Деформацией называют изменение формы или размеров материального тела (или его части) под действием каких-либо физических факторов (внешних сил, нагревания и охлаждения, изменение влажности от других воздействий). Некоторые виды деформаций названы в соответствии с наименованиями воздействующих на тело факторов: температурные, усадочные (усадка — сокращение размеров материального тела при потере влаги его материалом); осадочные (осадка — оседание фундамента при уплотнении грунта под ним) и др. Если под материальным телом понимать отдельные конструкции или даже конструктивную систему в целом, то подобные деформации при определенных условиях могут служить причиной нарушений их несущей способности или потери ими эксплуатационных качеств.
Здания большой протяженности подвержены деформациям под влиянием многих причин, например: при большой разнице в нагрузке на основание под центральной частью здания и боковыми его частями, при разнородном грунте в основании и неравномерной осадке здания, при значительных тем-пературных колебаниях наружного воздуха и других причинах. В этих случаях в стенах и других элементах зданий могут появиться трещины, которые снижают прочность и устойчивость здания. Для преду-преждения появления трещин в зданиях устраиваются деформационные швы , которые разрезают здания на отдельные отсеки.
Осадочные швы делаются в тех местах, где можно ожидать неравномерной осадки разных частей зданий: на границах участков с разной нагрузкой на основание, что обычно является следствием перепада высоты зданий (при разнице высот более 10м устройство осадочных швов является обязательным), на границах участков с разной очередностью застройки, а также в местах примыкания новых стен к существующим, на границах участков, расположенных на разнородных основаниях, во всех прочих случаях, когда можно ожидать неравномерной осадки смежных участков здания.
Конструкция осадочного шва должна обеспечивать свободу вертикального перемещения одной части здания относительно другой. Поэтому осадочные швы в отличие от температурных устраивают не только в стенах, но и в фундаменте здания, а также в перекрытиях и крыше. Таким образом, осадочные швы прорезают здание насквозь, разделяя его на отдельные части.
В зависимости от назначения различают следующие деформационные швы: усадочные, температурные, осадочные и антисейсмические.
Усадочные швы. В монолитных бетонных или железобетонных стенах при схватывании (твердении) бетона происходит уменьшение его объема, так называемая усадка, которая влечет за собой появление трещин. Поэтому в зданиях с такими стенами делают швы независимо от колебаний температуры воздуха, которые называются усадочными.
Температурные швы . При значительных изменениях темпера-туры наружного воздуха в зданиях, имеющих большую длину, происходят деформации. Летом от нагревания здания удлиняются и расширяются, а зимой при охлаждении сокращаются. Эти деформации небольшие, но они могут привести к появлению трещин. Во избежание этого здания расчле-няются температурными швами, перерезывающими их поперек или вдоль по всей высоте до фундаментов. В фундаментах температурные швы не устраи-ваются, так как они. находясь в грунте, не подвержены значительным изме-нениям температуры воздуха. Температурные швы должны обеспечивать горизонтальное Перемещение отдельных частей здания, которые они разъе-диняют.
Расстояние между температурными швами колеблется в весьма широких пределах (от 20 до 200 мм).
Осадочные швы . Во всех случаях, когда можно ожидать неравно-мерную и неодинаковую по величине и времени осадку смежных частей здания, устраивают осадочные швы.
Такая осадка может быть, например:
а) на границах участков с разной нагрузкой на основание вследствие различных нормативных нагрузок или при различной этажности здания (при разнице высот более 10 м или более 3 этажей);
б) на границах участков с разнородным основанием (песчаные грунты дают небольшую и кратковременную осадку, а глинистые - большую и длительную);
в) на границах участков с разной очередностью возведения отсеков зда-ния (обжатые и необжатые грунты);
г) в местах примыкания вновь возводимых стен к существующим;
д) при сложной конфигурации здания в плане;
е) в некоторых случаях при динамических нагрузках.
Конструкция осадочного шва должна обеспечивать свободу вертикального перемещения одной части здания относительно другой, поэтому осадочные швы в отличие от температурных устраивают не только в стенах, но и в фундаменте здания, а также в перекрытиях и крыше. Таким образом, осадочные швы прорезают здание насквозь, разделяя его на отдельные части.
Если в здании необходимы температурные и осадочные швы, то они обычно совмещаются и тогда называются температурно-осадочными. Температурно-осадочные швы должны обеспечивать горизонтальное и вертикаль-ное перемещение частей зданий. Они могут быть температурно-осадочными и только осадочными швами.
Антисейсмические швы. В районах, подверженных земле-трясениям, здания для независимой осадки их отдельных частей разрезают на отдельные отсеки антисейсмическими швами. Эти отсеки должны пред-ставлять собой самостоятельные устойчивые объемы, для чего по линиям антисейсмических швов располагаются двойные стены или двойные ряды несущих стоек, входящих в несущий остов соответствующего отсека. Эти швы проектируются в соответствии с указаниями ДБН.
