высоких частей здания, была использована фонарная конструкция покрытия с шарнирным опиранием. Тем самым было локализовано неблагоприятное воздействие возможного наклона многоэтажных крыльев здания.
Очень часто в градостроительном решении новых населенных мест проектировщики комбинируют уровни застройки, чтобы обеспечить интересную пространственную композицию. Как правило, к многоэтажным жилым домам пристраивают
108
Рис. 136. Повреждение штукатурки в зоне деформационного шва
Рис. 138. Правильное размещение деформационных швов между домами •различной этажности в Будапеште
Рис. 137. Целесообразное размещение деформационных швов между низкой частью (двором) и высокими крыльями административной части почтамта
1 — уровень земли; 2 — опирание
одно- и малоэтажные здания магазинов, складов, гаражей и и т. и., забывая при этом, что здания сравнительно легкие, в связи с чем они должны быть отделены от высоких зданий, тем более, что строятся они неодновременно. Деформационный шов следует устраивать в местах их примыкания. В противном случае в этом месте возникают повреждения, отпадает штукатурка.
На рис. 138 изображен фрагмент рядовой застройки жилыми домами одной из главных улиц Будапешта. Многоэтажная застройка чередуется с низкой застройкой одноэтажными домами, в которых размещены магазины. В месте примыкания низкой застройки к четырехэтажным жилым домам был расположен крытый проход во двор жилой застройки. Деформационный шов отделил полностью обе разноэтажные части застройки. Плита покрытия оперта в месте стыка на легкие опо-
109
Рис. 139. Застройка жилыми домами -малой и средней этажности без. деформационных швов (г. Будапешт)
Рис. 140. Повреждение в месте сопряжения двух различных по высоте частей здания (см. рис. 139)
Рис. 141. Повреждение стены в зоне опирания соединительных прогонов,, вызванное неодинаковой осадкой двух частей здания
ры. Решение правильное. На рис. 139 изображен фрагмент сопряжения разноэтажной застройки. В месте стыка размещен также крытый проход, который, однако, прочно соединен с многоэтажной частью. Через год возникли повреждения (рис. 140) с обеих сторон плиты покрытия. Конструкция покрытия была выполнена из сборных плит-скорлуп, опертых с обеих сторон на стены.
На рис. 141 изображен фрагмент сопряжения конструкций, технически и архитектурно неправильно решенного. Низкий блок трансформаторной подстанции присоединен к многоэтажному жилому дому двумя балками. Смысл этого соединения непонятен. Очень скоро под влиянием неодинаковой осадки из соединительных балок образовался «вложенный пролет» и в местах его стыка со зданием возникли повреждения.
Эти примеры свидетельствуют о том, что конструкторы не уделяют достаточного внимания конструктивным решениям, которые на первый взгляд кажутся несущественными.
в)	Устройство деформационных швов, отделяющих вспомогательные конструкции.
1. Устройство деформационных швов и способ выполнения небольших вспомогательных конструкций
К таким конструкциям относятся конструкции входных лестниц, террас, осветительных шахт, стенового заполнения и т. п. Вспомогательные конструкции не взаимодействуют статически с несущей конструкцией здания. Их нагрузки и осадка несущественны по сравнению с осадкой несущих конструкций здания. Сопряжение их с основными несущими элементами здания должно осуществляться через деформационные швы в процессе строительства, если речь идет о конструкциях большой площади, как, например, крытые входы, большие входные лестницы, монтажные шахты, платформы и подобные конструкции (рис. 142).
Вспомогательные конструкции меньших размеров, например осветительные шахты, небольшие лестницы, мусоропроводы и т. д., можно отделить временно рабочими швами с учетом продолжительности осадки и окончательные мероприятия выполнять в период производства отделочных работ. Однако если осадка будет происходить и в последующий период (после завершения строительства), то в этом случае их следует жестко соединять с главным зданием или возводить на расширенной конструкции фундамента здания.
Как уже говорилось ранее, способы сопряжения этих конструкций весьма многообразны и зависят от геологических и технических условий строительства. На рис. 143,а — д приведены возможные варианты решения. Вариант «а» приводит полное отделение деформационными швами осветительной
111
Рис. 142. Правильное размещение деформационных швов во вспомогательных конструкциях здания
/ — крытый вход; 2 — уровень земли; 3 — выносная лестница; 4 — крытая грузовая платформа; 5 — ненесущая наружная стена; 6 — цех
Рие. 143. Варианты конструктивного решения деформационных швов
а — полное отделение конструкций деформационным швом; б — вынос второстепенной конструкции; в — возведение конструкций на общем фундаменте; / — уровень земли;
2 — осветительная шахта; 3 — плита фундамента; 4 — платформа;
5 — шахта; 6 — ленточный фундамент; 7 — подсыпка
шахты. Такое решение наиболее часто применяется на строительстве в ЧССР. В вариантах «б» изображено сопряжение конструкции консольного типа, возведенной на уплотненной насыпи. Варианты «в»—«д» изображают закладки этих конструкций на общем фундаменте со зданиями, воспринимающими большие нагрузки.
112
Рис. 144. Отделение деформационным швом выносных входных лестниц от основной конструкции здания
1 — выносная лестница; 2 — уровень земли: 3 — деформационный шов; 4 — глубина промерзания грунта
Рис. 145. Подвижное опирание сборной конструкции входной лестницы
/ — уровень земли: 2 — вход; 3 — металлическая балка; 4 — щебеночная подушка
Рис. 146. Решение, аналогичное решению, изображенному на рис. 145
Рис. 147. Временное отделение деформационным швом выносных входных лестниц
Рис. 148. Окончательный монтаж конструкции входа
Вспомогательные конструкции входных (выносных) лестниц и входов подразделяют на закрытые и открытые. Эти конструкции возводят на самостоятельном фундаменте с учетом осадки во время строительства и отделяют деформационными швами (рис. 144) или соединяют с главным зданием шарнирно, особенно сборные конструкции (рис. 145 и 146).
Шарнирное опирание допускает частичный поворот этих конструкций. Этот способ широко применяют строители ГДР и ВНР.
На рис. 147 приведен пример решения временного рабочего шва у входных лестниц (выносных); на рис. 148 изображен их окончательный монтаж. Это наиболее распространенный способ отделения деформационными швами вспомогательных конструкций.
Отделение деформационными швами крытых входов, грузовых платформ и прочих конструкций
На рис. 149 изображен крытый вход общественного здания сборной конструкции в Минске. Здесь были повреждены стена, заведенная в сборную рамную конструкцию входа, и соединения с рамной конструкцией главного здания. Наклон главного здания и повышенная осадка фундаментов конструкции входа,, возведенных на насыпном основании, вызвали значительные деформации. Оказалось, что конструкцию входа следовало бы полностью отделить деформационными швами от многоэтажного здания. Это один из видов повреждений, наблюдающихся также и в зданиях, возводимых в ЧССР. Многочисленные повреждения вспомогательных конструкций свидетельствуют о том,
114
что как конструкторы, так и строители часто полагают, что с завершением монтажа коробки здания должна произойти полная его осадка, забывая, что в настоящее время период строительства часто короче периода, необходимого для полной осадки здания.
Рис. 149. Повреждение заполнения стены крытого входа общественного здания. Конструкция входа не была отделена деформационным
швом
3. Отделение деформационными швами стенового заполнения каркасных конструкций
Очень часто встречаются повреждения стенового заполнения рамных конструкций, особенно в промышленных зданиях. Повреждение стенового заполнения можно объяснить тем же, что и в предыдущем случае. Возведение главной несущей конструкции каркаса сборных зданий производится за очень короткий срок, в течение которого не успевает произойти полная осадка несущей конструкции. Поэтому при ускоренном монтаже легкого стенового заполнения, которое никакой осадке не подвержено, происходит его повреждение, вызванное продолжающейся осадкой главной конструкции.
Для подтверждения высказанной мысли приведем несколько примеров.
Рис. 150. Закладка ненесущих элементов стены .промышленного здания в рамный каркас. Подушка обеспечила одновременную окончательную осадку здания в целом
1 — каркас; 2 — сборный блок фундамента; 3 — цех; 4 — песчаная подушка; 5 — свод
На рис. 150 изображено заполнение сборного каркаса цеха производственного предприятия. Главная рамная конструкция была выбрана с шагом 6 м. Заполнение стены выполнено из легкой кирпичной кладки, уложенной на сборные сводчатые
115
Рис. 151. Установка наружных стеновых поясных панелей на фундаментные блоки
Рис. 152. Повреждения в стеновом заполнении, вызванные неравномерной осадкой несущих и ненесущих конструкций здания цеха
I — ферма; 2 — заполнение стены; 3 — цех; 4 — трещины; 5 — уровень земли
Рис. 153. Сборная подоконная панель наружной стены, опертая на фундаментные блоки несущего каркаса
/ — оконная панель; 2 — подоконная стена; 3 — колонна; 4— сборный блок фундамента
перемычки, опертые и жестко соединенные с фундаментными блоками. Для обеспечения частичной окончательной осадки под сводчатыми перемычками была устроена неуплотненная подушка. Перемычки укладывали сразу же после возведения главного рамного каркаса. Благодаря этому было достигнуто сопряжение с главной несущей конструкцией и исключена неравномерная осадка главных и вспомогательных конструкций здания. При детальном осмотре никаких дефектов в конструкциях обнаружено не было. Конструкция была запроектирована для ряда промышленных объектов ГДР.
На рис. 151 изображено возведение наружных ненесущих стен из жестких парапетных сборных плит на блочных фундаментах.
Парапетные плиты по длине соответствовали двум модулям главной конструкции цеха. Такое решение было рациональным из условия монтажа и деформации здания. Повреждений в конструкциях подобных зданий обнаружено не было.
На рис. 152 приведен разрез здания цеха сборной конструкции с подкрановым путем. Шаг колонн несущей конструкции был выбран равным 4,5 м. Колонны наружных стен были выполнены на блочных фундаментах, а стены на ленточном фундаменте — из неармиро-ванногоо бетона. Фундамен
116
ты стен возводили одновременно -с фундаментами главной несущей конструкции. Грунт основания составляли суглинки. Уже в процессе монтажа главной несущей конструкции наблюдалась ее частичная осадка. В результате сравнительно быстрого монтажа несущей рамной конструкции и наружных не-несущих стен неодинаковая окончательная их осадка вызвала повреждение в стеновом заполнении. Трещины появились в местах сопряжения колонн со стеной. Стена потрескалась также в верхней части под ригелями. Отсюда следует, что нетщательно выполненные строительные операции и неправильный выбор заложения фундамента могут вызвать значительные повреждения здания.
На рис. 153 изображен пример возведения наружных ненесущих стен производственного цеха сборной конструкции. Сборный распределительный пояс образует одновременно подоконный парапет. Сборная балка уложена на блочных фундаментах по всему периметру здания. Шаг между блоками фундамента составлял 4,5 м.
В качестве следующего примера приведем повреждение цоколя сборной металлической конструкции цеха шириной 18 м (рис. 154 и 155). Металлические ко-
Рис. 155. „ Повреждение бетонной подоконной стены, вызванное значительной осадкой фундамента металлической рамы (см. рис. 154)
Рис. 154. Общий вид наружной стены цеха с несущими металлическими опорами
117
лонны несущей конструкции возведены на блочном фундаменте. Стеновое заполнение образует пустотелый кирпич. Цоколь, выполненный из простого бетона и заглубленный до отметки промерзания грунта, не был отделен от несущей металлической конструкции деформационными швами.
Поскольку после завершения строительства цеха произошла частичная осадка, в месте сопряжения цоколя и колонн обнаружились повреждения в виде вертикальных трещин. По всему-периметру здания трещины появились в местах примыкания металлических колонн. В этом случае цоколь должен быть полностью отделен от несущих опор.
2.3.3. ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ НА РЕШЕНИЕ'
ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ
Различные виды фундаментов под отдельные части здания' обусловлены нагрузкой и типом надземной конструкции здания. В настоящее время известно, что неравномерная осадка конструкций зависит также от формы конструкции фундаментов.
Влиянию формы фундаментов на их осадку не уделяется' должного внимания. Вместе с тем известно, что при одинаковом грунте основания и одинаковой допускаемой нагрузке ленточные фундаменты имеют большую осадку, нежели квадратные фундаменты, поэтому здания, заложенные на разных фундаментах, могут иметь неравномерную осадку. У грунтов, обладающих небольшой сжимаемостью, разница в осадке несущественна и она часто справедливо не учитывается. Однако чем выше сжимаемость грунтов, тем заметнее проявляется эта разница
В доказательство можно привести множество примеров повреждений, особенно у промышленных зданий, например при закладке средней части здания цеха на блочных, а прилегающих более низких частей здания — на ленточных фундаментах. На рис. 156 приведено несколько примеров правильного решения деформационных швов.
С этим видом деформационных швов встречаемся в жилых зданиях, возведенных на грунтах основания, обладающих недостаточной несущей способностью, когда здание малой этажности заложено на ленточном фундаменте, а многоэтажное из-за своей большой нагрузки — на сваях (рис. 157).
На рис. 158 изображено устройство деформационного шва в здании с равномерно распределенной нагрузкой, но с различным способом заложения фундамента под влиянием геологического профиля грунта основания. В этом случае часть здания была заложена на ленточном, а часть — на свайном фундаменте
На рис. 159 изображен выставочный павильон сложной”
118
Рис. 156. Правильное размещение деформационных швов между отдельными частями здания, возведенными на самостоятельных фундаментах
1 — железобетонная рамная конструкция; 2 — здание цеха; 3 — склады; 4 — железобетонные бункера; 5 — административная часть здания; 6 — уровень земли; 7 — силосы для угля; 8 — заглубленная часть здания котельной
Рис. 157. Деформационный шов, предназначенный для неравномерной осадки отдельных частей здания, возведенных па самостоятельных фундаментах
/ — каркасная конструкция; 2 — тсформационный шов; 3 — уровень ’.смлн; 4 — ленточные фундаменты;
- - сваи; 6’ — грунт с достаточной несущей способностью
Рис. 158. Влияние основания па решение фундамента и размещение деформационных швов
1 — каркасная конструкция; 2 — уровень земли; 3 — деформационный шов; 4 — сваи; 5 —грунт с достаточной несущей способностью
'формы в плане, построенный в Венгрии. Здание возведено на искусственно уплотненной подушке. Поскольку предполагалась неравномерная осадка, то отдельные блоки здания возведены па фундаментах неодинаковой конструкции, а объемы отделены деформационными швами. Рамная конструкция выставочных павильонов возведена на столбовых, а соединительные переходы — на ленточных фундаментах. Уже при строительстве отдельных павильонов стало ясно, что принятое решение правильно, поскольку была обнаружена значительная вертикальная
119
деформация. Деформационные швы в местах стыков были закрыты втопленными водосточными трубами (рис. 160). Как показала практика, даже сравнительно простые и малонагружен-ные конструкции целесообразно отделять деформационными швами при неблагоприятных геологических условиях закладки фундаментов. Устройство деформационных швов в данном случае было более экономично, чем заглубление конструкций фундаментов до слоя грунта, обладающего достаточной несущей способностью.
В примере, приведенном на рис. 161, не были устроены деформационные швы даже при неодинаковом способе закладки фундамента (часть здания возведена на фундаменте глубокого заложения). Рекомендуется, однако, в статическом расчете учесть возможное возникновение вертикальных деформаций.
Рис. 160. Здание расчленено деформационными швами, перекрытыми водосточными срубами
Рис. 159. Вид выставочного павильона, возведенного на искусственно уплотненной подушке
Рис. 161. Здание, не расчлененное деформационными швами с частично глубоким заложением фундамента
/ — уровень земли; 2 — грунт с достаточной несущей способностью; 3 — короткие сваи
120
2.4. УМЕНЬШЕНИЕ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ОСАДКИ КОНСТРУКЦИИ С ПОМОЩЬЮ ЦИКЛИЧЕСКОГО (ЗАМЕДЛЕННОГО) ПРОЦЕССА СТРОИТЕЛЬСТВА
Как уже говорилось, всякое здание силой своей тяжести сжимает в той или иной степени грунты основания, вызывая тем самым неравномерную осадку.
Неравномерная осадка объясняется действием неравномерной нагрузки на конструкции фундаментов, геологическими условиями закладки фундаментов, сложной формой здания в плане, различным типом конструкции фундаментов и т. д.
Указанные факторы часто являются основной причиной повреждения конструкций, особенно при закладке фундаментов на грунтах высокой степени сжимаемости.
Единственный способ предотвратить возможные повреждения, вызываемые неравномерной осадкой, — это расчленение строительного объема на несколько самостоятельных жестких объемов с помощью устройства деформационных швов. Такие расчлененные объемы оседают самостоятельно. Это решение хотя и предотвратит повреждения конструкций, однако не устранит неравномерной осадки отдельных блоков здания. Намного сложнее решение этой проблемы в тех случаях, когда неравномерная осадка угрожает условиям эксплуатации здания, создавая дискомфортные условия для работы или проживания, нарушает единство и качество архитектурного облика здания. Следовательно, необходимо найти такое решение, которое бы обеспечило сохранение отдельных, разделенных деформационными швами частей зданий на одинаковом уровне. Оказалось, что этого можно достигнуть с помощью использования так называемого «циклического» (замедленного) процесса строительства с устройством постоянного или временного рабочего шва. Прежде чем перейти к самому решению рабочего шва, остановимся на общих требованиях, предъявляемых к нему.
Неравномерная осадка отдельных частей здания нежелательна прежде всего в тех зданиях, которые взаимосвязаны условиями производственного процесса, происходящего в них, например если деформационный шов проходит через общее для обоих зданий помещение или коммуникационный проход (рис. 162).
Если деформационный шов расчленяет отдельные части здания, хотя и не связанные общим производственным процессом, но взаимосвязанные архитектурными элементами (карнизами, поясами окон), неравномерная осадка и в этом случае должна быть сведена к минимуму (рис. 163).
Снижение степени неравномерной осадки двух отделенных деформационным швом частей здания часто необходимо также из соображений конструктивного решения. Это требование особенно важно при закладке фундамента ниже уровня стояния
121
Рис. 164. Рабочий шов в неодинаково загруженной конструкции здания 1 — рабочий шов; 2 — уровень земли
Рис. 162. Деформационный шов, обеспечивающий вертикальную деформацию двух частей здания и проходящий через общее для них помещение
/ — уровень земли; 2 — цех; 3 — деформационный шов
Рис. 163. Пример использования членения здания деформационным швом в архитектурном решении
1 — деформационный шов; 2 — уровень земли
грунтовых вод, где детальное устройство деформационных швов--сопряжено с большими трудностями.
Уменьшение или исключение неравномерной осадки с помощью циклического процесса строительства можно использовать как при возведении вспомогательных конструкций (грузовых платформ, выносных лестниц и т. д.), так и при сопряжении двух несущих конструкций здания с устройством так называемого рабочего шва.
На рис. 164 приведен пример уравновешивания неравномерной осадки двух неодинаково нагруженных частей здания временным разрывом конструкции без устройства стационарного деформационного шва. Такое решение основано на осадке, которая возникает в процессе монтажа коробки здания, т. е. в короткий период времени.
Описанная проблема намного упрощается при строительстве в условиях слабосжимаемых грунтов или при возведении незначительных объектов (некоторых вспомогательных промышленных зданий, временных сооружений и т. д.), когда не предъявляется особых требований к отделочным работам. В этих случаях необходимо только следить, чтобы здание не было повреждено в результате неправильного устройства рабочего шва..
122
2.4.1.	ИСКЛЮЧЕНИЕ ИЛИ ЭФФЕКТИВНОЕ СНИЖЕНИЕ НЕРАВНОМЕРНОЙ ОСАДКИ
ДВУХ РАЗДЕЛЕННЫХ ДЕФОРМАЦИОННЫМ ШВОМ ЧАСТЕЙ ЗДАНИЯ
Способы исключения или эффективного снижения неравномерной осадки:
а)	Увеличением глубины заложения фундаментов.
Как известно, несущая способность грунта с глубиной возрастает; уплотненные под действием собственной силы тяжести грунты проявляют меньшую осадку.
б)	Уменьшением допустимой нагрузки на фундамент путем увеличения его площади.
Эта закономерность действует только при определенных размерах конструкции фундаментов.
в)	Использованием оптимальных форм фундаментов, прежде всего при проектировании столбчатых фундаментов. Как известно, даже форма конструкции фундаментов влияет на величину осадки при одинаковой площади фундаментов.
г)	Специальными мерами по укреплению грунта основания в зоне деформационного шва, например путем устройства подушки из гравийно-песчаной смеси, инъецирования и другими методами.
д)	Использованием слоя грунта, обладающего наибольшей несущей способностью на большей глубине.
е)	Использованием циклического характера осадки при поэтапном строительстве, с устройством рабочего шва.
Содержание пп. «а» — «д» не рассматриваем, поскольку все это является предметом теории механики грунтов.
Для того чтобы циклический характер осадки можно было использовать для уменьшения осадки отделенных деформационным швом частей здания, необходимо знать основные параметры, влияющие на это решение:
общую величину неравномерной осадки отделенных деформационным швом частей здания, установленную на основе законов механики грунтов;
циклический характер осадки обеих частей здания, установленный также на основе законов механики грунтов.
В соответствии с этими параметрами, которые полностью характеризуют конкретные условия заложения фундаментов, можно выбрать надлежащий режим и способ строительства.
2.4.2.	СТРОИТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА УМЕНЬШЕНИЕ НЕРАВНОМЕРНОЙ ОСАДКИ
Уменьшение неравномерной осадки можно обеспечить несколькими способами:
а)	одновременным строительством отдельных расчлененных деформационными швами блоков здания;
123
б)	поэтапным строительством с некоторым интервалом;
в)	поэтапным строительством с полным разрывом во времени;
г)	исключением цикличной неравномерной осадки зданий с одинаковой нагрузкой при поэтапном строительстве.
а)	Одновременное строительство отдельных расчлененных деформационными швами блоков здания
При одновременном строительстве двух неодинаково нагруженных частей здания можно рассчитать величину осадки фундаментов обеих частей здания (которая будет несколько выше, чем предварительно установленная величина осадки) с тем, чтобы после уплотнения грунта обе части здания остались на проектном уровне (рис. 165). Подобная мера применяется не
Рис. 165. Неравномерная осадка двух неодинаково нагруженных частей здания (Может быть уменьшена или вовсе исключена при одновременном их строительстве
1 — уровень земли; 2 — строительный подъем il-й части здания; 3 — строительный подъем 2-й части здания; 4 — уровень окончательной осадки; 5 —уровень заложения фундамента 1-й части здания; 6 — кривая осадки 1-й части здания; 7 — уровень закладки фундамента 2-й части здания; 8 — кривая осадки 2-й части здания; 9 — проектный уровень окончательной осадки; <10— увеличенная осадка, вызванная взаимной пригрузкой
часто и не всегда приемлема, особенно для зданий с осадкой, превышающей 10 см. Сравнительно малая пригодность этого способа очевидна прежде всего при строительстве зданий на основаниях с грунтовыми водами, когда значительно осложняется процесс герметизации деформационных швов. Непригодность данного решения видна также при закладке фундаментов на связных грунтах, поскольку осадка отдельных частей здания может продолжаться и после завершения строительства. Однако этот способ можно с успехом использовать для двух отделенных деформационным швом частей здания с небольшой разницей в осадке, заложенных на обычных грунтах.
Устройство рабочего шва упростит конструкцию или вовсе исключит необходимость устройства деформационного шва.
124
Р.ис. 166. Неодинаковая осадка двух (различно нагруженных частей здания при поэтапном строительстве с частичным интервалом
/— уровень закладки фундамента .1-й части здания; <2 — кривая осадки 1-й части здания; 3 — уровень окончательной осадки; 4 — уровень закладки фундамента 2-й части здания; 5 — общая осадка 2-й части здания; 6 — уровень земли; 7 — строительный подъем 1-й части здания; 8 — строительный подъем 2-й части здания; 9 — уровень окончательной осадки 2-й части здания
б)	Поэтапное строительство отделенных деформационными швами частей зданий с некоторым интервалом во времени Этот способ строительства довольно распространен. Строительство части здания с меньшей нагрузкой начинают несколько раньше. Интервал определяют на основе продолжительности осадки из условия, что за это время произойдет такая осадка более высокой части здания, которая будет равняться разнице осадки обеих его частей. Предполагается, что окончательная осадка лишь незначительно увеличится за счет взаимной пригрузки обеих конструкций фундаментов. Условием является то, что обе части здания были заложены выше на величину, равную величине их расчетной осадки (рис. 166).