Антисейсмические швы могут совмещаются с температурными при необходимости последних.
Конструктивные решения деформационных швов в зданиях 
а - температурный шов в одноэтажном каркасном здании; б - осадочный шов в одноэтажном каркасном здании
в - температурный шов в зданиях при поперечных несущих крупнопанельных стенах; г - температурный шов в многоэтажном каркасном здании; д, е, ж, - варианты температурных швов в каменных стенах
1 - колона; 2 - несущая конструкция покрытия; 3 - плита покрытия; 4 - фундамент под колону; 5 - общий фундамент под две колонны; 6 - панель стены; 7 - панель-вставка; 8 - несущая стеновая панель; 9 - плита перекрытия; 10 - термовкладыш.
Максимальное расстояние между температурными швами
| Вид конструкции здания | Отапливаемое здание | Неотапливаемое здание |
| Бетонные: | ||
| сборные | ||
| монолитнве | ||
| Железобетонные: | ||
| каркасные одноэтажные | ||
| сборные многоэтажные | ||
| сборно-монолитные | ||
| монолитно-каркасные | ||
| Каменные: | ||
| из глиняного кирпича | ||
| бетонных блоков | ||
| естественных камней | ||
| при - 40°С и ниже | ||
| при - 30°С и ниже | ||
| при - 20°С и выше | ||
| Металлические: | ||
| каркасные одноэтажные вдоль здания | ||
| каркасные одноэтажные поперек здания | ||
| каркасные меогоэтажные | - |
1. Температурно-усадочные швы. Под влиянием изменения температуры окружающей среды в каменной кладке стен возникают деформации укорочения и удлинения. В стенах зданий большой протяженности под действием указанных деформаций могут появиться трещины. Чтобы предотвратить их появление, стены по длине разрезают вертикальными швами на участки такой длины, при которой изменение температуры не вызывает появления трещин. Длина таких участков, называемых температурными отсеками, зависит от вида кладки, характеризуемой коэффициентом линейного расширения кладки. Например, кладка из силикатного кирпича и бетонных камней имеет коэффициент лннейного расширения, в 2 раза больше, чем кладка из обыкновенного глиняного кирпича (17.4). Поэтому температурные отсеки зданий со стенами из силикатного кирпича имеют меньшую длину, чем со стенами из глиняного кирпича.
Кроме вида камней на поведение кладки при изменениях температуры влияют прочность раствора и колебания температуры. Кладка на слабых растворах мало чувствительна к температурным деформациям. Чем ниже зимняя температура наружного воздуха, тем меньше принимают длину температурного отсека s здания (см. 17.5).
Стены прорезают температурными швами только до обреза фундамента, так как фундаменты, защищенные грунтом, не подвергаются значительному влиянию изменений температуры. В стенах из комбинированной кладки, например из глиняного кирпича, облицованного силикатным кирпичом, расстояние между температурными швами назначают для материала основной кладки.
В зданиях с наружными кирпичными стенами и внутренним сборным железобетонным или металлическим каркасом длину температурного отсека назначают так, чтобы швы в стенах и элементах каркаса совпадали. Если длина температурного отсека каркаса может быть принята по нормам больше, чем в кладке стен, допускается в кладке стен устраивать дополнительный температурный шов.
Расстояния между температурно-усадочными швами стен, усиленных горизонтальной арматурой или железобетонными поясами, назначают по расчету на температурные напряжения.
2. Осадочные швы в стенах устраивают во всех случаях, когда можно ожидать неравномерную осадку основания здания или сооружения, при которой между отдельными частями здания могут появиться опасные трещины.
Неравномерность осадки здания следует учитывать: при сооружении участков здания, расположенных на разнородных грунтах; при пристройке к существующим лдапним шшых секций; при разнице в высотах отдельных частей зданий, превышающей 10 м; при значительной разнице и ширине подошвы и глубине заложения фундаментов соседних стен.
В отличие от температурных швов осадочные швы разрезают степы па всю их высоту и фундаменты до ос- копания. Осадочные швы выполняют в четверть или в шпунт (17.2) с прокладкой двух-трех слоев толя и проконопаткой промасленной паклей для непродуваемостн стен. Осадочные швы обеспечивают также свободу температурных деформаций стен, поэтому, где это возможно допускается совмещать осадочные и температурные швы.
Деформационные швы
Деформационный шов – это шов шириной не менее 20 мм, разделяющий здание на отдельные отсеки. Благодаря такому рассечению каждый отсек здания получает возможность независимых деформаций.