в)	Поэтапное строительство отделенных деформационным швом частей здания с полным разрывом во времени Этот способ строительства наиболее распространен в ЧССР, поскольку отвечает геологическим условиям страны и подтвержден многолетней практикой^
Часть здания с небольшой осадкой возводят тогда, когда полностью завершен монтаж более высокой части вчерне, т. е. когда она почти полностью осела. Однако если обе части здания характеризуются относительно большой величиной осадки, то здание необходимо заложить на отметки выше, с учетом величины ожидаемой их осадки — как указано на рис. 167. В условиях, когда осадка протекает быстро, т. е. в период строительства, деформационный шов в конструкции фундаментов может быть запроектирован как вспомогательный рабочий шов, который по истечении вертикальной деформации оставляют только в верхней части здания для восприятия температурных изменений объема. Однако в зданиях, в которых в процессе экс-
125
Рис. 167. Неодинаковая осадка двух различно нагруженных частей здания при этапном строительстве с полным интервалом
/— уровень закладки фундамента U-й части здания; 2 — кривая осадки 1-й части здания; 3— уровень заложения фундамента 12-й части здания; 4 — кривая осадки 2-й части здания; 5 — повышенная осадка; 6 — повышенная осадка, вызванная пригрузкой; 7 — уровень дополнительной осадки; 8 — время необходимое для исключения разности осадки; 9 — строительный подъем 1-й части здания; 10 — строительный подъем *2-й части здания; 11 — уровень дополнительной (окончательной) осадки
плуатации могут возникнуть изменения в конструкции фундамента, или в зданиях, возведенных на связных грунтах, рабочий шов оставляют навсегда также и в конструкциях фундаментов.
г)	Исключение неравномерной осадки при поэтапном строительстве зданий с одинаковой нагрузкой
Этот способ отличается от предыдущих, но по характеру близок им и поэтому включен в данный раздел. Речь идет о зданиях, возводимых на связных грунтах. Структура отделенных деформационными швами блоков образует одно одинаково нагруженное сравнительно протяженное здание, которое имеет деформационный шов только в надфундаментной конструкции для восприятия температурных изменений объема. Здесь необходимо уделять исключительное внимание устройству деформационных швов и строительному процессу, прежде всего при заложении фундаментов на сжимаемых основаниях. При поэтапном строительстве каждый отделенный деформационными швами блок может дать осадку, по времени не совпадающую с примыкающими блоками. Кривая осадки отдельных блоков, изображенных на рис. 168, не будет совпадать по времени. Неравномерность осадки можно считать временной, поскольку позже она выровнится. Если это обстоятельство не будет учтено и если новые блоки будут совпадать по высоте с ранее возведенными, может оказаться, что после окончательной осадки они не будут находиться на одинаковом уровне. Еще большей ошибкой было бы не отделить своевременно деформационными швами конструкции фундаментов отдельных блоков, законченных строительством и только что закладываемых. Неравномерная
126
I’пс. 168. Исключение неравномерной осадки одинаково нагруженных частей здания при поэтапном строительстве
/ уровень закладки фундамента; 2 — осадка 1-й части; 3 — осадка 2-й части; 4 — осадка 3-й части; 5 — начало осадки 2-й части; 6 — последовательность строительства; 7— \ ровспь земли; 8 — временный рабочий шов; 9 — допустимая разница осадки; х — допустимый перерыв в строительстве; I, II, III — этапы строительства
осадка, происходящая в разное время, вызвала бы вполне закономерное повреждение конструкций фундамента в месте стыка.
Сказанное выше подтверждает необходимость при поэтапном строительстве уделять особое внимание вопросу своевременного устройства деформационных швов в конструкциях фундаментов. В соответствии с этим должна быть составлена гармонограмма строительства, которая при определении условий закладки фундаментов должна обязательно учитывать влияние осадки отдельных деформационных комплексов во времени.
Определение продолжительности строительного процесса, разумеется, сложнее для зданий, возводимых на связных грунтах. Здесь кривая времени консолидации грунтов очень сложна,, иногда охватывает несколько десятилетий, однако у большинства грунтов, особенно несвязных, деформационный шов таким способом может быть исключен или заменен так называемым рабочим швом. Уменьшение неравномерной осадки существенно’ упростит строительные операции во всех частях расчлененной деформационными швами конструкции здания, как будет указано ниже.
Продолжительность осадки была использована при строительстве значительно нагруженного здания, к которому был присоединен подземный выход (рис. 169,а). Неравномерная осадка была определена расчетом и составила 4,5 см. Она должна была быть снижена максимум на 2 см. Поэтому выход был временно закрыт, а после того, как произошла необходимая осадка, его присоединили к конструкции здания.
Последовательность работ. Конструкция фундамента выступала за периметр здания на 60 см. Это значит, что деформаци-
127
Рис. 169. Уменьшение (разницы неравномерной осадки с помощью регламентирования последовательности и интервала строительства
а—/ — план шахты; 2— место расположения шва; 3 — будущий выход; 4— арматура;
5 — усиление гидроизоляции; 6 — разрез шахты; б—1 — разобранная часть; 2— шов;
3 — схема присоединения конструкции выхода; 4 — уровень земли; 5 — запасной выход;
6 — разрез выхода
Рис. 170. Устройство временного шва в месте сопряжения двух различно натруженных зданий, возведенных на плитных фундаментах
/ — уровень грунтовых вод; 2 — склады; 3 — стена; 4 — плита фундамента; 5 — добето-пировапная часть плиты фундамента
онный шов должен быть устроен в этом месте. Предполагаемый выход был закрыт шахтой шириной 1 м. Конструкция фундамента в зоне деформационного шва была временно армирована во избежание повреждения равномерного утолщения изоляции. По истечении года после завершения необходимой осадки стена и дно вспомогательной шахты были разобраны до деформационного шва и после присоединения гидроизоляции строительство подземного выхода было закончено (рис. 169,6).
Аналогичным образом было обеспечено снижение неравномерной осадки между двумя промышленными зданиями (рис. 170). Фундамент здания с большей нагрузкой представлял со-
128
бой плитную конструкцию. В этой плите по всей длине шва был оставлен паз, который был временно заделан кирпичом, и вся конструкция была защищена гидроизоляцией.
Когда исчезла разница в осадке, кирпичная заделка была снята, паз в плите фундамента был добетонирован одновременно с монтажом плиты фундамента низкой части здания, а деформационный шов был перекрыт простым горизонтальным утолщением непрерывной гидроизоляции.
Приведенные примеры подтверждают возможность значительной экономии, особенно при возведении сложных конструкций.
Исключение деформационных швов или упрощение их конструкции может быть обеспечено рядом других решений. Так, при проектировании самой конструкции здания можно использовать статически определимые конструкции, допускающие значительные вертикальные деформации. Затем еще в большей степени можно использовать пластичность (податливость) конструкций, учитывая всевозрастающие темпы строительства.
2.5.	ОБЩИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕШЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ ДЛЯ ВОСПРИЯТИЯ НЕРАВНОМЕРНОЙ ОСАДКИ
2.5.1.	МЕСТО ПРОХОЖДЕНИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ
а)	Деформационные швы должны проходить через всю конструкцию здания, включая фундамент
На рис. 171 изображена конструктивная схема производственного цеха. Более высокая часть здания выполнена из сборных колонн и ферм, низкая — кирпичная с шарнирным опиранием металлических прогонов. Средняя часть здания возведена на блочных фундаментах, наружная стена низкой части здания покоится на ленточном фундаменте из простого бетона. Грунтом основания служит лёсс. Конструкция здания с учетом предполагаемой осадки была решена правильно. Только поперечная стена низкой части цеха не была отделена от несущего каркаса деформационным швом. В очень короткое время в этих местах возникли трещины.
На рис. 172 приведен аналогичный пример, когда по периметру здания не был выполнен деформационный шов. Повреждения здесь были еще заметнее, поскольку в месте стыка между высокой и низкой частями не был устроен даже паз (пример: здание стекольного завода, Румыния).
5 Зак. 485
129
Р.ис. 171. Повреждение (наружной -стены из-за и ©правильного выполнения де-форм анионных швов
1 — разрез; 2 — шарнир; 3 — трещины; 4 — цех; 5 — подвижное опирание; 6 — уровень земли; 7 — места повреждений
Рис. 172. Аналогичные повреждения (ом. рис. 171)
б)	Деформационные швы должны проходить в зоне неравномерной осадки
В качестве характерного примера можно привести отделение деформационным швом соединительного дымохода, возведенного частично на конструкции фундамента дымовой трубы и присоединенного к зданию электростанции (рис. 173 и 174) . Дымо-
130
Рис. 173. -Фрагмент заделки деформационного шва в дымоходном канале
Рис. 174. Правильное размещение деформационного шва в конструкции дымоходного канала
1 — деформационнный шов; 2 — уровень земли; 3 — дымоходный канал
ход отделен деформационным швом как от здания электростанции, так и от той части, которая опирается на плиту фундамента дымовой трубы. Оставшаяся часть дымохода, отделенная швами, образует однопролетную систему, расположенную между двумя различно нагруженными конструкциями сооружения.
2.5.2.	ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ, ВОСПРИНИМАЮЩИЕ НЕРАВНОМЕРНУЮ ОСАДКУ, СОВМЕЩЕНЫ С ТЕМПЕРАТУРНО-УСАДОЧНЫМИ ШВАМИ
Пример деформационного шва, уравновешивающего как горизонтальную, так и вертикальную деформации, изображен на рис. 175.
Деформационный шов устроен в месте стыка двух зданий цехов. Колонны рамной конструкции решены таким образом, что в конструкции фундаментов не нужно производить сложных конструктивных операций.
5* Зак. 485
131
Рис. 175. Правильное конструктивное решение деформационного шва между двумя неодинаково нагруженными конструкциями
1 _ разрез 1—Г\ 2 — ненесухцая стена; 3 — перемычка; 4 — цех; 5 — планировочная схема
2.5.3.	ДЕФОРМАЦИОННЫЙ ШОВ МЕЖДУ ДВУМЯ ЗДАНИЯМИ, ОБЪЕДИНЕННЫМИ ЕДИНЫМ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ПРОЦЕССОМ
Во избежание неблагоприятных последствий неравномерной осадки между двумя зданиями, связанными единым производственным процессом, рекомендуется в проекте предусматривать изменение уровня пола, решаемого с помощью лестниц, платформ и прочих мер, если они не влияют на характер производства (рис. 176). Это решение особенно пригодно при соединении старого и нового зданий (рис. 177).
/— уровень земли; 2— деформационный шов; 3 — ступени; 4 — цех; 5 — платформа
132
Рис. 177. Изменение уровня пола в деформационном шве
/ -уровень земли; 2 — деформационный шов; 3 — первый этаж; 4 — пониженная часть первого этажа; 5 — ступени, выравнивающие осадку; 6 — платформа, уравновешивающая осадку
2.5.4.	ВЛИЯНИЕ ПРИГРУЗКИ ФУНДАМЕНТОВ ДВУХ СОСЕДНИХ ЗДАНИЙ
НА ИХ ВЕРТИКАЛЬНУЮ ДЕФОРМАЦИЮ
Давно известно, что строительство нового здания в соседстве с существующим вызывает дополнительную осадку. Из теории механики грунтов знаем, что близко расположенные фундаменты влияют друг на друга, создавая условия для большей осадки, нежели отдельно стоящие самостоятельные фундаменты. Области сжатия грунтов перекрываются, в результате возникает взаимная пригрузка (рис. 178).
Направление и величина пригрузки зависят от вида и структуры грунта и возможности его выдавливания в стороны. Это обстоятельство имеет большое значение при застройке разрывов, устройстве надстроек и возведении разноэтажных зданий, поскольку в этих случаях необходимо устраивать фундаменты на разной глубине, различные по своим размерам, в непосредственной близости от ранее построенных зданий. Взаимная пригрузка может вызвать неблагоприятные последствия; наклон, неравномерную осадку, искривление конструкций зданий и т. д.
Р-ис. 178. Схема взаимной пригрузки двух фундаментов (А—зоны сжатия не перекрываются; В — D — зоны сжатия в той или иной степени перекрываются)
133
Р2
Рис. 179. Повреждения в старом здании, вызванные пригрузкой от нового здания
1 — уровень земли; 2 — новая пристройка; 3—старое здание; 4 — трещины; 5 — пригрузка от пристройки
Рис. 180. Необходимое уширение деформационного шва
1 — надстройка; 2 — уровень земли
Рис. 181. Пригрузка от случайного складирования .материала и, следовательно, повышенная осадка части здания
/ — складирование материалов; 2 — направление наклона здания; 3 — повреждения; 4 — уровень земли
Рис. 182. Повышенная осадка здания от дополнительной пригрузки, вызванной искусственным устройством насыпи
/ — уровень земли; 2 — насыпь; 3 — деформационный шов
Если грунты слабосжимаемые, то указанные факторы можно не учитывать.
Чаще всего деформация возникает в результате пристройки нового здания к уже существующему (рис. 179). В таких случаях следует помнить о достаточной ширине деформационного шва, в пределах которой происходит наклон здания, вызываемый неравномерной осадкой.
Неравномерную осадку можно исключить, если запроектировать фундаменты новостройки со сравнительно уменьшенной нагрузкой на грунт. Такой же принцип действует и в отношении надстроек (рис. 180). Если надстраивается несколько этажей на здание, которое соседствует с более высоким зданием, между ними следует устроить деформационный шов необходимой ширины. В результате пригрузки от новостройки может возникнуть дополнительная осадка и здание наклонится.
В зданиях промышленных предприятий, вблизи которых размещены склады материалов, могут возникнуть те же условия 134
(рис. 181). Часто здания расчленяют только температурными швами, которые не проходят через конструкции фундаментов. Пригрузка от здания склада может вызвать в определенных местах повышенную осадку, наклон здания и повреждение конструкций фундамента, поэтому уже в проекте следует учитывать эти факторы. Другой, весьма частый случай повреждений воз-
никает в зданиях, рядом с которыми по производственным соображениям устраивают высокие, искусственно уплотненные насыпи (рис. 182). В местах, где деформационный шов не проходит через конструкции фундаментов, могут возникнуть аналогичные повреждения.
2.5.5.	ДЕФОРМАЦИОННЫЙ ШОВ ДОЛЖЕН ПРОХОДИТЬ
В ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ ПО ВСЕЙ ВЫСОТЕ ЗДАНИЯ
На рис. 183 приведен случай, когда этот принцип не был соблюден. Новостройка еще не была закончена, а в месте искривления шва возникли трещины, поскольку не были приняты необходимые меры для предотвращения общей осадки.
Рис. 183. Повреждение стены новой пристройки (жилого здания) в месте излома деформационного шва
2.5.6.	ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТА НА РЕШЕНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ
При проектировании деформационных швов для восприятия, неравномерной осадки следует учитывать конструкции фундаментов обеих расчлененных швами частей здания. Ширина деформационного шва должна быть выбрана с учетом возможного поворота здания под действием пригрузки фундаментов, при условии, что шов должен проходить также через конструкцию фундамента. Если хотим учесть указанные принципы при заложении фундаментов одинакового типа, нужно выбрать такую модульную сетку, чтобы фундаменты в месте деформационного шва не перекрывались во избежание значительной взаимной их пригрузки (рис. 184). Эта мера пригодна, если позволяет планировочное решение.
135
Рис. 184. Деформац'ио1нный шов, проходящий через всю конструкцию здания, включая фундаменты
а — чередование модуля фундаментов; б — отделение фундаментных конструкций односторонним консольным выносом; 1 — многоэтажное здание; 2 — одноэтажное здание
Рис. 185. Деформационный шов в конструкции фундамента, выполненный с помощью консольного выноса ленточного фундамента
1 — наиболее нагруженная каркасная часть здания; 2 — деформационный шов;
3 — ленточные фундаменты; 4 — блок фундамента; 5 — стена ненесущая; 6 — консольно выступающий ленточный фундамент; 7 — блок фундамента; 8 — уровень земли; 9 — стена; 10 — коридор; 11 — ленточный фундамент
При различной конструкции фундамента можно выбрать определенный вариант решения. Например, при возведении зданий на блочных и ленточных фундаментах. Если блоки фундамента небольших размеров, то деформационный шов должен пройти через выступающий ленточный фундамент при условии, что блок будет иметь больший наклон (рис. 185).
Если блок большего размера, то целесообразно ленточные фундаменты сдвинуть так, чтобы деформационный шов перекрывал блоки фундамента (рис. 186).
При возведении зданий на блочной и плитной фундаментных конструкциях в месте деформационного шва должно быть обеспечено взаимное их перемещение (рис. 187).
При возведении зданий на плите и на ленточных фундаментах целесообразно деформационный шов устроить в виде вложенного пролета, как это показано на рис. 188.
136
Рис. 186. Деформационный шов в фундаменте, образованный путем пропуска ленточного фундамента над блочным
а —план; б — разрез; 1 — кирпичная кладка; 2 — железобетонный каркас; 3 — ленточный фундамент; 4 — блок фундамента каркаса; 5 — необходимое расстояние для смещения оси здания; 6 — необходимый зазор для исключения повреждений от возможной дополнительной осадки конструкции
Рис. 187. Консоли в надземных конструкциях, позволяющие устроить деформационные швы в конструкции фундаментов
1 — планировочная структура; 2 — деформационный шов; 3 — односторонние консоли;
4 — плита фундамента; 5 — блок фундамента
Рис. 188. Конструкция «вложенного пролета», облегчающая устройство деформационных швов в конструкции фундаментов
/—уровень земли; 2 — жесткая плита фундамента; 3 — «вложенный пролет»; 4 — ленточные фундаменты
137
2.5.7.	ДЕФОРМАЦИОННЫЙ ШОВ НЕ ДОЛЖЕН СНИЖАТЬ ПРОСТРАНСТВЕННУЮ ЖЕСТКОСТЬ РАСЧЛЕНЕННЫХ ЧАСТЕЙ ЗДАНИЯ
Здания, взаимно отделенные деформационным швом, предназначенным для восприятия неравномерной осадки, должны быть конструктивно решены так, чтобы не нарушалась их пространственная жесткость. Это требование особенно важно для многоэтажных зданий, прежде всего кирпичных. В одноэтажных кирпичных зданиях в месте стыка устраивают сдвоенную стену или сдвоенные прогоны жесткости.
2.5.8.	ШИРИНА ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ И НЕРАВНОМЕРНАЯ ОСАДКА ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ ЗДАНИЯ
Ширина швов зависит от величины расширения конструкции под влиянием температурного воздействия и величины отклонения от вертикальной оси, вызванного неравномерной осадкой и пригрузкой фундаментов (рис. 189).
Это требование особенно важно для строительства на подрабатываемых грунтах, где неравномерная осадка отдельных частей может достигнуть больших величин. Об этом обстоятельстве не следует забывать также при возведении зданий в обычных условиях, поскольку часто бывает, что при большой неравномерной осадке здание наклоняется так, что в верхней части оно упирается в соседнее здание, в результате чего возникают серьезные повреждения.
В чехословацких и зарубежных нормах ширина деформационных швов зданий, возводимых на подрабатываемой территории, определяется следующим образом:
'Рис. 189. Необходимая ширина деформационных швов в здании с неравномерной осадкой отдельных частей
1 — наклон здания; 2 — необходимая ширина шва; 3 — уровень зем-
ли
Рис. 190. Основные параметры для определения ширины деформационных швов в здании, возведенном на подрабатываемой территории
138
Ширина шва a = at+a2 (рис. 190):
a^Kst	;	(35)
С
(36)
Если, однако, конструкция фундамента настолько жесткая, что проявляет устойчивость к прогибу конструкции 6Zj = 0 (минимально до 60 м длины).
Л ^2
2	7? .
-^ппп
Поскольку радиус кривизны 7?mm не определен, ется для надежности выбрать величину: /?пнп=5000
здания, то
(37)
рекоменду-м:
где a — необходимая ширина деформационных швов на подрабатываемой территории;
а\ — величина воздействия давления грунтов;
а2 — величина воздействия наклона;
Kst — сжимаемость основания;
с — расстояние между центрами тяжести двух расчлененных швов зданий, м;
/ь /г — длина зданий (м) или расстояние между соседними деформационными швами;
h — высота низкой части здания (м), примыкающей к деформационному шву;
/?min — минимальный радиус кривизны в зоне сжатия осевшей котловины, м.
Ширину деформационных швов принимаем равной 6—7% общей высоты здания. Например, при высоте здания 20 м ширина шва составляла бы 12 см.
Если учитывать прочие факторы (например, температурную деформацию), то ширина деформационного шва должна быть увеличена на установленную величину. Разумеется, герметизация таких широких швов связана с рядом трудностей.
Принципы, приведенные в гл. 2, не исчерпывают всей проблемы деформационных швов. Мы попытались только определить некоторые общие принципы, которыми можно руководствоваться в самых общих случаях. Правильный и экономичный проект предполагает знание проектировщиком в определенном объеме положений теории механики грунтов и фундаменто-строения. Без этого невозможно принять правильное решение, особенно в тех случаях, когда грунты основания и их физикомеханические свойства оказывают решающее влияние на вертикальную деформацию здания.
В заключение дадим рекомендации по решению деформационных швов, предназначенных для восприятия неравномерной осадки двух различно нагруженных частей здания, возводимых на ленточных фундаментах.
139
2.5.9.	ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ ДЛЯ ВОСПРИЯТИЯ НЕРАВНОМЕРНОЙ ОСАДКИ ДВУХ ЧАСТЕЙ ЗДАНИЯ, ВОЗВОДИМЫХ НА ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТАХ
Деформационные швы должны проходить через все здание, ’включая конструкцию фундамента. Точное решение до сих пор является сложным техническим вопросом, особенно для оснований с неблагоприятными или меняющимися геологическими условиями. В технической литературе вопрос о деформационных швах, предназначенных для восприятия неравномерной осадки, детально не рассматривается.
В этой части книги приводим решения для зданий, неравномерная осадка отдельных частей которых вызвана неодинаковой нагрузкой на ленточные фундаменты.
Основные предпосылки решения:
а)	однотипные здания, но с разными размерами фундаментов;
б)	однородные грунты основания с одинаковыми физическими и механическими свойствами.
Причиной неравномерной осадки является неодинаковая нагрузка на строительные конструкции, т. е. различная высота
Рис. 191. Схемы зданий разной этажности, с неодинаковой временно?! нагрузкой /'—разница в уровне этажности (по высоте); 2 — уровень земли
Рис. 192. Деформация различных по ширине ленточных фундаментов в зоне деформационного шва / — фундамент более высокой части здания; 2— деформация; 3 большая осадка
140
Рис. 193. Вспомогательны й гр афик д л я определения величины пригрузки при различной ширине ленточных фундаментов
1 — общая зона пригрузки; 2 — эффективная зона пригрузки; 3 — несущественная пригрузка
Приведенное решение пригодно для кирпичных или блочных зданий, преимущественно жилых, возведенных на ленточных фундаментах. Задача этого анализа — определить примерные параметры для выбора типа деформационных швов с учетом влияния жесткости здания.
Предлагаемое решение позволяет определять деформационные швы для восприятия неравномерной осадки при различной конструктивной структуре -зданий.
Для наглядности показан один из основных примеров выбора деформационного шва между двумя перпендикулярно присоединяемыми лентами переменной ширины, воспринимающими неравномерную нагрузку от надземной части зданий (рис. 192).
Последовательность решения. В этом случае была определена кривая напряжения под фундаментами на глубину трехкратной ширины большего фундамента. Таким образом, была определена величина взаимной пригрузки без учета влияния жесткости конструкции здания, при различных отношениях ширины ленточных фундаментов. Максимальная ширина фундаментной ленты была принята 4 м.
Результаты анализа приведены на рис. 193, на основании которых можно определить величину пригрузки на грунт основания под воздействием более нагруженных ленточных фундаментов. Это означает, что в данном случае следует определять деформацию меньшего фундамента, обусловленную пригрузкой от большего фундамента.