В зависимости от назначения деформационные швы разделяются на три основных типа:
– температурно-усадочные швы устраивают во избежание образования трещин и перекосов в наружных стенах зданий из-за перепадов температур воздуха снаружи и внутри здания. Швы данного типа рассекают конструкции только наземной части здания – стены, перекрытия, покрытие и обеспечивают независимость их горизонтальных перемещений относительно друг друга. Фундаменты и другие подземные части здания при этом не рассекаются, т. к. перепады температур для них меньше и деформации не достигают опасных величин.
Расстояния между температурно-усадочными швами назначаются в зависимости от климатических условий места строительства и материала наружных стен здания. Например, в жилых зданиях это расстояние составляет 40 ¸ 100 м при кирпичных стенах и 75 ¸ 150 м при стенах из бетонных панелей (чем ниже температура наружного воздуха в месте строительства здания, тем меньшее расстояние назначается между деформационными швами). Отсек здания, расположенный между двумя температурно-усадочными швами или между торцом здания и швом называется температурным отсеком или температурным блоком ;
– осадочные швы предусматривают в тех случаях, когда ожидается неодинаковая и неравномерная осадка смежных частей здания. Такая осадка может происходить при перепадах высот отдельных частей здания более 10 м, при различных нагрузках на основание, а также при разнородных грунтах под фундаментами.
Рис. 3.67. Схемы устройства деформационных швов в зданиях:
а – температурно-усадочный;
б – осадочный:
1 – надземная часть здания;
2 – подземная часть (фундамент);
3 – деформационный шов
Осадочные швы расчленяют по вертикали все конструкции здания, включая его подземную часть. Это позволяет обеспечить самостоятельную осадку отдельных объемов здания. Осадочные швы обеспечивают не только вертикальные, но и горизонтальные перемещения расчлененных частей, поэтому их можно совмещать с температурно-усадочными швами. Данный тип деформационных швов называется температурно-осадочными;
– антисейсмические швы предусматривают в зданиях, располагаемых в сейсмоопасных районах. Антисейсмический шов так же, как и осадочный шов, расчленяет здание по всей высоте (надземную и подземную части) на отдельные отсеки, представляющие собой самостоятельные устойчивые объемы, что обеспечивает их независимую осадку.
На рис. 3.67 показаны схемы устройства деформационных швов в зданиях.
Проблема:
Очень часто у Заказчиков встает вопрос инициализации типа шва в строительной конструкции, через который поступает вода. Действительно, данный вопрос очень серьезный и требует определенных строительных знаний.
Предлагаю более подробно рассмотреть деформационные осадочные и температурные ("холодные") швы и разобраться в чем разница между ними.
Что такое деформационный шов?
Деформационный шов - предназначен для уменьшения нагрузок на элементы конструкций в местах возможных деформаций, возникающих при колебании температуры воздуха, сейсмических явлений, неравномерной осадки грунта и других воздействий, способных вызвать опасные собственные нагрузки, которые снижают несущую способность конструкций. Представляет собой своего рода разрез в конструкции здания, разделяющий сооружение на отдельные блоки и, тем самым, придающий сооружению некоторую степень упругости. С целью герметизации заполняется упругим изоляционным материалом.
В зависимости от назначения применяют следующие деформационные швы: температурные, осадочные, антисейсмические и усадочные.
Что такое температурный «холодный» шов?
«Холодный» шов бетонирования – это наиболее слабое место бетонной конструкции, которое образуется в результате технологических особенностей производства монолитных работ. То есть, при строительстве здания сначала заливают монолитную фундаментную плиту, а затем на нее опирают стены. Таким же образом на готовые стены опирают монолитное перекрытие. Мы рассматриваем швы с точки зрения вероятных протечек и здесь необходимо упомянуть о том, что есть множество технологий по гидроизоляции таких швов.
Чем опасны протечки швов?
Протечки деформационных швов не опасны – в таких швах нет важных конструктивных элементов, а вот протечки «холодных» швов вызывают беспокойство, так как в них располагается несущая арматура, которая подвергается коррозии. Уменьшение диаметра арматуры на десятые доли миллиметра очень серьезно отражается на несущей способности. Следовательно, «холодные» швы бетонирования требуют ремонта и усиления посредством инъекционных работ.
Как устранить протечки?
Практика показывает, что на этапе строительства работы по уплотнению швов или не выполняются (не считая заложенного пенопласта) или выполняются крайне некачественно! Уже на этапе подготовки объекта к сдаче проявляются повсеместные протечки швов, что не позволит сдать объект строительства Гос. комиссии!
В таких ситуациях самый ЭФФЕКТИВНЫЙ, БЫСТРЫЙ и ДЕШЕВЫЙ метод – ИНЪЕКЦИОННАЯ ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ от СК ООО «Вертикаль Групп» (www.injekt.pro)!
Можно ли выполнить инъекционную гидроизоляцию самостоятельно?