С помощью установленных величин напряжения в отдельных точках прогибающейся части здания можно определять величину осадки, а следовательно, и характер деформации. Сравнением величины расчетной деформации с величиной предельной деформации можно определить необходимость устройства деформационного шва. Для определения деформации меньшего фундамента (а значит, и здания), а также деформации в ме-
141
Рис. 194. Основной характер деформации менее загруженной части здания
1 — деформация менее нагруженной части здания; 2 — разница в осадке; 3 — зона пригрузки (К)
Рис. 195. Общий характер деформации менее нагруженной части здания 1 — кривая деформации; 2— зона пригрузки; 3 — разница в осадке
сте стыка различно нагруженных частей зданий следует определить основные параметры кривой деформации, т. е. величину неравномерной их осадки и длину прогибающейся части, следовательно, величину пригрузки (рис. 194).
Это решение не учитывает влияния жесткости прогибающегося здания на величину и характер деформации, поэтому даже-в этом случае необходимо иметь в виду закономерность, что> здание и основание взаимодействуют как единое целое, а отдельные компоненты взаимно влияют друг на друга. Известно,, что грунт под действием внешней нагрузки подвергается деформации. Зная свойства деформации грунтов, можно определить предполагаемую осадку различных точек фундамента по всей длине деформирующегося здания. Однако под влиянием жесткости стены деформация основания частично выравнивается.
Отсюда вытекает следующая задача:
Необходимо определить форму и величину деформации здания с учетом его жесткости, причем осадка в месте стыка с более нагруженной частью здания должна быть увеличена на величину неравномерной осадки.
В результате в месте стыка происходит искусственное (насильственное) увеличение осадки менее нагруженной части-здания (рис. 195).
Поскольку до сих пор неизвестна взаимосвязь между жесткостью здания и податливостью основания, которая определяет характер конечной деформации, решение этой задачи очень-сложно. В настоящее время известны два теоретических метода в подходе к решению этой задачи: теория грунтов Пресс-Винклера и теория упругого полупространства. Однако ни одна-из них не дает полного ответа,, а результаты отвечают действительности только в некоторых особых случгаях. В нашем случае вопрос осложнен тем, что в месте стыка двух различно-
142
нагруженных частей зданий грунты искусственно сжаты, а это означает, что по всей длине конструкции фундамента, где действует пригрузка, напряжение в грунте основания повышено.
Поэтому в данном случае следует исходить из двух основных предпосылок:
а)	жесткость деформируемого здания ничтожна, что значит, что конструкция абсолютно упруга. В этом случае деформация здания будет следовать за деформацией основания, характеризуемая найденной кривой напряжения;
б)	здание абсолютно жестко. В этом случае все здание обнаруживало бы одинаковую осадку и не произошло бы прогиба. Однако возможен наклон здания в целом.
Это означает, что кривая деформации конструкции средней жесткости зависит преимущественно от жесткости прогибающейся части здания. Существует много мнений относительно определения величины средней жесткости, следовательно, и допускаемой деформации здания, однако общая теория не разработана, поэтому на основе критической оценки был выбран критерцй, предложенный Г. Варлашкиным, который основан на результатах измерений фактических деформаций жилых зданий, возведенных на подрабатываемых территориях. Можно заметить, что деформация в этих случаях была вызвана искусственно.
Было установлено, что величина и кривая деформации основания фактически зависят от жесткости здания. Для показателя жесткости здания было взято отношение длины к высоте здания, т. е. отношение L/Я, которое выражено в табл. 26.
Таблица 26. ЗАВИСИМОСТЬ ДЕФОРМАЦИИ ОСНОВАНИЯ ОТ ЖЕСТКОСТИ ЗДАНИЯ
Степень жесткости	Зависимость между f Ф и f z	Степень жесткости ЫН
Жесткая Среднежесткая Нежесткая	/Ф = 0,49 fx+0,8- IO-4 /Ф=0„58 М-0,4 -1.0-4 /ф=О,71. /х+О.й-IO-4	^2,5 2,5 до 5 >5
В таблице приведена зависимость между прогибом данной конструкции /Ф, характеризуемым отношением L : Я, и прогибом основания fz. Следовательно, действительно:
/ Ф-а^ + Ь.	(39)
Величина а выражает жесткость здания и зависит от отношения L:H. Она приведена на рис. 196, где изображена прямая зависимость между коэффициентом а и отношением L:H. Величина Ъ — выравнивающий коэффициент жесткости здания (табл. 26). Автор рекомендует использовать приведенную выше формулу для отношения L:H в пределах от 1,6 до 10.
143
Рис. 196. График для определения коэффициента жесткости здания а, характеризуемого отношением L : Я, т. е. длины к высоте здания
^0t5\K1 = 2K
Рис. 197. Влияние жесткости здания на характер его вертикальной деформации и величину пригрузки фундамента
/ — менее нагруженное здание; 2 — область повышенных напряжений; 3 — уровень-земли
Следовательно, если известно отношение жесткости здания,, которое характеризует допустимый прогиб, к деформации основания, можно решить данную гипотезу. В нашем случае, однако, нельзя предположить, что под влиянием жесткости здания уменьшится разница в осадке в месте стыка зданий.
Если предложенные Варлашкиным примеры можно использовать, то следует предположить, что примерный прогиб в этом особом случае будет уменьшаться за счет того, что под влиянием жесткости здания будет увеличиваться длина деформируемой части, т. е. область пригрузки, выраженная величиной К или Ki, пропорциональной величине а.
Это отношение приведено на рис. 197, где жесткость стены выражена величиной а = 0,5. Если, следовательно, указанная зависимость действительна, то область пригрузки К увеличится при величине -а в 2 раза. Отношение частично проверено при испытании на моделях. Была проверена также форма кривой деформации и величина предельного прогиба <р.
Теперь для данных величин I и ср можно определить предполагаемую величину деформационного шва.
Для простоты проектирования деформационных швов и определения необходимости их устройства был разработан график для различных параметров кривой деформации К\ и а также различных величин допускаемого прогиба <р (рис. 198).
144
Величина (К,) - размер пригрузки с учетом влияния жесткости конструкции лвания
Рис. 198. Ориентировочный график для выбора деформационных швов при различной осадке двух частей зданий, различных параметрах деформации и для разных значений допускаемых прогибов здания
Рис. 199. Схема частей здания с основными размерами для при-веденноих) в тексте примера
Н-бМ
±
L ~50М
Пример. Длина прогибающегося здания 30 м, высота б м (рис. 199). Осадка при коэффициенте сжимаемости С=50 составляет для низкой части здания 4,2 см, а для высокой — 6,2 см. Разница I составляет 2 см. Допускаемый относительный прогиб конструкции <р — 0,001. Ширина большего фундамента 2,3 м, меньшего—1 м. С помощью графика (рис. 196) найдем для отношения Л:/7=<а=0,618, а по графику на рис. 193 — величину Х=8 м, для фундамента шириной 2,3 м Xi = 12,9 см = = К/а. Теперь известны все величины кривой деформации, а из графика на рис. 198 следует, что устройство деформационного шва необходимо, поскольку окончательный прогиб более допустимого — 0,001.
145
3.	Деформационные и рабочие швы в несущей конструкции зданий
3.1.	КОНСТРУКЦИЯ И УСТРОЙСТВО ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ
Конструкция и устройство деформационных швов зависят от вида несущей конструкции здания, а также направления и величины перемещения расчлененных швами частей здания.
В зависимости от характера перемещения в деформационном шве и типа конструкции здания применяются следующие конструктивные способы устройства деформационного шва:
с помощью удвоения торцовых стен (прежде всего для кирпичных или панельных зданий), удвоения колонн, прогонов и балок, особенно в каркасных конструкциях;
с помощью удвоения прогонов — при одностороннем подвижном их опирании;
с помощью вложенного пролета;.
с помощью одностороннего или. двустороннего вынесения конструкции покрытия;
устройство шва в грибовидных конструкциях;
устройство шва в вертикальных каменных конструкциях.
3.1.1.	КОНСТРУИРОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА
ПУТЕМ УДВОЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ
Удвоение конструкций используется преимущественно для расчленения здания температурными швами. В этих случаях шов не проходит через конструкцию фундамента, поскольку фундаменты изменяют свой объем под воздействием температуры незначительно. Фундаменты в месте окончания температурного шва необходимо как следует укрепить, чтобы под воздействием перемещения в шве они не были повреждены.
Сдвоенные колонны непригодны для устройства деформационного шва, воспринимающего неравномерную осадку двух частей здания, поскольку полное отделение конструкции потребовало бы деления пополам общего фундаментного блока.
Преимуществом удвоения конструкций является простота выполнения и конструктивного оформления деформационного шва. Путем удвоения конструкций здание делится на отдельные жесткие объемы, которые могут самостоятельно деформироваться.
а)	Деформационный шов, устроенный путем удвоения торцовых стен
Удвоенные торцовые стены устраивают всегда при сопряжении двух жилых секций. Как указано на рис. 200, при сопря-
146
Рис. 200. Деформационный шов решен удвоением торцовых стен
а — шов криволинейный; б — шов прямой; 1 — жилая секция; 2 — деформационный шов^
/
Рис. 201. Деформационные швы в конструкции, решенные удвоением колонн и прогонов, возведенных на общем фундаментном блоке
1 — схема конструкции; 2 — разрез; 3 — сдвоенный прогон; 4 — сдвоенная колонна; 5 — деформационный шов; 6 — общий блок фундамента
жении двух объемов здания могут быть использованы различные конструктивные решения.
Решение, приведенное на рис. 200,а, требует небольшого расхода материала для торцовой стены, оно позволяет надежно закрыть и уплотнить шов, хотя в архитектурном отношении невыразительно. Решение, указанное на рис. 200,6, проще и стена в месте шва может быть несущей. Прежде всего оно пригодно для сборных зданий, благодаря возможности типизации элементов.
б)	Деформационные швы, устроенные удвоением колонн
Такое решение широко применяется для каркасных конструкций. Удвоенные колонны опираются на общий блок фундамента (рис. 201). Данное решение предполагает удвоение всех конструкций в месте деформационного шва. Ширина сдвоенных колонн может быть меньше ширины остальных колонн каркаса, поскольку они меньше нагружены. Сдвоенные колонны можно использовать также для рамных конструкций из особенно сложных форм и профилей (рис. 202)/
147
Рис. 202. Сдвоенные колонны в рамной железобетонной конструкции производственного здания
1 — железобетонная рамная конструкция; 2 — производственное здание (цех)
Рис. 203. Перевязка сдвоенных железобетонных опор в деформационном шве пазом А или фальце^м В
Рис. 204. Деформационные швы, решенные сдвоенными опорами в -поперечном и продольном направлениях здания цеха .(.металлическая конструкция) / — поперечный разрез; 2 — цех; 3 — деформационный шов; 4 — продольный разрез;
5 — деформационный шов в продольном направлении; 6 — подкрановый путь
Для обеспечения общей пространственной жесткости здания иногда рекомендуется перевязка сдвоенных колонн пазом или фальцем (рис. 203). Такое решение пригодно на случай пожара и из соображений теплоизоляции. Его следует применять только в тех случаях, когда это совершенно необходимо, хотя и трудоемко.
На рис. 204 изображено решение деформационного шва с помощью удвоения колонн металлической конструкции здания цеха как в продольном, так и поперечном направлении. В этом случае деформационные швы следует устраивать путем учетверения колонн. Колонны опираются на общий блок фундамента.
Устройство деформационного шва в конструкции здания, имеющего покрытие в виде шедовых оболочек, изображено на рис. 205. В нижней каркасной части деформационный шов ре-
148
Рис. 205. Деформационный шов в сдвоенной (балке коробчатого сечения ще-довых оболочек
1 — цех; 2 — склады; 3 — балка коробчатого сечения; 4 — шедовая оболочка; 5 — водосточный желоб; 6 — отопление
Рис. 206. Деформационные швы, выполненные сдвоенными фасадными арками цилиндрических оболочек
/ — сдвоенная фасадная арка; 2 — цилиндрическая оболочка; 3 — цех
Рис. 207. Способ решения деформационного шва в сдвоенных опорах 1 — опалубка; 2 — заполнение шва
шен с помощью удвоения колонн, а в конструкции покрытия — удвоением коробчатой балки.
На рис. 206 схематически изображен деформационный шов, решенный путем удвоения контурных арок цилиндрических оболочек.
Сдвоение колонн изображено на рис. 207. Древесноцементная плита, вложенная непосредственно в опалубку, с обеих сторон обшита рулонным материалом (поливинилхлоридным пластиком). Одновременному бетонированию обеих колонн необходимо уделять повышенное внимание, с тем, чтобы разделительный вкладыш не сместился или не повредился. Высокие колонны рекомендуется опалубливать постепенно по мере бетонирования и одновременно с этим устанавливать деформационный вкладыш.
3.1.2.	ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ, УСТРАИВАЕМЫЕ ПРИ ПОМОЩИ СДВОЕННЫХ ПРОГОНОВ С ОДНОСТОРОННИМ подвижным ОПИРАНИЕМ
Сдвоенные конструкции, образующие деформационные швы можно заменять иными конструктивными решениями, например опиранием на консоли, шарнирными соединениями, навес-
149
ними конструкциями, односторонним опиранием балок и прогонов на консоли и т. д. Деформационный шов, как правило, устраивают в месте сопряжения колонны с ригелем рамы. Шов имеет форму фальца. При этом необходимо обеспечить свободу перемещения конструкции в месте шва. Размер и площадь опирания конструкции зависят от величины нагрузки на разделенную швами часть здания и величины ожидаемого перемещения. Следует уделять особое внимание зданиям, в которых по условиям производства существует опасность возникновения пожара. Такое конструктивное решение шва пригодно для восприятия температурных воздействий, т. е. для перемещения в горизонтальном направлении. Если шов предназначен для восприятия неравномерной осадки, величина последней не должна превышать величину, обусловленную допускаемым поворотом конструкции с учетом ее статической работы. Все кромки в месте сопряжения необходимо достаточно укрепить и закруглить, чтобы при перемещении конструкция не повредилась.
Примеры решения деформационного шва путем удвоения конструкций без специальной заделки шва показаны на рис. 208.
На рис. 209 приведено решение шва в рамной конструкции. В первом случае консоль выпущена из колонны, во втором — из рамного ригеля. Шов может пройти через наклонный или вертикальный паз.
На рис. 210 изображено устройство продольного деформационного шва в конструкции здания цементного завода. Средняя часть здания не подвержена динамическому воздействию, которое по условиям производства имеет место в крайней арочной конструкции здания. Благодаря исключению сдвоенных
Рис. 208. Примеры деформационных швов, решенные удвоением прогонов а — удвоение прогонов конструкции покрытия; б — так же, как в варианте а; в — подвижное опирание прогона по ширине опоры; г — опирание прогона, уложенного на консоли опоры; 1 — конструкция покрытия; 2 — балочное перекрытие; 3 — этаж
150
Рис. 209. Деформационный шов, выполненный односторонним подвижным опиранием прогонов
1 — железобетонный каркас; 2 — консоль
Рис. 210. Одностороннее подвижное опирание рамной конструкции покрытия складского помещения цементного завода
1 — здание цеха; 2 — цементный цех; 3 — подвижное соединение; 4 — печи
Рис. 211. Одностороннее подвижное опирание сборных сборной конструкции
1 _ сборная балка; 2 — сборная ферма; 3 — металлическая прокладка; 4 — консоль, опертая на балк>; 5 — подвижное соединение
колонн была упрощена также общая конструкция здания. Такое решение пригодно и для сборных зданий.
На рис. 211 приведено решение деформационного шва без удвоения конструкций в здании цеха сборной конструкции. Продольные балочки-фермочки конструкции покрытия подвижно оперты на консоль поперечной железобетонной балки. Между фермочками уложены железобетонные облегченные плиты покрытия. Шов в зоне покрытия перекрыт листом. Шов устроен как в конструкции покрытия, так и в вертикальной стене.
В качестве специального примера приведено решение деформационного шва в металлической конструкции крупнопролетного здания цеха (рис. 212). Продольные швы в этих конструкциях до сих пор проектировались так же, как поперечные, т. е. в этих местах сдваивали колонны и прогоны. При таком решении количество колонн и прогонов резко увеличивалось, в результате повышались затраты на строительство. В точке пересечения продольного и поперечного шва необходимо было ус-
151
Рис. 212. Традиционный способ решения деформационных швов сдвоенными опорами в двух направлениях здания цеха металлической конструкции
/ — схема разреза; 2 — планировочная структура; 3 — поперечный деформационный шов; 4 — продольный деформационный шов;
а — продольный деформационный шов, решенный с помощью шарнира в виде качающейся стойки без удвоения металлических опор: / — металлическая опора; 2—ферма;
3 — подвеска;
б — деформационный шов, решенный односторонним подвешиванием ферм на металлическую опору: / — металлическая опора; 2— плиты покрытия; 3 — деформационный шов; 4—металлическая ферма; 5 — подвешенная ферма; 6 — подвеска;
в — так же, как в варианте б, здесь вертикальная опора — железобетонная: / — сборная железобетонная опора; 2—плиты; 3 — деформационный шов; 4 — металлическая ферма; 5 — подвеска;
г — подвешивание фермы к металлическому прогону; / — металлическая ферма в поперечном направлении; 2 — сборные плиты; 3 — металлическая ферма; 4 — подвеска'
танавливать четыре колонны на общем блоке фундамента. Решение в конструктивном отношении неэффективно и требует больших затрат. Далее известно, что в соответствии с нормами по экономному расходованию материалов в одноэтажных промышленных зданиях более целесообразно применять сборные
152
железобетонные опоры вместо металлических. Согласно техническим условиям, в отапливаемых зданиях с металлической несущей конструкцией расстояние между продольными деформационными швами может быть не более 100 м, а в сборных зданиях с железобетонными опорами допускаемое расстояние между швами — 60 м. На рис. 212,а приведено устройство продольного деформационного шва в здании цеха без удвоения металлических колонн — с шарниром в виде качающейся стойки. На рис. 212,6 приведено аналогичное решение, когда к металлической колонне с одной стороны ферма прикреплена обычным способом, а с другой стороны имеет стойку из полосовой стали. К нижнему концу этой стойки приварен непосредственно опорный узел фермы, а к верхнему концу приварена подкладка, позволяющая образовать деформационный шов. Ферма подвешена к колонне с помощью затяжки. Отделенная деформационными швами часть здания удлиняется или сокращается путем наклона плоской подвески, рассчитанной на реакцию фермы и изгибающий момент, возникающий под влиянием перемещения в деформационном шве. Крайний нулевой пролет верхнего пояса прикрепляется к стальному листу опорного узла с помощью монтажных болтов. Благодаря этому обеспечивается возможность горизонтального перемещения верхнего пояса фермы. При значительных перемещениях, возникающих под действием температурных изменений, фермы могут быть прикреплены к колонне с обеих сторон. Такое решение не меняется даже при использовании смешанных конструкций, т. е. со сборными железобетонными колоннами. Металлические фермы подвешены к специальным металлическим опорам, которые непосредственно опираются на сборные колонны. Подвеска ферм к металлическим надставкам колонн в месте деформационного шва изображена на рис. 212,в. На рис. 212,г приведен пример фермы, подвешенной к прогону в месте продольного деформационного шва. При обычном решении устраивается сдвоенный прогон. Как видно из приведенных примеров, деформируемая ферма подвешивается к специальной металлической опоре или к стойкам прогона. Такие деформационные швы можно применять для ферм пролетом от 12 до 21 м почти для любых нагрузок. Площадь сечения подвески колеблется в пределах от 300/8 до 350/10 для пролетов 12—21, м, надставка выполнена из двух прокатных профилей 12—27 см. Профиль стойки у прогонов в месте деформационного шва крестообразный, состоящий из четырех уголков сечением 90/90/10— 200/130/20 мм.
Данный способ устройства продольных деформационных швов получил широкое распространение для металлических конструкций покрытий. Такое решение можно использовать не только для одноэтажных производственных зданий, но и для
153
многоэтажных сборных зданий с металлическими или железобетонными колоннами.
В многоэтажных зданиях путем подвески можно решить устройство деформационных швов в обоих направлениях, что полностью исключает применение сдвоенных колонн и ригелей. Решение это экономично, поскольку сокращает общее количество опор и горизонтальных элементов.
3.1.3.	УСТРОЙСТВО ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ «ВЛОЖЕННОГО ПРОЛЕТА»
Данный способ может быть использован как для восприятия температурных изменений, так и неравномерной осадки двух частей здания. Если шов предназначен для температурной деформации, необходимо обеспечить сравнительно большую площадь консольного опирания, особенно в зданиях, в которых существует опасность возникновения пожара. Это относится прежде всего к каркасным конструкциям, где швы проходят параллельно с главными прогонами рам (рис. 213,а). Недостатком этого решения является расчленение швами большого количества балок. Большое внимание следует уделять воздействию силы трения в месте опирания. При горизонтальных перемещениях в конструкции возникают растягивающие усилия, которые должны восприниматься арматурой во избежание отрыва шипа или разрыва балки (рис. 213,6). «Вложенный пролет» можно устроить с помощью плиты перекрытия (рис. 214).
Такое решение деформационных швов имеет широкое применение. Часто используется оно в рамных конструкциях одноэтажных производственных зданий, где «вложенный пролет»
Рис. 213. Деформационный шов в железобетонной конструкции, решенный с помощью «вложенного пролета»
а — «вложенный пролет» в железобетонном балочном перекрытии: '1 — «вложенный пролет»; 2 — кривая моментов; б — проект армирования «вложенного пролета»: 3 — прогон
Рис. 214. «Вложенный пролет», образованный монолитной плитой
1 — «вложенная плита»; 2 — балочное перекрытие
154
Рис. 215. Деформационный шов, образованный «вложенным пролетом», предназначенный для восприятия неравномерной осадки двух частей зданий / — «вложенный пролет»; 2 — соединительный переход; 3 — уровень земли; 4 — вход
образует подвижно опертая конструкция светового фонаря. Деформационный шов должен проходить через всю конструкцию здания. Шов, воспринимающий неравномерную осадку двух частей здания, должен проходить в одной вертикальной плоскости.
Такие деформационные швы, однако, в отношении производства работ очень сложны и трудоемки, поскольку сравнительно на небольшом расстоянии устраиваются два шва с обоих концов «вложенного пролета». Закрытый шов требует особой тщательности в исполнении. Площадь опирания должна быть достаточно большой, поскольку сдвиг может достигнуть 15 см, особенно в зданиях, возведенных на подрабатываемой территории. «Вложенный пролет» эффективен для сборного каркаса, где он образует основную структуру несущей конструкции. Преимущество решения состоит в том, что оно может быть использовано для деформационных швов, воспринимающих сдвиг в обоих направлениях, а в монолитных конструкциях «вложенный пролет» часто образует рабочий шов. Ширина деформационного шва меньше, поскольку деформация данного участка здания уравновешивается двумя швами. Швы в большинстве случаев расположены в местах возникновения нулевых моментов.
На рис. 215 схематически изображено использование «вложенного пролета» для уравновешивания неравномерной осадки двух разных по высоте зданий (частей здания). «Вложенный пролет» в тяжелой железобетонной рамной конструкции здания льнопрядильной и льносушильной фабрики с верхним освещением изображен на рис. 216. Сдвиг «вложенного пролета» обеспечен роликовыми подшипниками.
На рис. 217 деформационный шов образован конструкцией светового фонаря. Отдельные продольные балки конструкции покрытия образуют двусторонние консоли, на которые подвижно оперта конструкция фонаря. Такое решение исключает необходимость сдваивания несущей и арочной конструкции покрытия производственного здания.
155
Рис. 216. «Вложенный пролет» в жесткой железобетонной рамной конструкции прядильной фабрики
Рис. 217. Деформационный шов, решенный с помощью «вложенной конструкции» светового фонаря
1 — продольный разрез; 2 — вложенная конструкция светового фонаря; 3 — деформационный шов; 4 — цех; 5 — поперечный разрез; 6 — уровень земли; 7 — производственное здание
Другой пример использования данного конструктивного приема приведен на рис. 218. Это здание фабрики пишущих машинок. Деформационный шов здесь воспринимает неравномерную осадку отдельных частей здания. «Вложенный пролет» образован подвижно опертой плитой покрытия. В нижней части потолка деформационный шов устроен аналогично. Такое решение целесообразно использовать для жилых зданий в месте сопряжения двух различно нагруженных и конструктивно по-разному решенных частей здания (рис. 219).
На рис. 220 «вложенный пролет» образован пространственной конструкцией соединительного коридора, опертой на консоли, выпущенные из конструкции перекрытия подземного этажа. Во избежание повреждений, которые могли бы возникнуть
156
вследствие наклона конструкции, был обеспечен достаточный зазор в деформационных швах.
Деформационный шов, образованный вложенной плитой покрытия, изображен на рис. 221. Плита с одной стороны подвешена к главной металлической конструкции здания, а с другой— подвижно оперта на консолях. Пример представляет собой фрагмент строящегося производственного здания на подрабатываемой территории.
На рис. 222 изображен «вложенный пролет» для восприятия температурных изменений конструкции оболочки. Между фасадными балками жесткости вложена металлическая конст-
Рис. 218. Отделение деформационными швами помещений цехов здания завода пишущих машин с использованием конструкции «вложенного пролета»
1 — уровень, земли; 2 — завод; 3 — «вложенный пролет»; 4 — цех; 5—-склады
Рис. 219. Деформационный шов, устроенный с использованием конструкции «вложенного пролета» и свободно опертой конструкции покрытия входа
1 — административная часть здания; 2 — «вложенный пролет»
Рис. 220. Деформационный шов, образованный «вложенным пролетом» и жесткой 1конст,руюцией соединительного перехода
/ — уровень земли; 2 — административная часть здания; 3 — «вложенный пролет»; 4 — гимнастический зал
Рис. 221. Пример подвижного опирания подвесной плиты покрытия входа, образующей де-форкмационный шов типа «вложенного пролета»
J — металлическая конструкция; 2 — производственное здание; 3 — связь; 4 — подвижное опирание плиты
157
Рис. 223. Подвижное опирание конструкции светового фонаря производственного здания. Деформация в продольном направлении
1 — конструкция здания; 2 — «вложенный про лет»; 3 — уровень пола
Рис. 222. Вложенная конструкция светового фонаря между фасадными арками цилиндрических оболочек 1 — остекленный «вложенный пролет»
Рис. 224. «Вложенный пролет» в конструкции фундамента крытого двора здания цеха, отделенного от .многоэтажной административной части здания деформационным швом
/ — планировочная структура; 2 — крытый двор цеха; 3 — деформационный шов; 4 — поперечный разрез; 5 — уровень земли; 6 — деталь структуры деформационного шва в конструкции фундамента; 7 — подвал; 8— «вложенный пролет»; 9 — плита фундамента; 10 — конструктивное решение деформационного шва
рукция светового фонаря. Решение относительно просто и эффективно. Для восприятия температурной деформации целесообразно использовать подвижно опертую конструкцию фонаря также в поперечном профиле сборных производственных зданий (рис. 223). В приведенном примере таким способом законстру-ирован продольный деформационный шов.
На рис. 224 изображено устройство деформационного шва с помощью «вложенного пролета» крытого двора между девятиэтажными зданиями. Деформационный шов, предназначенный 158
для восприятия неравномерной нагрузки, тщательно устроен во всех частях здания, включая фундаменты. Размещение температурных швов видно из рисунка. В этом случае была использована осадка в процессе строительства. Решение сложно и трудоемко.
3.1.4.	РЕШЕНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ ОДНОСТОРОННИМ ИЛИ ДВУСТОРОННИМ консольным выносом КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЯ
Такое решение, как правило, применяется в производственных зданиях или в зданиях, которые в месте деформационного шва не связаны производством. Эти конструкции целесообразны в отношении устройства фундаментов, особенно при неравномерной осадке (рис. 225).
Преимущества таких конструкций в следующем:
пригодны для устройства деформационных швов, при перемещении конструкции в обоих направлениях;
деформационный комплекс (блок) образован только одним, швом;
не требуется производить сложных операций в конструкциях фундаментов;
менее дорогостоящи и пригодны для сборных конструкций.
Недостатки этих конструктивных мер:
непригодны, если деформационный шов, предназначенный для восприятия неравномерной нагрузки, проходит через конструкцию общих помещений;
при использовании в каркасных конструкциях в месте деформационного шва шаг опор должен быть меньше, что нарушает общую модульную структуру сооружения;
между частями здания, взаимосвязанными общим технологическим характером производства, в месте шва необходимо учитывать определенный перепад поверхности перекрытия (неровность), также следует предусматривать изменение уровня конструкции покрытия.
Рис. 225. Деформационный шов, образованный односторонним или двусторонним консольным выступом
И — балочное перекрытие; 2 — двусторонние консоли; 3 — уровень земли; 4 — односторонняя консоль
159
Рис. 227. Разрез деформационного шва, изображенного на рис. 226
1 — складское здание; 2 — транспортный мост; 3 — уровень земли
Рис. 226. Деформационный шов между транспортным мостом и зданием склада, образованный односторонней консолью
Рис. 229. Двусторонний консольный вынос в цилиндрических оболочках 1 — двусторонняя консоль; 2 — уровень земли
Рис. 228. Деформационный шов, решенный с помощью одностороннего консольного выноса монолитной рамной конструкции
1 — цех; 2 — рамная конструкция; 3 — склад
Пригодность данных конструктивных мероприятий обосновывается в следующих примерах. На рис. 226 и 227 изображен односторонний консольный деформационный шов между эстакадой для подачи глины и конструкцией складов глиносмесительного цеха крупного кирпичного завода. Это позволило значительно упростить закладку фундаментов обоих объектов. Высота склада 18 м, а высота эстакады 15 м. Консоль вынесена на 150 см.
Другой пример использования односторонней консоли в деформационном шве изображен на рис. 228. Деформационный
160
шов в здании авиационного завода предназначен как для восприятия неравномерной осадки, так и температурной деформации. На рис. 229 приведен пример двустороннего консольного выноса цилиндрических оболочек в месте температурного шва.
3.1.5.	УСТРОЙСТВО ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА В ГРИБОВИДНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
На рис. 230 приведены основные конструктивные параметры для выбора деформационного шва в грибовидных конструкциях.
Рис. 230. Деформационные швы в грибовидных конструкциях а — двусторонние консоли плиты перекрытия; б—«вложенный пролет», образованный монолитной плитой перекрытия; 1 — «вложенный пролет»
S)
7^/////)//^
Как видно из рисунка, деформационный шов в этих конструкциях можно выполнять двояким способом: двусторонним вынесением консолей;
«вложенным пролетом».
Подробное устройство деформационных швов аналогично предыдущим случаям. Сопряжение осуществляется в фальц.
3.1.6.	УСТРОЙСТВО ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА В КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
Форма и характер деформационных швов в вертикальных каменных конструкциях обусловлены направлением и величиной предполагаемого перемещения расчлененных швами частей здания, типом несущей конструкции, жесткостью здания и особенностями производства. При неправильном размещении деформационных швов или при неправильном его исполнении, особенно в наружных несущих конструкциях, жесткость здания может быть значительно снижена.
Сам деформационный шов в большинстве случаев усиливается удвоением конструкций или устройством паза в кладке.
Швы в кирпичной кладке необходимо располагать так, чтобы менее армированная стена была в пазу оперта на стену более жесткую или усилена опорой, прогоном перекрытия и т. д. Повышенное требование относительно устойчивости стены в ме-
•6 Зак. 485
161
Рис. 231. Деформационный шов вертикальных каменных конструкций, решенный
а — сдвоенными торцовыми стенами; б — пазом в расширенной части стены; в — пазом в зоне примыкания к торцовой стене; 1 — сдвоенные торцовые стены; 2 — элемент жесткости; 3 — паз в кладке; 4 — торцовая стена
а)	5}
Рис. 232. Усиление каменной конструкции здания в зоне деформационного-шва
а — развязка прогоном; б — торцовой стеной; 1 — связь; 2 — торцовая стена сте прохождения деформационного стыка объясняется ветровой нагрузкой, опасностью отклонения стены под влиянием неравномерной деформации всего здания и т. д. На рис. 231 приведены некоторые эффективные примеры устройства деформационных швов в кирпичной кладке.
Если нельзя обеспечить достаточную устойчивость стены (а следовательно, и здания) в месте деформационного шва соответствующими мерами, необходимо проводить усиление конструкции перекрытия (рис. 232). Благодаря правильному выбору конструкции деформационного шва можно избежать выполнения сложных и трудоемких работ.
3.2.	РАБОЧИЕ ШВЫ
И ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРИНЦИПЫ
Наряду с деформационными швами следует уделять внимание решению рабочих швов и их конструктивным принципам.. Особенно в настоящее время, при сравнительно широком использовании железобетонных конструкций во всех видах строительства, проблема рабочих швов весьма актуальна, поскольку отдельные строительные комплексы настолько крупны,.
162
что их невозможно бетонировать без интервала во времени. Устройство рабочих швов позволяет предотвратить опасные последствия, вызываемые усадкой бетона.
Размещение рабочих швов, их устройство и количество зависят от ряда факторов.
Так, например, количество рабочих швов определяется непосредственно процессом строительства, возможностью строительной организации.
Размещение рабочих швов зависит от характера поведения конструкции. Устройство рабочих швов не должно снижать устойчивость и надежность конструкции.
Количество рабочих швов следует по возможности ограничивать, поскольку швы являются местом возможных повреждений, а их несовершенное исполнение создает в здании участки, наиболее чувствительные к сотрясениям, пожару, взрыву, действию грунтовых вод и т. д. Учитывая сказанное, размещению рабочих швов следует уделять исключительное внимание.
3.2.1.	УСТРОЙСТВО РАБОЧИХ ШВОВ
В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
При устройстве рабочих швов необходимо обеспечивать надежное сопряжение поверхностей бетона различного возраста, поэтому следует придерживаться следующих принципов:
новый бетон должен обладать примерно теми же качествами, что и первоначальный бетон.
Результаты исследования показали, что если не проводить никаких мероприятий, прочность соединения при использовании нового бетона более высокой марки повышается незначительно. Это объясняется тем, что при высокой прочности бетона с большим содержанием цемента повышается также его усадка, которая вызывает большие напряжения в стыковом шве и снижает прочность соединения;
стыковой шов должен быть обработан без повреждений поверхности бетона. Наиболее эффективна очистка поверхности металлической щеткой от карбонизированного слоя или затвердевшего цементного молока, затем сметание с поверхности бетона кварцевого песка струей воздуха или воды;
существенное значение для прочности стыка имеет способ -обработки поверхности после соединения обеих частей. Стык следует тщательно увлажнять в течение не менее 14 дней после бетонирования. Увлажнение отодвинет процесс усадки на период, за который новый бетон приобретет достаточно высокую прочность;
рост прочности стыка обусловлен ростом прочности бетона с возрастом. Следовательно, можно сказать, что рост прочности -стыка будет находиться в соответствии с ростом прочности соединительного бетона;
'б* Зак. 485
163
увлажнение бетона в шве проводится в течение 2—3 ч перед последующим бетонированием, чтобы старый бетон был достаточно насыщен водой и не отбирал воду у нового бетона. Стыкуемые поверхности перед соединением следует тщательно-очистить от свободных частиц и зашероховать:
не рекомендуется силовая обработка стыкуемых поверхностей (например, обработка бучардой, долотом, молотком и т. д.). Испытания показали, что при механическом воздействии на бетон высыпаются частицы гравия, в результате чего нарушается структура бетона в зоне стыкового шва;
если нужно отсечь старый бетон долотом, необходимо отколовшиеся частицы гравия удалить, лучше струей воды под напором (смывом);
вода для увлажнения должна быть чистой, хорошо впитываться старым бетоном и не должна накапливаться в стыке, поэтому непосредственно перед последующим бетонированием рабочий шов осушают сжатым воздухом;
если рабочий шов устраивают в железобетоне, рекомендуется в рабочий шов вложить соединительные элементы (скобы), которые проникают в обе соединяемые части;
в рабочих швах резервуаров, бункеров, плотин и т. д. необходимо обеспечить полную водонепроницаемость;
при ремонтах рабочих швов поступают так же, как при сопряжении поверхностей из бетона разного возраста. Поверхность должна быть тщательно очищена, отколовшийся бетон устранен, металлические вкладыши очищены от раковины, а новый бетон хорошо перемешан и уплотнен;
перед началом последующего бетонирования необходимо осмотреть шов. Если бетон еще не затвердел — тщательно увлажнить. Если затвердел — поверхность необходимо сделать шероховатой;
если бетон в шве еще влажный, необходимо после очистки и бетонирования нанести не менее чем 5-мм слой бетонной смеси тонкого гранулометрического состава и тщательно его затереть так, чтобы было гарантировано ее сцепление с бетоном;
рабочий шов может быть кратковременным (до одного дня) или долговременным (от 2 до 4 месяцев).
Правильное устройство рабочих швов позволяет избежать серьезных повреждений впоследствии. Детали устройства рабочих швов в кратковременных и долговременных конструкциях из водонепроницаемого бетона описаны в главе 4.
3.2.2.	РАЗМЕЩЕНИЕ РАБОЧИХ ШВОВ
В несущих элементах, т. е. в балках перекрытия, прогонах,, плитах покрытия, железобетонных рамах и подобных конструкциях, которые нельзя бетонировать за один цикл, необходимо стремиться к устройству рабочих швов в местах минимальных 164
Рис. 233. Рабочий шов в плите Рис. 234. Рабочий шов в балоч-монолитного балочного перекры-	ном перекрытии
ТИЯ	/—'.балка перекрытия; 2 — криволи-.
/ — шов	нейный рабочий шов
срезывающих сил и моментов. Поскольку положение минимальных моментов не тождественно положению минимальных срезывающих сил, этот вопрос решается самостоятельно в каж-’ дом конкретном случае.
Конструктивные принципы:
в простых плитах небольших пролетов и малой толщины размещение рабочего шва устанавливается произвольно;
в конструкциях больших размеров, перекрывающих большие пролеты, рабочие швы рекомендуется устраивать в тех местах, которые указаны- в нижеприведенных примерах и подтверждены многолетними испытаниями.
Рабочий шов монолитного ребристого железобетонного перекрытия, размещенный параллельно несущим балкам, показан на рис. 233. Шов размещен в зонах нулевых моментов. Если плита и балка образуют вместе тавровое сечение, бетонировать следует одновременно.
На рис. 234 изображено размещение рабочих швов в балочных перекрытиях. Рабочий шов должен быть размещен вблизи несущего прогона на расстоянии, равном половине ширины плиты, т. е. около !/4—пролета балки. Шов должен быть наклонен, как показано на рисунке.
Рабочие швы в прогонах следует устраивать так же, как в несущих железобетонных балках. Поскольку рабочий шов следует располагать ближе к центру прогона, он должен быть расположен так, чтобы плита с поперечными балками уложенными на прогонах, образовывала тавровое сечение (рис. 235). Шов должен быть всегда криволинейным.
Рабочий шов в прогонах может иметь также форму фальца (как видно из рис. 236). Поскольку рабочий шов необходимо разместить в месте опирания прогона (рис. 237), угол наклона шва должен быть около 60°. В противном случае грань в точке А может быть повреждена. Шов должен заходить частично за грань опирания колонны. Если прогоны и балки бетонируются одновременно с плитами перекрытия, необходимо обеспе-
165
UJ
Рис. 236. Криволинейный рабочий илов в железобетонном 'прогоне 1 — рабочий шов
Рис. 237. Рабочий шов в прогоне над опорой 1 — рабочий шов
Рис. 235. Размещение рабочего шва -в железобетонном прогоне / — рабочий шов
Рис. 238. Пример правильного и неправильного размещения рабочего шва в вертикальных конструкциях
/ — правильное размещение шва; 2 — неправильное размещение шва; 3 — рабочий шов
Рис. 240. Правильное размещение рабочего шва в арочных рамных конструкциях
1 — правильное размещение шва
Рис. 239. Перепуск арматуры вертикальных опор
•в зоне временного рабочего шва
чить полное сопряжение балок и прогонов с плитами достаточным количеством арматурных скоб, надежно заанкеренных в балках п плитах.
Рабочие швы, размещенные в вертикальных конструкциях, например в колоннах (рис. 238), следует бетонировать по направлению к нижней грани прогонов (а—а). Размещение рабочего шва в плоскости (б—б) ошибочно, поскольку может произойти отделение разгона от прогона. Для вертикальных конструкций важно, чтобы опоры были соединены арматурой с достаточной их анкеровкой (рис. 239).
В арочных рамных конструкциях рабочие швы размещают вблизи сопряжения колонны и ригеля (рис. 240). Рабочий шов
166
Рис. 241. Правильное и неправильное размещение рабочего шва арочных рамных конструкций со связью
1 — арочная рамная конструкция; 2 — связь; 3 ~ неправильное размещение рабочего шва; 4 —правильное размещение рабочего шва
Рис. 242. Схема резервуара для воды и размещение рабочих швов
1 — рабочий шов
в сечении а—а удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к нему. В рамах с бетонной затяжкой рабочий шов ни в коем случае нельзя располагать горизонтально, т. е. в направлении затяжки (рис. 241,а). Правильное размещение и устройство шва изображено на рис. 241,6. Шов следует расположить перпендикулярно к оси арки.
Интересно решение рабочих швов в надземных резервуарах для воды (рис. 242). Эти конструкции должны быть абсолютно водонепроницаемы, что предъявляет самые серьезные требования как к проектированию, так и строительству. Наиболее часты повреждения в местах рабочих швов, поэтому бетонирование резервуаров должно быть непрерывным. В противном случае необходимо повысить водонепроницаемость бетона, что достигается затиркой внутренней поверхности резервуара цементным молоком или глиняным раствором. Указанная затирка позволяет уплотнить поры резервуара. Тем самым можно избежать дорогостоящей реконструкции, когда возникает необходимость усилить стены или тщательно инъецировать поврежденный бетон.
Для своевременного предотвращения подобных повреждений необходимы не только правильный проект, но и ответственная работа подрядной строительной организации.
В заключении приводятся результаты испытаний прочности соединений двух бетонов разного возраста (табл. 27), а также прочности соединения при повышении кубиковой прочности нового бетона (табл. 28). Эти результаты были опубликованы в журнале «Инженерные сооружения» за 1959 г.
167
Таблица 27. ПРОЧНОСТЬ СЦЕПЛЕНИЯ БЕТОНА РАЗНОГО ВОЗРАСТА
оо Нагрузка	Монолитный бетон			Соединение бетонов: старого и нового	Средняя прочность (105 Па)						Средняя прочность сцепления (в % от В151)					
	марка бетона	прочность в возрасте 28 дней (106 Па)	прочность в* возрасте 90 дней (105 Па)		Вид соединения						Вид соединения					
					А	В	с	D	Е	F	А	в	с	D	Е	F
Растяжение	В151	12,4	—	В 151 /В 151	9,4	9,0	6,3	5,9	5,3	7,2	76	73	51	48	42	58
	В228	17,2	—	В151/В228	9,7	9,2	6,3	5,8	5,9	8,5	78	74	52	47	48	61
Растяжение	В151	17,2	—	в 151/В15 1	12,9	12,0	11,0	12,9	9,8	14,9	75	70	64	75	57	86
при изгибе	^228	23,3	—	В151/В228	14,7	13,4	13,4	13,3	9,8	15,9	85	78	78	77	57	93
Сдвиг	В151	25,2	—	В151/В151	18,2	и,о	16,9	16,8	Ю,1	20,4	72	44	67	67	40	81
	^228	29,6		В151/В225	18,3	11,8	16,6	16,3	10,5	23,5	73	47	66	65	42	93
Таблица 28. ИЗМЕНЕНИЕ ПРОЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЯ ПРИ ВОЗРАСТАНИИ КУБИКОВОЙ ПРОЧНОСТИ НОВОГО БЕТОНА С 151 ДО 228-105 ПЛ
Нагрузка	Монолитный бетон	Вид соединения					
		Изменение прочности (%)					
		А	В	С	D	Е	F
Растяжение	+,42, %	+2	+1	+1	— 1	+3	+3
Растяжение при	+23%	+ю	+8	+14	+2	0	+У
изгибе Срез	+ 16,%	+1	+3	—1	—2	+2	+2
Таблица 29. СЦЕПЛЯЕМОСТЬ ИЗВЕСТКОВОГО РАСТВОРА С КИРПИЧНОЙ КЛАДКОЙ
Метод нанесения раствора	Песок	Способ перемешивания	Соотношение смеси	Сцепляемость (105 Па) по истечении	
				28 дней	6 месяцев
1	2	3	4	5	6
Ручное на-	А	Ручное	1:3	0,30	С66
несение рас-			1:4	0,19	>0=,90
твора		Мешалка с пересыпае-	1:3	0,44	0,20
		мым перемешиванием	1:3	0,43	1,08
		Принудительное переме-	1:3	0,20	0.20
		шивание	1:8	0,20	0,20
	С	Ручное	1:3	0,20	>1,43
		Мешалка с пересыпае-	1:5	>0,20	1,02
		мым перемешиванием Принудительное переме-	1:8	0,21	0,20
		шивание			
Машинное	А	Ручное	1:3	0,50	>1,65
нанесение			1:4	0,21	>1,83
раствора		Мешалка с пересыпае-	1:3	0,46	0,20
		мым перемешиванием	1:5	0,58	1,1/7 0,20
		Принудительное переме-	1:3	0,20	
		шивание	1:8	0,20	0,20
	С	Ручное	1:3	0,61	>1,22
		Мешалка с пересыпае-	1:5	>1,04	>1,68
		мым перемешиванием Принудительное переме-	1:8	0,20	0,27
		шивание			
Условие: раствор из белой извести; основание при нанесении раствора; кладка из кирпича.
169
Далее приведены результаты адгезии растворов и штукату-рок (табл. 29).
Заключение. Основная задача книги — осветить все известные до сих пор причины деформации зданий, определить их параметры и способ расчета, чтобы уже на первой стадии, т. е. при разработке проекта, эти причины были учтены.
Книга дополнена новыми результатами из области теории и научных исследований, которые уточняют степень воздействия различных физико-статических факторов.
Эти воздействия являются основной причиной повреждений, ‘особенно в области вспомогательных ненесущих конструкций зданий.
г Прочностные показатели табл. 27 получены при следующих условиях выполнения работ по устройству стыкового шва:
А.	Часть образца из старого бетона непосредственно перед соединением и образованием шва с новым бетоном погружают в воду, а затем очищают металлической щеткой. Полученный образец со швом, выдержанный в течение 28 дней при температуре 18°С и 25% влажности, имел кубиковую прочность 151-105 Па.
В.	Перед соединением с новым бетоном образец погружен в воду на 16 ч; остальное, как в п. А.
С.	Образец перед бетонированием высушен, обработан бучардой и затем очищен металлической щеткой; остальное, как в п. А.
D.	Образец из бетона марок Вш и В228 с пластификатором S; остальное, как в п. С.
Е.	Бетон выдержан в течение 7 дней, как в п. А, затем в теплой и сухой среде. Вид бетона, как в п. А; остальное, как в п. С.
F.	Бетон в возрасте 90 дней, как в п. А, остальное, как в п. С.
4.	Детальное устройство .	, деформационных швов
В этой главе дан обзор способов перекрытия (заделки) деформационных швов в жилых, общественных и производственных зданиях. Уделено также внимание материалам, используемым для перекрытия деформационных швов, например пластмассам, которые дают возможность находить эффективные решения.
Герметизация деформационных швов в последние годы стремительно совершенствовалась. Проблема уплотнения швов в строительных конструкциях распространяется не только на деформационные швы, но и на рабочие швы, которые выравнивают воздействия усадки при твердении бетона, на деформационные швы инженерных сооружений (в мостах, плотинах, шоссейных
170
дорогах, в аэродромных покрытиях), на конструктивные швы к стеклобетонных конструкциях, в сборных зданиях и т. д.
4.	1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ
Перекрытие деформационного шва не должно препятствовать движению в шве. Заполнение швов должно быть достаточно эластичным и долговечным, не должно вытекать из швов. В некоторых случаях должна гарантироваться водонепроницаемость.
На основе этих требований в зависимости от нижеприведенных критериев деформационные швы можно разделить на следующие группы:
а)	по направлению движения:
для восприятия движения, перпендикулярного к плоскости деформационного шва;
для восприятия вертикального движения;
для восприятия воздействия комбинации обоих видов движений;
б)	по требованиям водо-, звуко- и теплоизоляции: закрытые швы, уплотненные;
закрытые швы с декомпрессионной пустотой;
открытые швы, частично уплотненные;
в)	по месту расположения в конструкции здания:
на фасаде здания;
в конструкциях покрытия;
в конструкциях перекрытий;
в вертикальных несущих стенах;
в конструкциях фундаментов;
г)	по виду конструкций:
в стеклобетонных конструкциях;
в конструкциях из водонепроницаемого бетона;
в сборных конструкциях;
д)	по виду герметика:
швы, перекрытые листами из разных материалов;
швы, герметизированные мастиками;
швы, перекрытые пластмассовыми лентами;
швы, перекрытые керамической или пластмассовой плиткой.
4.11.1 МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ
Перекрытие деформационного шва должно защищать от загрязнения и увлажнения. В зависимости от конкретных условий (температурного воздействия, химической структуры воды, силы сотрясений, возможности возникновения электролиза и
171
Рис. 243. Использование формы сечения перекрытия, выполненного из листового -материала в качестве деформационного шва
Рис. 244. Заполнение деформационного шва мастикой
т. д.) используют оцинкованные, полутвердые медные толщиной 0,6—1 мм или оловянные листы толщиной 2—3 мм.
Перекрытие деформационного шва, которое должно предотвратить проникание в шов воды, особенно в подземной части здания, должно быть водонепроницаемым и кислотостойким. Перекрытие шва, рас
положенного на фасаде или внутри здания, выполняет также функцию эстетическую.
Водонепроницаемое перекрытие деформационного шва выполняется, как правило, из одной медной или оловянной ленты. Если шов на фасаде, то его перекрывают двумя лентами из оцинкованных листов. Внутренние швы перекрывают в основном лентами из медного или латунного листа. Профиль ленты .обусловлен преимущественно характером движения в деформационном шве (рис. 243). Развернутая ширина ленты составляет от 330 до 1000 мм..
Лист, перекрывающий деформационный шов, не должен соприкасаться с арматурой бетона, которая местами выступает на поверхность, поэтому в качестве основания под металлический листовой материал укладывают ленту из кровельного пергамина.
Уплотняющие мастики. Уплотнение деформационного шва должно предотвращать проникание воды и воздуха в конструкцию и быть при этом абсолютно упругим, чтобы обеспечивать движение деформируемых элементов, не должно трескаться и отклеиваться. Эти свойства уплотняющие материалы не должны утрачивать в течение длительного времени (см. теоретический анализ в части 1.2).
Практика показала, что ни цементный, ни гипсовый растворы для этой цели совершенно непригодны.
Мастики из пластмасс по сравнению с растворами имеют
172
«огромные преимущества. Изменяя структуру отдельных химических элементов, можно получить материал с необходимыми свойствами. Однако перед нанесением мастик необходимо стык тщательно очистить и обезжирить.
Мастики можно использовать для герметизации стыков шириной от 5 до 20 мм, стыки большей ширины необходимо законопатить каболкой или (минеральной ватой на глубину до 3 см от верхней кромки стыка, которые служат основанием для нанесения мастики (подробнее см. часть 1.2).
В швах с большими нагрузками и больших размеров, например в гидросооружениях и в зданиях с тяжелым и сложным производством, в подводящих каналах, в аэродромных покрытиях и т. п. конструкциях, необходимо применять мастики, приготовленные на базе каучука и деривата нефти и дегтя. Уплотнение деформационного шва состоит, как правило, из двух материалов различного характера (рис. 244, а, б):
из заполнения, т. е. основания непосредственно под мастику;
из эластичной мастики, изготовленной на базе пластмасс или эл асти копл астм асе.
Основанием под мастику является упругое наполнение, к которому мастика не прилипает.
4.2. СТАДИИ УСТРОЙСТВА ПЕРЕКРЫТИЯ ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА
4.2.1. УСТРОЙСТВО ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА НА ФАСАДЕ ЗДАНИЯ
Способ устройства и характер перекрытия деформационного шва на фасадных поверхностях здания зависит прежде всего от направления и величины движения в деформационном шве.
Основные требования, предъявляемые к перекрытию деформационного шва в фасадных стенах здания: а) функциональные требования — должно обеспечиваться необходимое движение в шве, а в некоторых случаях должна также гарантироваться водонепроницаемость; б) требования к материалам — применяемые материалы должны требовать минимального ремонта и соответствовать структуре поверхности стены; в) конструктивные требования—швы должны размещаться там, где они целесообразны, например в местах изменения направления конструктивной системы здания и т. д. (особенно в зданиях сложной конфигурации в плане); г) эстетические требования—при правильном выполнении своих функций швы должны быть наименее заметными.
а) Перекрытие деформационного шва из листовых материалов
173
Рис. 245. Перекрытие деформационного шва водосточной трубой
а — вынесенной; б — втопленной; 1 — уплотнение; 2 — анкеровка крюков; 3 — водосточная труба; 4 — водосток
а) 1
Рис. 246. Свободно уложенное перекрытие из листового материала на фасаде а — с пазом; б — слегка выгнутый; (/ — перекрытие шва; 2 — 6 см минимально; 3 — заполнение стыка
В эту подгруппу включаем перекрытие, изготовленное из листовых материалов и применяемое для образованных спаренными торцовыми стенами швов. Листовые материалы пригодны также для перекрытия швов в каркасных конструкциях.
Наиболее простым способом перекрытия деформационного шва в жилищном строительстве является водосточная труба из листовых материалов. Шов может быть также устроен в штукатурке и должен быть тщательно уплотнен жгутом или эластичной асфальтовой мастикой во избежание проникания дождевой воды. Водосточная труба может выступать из шва или быть втопленной в него (рис. 245).
В зданиях, где нельзя этого сделать, деформационные швы перекрывают металлическими лентами. Путем профилирования ленты можно обеспечить движение перекрытия шва в любом направлении. Мероприятия, указанные на рис. 246, эстетически менее пригодны, однако полностью отвечают требованиям перекрытия деформационных швов. Они не являются водонепроницаемыми, выполняют только функцию противодождевой защиты. Шов должен быть хорошо уплотнен, например эластичной мастикой.
Листовое перекрытие шва, изображенное на рис. 246,а, допускает движение в вертикальном и горизонтальном направлениях. Величина движения, однако, зависит от упругости листа. Толщина полосы, изображенной на рис. 246,6, должна быть 174
больше, чтобы ветром ее не отдувало от стены. Полосы перекрытия шва следует крепить подальше от края стыка, чтобы не осыпалась штукатурка.
Металлические ленты, перекрывающие деформационный шов, не должны соприкасаться; с растворами, поскольку под действием окиси кальция быстАо корродируют, поэтому металлическое перекрытие шва рекомендуется предохранять защитным покрытием или укладывать на основание из кровельного пергамина.
Это требование отпадает/если перекрытие деформационного шва выполнено из пластмассовых материалов.
Перекрытие деформационного шва, изображенное на рис. 247, применяется в производственных зданиях, где не предъявляется высоких требований в эстетике внешнего вида. Деформационный гофр перекрытия допуокает сравнительно большое движение, лента же предохраняет шов от загрязнения. Преимущество такого решения состоит в том, что металлическая лента полностью отделена от штукатурки, следовательно, отпадает опасность ее последующего разрушения. Шов можно еще уплотнить мастикой.
Рис. 247. (Втопленное перекрытие шва из листового железа с подвижным гофром на фасаде
1 — перекрытие шва из листового материала; 2 — заполнение шва; 3 — анкеровка
Рис. 248. Втопленное перекрытие шва на фасаде
1 — заполнение стыка
Рис. 249. Простейшее перекрытие деформационного шва на фасаде / — анкеровка; 2 — уплотнительный жгут;
3 — заполнение шва
Рис. 250. То же, что и на рис. 249, но ломаное
/ — перекрытие шва из листового материала; 2 — анкеровка
175
Рис. 251. Деформационный шов на фасаде, устроенный под штукатурку
Рис. '252. Универсальное перекрытие шва, уложенное под штукатурку / — заполнение шва: 2— специальное покрытие
В зданиях, отделанных бржизолитовой штукатуркой*, металлическую полосу, перекрывающую деформационный шов, можно посыпать бржизолитовым порошком такого же цветового оттенка, как и штукатурка. Заделка стыка, изображенная на рис. 248, допускает движение в горизонтальном и вертикальном направлениях. Перекрытие шва прикреплено к неотделанной стене, плоскость которой должна быть ровной. Водонепроницаемость перекрытия можно повысить путем шпатлевания.
На рис. 249 и 250 перекрытие деформационного шва выполнено из металлической ленты, уложенной на штукатурку. Такое решение допускает движение в обоих направлениях.
‘Металлическая лента прикреплена к стене металлическими анкерными полосками с расстоянием 50 см. Перекрытие не является водонепроницаемым, поэтому шов должен быть уплотнен.
Перекрытие шва из листового материала, выполненное из двух элементов, самостоятельно прикрепленных к неотделанной стене, изображено на рис. 251. Лента по всей длине имеет отверстия для лучшего крепления со штукатуркой и допускает движение в обоих направлениях. Чтобы не осыпалась штукатурка, рекомендуется в этих случаях сделать эластичный набрызг, который устраняет воздействие неодинакового расширения штукатурки и перекрывающей металлической ленты. Такая обработка шва имеет приемлемый внешний вид.
Перекрытие деформационного шва, серийно выпускаемое фирмой «Maisch», состоит из двух частей (рис. 252). Перекрытие выполнено из оцинкованного листа, укладываемого под штукатурку, и допускает движение в обоих направлениях.
* Бржизолит — сухая штукатурная смесь, тип терразита для отделки фасадов, выпускаемая чехословацкими фирмами. (Примеч. переводчика.')
176
Оно снабжено отверстиями для лучшего сопряжения со стеной и штукатуркой. Ленты покрыты защитным набрызгом. Преимуществом данного покрытия является универсальность его применения.
16) Специальные перекрытия деформационных швов
На рис. 253 изображено перекрытие деформационного шва, выполненное из легких металлов, которое допускает движение в обоих направлениях и является водонепроницаемым. Перекрытие сравнительно узкое .и крепится забивкой дюбелей пистолетом перед оштукатуриванием. Требует ровной поверхности основания. Просто в устройстве, полностью отвечает требованиям.
Перекрытие деформационного шва может быть керамическим (рис. 254), которое также допускает движение в обоих направлениях. Рифление облицовки предотвращает проникание дождевой воды в деформационный шов. Рифление делается перед штукатуркой по всей длине или по частям. Процесс устройства перекрытия прост, неровность поверхности основания устраняется штукатуркой.
в)	Перекрытие деформационного шва в облицовке
Простейшим перекрытием деформационных швов в зданиях, облицованных плиткой, является водосточная труба (рис. 255).
Рис. 253. Перекрытие деформационного шва из алюминиевого листа на фасаде
1 — алюминий
Рис. 254. Перекрытие шва керамикой на фасаде
/ — керамическое перекрытие шва; 2 — торцовая стена

Рис. 255. Деформационный шов в облицовке фасадной стены перекрыт водосточной трубой
/ — перекрытие шва из листового материала; 2 — уплотнение; 3 — облицовка; 4 — водосточная труба
177
Рис. 256. Перекрытие шва в фасадной стене, решенного в облицовке
1 — облицовка
Рис. 258. Утопленное перекрытие деформационного шва в фасадной стене, образованное уголковой медью / — стена; 2 — оловянный листовой материал; 3 — облицовка; 4 — раствор
Рис. 257. Деформационный шов в облицовке перекрыт специальным профилем из поливинилхлорида
1 — забито из пистолета
б)
Рис. 259. Прочие примеры решения деформационных швов в облицовке
Рис. 260. Схема уплотнения деформационных швов
а — в кирпичной кладке; б — в каркасной конструкции; / — кирпичная кладка; 2 — каркасная конструкция
Рис. 261. Уплотнение стыка пи-
столетом
В этом случае шов должен быть уплотнен жгутом и перекрыт металлической лентой. Производство работ по .перекрытию такого шва достаточно просто, однако требует тщательности и аккуратности выполнения.
Перекрытие, изображенное на рис. 256, выполнено из спе
178
циальных облицовочных плит с .криволинейным рифлением. Шов-можно дополнительно уплотнить. Нижняя плита облицовки может быть снабжена водосточным пазом, чтобы ограничить затекание дождевой воды. Перекрытие деформационного шва допускает движение в обоих направлениях. На рис. 257 изображено, перекрытие деформационного шва, выполненное из штампованного стального листа или поливинилхлоридной пленки и прикрепленное забивкой дюбелей из пистолета. Перекрывающая лента профилирована во избежание затекания воды в шов и для обеспечения движения в горизонтальном направлении. Перекрытие шва на фасаде совершенно незаметно.
На рис. 258 изображено сравнительно сложное перекрытие деформационного шва, выполненное из медного листа уголковой конструкции. Движение возможно только в горизонтальном направлении. Пространство под перекрытием шва может быть использовано для размещения проводки. Шов выглядит .неэстетично, производство работ сложно.
Прочие примеры решения деформационных швов в облицовке даны на рис. 259, а, б, в, г.
г)	Перекрытия деформационных швов, выполненные из современных материалов
Применение пластмасс для перекрытия деформационных швов намного эффективнее традиционных материалов. Пластмассовые перекрытия просты в устройстве, упруги и более долговечны.
В настоящее время широко применяют мастики, изготовленные на основе пластмасс, а также упругие перекрытия из пластмасс.
На рис. 260 изображены принципы уплотнения деформационных швов мастиками, с помощью которых выравниваются объемные деформации отдельных элементов здания. Как показывают опыты, расширение мастики возможно на 1 см, при этом не происходит ни повреждений, ни отрывов. Уплотнение мастики производится пистолетами (рис. 261). Таким образом герметизируют швы окон, стен и других конструкций во Франции, Нидерландах и ФРГ. Во всем мире вырабатывается множество мастик из пластмасс для перекрытия деформационных швов.
На рис. 262 приведен ряд примеров уплотнительного перекрытия деформационного шва, выполненного из пластмасс. Перекрытие, изображенное на рис. 262,а, закрывает и уплотняет деформационный шов. После очистки стыка профиль в паз вдавливают и зашпаклевывают. Таким же способом устроено перекрытие шва, изображенное на рис. 262,6, которое достаточно упруго и хорошо уплотняет шов. На рис. 262,в и г перекрытие шва уложено в штукатурку. Рифление перекрытия позволяет использовать такой же профиль даже в месте изгиба здания. Эти герметики можно применять и на облицованных фасадах. Целесообразно решен прокладочный герметик, уложенный под
179
Рис. 262. Уплотнительные перекрытия стыков, выполненные из пластмассовых материалов
а, б — герметик, нагнетенный в шов; в, г — перекрытие укреплено на штукатурку; д, е, ж — перекрытие, уложенное под штукатурку; з — профиль, заделанный в бетонные панели; 1 — мастика, полученная на базе пластмасс; 2 — мастика; 3 — вклеенный профиль; 4 — закрепление в шве; 5 — обработанный профиль; 6 — штукатурка; 7 — металлическая мелкая сетка; 8 — сетка; 9 — аксонометрия; 10 — сетка
штукатурку (рис. 262,5). Профилирование герметизирующей ленты повышает степень ее адгезии. На рис. 262,е и ж герметизирующая лента уложена в штукатурке и снабжена тканевой сеткой для лучшего крепления и выравнивания повышенного напряжения в штукатурке.
Другие профилированные герметики изображены на рис. 263. Важно, что эти уплотнительные ленты можно использовать не только в заделке и уплотнении швов на фасадных поверхностях, но и в конструкциях полов, перекрытий и т. д., если они не подвержены сильному механическому воздействию. Уплотнительные ленты изготавливают индустриально, различных размеров и цвета, гарантируя достаточную водонепроницаемость и эластичность. Открытые профили можно использовать также для восприятия небольших движений в вертикальном направлении.
Перечисленные способы перекрытия и уплотнения деформационных швов с помощью герметиков, изготовленных на базе пластмасс, имеют значительные преимущества из-за простоты производства работ по герметизации стыков и упругости уплот-
180
Рис. 263. Пластмассовые уплотнительные прокладки из поливинилхлорида, неопрена, полиуретана
Рис. 264. Герметические прокладки в ограждающих конструкциях здания
Рис. 265. Дренирующие стыки ограждающих конструкций здания

няющих материалов. Комбинация материалов позволяет добиться хороших результатов.
д)	Уплотнение и перекрытие деформационных швов наружных ограждающих конструкций, изготовленных на силикатной основе
Решение швов и стыков ограждающих конструкций зависит прежде всего от их структуры и конструкции. Требования к стыкам, особенно жилых зданий, очень высоки в отношении их водонепроницаемости, теплоизоляции при обеспечении возможности необходимых движений. Швы ограждающих конструкций можно подразделить на закрытые (герметичные) и открытые (дренирующие).
Герметичные стыки предполагают абсолютную герметичность шва .против проникания влаги. Герметичные стыки в свою очередь подразделяют на полностью заполненные и с декомпрессионной пустотой (рис. 264). Стыки с декомпрессионной пустотой обеспечивают выравнивание процесса конденсирования водяных паров и служат для отвода конденсированной или проникшей дождевой влаги.
Дренирующие стыки. С повышением точности элементов с допусками 1—2 мм можно делать сухие швы, т. е. без растворов и использовать упругие герметизирующие прокладки (рис. 265). Отвод влаги решается непосредственно конструкцией стыка.
4.2.2. ДЕТАЛИ ЗАДЕЛКИ ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА В КОНСТРУКЦИЯХ ПОКРЫТИИ
При проектировании заделки деформационных швов, расположенных в конструкциях покрытий, следует учитывать факторы, принципиально влияющие на его решение.
181
Рис. 267. Перекрытие шва в виде стоячего гребня из листового материала
1 — стоячий гребень; 2 — рулонный кровельный материал; 3 — перекрытие шва из листового материала
Рис. 266. Перекрытия шва из рулонного .материала в плоской конструкции покрытия, выполненное в виде лежачего гребня
1 — перекрытие из рулонного материала; 2 — рулонный материал
Деформационные швы в .конструкциях (покрытий распола гают:
в плоскости кровли;
в уровне строительного подъема;
в месте сопряжения двух разновысоких частей здания;
в плоских конструкциях покрытий в виде дополнительных швов.
Повреждения, возникающие в плоских конструкциях покрытий, часто вызваны неправильным устройством швов в подстилающем бетоне. Температура поверхности в плоских конструкциях покрытий при рулонной кровле достигает 100°С. Такая высокая температура вызывает сильное расширение бетона и несущих конструкций, поэтому именно выполнению этих операций следует уделять особое внимание.
а) Водонепроницаемые перекрытия деформационных швов, располагаемых в уровне кровли неотапливаемых зданий
Решения, приведенные в данной части, можно использовать для неэксплуатируемых конструкций покрытий, а также временных крыш или открытых производственных зданий, закрытых складских зданий и для неотапливаемых зданий. Кровля в этих зданиях, как правило, рулонная пли листовая сталь.
Перекрытия деформационных швов могут воспринимать горизонтальное и вертикальное движение конструкции.
На рис. 266 изображено перекрытие деформационного шва, устроенного в плоской конструкции покрытия для восприятия горизонтального движения в шве. Перекрытие выполнено с помощью лежачего гребня непосредственно самой рулонной кровлей. Фальц перекрыт герметизирующей лентой. Решение в соответствии с рис. 267 обеспечивает движение в обоих направлениях. Над деформационным листом уложена рулонная кровля. Такое сопряжение должно быть выполнено очень тщательно, чтобы не затекала вода.
На рис. 268 изображен фрагмент конструкции покрытия со строительным подъемом в месте деформационного шва, который
182
перекрыт прерванной рулонной кровлей. В месте перекрытия шва рулонная кровля усилена тремя слоями.
Перекрытие 'Деформационного шва, изображенное на рис. 269, допускает незначительное горизонтальное движение конструкции покрытия. В .месте шва вложен (между гидроизоляцией) оцинкованный усиленный лист перекрытия деформационного шва. Решение применяется в производственных зданиях.
Перекрытия деформационных швов в плоских конструкциях покрытий или в покрытиях с небольшим уклоном с рулонной или листовой кровлей изображены на рис. 270. Перекрытия выполнены в виде полукруглых и трапецеидальных планок.
б) Водонепроницаемые перекрытия деформационных швов, устраиваемых в уровне конструкции покрытия отапливаемых зданий
Перекрытия швов с частичным строительным подъемом. Строительный подъем облегчает решение деформационного шва. На рис. 271 изображено перекрытие деформационного шва, расположенного в плоской конструкции покрытия с рулонной кровлей с крупнозернистой посыпкой. Подвижной гофр из медного листа вложен между двумя полосами рулонной кровли. Перекрытие шва водонепроницаемо, допускает движение в обоих направлениях.
Перекрытия деформационных швов без прерываемой гидроизоляции. Такое решение целесообразно только в случаях, если не обнаруживается значительных движений в шве.
Рис. 269. Перекрытие шва, усиленное листовым материалом
/ — битумная заливка; 2— покрывающий слой бетона; 3 — перекрытие из листово-вого материала, защищенное с обеих сторон рулонным материалом
Рис. 268. Перекрытие из рулонного материала в конструкции покрытия со строительным подъемом
/ — перекрытия из рулонного материала; 2 — вложенный толь; 3 — железобетонная конструкция
Рис. 270. Варианты .решения перекрытия деформационного шва из листового материала в плоской конструкции покрытия
- перекрытие из листового материала; 2 -рулонный материал; 3 - железная кровля
183
Рис. 271. Закрытый деформационный шов в плоской конструкции покрытия, перекрытый подвижным гофром
1 — вложенный деформационный листовой материал; 2 — рулонная кровля
Рис. 273. Водонепроницаемое перекрытие шва, усиленное листо-в ым м атер и а л о м. Г ид р о изол я ци я не прервана
1 — плита; 2 — битумная заливка; 3 — защитный слой из рулонного материала; 4 — листовое перекрытие
Рис. 272. |Вод-онепрони.цаемое перекрытие шва с непрерывной изоляцией, усиленное битумным вкладышем
1	— эксплуатируемая плоская крыша;
2	— битумная заливка; 3 — гидроизоляция; 4 — подкладочный толь; 5 — армированный битумный вкладыш
Рис. 274. Водонепроницаемое перекрытие шва в плоской конструкции покрытия, усиленное специальным профилем из поливинилхлорида. Заделка над опорой 1 — литой асфальт; 2 — битумная заливка; 3 — гидроизоляция; 4 — профиль из поливинилхлорида; 5 — на-щельник;	6 — рулонный кровельный
материал
На рис. 272 изображено простейшее перекрытие деформационного шва, выполненное из армированного битумного вкладыша, уложенного без разрыва гидроизоляции. Решение допускает незначительные движения в деформационном шве. Вертикальный «стык уплотнен вкладышами из рулонного материала с заливкой битумом.
Заделка деформационного шва в плоской конструкции покрытия без устройства разрыва гидроизоляции изображена на рис. 273. Изоляция и стальной лист в месте деформационного шва имеют излом. Все перекрытие деформационного шва тщательно залито битумом. Решение допускает горизонтальное и частично вертикальное движение в шве.
184
На рис. 274 in-оказана заделка дополнительного деформационного шва в плоской конструкции покрытия над поперечной стеной жесткости. Перекрытие шва усилено специальным профилем из листового металла -или твердого поливинилхлорида и образует волнистость непрерванной -гидроизоляции. Конструкция перекрытия в месте деформационного шва оперта подвижно. Перекрытие водонепроницаемо, допускает движение в горизонтальном направлении и частичный поворот конструкции перекрытия.
Перекрытия деформационных швов с прерванной гидроизоляцией. Производство работ по устройству таких перекрытий деформационных швов сложно и трудоемко, однако допускает значительные движения в шве в обоих направлениях.
На рис. 275 изображено решение перекрытия деформационного шва в виде подвижного гофра, повернутого по направлению вниз. Гидроизоляция прервана. Гофр выполнен с помощью уплотнительного жгута или скрученной бумаги и перекрыт лентой из жесткого рулонного материала. Решение допускает значительные движения в обоих направлениях. Гофр из листового металла должен быть тщательно предохранен от соприкосновения с раствором или бетоном во избежание корродирования.
Аналогичное решение перекрытия деформационного шва изображено на рис. 276. Подвижной гофр образован листовым материалом. Шов заполнен упругой асфальтовой мастикой.
На рис. 277 подвижный гофр перекрытия деформационного
Рис. 275. Водонепроницаемое перекрытие -шва с прерванной гидроизоляцией, уплотненное свободно -вложенным листовым гофром 1 — плитка; 2 — битумная заливка; 3 — рулонный материал; 4 — битум; 5 — уплотнительный жг>т; 6 — листовой гофр; 7 — упругое заполнение
Ри-с. 277. Водонепроницаемое перекрытие шва в плоской крыше с деформационным гофром, повернутым вверх
1 — битумная заливка; 2 — листовое перекрытие; 3 — подкладочный толь
Рис. 276. То же, что на рис. 275— листовой гофр уложен в паз
1 — терраса; 2 — гидроизоляция; 3 — листовой гофр; 4 — битум; 5 — подкладочный толь; 6 — упругое заполнение
185
Рис. 278. Перекрытие шва, усиленное двойным листом из поливинилхло!рида
1 — битумная заливка; 2 — гидроизоляция; 3 — перекрытие из поливинилхлорида; 4 — подкладочный толь

Рис. 279. Деформационный шов, уплотненный специальными лентами из поливинилхлорида
1 — битумная заливка; 2 — битум; 3 — лента из поливинилхлорида
Рис. 280. Водонепроницаемое перекрытие шва из медной ленты в конструкции покрытия со строительным подъемом
1 — рулонный кровельный материал; 2 — листовое перекрытие;
3 — битумная заливка
Рис. 281. Традиционное перекрытие шва обшивкой торцовых стен
1 — гидроизоляция; 2 — деформационный гофр; 3 — упругое заполнение
шва повернут вверх. Движение гофра не ограничивается заполнением пива, однако требует достаточного места в пространстве подстилающего слоя бетона, увеличивая тем самым толщину кровли. Металлический гофр должен быть тщательно защищен от корродирования. Гидроизоляция прервана, и деформационный шов в кровле залит битумом. Решение допускает движение в шве в обоих направлениях.
На рис. 278 перекрытие деформационного шва усилено двойным вкладышем из металлическей фольги или поливинилхлоридной пленки. Шов, проходящий через всю конструкцию, уплотнен битумной заливкой и вкладышами из рулонного материала. Способ применяется преимущественно для плоских конструкций покрытий жилых домов, поскольку допускает движение в шве в обоих направлениях.
На рис. 279 приведены два варианта решения перекрытия деформационного шва с применением пластмассовых прокладок. Прокладки вложены в деформационный шов непосредственно при бетонировании перекрытия, а во втором случае в конструкции покрытия устроен фальц, заполненный битумной заливкой.
186
ib) Перекрытия деформационных швов, решенные с помощью надстроенной части стены
В этих случаях деформационный шов чаще всего образуют сдвоенные торцовые стены, сдвоенные прогоны и т. д.
На рис. 280 изображено перекрытие деформационного шва в плоской конструкции покрытия производственного здания, воспринимающего только горизонтальные деформации. Перекрытие шва выполнено из ленты медного листа. После укладки в шов рулонной кровли фальц.был заполнен упругой битумной заливкой. Перекрытие шва водонепроницаемо. Решение использовано при строительстве цеха рыбозавода в ГДР.
На рис. 281 изображено перекрытие деформационного шва обшивкой листовым металлом торцовой стены. Водонепроницаемость шва достигнута подведением рулонной кровли под листовое перекрытие деформационного шва. Такое решение широко применяется в жилищном строительстве. Недостаток приема в том, что движение перекрытия шва ограничивается жесткостью гофра металлического листа, допускающего лишь незначительное движение в обоих направлениях.
Решение, изображенное на рис. 282, интересно тем, что деформационный шов проходит через конструкцию покрытия, как и в предыдущих случаях, и, кроме того, через конструкцию подвесного потолка. Деформационный шов водонепроницаем, допускает движение преимущественно в горизонтальном направлении.
Деформационный шов, изображенный на рис. 283, перекрыт с обеих сторон над надстроенной частью конструкции. На рис. 284 водонепроницаемая кровля подведена в фальц специального сборного элемента. Перекрытие шва образовано подвижно уложенной плитой покрытия надстроенной части стены. Усиленная гидроизоляция имеет волнистость и облицована сборными блоками, защищающими ее от повреждения. Приведенное на рис. 285 решение было устроено на сборной конструкции покрытия здания в ГДР. Обе надстроенные части стены перекрыты подвижно опертой плитой, допускающей только горизонтальное движение.
Перекрытие деформационного шва свободной консолевидной плитой без специальной подготовки изображено на рис. 286. Вертикальный шов уплотнен упругим вкладышем, а гидроизоляция подведена под плиту покрытия. Шов водонепроницаем и допускает движение в обоих направлениях.
г) Заделка деформационных швов, устроенных в конструкциях покрытия между двумя разновысотными частями здания
В этой части приведено несколько решений перекрытий деформационных швов, воспринимающих неравномерную осадку отдельных частей здания. Способ перекрытия деформационного шва зависит от величины неравномерной осадки. На рис. 287
187
Рис. 282. Водонепроницаемое перекрытие шва в потолке
1 — деревянные планки; 2 — перекрытие из листового материала; 3 — рулонный кровельный материал; 4 — подвижный гофр;
5 — подвесной потолок
Рис. 283. Перекрытие шва путем обшивки
/ — рулонный кровельный материал;. 2 — листовое перекрытие шва
Рис. 284. Шов, перекрытый подвижно опертой плитой. Изоляция заведена в пазы конструкции
1 — битумная заливка; 2 — специальные бетонные блоки; 3 — крупнозернистая присыпка; 4 — рубероид; 5 — защитный слой из рулонного материала;
6 — листовое перекрытие
Рис. 285. То же, что на рис. 284 — гидроизоляция волнистая, усиленная листовым материалом
1 — плита покрытия; 2 — специальная облицовка; 3 — битумная заливка; 4 — перекрытие из листового материала
Рис. 286. Деформационный шов, перекрытый консольной плитой 1 — гидроизоляция; 2 — бетонный блок;
3 — упругое заполнение
Рис. 287. Перекрытие шва, образованное желобом из листового материала
1 — рулонная кровля; 2 — водосточный желоб из листового материала; 3 — деформационный шов
188
изображено простейшее решение. В месте деформационного шва выполнена обшивка листовым металлом с большим подвижным гофром, который служит водосточным желобом. Обшивка заведена под рулонную кровлю и к более высокой части здания прикреплена металлической планкой. Решение допускает движение в шве в обоих направлениях.
На рис. 288 деформационный шов обмурован. Через обмуровку пропущена гидроизоляция, перекрытая специальным кирпичом. Обшивка шва воспринимает неравномерную осадку. Решение допускает движение в шве в обоих направлениях.
Перекрытие деформационного шва, расположенного непосредственно в облицовочной отделке, изображено на рис. 289. Гидроизоляция выведена на 30 см над поверхностью плоской конструкции покрытия. Решение простейшее и допускает движение в шве в обоих направлениях.
д) Деформационные швы в кровле плоских конструкций покрытий
Кровли плоских конструкций покрытий подвержены воздействию исключительно высоких температур, поэтому устраивают дополнительные деформационные швы, которые размещают не только в бетоне, но и в облицовочной плитке и кровле. Об этом часто забывают, что приводит к таким повреждениям, как отторжение парапетного ограждения на плоских конструкциях, затекание дождевой воды в места повреждений и т. п. Расстояние между деформационными швами обусловлено площадью крыши и ее конструкцией. На рис. 290 изображена схема размещения деформационных швов в армированном бетоне над теплоизоляционным слоем плоской крыши.
Расстояние между дополнительными деформационными швами в кровле и подстилающем бетоне не должно превышать 5—
Рис. 288. Перекрытие шва .между двумя частями здания разной высоты
1 — более высокая часть здания; 2 — специальная облицовка; 3 — упругое заполнение; 4 — гидроизоляция
Рис. 289. То же, что на рис. 288 — шов перекрыт консольной плитой 1 — более высокая часть здания; 2 — консоль; 3 — облицовка; 4 — деформационный шов; 5 — гидроизоляция
189
Рис. 291. Деформационный шов между ограждающей стеной и 'бетоном водосточного лотка
1 — гидроизоляция; 2 — шов в подстилающем слое бетона
*6 м. Площадь 'покрытия, ограниченная деформационными швами, не должна превышать 30 м2. Если по плоской конструкции покрытия не ходят, а кровля выполнена из рулонного материала, то расчлененные деформационными швами участки крыши не должны превышать 20 м2. В некоторых нормах расстояние между дополнительными деформационными швами обусловлено уклоном поверхности бетона; так, например, для уклона 5% принимается расстояние между швами 8 м; для 8% —5 м; для 12,5% —3,5м (подробно см. табл. 18).
Бетонный слой покрытия или плитка должны быть тщательно отделены от ограждающих стен (рис. 291) во избежание их отторжения. Шов должен быть сдвинут от места сопряжения с параметром максимально на 25 см и должен проходить через всю толщину бетона до теплоизоляции.
4.2Л ДЕТАЛИ ЗАДЕЛКИ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ, УСТРАИВАЕМЫХ В КОНСТРУКЦИЯХ ПЕРЕКРЫТИИ
Заделка деформационных швов в конструкциях перекрытий отличается от прочих специфическими условиями. Назначение швов здесь не в обеспечении водонепроницаемости, а в предотвращении образования акустических мостиков, которые проводят звук. В производственных зданиях заделка деформационных швов подвержена воздействию производства, вызывающего загрязнение и разрушение.
На решение заделки деформационных швов в конструкциях перекрытий влияет также вид и характер деформации в шве.
190
Деформационные швы в перекрытиях можно подразделить в зависимости от типа их заделки, формы шва и направления опирания расчлененной швами конструкции на следующие типы.
а) Деформационные швы — открытые Открытые швы в сдвоенных конструкциях
Заделка открытых деформационных швов в сдвоенных конструкциях сравнительно проста, поскольку она воспринимает только горизонтальную деформацию конструкции.
На рис. 292 изображена заделка деформационного шва в-конструкции перекрытия открытых складов, где речь идет только о вспомогательном закрытии шва. Шов может быть совершенно открытым или перекрыт простой плитой с нижней стороны конструкций.
З.аделка шва на рис. 293 допускает горизонтальный сдвиг конструкции покрытия, которая является несущей в направлении продольной оси шва и применяется прежде всего в промышленных зданиях со сравнительно большими производственными нагрузками.
Шов заделан двумя уголками и двумя подвижными листами (рис. 294). Решение применяется в производственных зданиях, поскольку допускает горизонтальную деформацию и частичный поворот. Шов в нижней части может быть усилен уголками.
На рис. 295 изображен аналогичный пример заделки деформационного шва, армированного в плоскости пола промышленного здания с большими производственными нагрузками. Решение допускает только горизонтальную деформацию в шве.
Открытые деформационные швы с односторонним подвижным, опиранием или с консольным выносом в конструкции с «вложенным пролетом».
Заделка таких швов сложнее предыдущих, поскольку они часто воспринимают также поворот конструкции или вертикальную деформацию.
Рис. 294. Уголковая заделка шва в массивной плите перекрытия
1 — железобетонное перекрытие
Рис. 292. Открытый деформационный шов в конструкции перекрытия
/ — железобетонное перекрытие; 2 — металлическая плита перекрытия шва
Рис. 293. Уголковая заделка открытого деформационного шва в конструкции перекрытия
1 — анкеровка; 2 — подвижные металлические уголки
191
Рис. 295. Металлическое уплотнение шва в производственных зданиях с тяжелыми нагрузками
1 — бетонный пол
Рис. 296. Простейшее уплотнение шва между вертикальной стеной и конструкцией перекрытия
1 — металлическая трубка; 2 — металлические стержни
Рис. 297. Деформационный шов, усиленный в зоне подвижного опирания конструкции перекрытия уголками
1 — цементный пол
На рис. 296 изображен шов примыкания перекрытия к вертикальной стене, предназначенной для восприятия горизонтальной деформации. Конструкция перекрытия здания испытывает усилия в направлении продольной оси шва. Косвенное сопряжение стены с конструкцией перекрытия обеспечено уголками на стене и штырями, которые свободно перемещаются в трубках, забетонированных в конструкции стены на расстоянии 100— 150 см. Решение применяется в промышленных зданиях.
Намного сложнее решение заделки деформационного шва в тех конструкциях перекрытий, которые являются несущими в направлении, перпендикулярном к шву. Решение допускает повторную деформацию конструкции и должно снижать силу трения в месте опирания. На рис. 297 изображен деформационный шов, армированный уголками преимущественно в местах возникновения больших сжимающих напряжений и в местах сопряжения расчлененных швами конструкций. Косой срез внизу на правой части стыка допускает также поворот в шве.
Заделка деформационного шва с подвижным опиранием сдвоенного прогона на железобетонные опоры изображена на рис. 298. На рис. 299 показана конструкция перекрытия, подвижно опертая на стены подземных бункеров угля. Площадь опирания образована подшипником и стальной шайбой.
Приведенные примеры решения деформационных швов требуют интервала в бетонировании конструкций перекрытий, тща-192
тельного выполнения операций и достаточной площади для опирания деформирующих элементов.
•б) Деформационные швы — закрытые
Закрытые деформационные швы, уплотненные в сдвоенных конструкциях
Заделка закрытых деформационных швов должна отвечать тем же требованиям, однако быть более уплотненной, пыле-и водонепроницаемой.
На рис. 300 изображен деформационный шов, устроенный в конструкции пола, перекрытый профилированной лентой из листового металла и залитый битумом. Заделка водонепроницаема, применяется в зданиях с легкими производственными нагрузками. На рис. 301 показана плитка, уложенная в месте шва на битумную заливку; шов перекрыт медной лентой. Оба решения допускают горизонтальную деформацию и даже незначительный поворот в шве.
Рис. 298. Подвижное опирание сдвоенных прогонов перекрытия
1 — упругое заполнение;
2 — опорная плита для перемещения прогонов;
3 — направление движения
Рис. 299. Подвижное опирание железобетонного перекрытия на стены бункеров
1 — опорная плита для перемещения прогонов;
2 — подвижной шарнир
Рис. 300. Перекрытие деформационного шва, решенного в виде паза из листового материала в конструкции пола
1 — медный лист; 2 — битумная мастика
Рис. 301. Перекрытие шва листовой медью и битумной заливкой 1 — поливинилхлоридная пленка; 2 — битумная заливка
7 Зак. 485
193

	£	
ElllllillllUllllliyyJI		 •'"Н1111111П111111Л
		
		j
Рис. 303. Водонепроницаемый шов в конструкции пола, перекрытый подвижным медным гофром
1 — железобетонное перекрытие; 2 — медный лист; 3 — нащельник
Рис. 302. Уплотнение шва в конструкции пола в здании с большими производственными нагрузками
1 — плитка; 2 — поливинилхлоридная пленка; 3 — нательник
Рис. 304. Водонепроницаемое уплотнение шва в конструкции пола бассейна
1 — гидроизоляция; 2 — цементный пол; 3 — медный лист
Рис. 306. Водонепроницаемое уплотнение шва для здания со средними производственными нагрузками
1 — конструкция перекрытия; 2 — анкеровка; 3 — медный лист; 4 — битумная залив-ка
Рис. 305. Уплотнение шва в конструкции пола здания библиотеки 1 — акустическая изоляция перекрытия; 2 — накладка шва; 3 — рулонный материал
Рис. 307. Деформационный шов,, уплотненный специальной лентой:
На рис. 302 изображен деформационный шов в конструкции пола, уплотненный прокладкой из поливинилхлоридной пленки. Уголковая конструкция заанкерена в несущую конструкцию-перекрытия. Заделка шва допускает только горизонтальную де-
194
'формацию. Шов с нижней стороны конструкции перекрытия за* крыт нащельником.
На рис. 303 изображен деформационный шов в конструкции перекрытия здания школы, который должен удовлетворять требованиям звукоизоляции, -водонепроницаемости и эстетического решения и допускает только горизонтальную деформацию. Заделка шва в плоскости пола выполнена в виде медного подвижного гофра, в верхней части уплотненного и залитого битумом. Шов заполнен и уплотнен упругой мастикой и в нижней части закрыт.
На рис. 304 -показана заделка деформационного шва, расположенного в полу бассейна. Приведенное решение можно использовать в специальных конструкциях, например в резервуарах, технологических каналах и т. д., а также в помещениях с влажным производством.
Интересно решена заделка шва, расположенного в конструкции пола здания библиотеки (рис. 305). Решение удовлетворяет требованиям звукоизоляции. Конструкция пола отделена от несущей конструкции упругими лентами из рулонного материала во избежание распространения звука. Шов в верхней части перекрыт уголковой конструкцией с подвижными лентами. Решение допускает горизонтальную деформацию.
На рис. 306 изображена водонепроницаемая заделка деформационного шва в конструкции пола. Шов перекрыт подвижным гофром. Пустота в шве заполнена стекловатой и битумной заливкой. Конструкция перекрытия является несущей. Решение допускает вертикальную и горизонтальную деформации.
Закрытые деформационные швы — уплотненные, с односторонним подвижным опиранием или консольным выносом в конструкции с «вложенным пролетом».
Заделка таких деформационных швов должна отвечать высоким требованиям, поскольку швы должны быть не только герметичными, но и обеспечивать требуемую деформацию. На рис. 307 изображен шов в конструкции перекрытия, уплотненный специальной лентой. На рис. 308 шов перекрыт упругой медной лентой или пластмассовой прокладкой, вдавленной в шов.
На рис. 309 изображен шов, размещенный в конструкции пола. Герметизирующая прокладка образована окрученной бумагой (или волокном), залитой битумом и перекрытой планкой из листового материала.
Пример подвижного опирания балочных перекрытий в деформационном шве приведен на рис. 310. Площадь опирания выложена прокладкой из рулонного материала, армированной металлической лентой толщиной 2 мм и алюминиевой фольгой. Вертикальный деформационный шов уплотнен также упругой волнистой лентой из рулонного материала. Все грани стыка армированы уголками. Решение допускает горизонтальную деформацию и частичный поворот конструкции.
7* Зак. 485
195
Рис. 308. Уплотнение шва в конструкции пола 1 — уплотнительная прокладка; 2 — медный лист;
3 — заполнение
Рис. 309. Водонепроницаемое уплотнение шва в конструкции / — плитка; 2 — битумная заливка;
3 — уплотнительный жгут; 4 — пе-рекрытие из листового материала
Рис. 311. Уплотнение шва, вы; полненное из листовой прокладки, вложенной в опалубку 1 — прокладка из листового материала
Рис. 310. Подвижное опирание балочного перекрытия
1 — волнистый кровельный пергамин; 2 — алюминиевый лист; 3 — усиленный рулонный материал
Рис. 312. Расширенное перекрытие шва в перекрытии здания с легкими производственными нагрузками
1 — твердый асфальт; 2 — металлическая плита; 3 — медный лист;
4 — анкеровка
Рис. 313. Подвижное опирание перекрытия на упругой прокладке
1 — подвижное перекрытие; 2 — твердая упругая прокладка
На рис. 311 показана заделка шва, вьиполненная из профилированной 'металлической прокладки, вложенной непосредственно в опалубку. Прокладка в своей горизонтальной части образует площадь опирания. Решение допускает горизонтальную) деформацию и незначительный поворот конструкции. Применяется для несильно нагруженных конструкций перекрытий. Преи
196
мущество решения заключается в том, что не требуется прерывать бетонирование.
На рис. 312 изображен уплотненный медной лентой деформационный шов, который в своей расширенной части перекрыт вложенным подвижным металлическим листам, укрепленным в уголковой раме. Расширенный шов заполнен упругой асфальтовой мастикой. Решение пригодно для промышленных зданий с легкими производственными нагрузками и допускает только горизонтальную деформацию расчлененных швами частей здания.
Перекрытие деформационного шва с «вложенным пролетом» изображено на рис. 313. «Вложенный пролет» опирается на упругое основание, например на жесткую резину, уложенную в четверть несущего железобетонного ребра. Шов в полу перекрыт медной подвижной плитой и уплотнен битумной заливкой. Решение допускает только горизонтальную деформацию.
4.2.4.	ДЕТАЛИ ЗАДЕЛКИ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ, УСТРАИВАЕМЫХ В КОНСТРУКЦИЯХ ФУНДАМЕНТОВ
Все здания, особенно жилые, общественные и производственные, в части, соприкасающейся с грунтом основания, изолированы от проникания грунтовой влаги в здание. Производство изоляционных работ очень сложно, особенно, если фундаменты здания заложены ниже уровня стояния грунтовых вод. Сложность производства работ значительно повышается при устройстве объемной изоляции.
В зависимости от характера деформации перекрытия деформационных швов в конструкциях фундаментов подразделяют на следующие виды:
а)	Перекрытия деформационных швов, воспринимающих циклическую горизонтальную деформацию
Строительные конструкции, подверженные воздействию колебаний температур, расчленяют деформационными швами на отдельные части. Как показывают опыты, растяжению до 10 мм и сжатию до 0,3-105 Па удовлетворяет четырехслойное покрытие. Отсюда следует, что трехслойная гидроизоляция, снабженная специальными покрытиями, способна без повреждения перекрывать шов при деформации до 1 см. Однако ни в коем случае нельзя укладывать гидроизоляцию в деформационный шов без усиления. Перекрытие деформационного шва по чехословацким нормам усиливается битумной изоляционной плитой толщиной 10 мм и шириной 60 см. Изоляционную плиту укладывают со стороны давления воды. Целесообразно, однако, двустороннее усиление гидроизоляции битумной изоляционной плитой с алюминиевой фольгой.
В ГДР применяют двустороннее усиление медными листами или листами из сплава алюминия и меди, так называемыми
197
«листами Алькута», слегка волнистыми, допускающими растяжение до 40%. Такая тонкая фольга хорошо сопрягается с битумными покрытиями.
б)	Перекрытие деформационных швов, воспринимающих кратковременную вертикальную деформацию
Устройство перекрытий деформационных швсв, воспринимающих неравномерную осадку, сложнее предыдущих, поскольку они испытывают действие срезающих напряжений. При неравномерной осадке до 20 мм могут быть применены четырехслойные изоляционные листы Алькута.
При больших вертикальных деформациях необходимо перекрытие шва выполнять из одинарного или двойного гофра из листового металла, который укреплен между ленточными накладками. Однако в вертикальной стене гофр может выпучиться и легко лопнуть, поэтому перекрытие таких швов конструируется так, чтобы его можно было легко заменить. Присоединение металлического гофра должно быть отделено от гидроизоляции (рис. 314).
Эффективным материалом для перекрытия этих швов являются пластмассовые уплотнительные прокладки.
Устройство перекрытия деформационных швов в конструкциях фундаментов и подземных частях зданий
Наиболее эффективно такое решение деформационного шва, когда гидроизоляция только усилена, но не прервана. Такое решение может быть применено в случаях, когда деформации совсем незначительны, а изоляционный слой достаточно упругий. Усиление гидроизоляции в деформационном шве металлическими лентами требует с двух сторон защиты толевыми вкладышами, во избежание соприкасания с влагой и наружным воздухом. Плоское усиление гидроизоляции допускает горизонтальную деформацию максимум 1 см и сжатие 0,1 -105 Па. При больших горизонтальных деформациях в швах указанного усиления недостаточно. В таких случаях гидроизоляция в шве должна быть прервана и заменена металлическим или пластмассовым подвижным гофром.
в)	Заделка деформационных швов в гидроизоляционных покрытиях
Устройство и заделка таких деформационных швов частично сходны с заделкой швов в плоских конструкциях покрытий.
Заделка деформационных швов с плоским усилением гидроизоляции
Такие перекрытия проектируют только для незначительной деформации в деформационном шве. Непрерванная гидроизоляция в деформационном шве усилена металлическими полосами и дополнительными толевыми вкладышами. Подстилающий
198
Рис. 314. Основное решение водонепроницаемого перекрытия шва в конструкциях фундаментов
1 — плита перекрытия шва; 2 — гидроизо ляция; 3 — медный лист
Рис. 315. Горизонтальное усиление гидроизоляции в шве. Перекрытие шва допускает толыко горизонтальную деформацию
1 — плита фундамента: 2 — рулонный материал
Рис. 316. Водонепроницаемое усиление гидроизоляции в деформационном шве. Перекрытие шва допускает также и вертикальную деформацию
1 — защитный рулонный материал; 2— накладка
Рис. 317. Водонепроницаемое усиление гидроизоляции в шве. Уплотнение выполнено листами Алькута 1 — волнистый листовой материал
защитный слой бетона при горизонтальной деформации не должен быть расчленен ш-вами. Ширина шва устанавливается примерно 15 мм. На рис. 315 изображено плоское утолщение гидроизоляции в шве, которое воспринимает горизонтальную деформацию конструкции. Подстилающий бетон не расчленен швами, а шов усилен только одним стальным листом, защищенным с обеих сторон толем.
На рис. 316 и 317 изображено перекрытие шва, воспринимающее горизонтальную и вертикальную деформации без прерывания гидроизоляции. На рис. 317 изоляция усилена многослойными листами Алькута. Решение просто и весьма эффективно.
199
2
Рис. 318. Непрерванная гидроизоляция усилена волнистым листовым материалом
1 — медный лист
Рис. 320. Уплотнение шва, воспринимающее большие деформации в конст|рукции фундамента. Гофр перевернут и уплотнен картоном
1 — картон; 2 — упругое заполнение; 3 — деформационный листовой материал
Рис. 319. Уплотнение шва с учетом больших деформаций в конструкции фундамента
/ — битумная заливка; 2 —плитка;
3 — битум; 4 — деформационный листовой материал
Рис. 321. Простейшее водонепроницаемое перекрытие шва с подвижным гофром
1 — медный лист; 2 — гидроизоляция
-На рис. 318 изображено перекрытие шва -без прерывания гидроизоляции. Решение допускает горизонтальную деформацию и незначительную вертикальную деформацию. Изоляция в месте шва усилена металлическим листом, уложенным на толевую ленту.
Перекрытия деформационных швов с подвижным гофром, вложенным в гидроизоляцию
Решение пригодно для перекрытий швов в фундаментах зданий, подверженных действию естественной грунтовой влаги и допускающих горизонтальную и вертикальную деформации.
На рис. 319 и 320 даны примеры, где подвижные гофры уложены в продольные фальцы, залитые битумом или прикрепленные к деревянным планкам. Листовые материалы в этом случае должны быть с обеих -сторон защищены толевыми лентами; если гофр должен быть перевернут, необходимо заполнить его упругим материалом, например крученой бумагой или паклей.
При большой неравномерной осадке подвижный гофр должен быть соединен с прерванной гидроизоляцией и стянут 200
стальными накладками (рис. 321). Решение'обеспечивает горизонтальную и вертикальную деформации.
г)	Перекрытия деформационных швов в гидроизоляции, подверженные действию подземной напорной воды
Перекрытия швов в этих условиях значительно сложнее й требуют тщательного выполнения операций по их устройству. Работы осложнены тем, что здесь необходимо понижать уровень грунтовых вод, работать в худших условиях. Перекрытия деформационных швов, устраиваемых в этих условиях, можно разделить на две основные группы:
Перекрытия швов с плоским усилением гидроизоляции, подверженные действию незначительного напора грунтовой воды.
На рис. 322 изображено перекрытие деформационного шва, усиленного двумя металлическими листами, вложенными между толевыми лентами. Подстилающий слой бетона также расчленен швами. Перекрытие шва осуществляется под плитой фундамента. Решение выдерживает давление до 0,4-ПО5 Па. На рис. 323 изображено аналогичное усиление гидроизоляции в деформационном шве волнистыми листами Алькута. Гидроизоляция не прервана. Решение допускает только горизонтальную деформацию. Листы Алькута должны быть защищены толевыми лентами. Решение запроектировано для давления 0,5-105 Па. На рис. 324 перекрытие шва усилено 3-мм оловянным листом, вложенным между толевыми листами. Решение допускает горизонтальную и незначительную вертикальную деформации. Подстилающий слой бетона не расчленен швами. Решение пригодно для давления до 0,5-105 Па. Перекрытие шва для давления до 1-Ю5 Па изображено на рис. 325. Перекрытие шва усилено
Рис. 322. Уплотнение шва для восприятия незиачителыю1Г0 давления воды и небольших деформаций в шве
1 — плита фундамента; 2 — медный лист
Рис. 323. Уплотнение шва для восприятия незначительного давления воды и небольших деформаций в шве. Изоляция усилена специальными листами Алькута
1 — трехслойный рулонный материал; 2 — волнистый лист
201
Рис. 324. Уплотнение шва, предназначенное для восприятия незначительного давления воды и небольших движений в шве. Изоляция усилена оловянным листом толщиной 3 мм
'J — оловяжный лист
Рис. 325. Уплотнение шва, усиленное четырьмя слоями листов Алькута. предназначенное для восприятия значительного давления воды
1 — рулонный материал; 2 — защитный рулонный материал; 3 -- листы Алькута
Рис. 326. Уплотнение шва для восприятия значительных деформаций
1— гидроизоляция; 2—медный лист; 3 — анкеры
Рис. 327. Уплотнение шва, предназначенное для восприятия больших деформаций. Шов размещен в конструкции фундамента
/ — изоляция; 2 — медный лист; 3 — анкеры
четырьмя листами Алькута и четырьмя дополнительными листами толя. Решение допускает вертикальную деформацию до 2 см и горизонтальную деформацию до 1 см.
Перекрытия деформационных швов :с подвижным гофром, подверженные воздействию значительных горизонтальных и вертикальных деформаций
В этих случаях гидроизоляция должна быть прервана, а перекрытие шва снабжено подвижным гофром. Крепление гофра и гидроизоляции к фундаменту выполнены с помощью стальной конструкции: уголков и стальных анкеров по всей длине шва. Радиус деформационного шва в месте перехода из горизонтальной в вертикальную плоскость должен быть не менее 50 см. Все грани стыка следует закруглить, чтобы не повредить гвдроизоля-
202
цию. Перекрытие шва должно быть доступным как в стене, так и в плите фундамента. На рис. 326 изображен деформационный шов, размещенный в вертикальной стене; на рис. 327 — в плите фундамента. Работы очень сложны и требуют тщательного исполнения. Решение допускает деформацию более 2 см. Подвижный гофр выполнен из медного листа.
Аналогичное решение перекрытия шва, образованного двойным подвижным гофром из медного листа, изображено на рис. 328. Решение предназначено для восприятия значительной деформации в промышленных зданиях с тяжелыми производственными нагрузками в трудных условиях заложения фундамента. На рис. 329 изображено перекрытие шва в виде подвижного гофра из поливинилхлорида; материал пластичнее прочих, но не столь долговечен.
На рис. 330 изображено перекрытие деформационного шва с изоляцией против напорной подземной воды при большой неравномерной осадке частей здания. Гофр выполнен из специальных лент Буна промышленного производства. Работы требуют специальной подготовки. Гидроизоляция должна быть отделена от перекрывающих шов материалов.
Такие герметизирующие пластмассовые прокладки толщиной от 2 до 5 мм в последнее время широко применяются за границей. Прокладки по длине сваривают горячим воздухом или контактными электрическими приборами. При тщательном иополне-
Рис. 328. Уплотнение, предназначенное для восприятия больших деформаций. Шов перекрыт двойным подвижным гофром
1 — сварка; 2 — плита перекрытия шча; 3 — подвижной гофр; 4 — анкер
Рис. 330. Уплотнение шва из специальных прокладок Буна для восприятия большого напора грунтовых вод и значительных деформаций
1 — сварка; 2 — специальная накладка; 3 — прокладочная лента Буна; 4 — гидроизоляция
Рис. 329. Уплотнение шва из поливинилхлорида (плиты игелит), .предназначенное для восприятия больших деформаций
/ — плита перекрытия шва; 2 — пли га фундамента; 3 — игелит; 4 — гидроизоляция
203
Рис. 331. Усиленное перекрытие шва £ конструкции фундамента резервуара для воды
/ — армирующий профиль; 2 — плита перекрытия шва; 3 — битумная заливка; 4 — анкеровка
Рис. 333. Уплотнение шва, выполненное из «пластмассовых материалов и предназначенное для восприятия небольших деформаций в шве
1 — изоляция; 2 — битумная заливка; 3— армирующая лента; 4 — место приклейки •
Рис. 332. Усиление уплотнения шва стоны в резервуаре для воды
(/ — анкеровка; 2— битумная заливка; 3 — изоляция; 4 — плита
Рис. 334. Уплотнение шва из пластмассовых материалов для восприятия небольших деформаций при «большей ширине
/ — защитная пленка, 2 —защитный слой бетона; 3 — лист; 4 — сварка
нии стык совершенно водонепроницаем. Зарубежные нормы рекомендуют для соответствующего напора воды следующую толщину прокладок: до 2 м напора воды — минимальная толщина прокладки 2 мм; до 10 м — 3 мм; до 20 м — 4 мм.
Специальные перекрытия швов в резервуарах для воды изображены на рис. 33.1 и 332. Перекрытие шва усилено цилиндрическими стальными профилями.
д)	Перекрытия деформационных швов, выполненные из пластмасс
Пластмассовым уплотнительным прокладкам деформационных швов «в конструкциях фундаментов следует уделять исключительное внимание. Необходимо контролировать надежность сопряжения усиливающих элементов в гидроизоляции, которые должны быть защищены с обеих сторон поливинилхлоридной 204
пленкой, а при деформации в шве — не повреждаться механически.
Решение перекрытия на рис. 333 допускает незначительные горизонтальные и вертикальные деформации в сравнительно узком деформационном шве. Перекрытие шва и гидроизоляция— из пластмасс. Непрерванная гидроизоляция, не приклеенная к подстилающему слою бетона, шириной 20 см усилена поливинилхлоридной прокладкой. Решение может быть применено как для конструкции пола, вертикальной стены, так и для конструкции покрытия. Величина удлинения мягкого поливинилхлорида достигает 200%. На рис. 334 изображено перекрытие шва для меньшей деформации, но большей ширины шва. Решение допускает горизонтальную и незначительную вертикальную деформацию. Гидроизоляция усилена стальной лентой с прокладкой из поливинилхлорида. Все грани стыка должны быть закруглены. Перекрытие шва на рис. 335 выполнено из пластмассовой прокладки толщиной 4—5 мм. Решение просто и высокоэффективно. Шов залит битумом.
Перекрытие шва на рис. 336 выполнено из подвижного гофра, усиленного стальной изоляционной плитой. Грани стыка должны быть закруглены. На рис. 337 приведено аналогичное решение перекрытия шва, однако шов в верхней -части расширен. Подвижной гофр усилен поливинилхлоридной лентой и медным
Рис. 335. Уплотнение шва (второй вариант)
J — защитная пленка;
2 — поливинилхлоридная пленка; 3 — сварка
Рис. 336. Уплотнение шва -из пластмассовых материалов предназначенное для восприятия 'больших деформаций
1 — защитный слой бетона; 2 — стальной лист; 3 — сварка; 4 — изоляция из поливинилхлоридной пленки
Рис. 337. Уплотнение шва из пластмассовых материалов в конструкции фундамента, предназначенное для восприятия больших деформаций. Перекрытие шва усилено медной лентой
I — битум; 2 — изоляция; 3 — медная лента
205
листом. Решение просто, но одинаково высокоэффективно как. для конструкции фундамента, так и для вертикальной стены.
Прокладки деформационных швов, приведенные здесь, далеко не исчерпывают всех возможных вариантов.
4.2.5.	ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ В СПЕЦИАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
а)	Деформационные швы в стеклобетонных конструкциях
Выбор решения деформационных швов в стеклобетонных. конструкциях, особенно отделение стеклобетонных конструкций, от остальных элементов и частей здания, в техническом отношении является очень важным вопросом. Повреждения в стеклобетонных конструкциях вызываются двумя основными причинами. Одна из них"—неодинаковое расширение стеклобетонных и. прочих конструкций здания. Коэффициент теплового расширения стекла около 0,0000086, а для бетона — 0,000012, т. е. расширение стекла значительно ниже расширения ограждающих, бетонных конструкций здания. Однако причина повреждения стеклобетона в том, что он заделан в конструкции с иным направлением и величиной деформации. Стеклобетонные конструкции не способны противостоять давлению, вызванному общей деформацией здания, поскольку, работая как упругое заполнение, из-за хрупкости повреждаются.
Поэтому стеклянные конструкции следует отделять от остальных конструкций здания деформационными швами. Примеры,, когда не была соблюдена указанная закономерность, приведены на рис. 338—340.
Устройство и выбор деформационных швов даны в Инструкции М12 по монтажу стеклобетонных конструкций (1956 г.) и в Каталоге строительного стекла (4958 г.):
для проемов площадью до 6 м2 необходимы вкладыши из-двухслойного рулонного материала без песчаной посыпки;
для больших проемов в стене необходимо устроить паз на 5 см глубже и на 1 см шире соответствующих размеров стекло-бетонных блоков. В паз вкладывают войлок или пробку и весь паз выкладывают толевой прокладкой. При таком решении стена больших размеров может свободно деформироваться;
для швов не рекомендуется применять быстротвердеющие-цементы из-за их высокой способности к высыханию.
Далее приведены примеры решения деформационных швов, в стеклобетонных конструкциях.
Отделение швами стеклобетонных конструкций стен, окон и фонарей (см. рис. 341 и 342)
Отделение швами стеклобетонных конструкций перекрытий
Наиболее широко применяемое решение деформационного-шва в стеклобетонных конструкциях приведено на рис. 343. Шов по периметру стеклобетонной конструкции может быть уплотнен заливкой битумом, войлочной прокладкой или мастикой.
206
Рис. 338. Пример повреждений в стеклобетонных конструкциях
1 — стеклобетон
Рис. 339. Характерные повреждения стеклобетонных блоков
Рис. 340. Блоки, поврежденные давлением конструкций
Рис. 341. Деформационные швы в стекло б ет анн ы х ко нстр укци я х а — в пазу; б —в четверти; / — мастика;
2 — ребро; 3 — рулонный материал; 4 — уголковая накладка
Рис. 342. Решение деформационных швов в стеклобетонных стенах резервуара .а — в уплотненном пазу; б —в пазу, перекрытом уголками; в —в стальном профиле; г— уплотнение в подоконной части стены; / — стена из стеклоблока; 2 — мастика;
3 — рулонный материал; 4 — уголковая накладка
Рис. 343. Деформационные швы в стеклобетонных перекрытиях
/ — битум; 2 — двухслойный рулонный материал
207
Рис. 344. Устройство деформационных .швов в конструкции террасы по периметру
1 — битумная заливка; 2 — гидроизоляция
Рис. 345. Деформационные швы по периметру стеклобетонной террасы. Гидроизоляция натянута на уголковую раму
1 — двухслойный рулонный материал
Рис. 346. Отделение световых фонарей от основной .конструкции здания деформационными швами, образованными:
а — подвижным опиранием замкнутой рамы; б — свободно опертой плитой; в — подвижным опиранием в прямоугольном п пунте; г — подвижным опиранием в четверти; 1 — желе-зобетонпая рама; 2 — подвижное опирание; 3 — кровля; 4 — двухслойный рулонный материал; 5 — несущее ребро; 6 — рулонный материал
Рис. 347. Деформационные швы в стеклобетонных конструкциях, образованные:
а — листовой накладкой; б — пластмассовой пленкой; / — паз из листового материала;
2 —упругая мастика; 3 — упругое перекрытие шва; 4 — стеклобетон; 5 — заполнение
Отделение нивами стеклобетонных конструкций покрытий, застекленных террас, крытых двориков и прочих конструкций
Деформационные швы по периметру этих конструкций должны быть выполнены особенно тщательно, поскольку конструкции подвержены воздействию высоких температур и механическим деформациям. Перекрытия швов этих конструкций должны быть водонепроницаемы (рис. 344—346).
208
Перекрытия деформационных швов в стеклобетонных конструкциях
На рис. 347 приведено два примера перекрытий деформационных швов, размещенных непосредственно в стеклобетонных конструкциях. Перекрытие шва может быть выполнено в виде фальца, устроенного в упругой мастике, или в виде упругой фасонной прокладки, уложенной в выступающей части железобетонной связи. Оба решения применяются в практике строительства.
б)	Перекрытия деформационных швов в конструкциях из водонепроницаемого бетона
В этой части кратко описана проблема решения герметизации стыков в конструкциях из водонепроницаемого бетона, как-то: водных бассейнов, земляных и надземных каналов, отстойных и осветлительных бассейнов, градирен, плавательных бассейнов, дымоходов и прочих конструкций.
Перекрытие деформационных швов в этих конструкциях должно быть совершенно водонепроницаемым.
Деформационные швы в конструкциях из водонепроницаемого бетона можно подразделить на:
деформационные швы для восприятия температурных деформаций конструкций;
Уплотнение (перекрытие) таких деформационных швов можно классифицировать также по способу выполнения, величине давления водяного столба, характеру и размерам возможной деформации.
деформационные швы для восприятия давления водяного столба до 20-Ю3 Па и незначительных деформаций отдельных частях здания.
Перекрытие этих швов должно быть выполнено из 2—3 слоев толя без песчаной посыпки, уложенного между подстилающим бетоном и бетоном несущей конструкции. Минимальная ширина полос 50 ом. Собственно шов еще уплотнен жгутом и залит специальной битумной мастикой (рис. 348).
Деформационные швы для восприятия давления водяного столба 50-103 Па и больших деформаций в отдельных частях здания. Перекрытие этих швов выполняется из стальных листов, тщательно защищенных от коррозии и вложенных в битумную заливку, или из медных листов толщиной 0,1—0,2 мм, а также из алюминиевой фольги толщиной 0,2 мм, защищенной специальным покрытием. Для деформации до 5 мм можно использовать два волнистых листа, вклеенных в битумную мастику (рис. 349).
Для деформации более 5 мм шов необходимо усилить гофром, защищенным подвижным листовым материалом во избежание проникания в гофр бетона, чтобы не ограничить деформацию первого (рис. 350).
Ширина шва должна быть не менее 2 см, шов должен быть
209
Рис. 348. Уплотнение шва, устроенного в водонепроницаемом бетоне для восприятия небольших деформаций 1 — дно резервуара; 2 — битумная заливка; 3 — трехслонная рулонная кровля; 4 — дегтевый жгут; 5 — подстилающий бетон
ипптпг
Рис. 349. Уплотнение шва, устроенного в водонепроницаемом бетоне для восприятия больших деформаций
.а — в стене; б — в плите фундамента; 1 — стена; 2 — волнистая пленка; 3 — упругое заполнение; 4 — защитный слой рулонного материала; 5 — замоноличено бетоном; 6 — фольга; 7 — глина; 8 — дно резервуара; 9 — рулонный материал
Рис. 350. Шов в водонепроницаемом бетоне для восприятия больших деформаций. Перекрытие шва образовано подвижным гофром
1 — замоноличено бетоном; 2 — уплотнительное перекрытие шва; 3 — медный лист
Рис. 351. Шов в водонепроницаемом бетоне для восприятия большого давления воды и больших деформаций в шве
л — устройство шва в стене; б — устройство шва в плите фундамента; 1 — стена; 2 — резиновая лента 1,5 см; 3 — листовая накладка; 4 — плита покрытия; 5 — металлическая накладка; 6 — фундамент
210
уплотнен упругой прокладкой. С внутренней стороны шов следует перекрыть пластмассовой прокладкой.
Деформационные швы в конструкциях, подверженных сильному давлению воды (до 200-103 Па вод. ст.) и большой деформации.
Швы следует перекрыть упругими прокладками. Уплотнительные прокладки (пластмассовые или резиновые) должны быть укреплены между двумя стальными профилями (рис. 351). Прокладки должны иметь специальное профилирование. Стальные стягивающие накладки необходимо водонепроницаемо заварить, а стальную армирующую конструкцию защитить от коррозии. Вертикальная прокладка должна быть переведена в горизонтальную плоскость с радиусом не менее 50 см. Уплотнительные прокладки должны быть доступны для замены, а швы перекрыты листовым материалом или плитой.
На рис. 352 изображена герметизированная прокладка деформационного шва в плите фундамента водного бассейна. Шов в форме фальца уплотнен медным подвижным гофром и залит битумом. На рис. 353 показано решение деформационного шва бассейна, в верхней части уплотненного подвижным гофром из листового материала. Шов залит битумом. Аналогично решение деформационного шва на рис. 354, однако он предназначен для восприятия давления подземной грунтовой воды.
Рис. 352. Шов в плите фундамента резервуара для воды
1 — давление воды; 2 — битумная заливка; 3 — медный лист
Рис. 353. Шов в плите фундамента резервуара для воды
1 — медный лист; 2 — битумная заливка; 3 — уплотнение (глина)
Рис. 354. Шов для восприятия среднего давления грунтовых вод
1 — битумная заливка; 2 — медный лист; 3 — подстилающий бетон
Рис. 355. Швы в стене и днище резервуара для воды
1 — днище резервуара; 2-уплотнительная мастика; 3 -уплотнительный вкладыш; 4—медный лист; 5 — стена резервуара; 6 — мастика
211
Рис. 356. Перекрытие шва надземного резервуара для воды
J — медный лист; 2 — болт; 3 — битум; 4 — уплотнительная прокладка
Рис. 357. .Шов в дымоходном канале, не подверженный воздействию высоких температур
1 — вкладыш из листового материала толщиной 3 мм; 2 — внутренняя сторона дымохода
Рис. 358. Шов в дымоходном ка- Рис. 359. Решение шва в копст-нале, подверженный воздействию рукции покрытия аэропорта
ВЫСОКИХ температур	/ — уплотнительная заливка; 2 — аб-
/ — шлак; 2 — медный лист; 3 — ша- сорбит; 3 — рубероид; 4 — медный мотная облицовка	лист’ 5 ~ Уплотнительный войлок; 6 -
внутренняя сторона
На рис. 355 изображен пример уплотнения деформационного шва в железобетонном резервуаре. Шов ломаной формы. Уплотнение шва в плите фундамента выполнено упругими прокладками, а с внутренней стороны — мастикой, изготовленной на базе пластмасс, залитой в четверть. Шов в плоскости стены усилен подвижным листом, вложенным в расширенную четверть и залитым битумом. Решение допускает сравнительно большую деформацию. Перекрытие шва водонепроницаемо.
На рис. 356 изображен шов надземного резервуара, прямой, но перекрытый с обеих сторон гофром из листового металла, прикрепленным к несущей железобетонной конструкции специальными зажимными болтами и уплотнительными прокладками. Для давления до 200-103 Па применяется двусторонний гофр, а для давления до 50-103 Па достаточно одного гофра со стороны давления.
Деформационные швы в конструкциях дымоходов
Герметизация швов дымоходов довольно сложна, поскольку конструкция подвержена воздействию высоких температур до 200—300°С и химическому действию дымовых газов. Это об
212
стоятельство влияет на расстояние между швами, которое принимается равным от 6 до 15 м. Особое внимание следует уделять сопряжению с конструкцией котельной.
На рис. 357 изображен деформационный шов в небольшом дымоходе. Уплотнение шва, не подверженного действию высоких температур, образовано забетонированным двойным кольцом из листового металла толщиной 3 мм. Лист не должен корродировать и должен быть кислотостойким.
На рис. 358 изображен деформационный шов дымохода, расположенный в месте воздействия высоких температур. Дымоход выполнен из огнестойкой облицовки, шлаковой засыпки и бетонной несущей ограждающей конструкции. В деформационном шве бетонный слой усилен и выложен шамотным кирпичом. Снаружи шов перекрыт медным гофрированным листом толщиной 3 мм. Остальная часть шва выполнена из асбестового гофра и уплотнена мастикой. Решение просто и эффективно.
Интересное решение деформационного шва в конструкции покрытия аэропорта приведено на рис. 359. В этом случае конструкция покрыта водоизоляционным слоем и специальным покрытием, обеспечивающим герметичность шва. Такое решение может быть применено и при водонепроницаемых бетонных конструкциях, но требует специальных мер защиты.
Временные рабочие швы, воспринимающие усадку бетона в процессе его твердения.
В этой части говорится о рабочих долгосрочных и временных швах и способе их устройства в массивных конструкциях из водонепроницаемого бетона. Принципы, описанные ранее, аналогичны и для этого вида рабочих швов.
Рабочие швы в массивных конструкциях устраивают для предотвращения воздействий усадки, что иногда очень важно. Например, при составе бетона 1:2:4 усадка составляет 5-10-4, а это означает, что у конструкции длиной 30 м усадка составляет 1,5 см. Если учесть, что плита по периметру может быть защемлена, в этом месте возникнет повреждение. Во избежание повреждений в процессе производства строительных работ необходимо устраивать в конструкции рабочие швы. Величина усадки зависит также от прочих важных факторов, например влажности бетона и влажности воздуха, времени строительства и температуры воздуха, от вида материала, марки цемента и т. д. В результате необходимость устройства рабочих швов еще больше повышается.
Последовательность производства работ такова. В массивных конструкциях целесообразно бетонировать отдельные секции размером около 4,5—9 м. Оставленную с временными рабочими швами секцию можно добетонировать спустя 4—6 дней (в зависимости от состава смеси и климатических условий). В этот период происходит усадка. Для выравнивания остаточной
213
Рис. 360. Рабочий шов в стене резервуара для питьевой воды
1 — стальной лист
Рис. 361. Рабочий шов в стене-резервуара для питьевой воды. Решение для большей толщины-стены резервуара
/ — трубка диаметром 80—100 мм
7
Рис. 362. Устройство рабочего шва в конструкции водного бассейна 1 — разрез резерзуара; 2— дополнительное добетоипрование шва; 3 — дно резервуара; 4 — деталь соединения; 5 — холодное покрытие; 6 — раствор; 7— внутренняя часть резервуара; 8 — водонепроницаемая штукатурка
величины усадки необходимо в местах, наиболее нагруженных,, например подверженных солнечной радиации или действию высоких температур, устроить дополнительные деформационные швы.
Долгосрочные рабочие швы добетонируют по истечении основной усадки, т. е. через 4—6 недель. Такие швы устраивают в конструкциях из водонепроницаемого бетона (резервуары,, бассейны). В массивных конструкциях рекомендуется следующее расстояние между швами:
12-м — в конструкциях из неармированного бетона;
24-м — в железобетонных конструкциях.
Ширина швов принимается в пределах от 40 до 100 см и зависит от рабочего процесса и способа добетонирования швов. По истечении основной усадки, т. е. около 6 недель, швы бетонируют в холодное время, для снижения воздействия сопутст» вующей усадки в стыках. Сопутствующая усадка выравнивается специальными мерами, как показано на следующих рисунках.
На рис. 360 изображено устройство рабочего шва в стене резервуара питьевой воды. Разрыв ограждающих конструкций выполнен с помощью трапецеидального паза. Ширина полосы
214
установлена от 40 до 100 см. Для полного сопряжения бетона в рабочем шве арматура конструкции связана, а в паз вложены стальные листы.
Рабочий шов в сравнительно массивной конструкции резервуара изображен на рис. 361. В этом случае арматура также связана, в трапецеидальные пазы вложены стальные трубки ^сечением 80—100 мм.
На рис. 362 изображен рабочий шов в конструкции резервуара. Здесь оставлена полоса шириной 70 см, с внутренней стороны снабженная трапецеидальными пазами, дополнительно покрытыми холодным герметизирующим покрытием и заполненными раствором.
Временные рабочие швы, которые выравнивают только воздействие начальной осадки и бетонируются с перерывом 4— '6 недель. Простейшим примером является ровный шов, устраиваемый в тонких плитах фундаментов.
Решение пригодно для конструкций толщиной до 15 см.
Такой шов для плит большей толщины, чем 15 см, не пригоден. Для конструкций более массивных устраивают профилированные швы. В больших рабочих швах важно предотвратить вытекание цементного молока в шов.
На рис. 363 изображено сечение рабочего шва для плит толщиной 15—22 см и плит толщиной 22—30 см. Шов более тонких плит усиливается арматурой.
Рис. 364. Временный рабочий шов в конструкции из водонепроницаемого бетона
Шов полукруглый
.Рис. 363. Временный рабочий шов в конструкции из водонепроницаемого бетона
— в стенах толщиной от ;15 до 22 см; б — в степах толщиной от 22 до 30 см
Рис. 365. Временный рабочий шов со штрабой
Рис. 366. Рабочий шов с расширенным пазом
1 — медный лист; 2 — битум
215
На рис. 364 изображен рабочий шов с полукруглым торцом, образованным листовой опалубкой. Решение пригодно для рабочих швов шириной 30—45 см.
Пример устройства шва со штрабой приведен на рис. 365. На рис. 366 изображен шов в днище бассейна. Подвижной гофр уложен в расширенный фальц и залит твердым битумом.
4.3. СПЕЦИАЛЬНЫЕ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ ПРОКЛАДКИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
В настоящее время проблема герметизации стыков касается всех видов строительства.
В большинстве случаев прибегают к использованию металлов: меди и олова, цинка, стали и других материалов. Однако» металлы не всегда приносят желаемые результаты. Известно, например, что медные прокладки могут быть причиной электролитических процессов в местах сопряжения медного листа с арматурой конструкции. Устройство швов т.е,.исредственно в опалубке — сложный процесс, особенно для криволинейных швов. Деформация профилированных прокладок ограничена их недостаточной жесткостью. Стальные прокладки швов должны быть защищены от коррозии, т. е. требуют дополнительных мер защиты. Использование уплотнительных некорродирующих прокладок из цветного металла ограничено. Перечисленные недостатки использования металлов заставляют искать новые материалы, которые бы выполняли требования, предъявляемые к качеству герметизации стыков. Этим требованиям в большей степени удовлетворяют пластмассовые герметизирующие прокладки промышленного производства.
Уплотнительные прокладки швов, выполненные из искус-
ственных материалов, очень чувствительны к механическим воздействиям. Поэтому стыки должны быть
Рис. 367. Основная структура уплотнительной прокладки
/ — шов; 2 — лента; 3 — упругий вкладыш
достаточно широкими, а прокладки следует защищать с обеих сторон упругими вкладышами от повреждений о грани стыка (рис. 367). Опыты показывают, что большинство прокладок повреждается тогда, когда величина вертикальной деформации равна сумме толщины шва и толщины вкладышей. Прокладки противостоят давлению 20 X ХЮ5 Па. При вертикальной и горизонтальной деформациях не произошло повреждений при давлении 10-105 Па и ширине шва 15 мм. Прокладка повредилась о грани стыка при давлении 15-105 Па и расширении шва на 12 мм.
216
4.3.1.	СПОСОБ ЗАБЕТОНИРОВАНИЯ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ ПРОКЛАДОК
Уплотнительные прокладки перед забетонированием укладывают в стык, предварительно оставленный в опалубке (рис. 368). В массивных зданиях проектное положение уплот-
Рис. 368. Укладка уплотнения в деформационный шов бетонной конструкции а — первая часть забетонирована; б — вторая часть забетонирована; в —деформационная прокладка в аксонометрии
нительных прокладок, т. е. перпендикулярное к шву, обеспечивается специальным приспособлением. Горизонтальное положение прокладок может быть также обеспечено правильным креплением к арматуре. После забетонирования главной конструкции на ее готовую сторону наклеивают или крепят иным способом упругие плиты заполнения шва, толщина которых равняется необходимой ширине шва (около 2—3 см), а после прикрепления другого конца прокладки бетонируют другую часть конструкции. Не рекомендуется укладывать прокладку на забетонированную поверхность свободно, поскольку при последующем бетонировании, особенно массивных конструкций, прокладка может занять нежелательное положение, которое трудно проконтролировать. Опыт показывает, что минимальное расстояние прокладки от поверхности конструкции составляет около 10 см.
4.3.2.	ПРОФИЛЬ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ ПРОКЛАДОК
Профиль уплотнительных прокладок должен быть выбран так, чтобы после сопряжения с конструкциями, т. е. после их забетонирования, были возможны деформации конструкций, расчлененных швами, без повреждений. За рубежом применяют преимущественно уплотнительные прокладки с цилиндрически усиленными кромками и центральной пустотой. Ширина и профиль прокладки должны отвечать требуемым условиям и материалу.
4.3.3.	СЕЧЕНИЯ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ ПРОКЛАДОК, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ЧССР И ЗА РУБЕЖОМ
Уплотнительные прокладки марки «Waterstop» изготавливают из пластифицированного поливинилхлорида. Прокладки
217
'.5 70 35 70 25
Рис. 369. Деформа-ционная прокладка «Waterstop» — США.
Рис. 370. Деформа' для прокладки «Waterstop» (США) для восприятия небольших деформаций
Рис. 371. Прокладки при монтаже каркасной сдвоенной конструкции
1 — каркас
Рис. 372. Дополнительные элементы деформационной прокладки
а — плоская, перпендикулярная к соединению лента; б — плоский крест; в перпендикулярное соединение полос
Рис. 373. Применение деформационных прокладок в разных конструктивных системах
/ — уплотнительная мастика; 2 — стена; 3 — мастика; 4 — плита фундамента
укладывают в опалубку и бетонируют непосредственно в конструкции расчлененных швами частей здания (рис. 369—371). Усиленные кромки прокладок заанкерены в бетон. Прокладки можно применять для уплотнения швов резервуаров и в полах производственных зданий, подверженных действию кислот и щелочей. Прокладки могут соприкасаться с питьевой водой и противостоять действию напорной подземной грунтовой воды. Прокладка с центральной пустотой допускает большие деформации в обоих направлениях при среднем давлении грунтовой воды.
На рис. 372 изображены фасонные части уплотнительных прокладок. Ширина прокладок зависит от толщины конструк-
218
ци и. Приблизительно ширина прокладки равняется толщине соединяемых конструкций (от 10 до 90 мм). Толщина прокладки зависит от давления воды.
На рис. 373 изображена схема использования уплотнительных прокладок в различных системах и различных положениях. Уплотнительные прокладки можно применять и в сборных конструкциях.
В Чехословакии для гидротехнических сооружений применяют уплотнительные прокладки только двух основных типов. В большинстве случаев использовали прокладки минимальной шириной 40—60 см. Учитывая сложность изготовления пустотелых прокладок, приступили к разработке нового типа уплотнительной прокладки.
На рис. 374 изображен первый тип уплотнительной прокладки из резины со сравнительно простым рифлением. Адгезия резины к бетону составила 1,9-105 Па.
Затем был разработан новый тип прокладки (рис. 375), устойчивый как к горизонтальному растяжению, так и вертикальным деформациям.
Новый тип отличается от первоначального только средней усиленной частью. Изготовителем является народное предприятие «Рудый Ржиен», г. Готвальдов. Уплотнительная прокладка из поливинилхлорида шириной 14 см, которую изготавливает народное предприятие «Фатра Напаедла», изображена на рис. 376.
Уплотнительные прокладки выпускаются шириной 20, 40 и 60 см (для информации: 1 м резиновой прокладки шириной 20 см имел массу 1,4 кг; прокладка шириной 40 см — 4 кг и прокладка шириной 60 см — 7 кг. Прокладки из поливинилхлорида на 30% тяжелее). В тонкостенных конструкциях прокладку укладывают в центре расчленяемых швами элементов. В массивных конструкциях прокладку укладывают на поверхность, испытывающую наибольшее давление с минимальным расстоянием, равным одной второй ее ширины. При изменении положения прокладки должен- быть сохранен минимальный
Рис. 374. /Первый тип прокладки, производство ЧССР, народное предприятие «Rudy jRjjen» (г. Готвальдов)
Рис. 375. Второй тип •уплотнительной прокладки, производство ЧССР — «Rudy ftij-еп» (г. Готвальдов)
Рис. 376. Уплотнительная прокладка из поливинилхлорида — Народное предприятие «Fatra Napajed-1а»
219
50см
Рис. 377. Уплотнительная прокладка, производство — Нидерланды
50см
Рис. 378. Уплотнительная прокладка марки «Wey — Fugen-band» из поливинилхлорида (изготовитель — фирма «Sika GmbH», ФРГ)
30	50 см	.
€ п-----------------------р
В О
/\ I М см j{ 21 14см \
',5 1	20]+'40см	15
> 6™-)с
» I I I I I I I	<
L 12,5 см	I
» i > 1 I  »• ♦ I । I I М I	20,6 см	I
Рис. 379. Уплотнительные прокладки, изготавливаемые фирмой «Mietsch», Дрезден
1 — анкерная проволока
Рис. 380. Уплотнительные прокладки для восприятия различных сжимающих усилий (изготовитель — фирма «Sika», Цюрих, Швейцария)
радиус 25 см. Поскольку прокладка не может подвергаться длительному воздействию солнечной радиации, ее хранят в деревянной опалубке.
На рис. 377 изображена уплотнительная прокладка, изготавливаемая в Нидерландах. Прокладка устойчива против старения, воздействия агрессивных вод и очень пластична. Допускает деформации в обоих направлениях.
На рис. 378 изображен тип резиновой прокладки, изготовителем которой является фирма «Sika GmbH», ФРГ. Прокладку изготавливают из игелита различной ширины (максимальная ширина — 50 см). Допускает деформации в обоих направлениях.
На рис. 379 изображена уплотнительная прокладка фирмы «Mietsch», Дрезден, шириной до 60 см, изготавливаемая из поливинилхлорида. На рис. 380 изображены отдельные виды уплотнительных прокладок, выпускаемых фирмой «Sika», Цюрих, Швейцария. Прокладки можно использовать для конструкций различной толщины и различных деформаций.
Примеры прокладок, приведенные на рис. 381—389, не ох-
220
, foo 50 40* Ю X---------L_ L l L
Рис. 382. Уплотнительная прокладка из неопрена (изготовитель — фирма «Mica-tina», Италия)
Рис. '381. Уплотнительная прокладка с армирующей скобой (изготовитель — фирма «Vredestek», США)
Рис. 383. Уплотнительная прокладка для восприятия небольших сжимающих усилий (изготовитель— фирмы «Water
Seals», США)
Рис. 384. Специальные уплотнительные прокладки марки «iEwey», США
Рис. 385. Дюбельная уплотнительная прокладка (США)
Рис. 386. Специальные уплотнительные прокладки марки «Waterstop» для восприятия различных сжимающих усилий и деформаций в стыке (США)
Рис. 387. Способ монтажа уплотнительной прокладки «Water-stop» в опалубку
1 — опалубка; 2 — деформационный шов
Рис. 388. Способ монтажа уплотнительной прокладки «Waterstop» в опалубку. Состояние после забетонирован и я
Рис. 389. Аксонометрия -уплотнительной прокладки, укрепленной в опалубке
ватывают всего ассортимента этих изделий, выпускаемых промышленными предприятиями в настоящее время.
Краткий обзор уплотнительных прокладок свидетельствует о том, что целесообразное использование эффективного типа герметиков может существенно повысить качество строительного объекта, а совершенствование типов перекрытий деформационных швов необходимо решать одновременно с развитием прогрессивных конструкций зданий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	ВесИупё S. Technologic betonu. Praha, SNTL 1961, svazek 1—5.
2.	Cr itch el P. Joints and Cracks in Concrete. London, 1958.
3.	Eicheer F. Tabellen fur das Bauwesen. Berlin, 1955.
Das konstruktive Flachdach. Berlin, 1956.
4.	Hartmann. Taschenbuch Hochbauschaden und—fehler, Darmstadt, 1967.
5.	H c n n W. Bauten der Industrie. Munchen, 1955.
6.	Hruban K- Navrhovani konstrukci zdenych. Praha, SNTL 1955.
7.	Kleinlogel K. Bewegungsfugen im Beton und Stahlbetonbau, 5. vydani, Berlin, 1954.
8.	Kogi er, Scheid ig. Baugrund und Bauwerk, 5. vydani. Berlin, 1948.
9.	Kukac R. Zelezovy beton. Praha, CMT 1947. 43—14s.
10.	L 6 s e r H. Beton — Kalender. Leipzig, 1956.
11.	Lu f sky K. Bituminose Bauwerksabdichtung. Leipzig, 1955. Teil 2.
12.	Malik F. Stavebni klempifstvi. Praha, SNTL 1958.
13.	Myslivec A. Mechanika-zemin — skripta FS. Praha, SNTL 1957. V	v
14.	R eh a nek Jar. Tepelna technika—ucebni tcxty vysokych skol. Praha, SNTL 1966.
15.	S c h u 1 z e W. Grundbau. Leipzig, 1955.
16.	Васильев Д. Возведение капитальных зданий на сильн©сжимаемых основаниях. Москва, 1950. Основания и фундаменты. Москва, 1945.
V
17.	Voldfich F. Dilatacni spary v pozemnich stavbach, Praha, SNTL .1967—1. vydani.
18.	V о 1 d f i c h F. a k о 1. Spary a spoje. Praha, CSAV 1968.
19.	Voldfich F. a koi. SUH—0—26—34/5, Zprumyslneni a zkvalitneni vybranych doconcovacich procesu pozemnich staveb—Styky a spary monto-vanych staveb. Dilci zpava z roku 1969, 1970 a 1971.
20.	V о 1 d f i c h F. OV — Praha 1971—Vliv teploty na konstrukci obkladu panelovych budov.
21.	Voldfich F. Reseni spoju a spar pro konstruktivni sustem PS 69— 1971.
22.	Voldfich F. — Vyborny, X. Fakultni vyzkumny ukol с. 382A/68—72, Pficiny poruch a deformace novostaveb.
23.	Voldfich F. Sbornik VTS 1970 a 73, pro Os. kamenoprumysl. Proble-matika doplnkovych konstrukci staveb.
V V
24.	Voldfich F. Vyzkumny ukol: Reseni osazovacich praci obkladu na panelovou vystavbu a vyplni dilatacnich spar. OV—006/34/70/a— 1970.
25.	W i m m e г X. a k о 1. Stavebni tabulky. Praha, Prace 1965.
26.	Technisky pruvodce. Praha, CMT 1947, 322 s., svazek dvacaty.
27.	Smernice pro stabvy na poddolovanem uzemi. Praha, VUVA 1958.
28.	Mitteilungen fur die volksenige Bauindustrie. Bewegungsfugen im Bauwesen. Leipzig, 1956.
29.	Bewegungsfugen in Bauwerken. TGL 116—0404. Leipzig, 1962. Blatt 1, Blatt 3.
30.	CSN 73 1905 Mefeni posuvu na stavbach, 1960.
31.	Soubor smernic pro navrhovani obytnych panelovych budov — svazek 2. VUPS, Proha 1971.
32.	Firemni literatura. Denso — Chemie GMBH— Leverkusen 1970.
33.	CSN 73 2001 Projektovani betonovych staveb, 1970.
34.	CSN 73 1201 Navrhovani betonovych konstrukci, 1967.
35.	CSN 73 1101 Navrhovani zdenych konstrukci, 1967.
36.	CSN 73 1401 Navrhovani ocelovych konstrukci, 1966.
37.	CSN 73 1820 Zakladova puda a plosne zaklady, 1957.
38.	CSN 73 0540 Navrhovani stavebnich konstrukci z hlediska tepelne techniky, 1962. SNiP—II. В. 1—62.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр>-
Предисловие...........................................................  ••
Введение — анализ и обоснование проблемы................................... о-
1.	ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ, УСТРАИВАЕМЫЕ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИИ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРИНЦИПЫ..................................11
1.1.	Физическая сущность и влияние измерения объема.......................Н
1.2.	Анализ причин объемных деформаций...............................  •	15>
1.2.1.	Влияние увлажнения или высыхания материалов под воздействием колебания относительной влажности воздуха.....................................15
1.2.2.	Влияние химических реакций.......................................J6
•1.2.3. Влияние изменения температуры наружного воздуха.................1/
1.3.	Влияние изменений температуры на характер деформации элементов ...	33
1.4.	Принципы проектирования стыков и швов и конструктивные принципы решения температурных швов..............................................   •	39
1.4.1.	Общие принципы проектирования стыков и швов для восприятия температурной деформации элементов.............................................49
1.4.2.	Основные требования к герметизации швов, выполняемой с помощью мастик................................................................  47
1.5.	Конструктивные принципы	объемных деформаций........................50'
1.5.1.	Конструкции фундаментов.....................................50'
1.5.2.	Расстояние между температурными швами.......................50'
1.5.3.	Влияние конструктивных мероприятий на расстояние между температурными швами....................................................... 59
1.5.4.	Влияние теплоизоляции на расстояние между	температурными	швами .	59
1.5.5.	Ширина температурных швов....................................62
1.5.6.	Обработка мест сдвига шарнирных швов................... ....	63-
1.5.7.	Деформационные швы должны проходить через	все	части	здания ...	71
1.5.8.	Деформационный шов должен проходить по возможности в одной плоскости . * . ...........................................................   71
1.5.9.	Дополнительные деформационные швы в конструкциях зданий ....	72'
1.5.10.	Конструктивные принципы решения деформационных швов в зданиях различной планировочной структуры .................................... 73-
1.5.11.	Выбор места расположения деформационного шва в дополнительных конструкциях здания......................................................  75
1.5.12.	Деформационный шов должен проходить через штукатурный слой .	77
1.5.13.	Устройство деформационных швов в зданиях с высокой вероятностью возникновения пожара....................................................  80*
1.5.14.	Деформационные швы круглых или криволинейных в плане конструкций 89
1.5.15.	Устройство деформационных швов в зданиях крытых плавательных бассейнов ...............................................................81
1.5.16.	Устройство деформационных швов в ненесущих конструкциях .... 82
1.5.17.	Устройство деформационных швов в бетонной подготовке или бетоне сточных лотков в плоских	конструкциях покрытия..........................82
1.5.18.	Устройство деформационных швов в самостоятельных строительных элементах — навесных стенах...............................................83'
2.	КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ОСАДКЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ ЗДАНИЙ...............................86
2.1.	Осадка и ее влияние на устойчивость здания.........................87
2.2.	Классификация жесткости конструкции................................91
2.3.	Основные причины неравномерной осадки зданий......................92’
2.3.1.	Влияние слоистости, неодинаковой сжимаемости и разнородности структуры грунта на конструкции.......................................... .	93
2.3.2.	Выбор деформационных швов при учете различных нагрузок на отдельные
части здания......................................................    105-
2.3.3.	Влияние глубины заложения фундаментов на решение деформационных швов..................................................................118.
2.4.	Уменьшение неравномерности осадки конструкций с помощью циклического (замедленного) процесса строительства . .............................  <121
2.4.1.	Исключение или эффективное снижение неравномерной осадки двух разделенных деформационным швом частей здания..............................123-
2.4.2.	Строительный процесс и его влияние на уменьшение неравномерной осадки 123-
2.5.	Общие конструктивные принципы решения деформационных швов для восприятия неравномерной осадки . . ....................................  129»
2.5.1.	Место прохождения деформационных швов..........................129'
2.5.2.	Деформационные швы, воспринимающие неравномерную осадку, совмещены с температурно-усадочными швами....................................131!
2.5.3.	Деформационный шов между двумя зданиями, объединенными единым производственным процессом............................................132'
2.5.4.	Влияние пригрузки фундаментов двух соседних зданий на их вертикаль-
ную деформацию................................................ . . 133'
2.5.5.	Деформационный шов должен проходить в вертикальной плоскости по всей высоте здания..................................................  .	135>
2.5.6.	Влияние конструкции фундамента па решение деформационных швов .	135
223
2.5.7.	Деформационный шов не должен снижать пространственную жесткость расчлененных частей здания............................................  138
2.5.8.	Ширина деформационных швов и неравномерная осадка отдельных частей здания.............................................................  138
2.5.9.	Предварительный проект деформационных швов для восприятия неравномерной осадки двух частей здания, возводимых на ленточных фундаментах . . 140
3.	ДЕФОРМАЦИОННЫЕ И РАБОЧИЕ ШВЫ В НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ ...................................................................  146
3.1.	Конструкция и устройство деформационных швов.....................146
3.1.1.	Конструирование деформационного шва путем удвоения конструкции . . 146 3.1.2. Деформационные швы, устраиваемые при помощи сдвоенных прогонов с односторонним подвижным опиранием....................................149
3.1.3.	Устройство деформационных швов с использованием «вложенного пролета» 154 3.1.1. Решение деформационных швов односторонним или двусторонним консоль-
ным выносом конструкции покрытия ............................... .....	159
3.1.5.	Устройство деформационного шва в грибовидных конструкциях .... 161
3.1.6.	Устройство деформационного шва в каменных конструкциях........161
3.2.	Рабочие швы и их конструктивные принципы.........................162
3.2.1.	Устройство рабочих швов в железобетонных конструкциях.........163
3.2.2.	Размещение рабочих швов.......................................164
4.	ДЕТАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ..............................170
4.1.	Основные требования и критерии оценки...........................'171
4.1.1.	Материал для перекрытия деформационных швов...................171
4.2.	Стадии устройства перекрытия деформационного шва.................173
4.2.1.	Устройство деформационного шва на фасаде здания...............173
4.2.2.	Детали заделки деформационного шва в конструкциях покрытий .... 181 4.2.3. Детали заделки деформационных швов, устраиваемых в конструкциях перекрытий ..........................................................  190
4.2.4.	Детали заделки деформационных швов, устраиваемых в конструкциях фундаментов......................................................    197
4.2.5.	Деформационные	швы в специальных конструкциях.................206
4.3.	Специальные уплотнительные прокладки и их применение.............216
4.3.1.	Способ забетонирования уплотнительных	прокладок...............217
4.3.2.	Профиль уплотнительных прокладок..............................217
4.3.3.	Сечения уплотнительных прокладок, применяемых в ЧССР и за рубежом 217 Список литературы . *....................................................222