Можно, но при одном условии, что у вас уже есть большой опыт работы с полимерными составами. Также необходимо учитывать очень сложный и, зачастую, очень длительный этап подготовительных работ, где приходится применять самые нестандартные технические решения, которые. Еще одна особенность – умение работать с вакуумным насосом, так как вещь крайне дорогая и требующая периодического сложного технического обслуживания, вплоть до полной его разборки и сборки.
Исходя из всего выше сказанного, остается сделать вывод о том, что для Закачикам наиболее удобно и максимально дешево обратиться в специализированную компанию по инъекционной гидроизоляции, такую как «Вертикаль Групп» .
! Наиболее эффективным решением проблемы протечки деформационных швов является инъекционная гидроизоляция!
Основным преимуществом инъекционнай гидроизоляции является гарантированно положительный результат , который можно наблюдать уже в первые минуты после завершения работ по инъекционнай гидроизоляции.
ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ИНЪЕКЦИОННОЙ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ШВОВ:
Высокая скорость выполнения работ - бригада из 4-х специалистов в смену может выполнить гидроизоляцию до 10 м.п. деформационного шва
Нет необходимости проведения подготовительных работ, которые требуют согласования с госорганами или собственниками соседних зданий - все работы выполняются со стороны помещения (из подвала)
Низкая стоимость комплекса работ, так как нет дорогостоящего этапа подготовки
Отсутствует сезонный фактор, так как работы можно выполнять методом локального прогрева конструкции
Этапы работ:
1. Основные этапы работ - ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ДЕФОРМАЦИОННОГО ШВА
1) Визуальный осмотр, локальное вскрытие шва, проверка и уточнение принятых технических решений
2) Расчистка деформационного шва
3) Размещение в проектное положение шнура "Вилатерм"
4) Установка инъекционных пакеров - MC-Injekt
5) Подготовка к работе инъекционного геля MC-Injekt GL95 TX
6) Подача инъекционного геля MC-Injekt GL95 TX двухкомпонентным пневматическим насосом (например, МС-I 700)
2. Основные этапы работ - ГЕРМЕТИЗАЦИЯ "ХОЛОДНОГО" ШВА
1) Визуальный осмотр, локальное местное вскрытие шва, проверка и уточнение принятых технических решений
2) Запечатка деформационного шва
3) Установка инъекционных пакеров - MC-Injekt
5) Подготовка к работе инъекционного материала - MC-Injekt 2300 , MC-Injekt 2300Top или MC-Injekt2700 *
6) Подача инъекционного гматериала пневматическим насосом (например, МС-I 510 или МС-I 700)
7) Контроль качества выполненных работ
* тип применяемого материала определяется в зависимости от типа протечки шва.
Важно! Выполнение работ по инъекционной гидроизоляции требует большого опыта работы в данном направлении и не прощает ошибок, так как себестоимость оборудования и инъекционных материалов достаточно высокая.
Всякий конструктивный элемент строения в процессе своей работы в конструкции несёт определённую силовую нагрузку. Причём она не всегда связана с сейсмическими колебаниями или весом здания как такового. Сама проблема строительной физики уже длительное время представляет собой неравномерное расширение разных материалов при нагревании и их же сужение при остывании.
К примеру:
Коэффициенты температурного расширения металла и дерева отличаются в несколько раз. Этим обосновывается механическое разрушение деревянных балок, находящихся в холодном подкровельном пространстве, которые закреплены с помощью обычных шпилек и арматуры без терморазрыва. Для решения такой и некоторых иных задач в общестроительной практике применяется устройство деформационных швов.
Ниже приведём полный список проблем, когда этот элемент «работает» и помогает сохранить конструктивную целостность всего здания:
- сейсмическая активность земной коры;
- осадка грунта, подъём грунтовых вод;
- силовые деформации;
- резкое изменение температуры окружающего воздуха.
В зависимости от характера решаемой задачи все деформационные швы подразделяются на температурные, усадочные, сейсмические и осадочные.
Температурный деформационный шов
Конструктивно деформационный шов
представляет собой разрез, который разделяет все строение на секции. Размер секций и направление деления – вертикальное или горизонтальное – определяется проектным решением и силовым расчётом статических и динамических нагрузок.
Для герметизации разрезов и снижения уровня теплопотерь через деформационные швы они заполняются упругим теплоизолятором, чаще всего это специальные прорезиненные материалы. Благодаря такому разделению конструктивная упругость всего здания возрастает и температурное расширение отдельных его элементов не оказывает разрушительного воздействия на остальные материалы.
Как правило, температурный деформационный шов проходит от кровли до самого фундамента дома, разделяя его на секции. Сам фундамент делить не имеет смысла, поскольку он находится ниже глубины промерзания грунта и не испытывает на себе такого негативного воздействия, как остальное здание. На шаг деформационных температурных швов будут влиять тип применённых строительных материалов и географические положение объекта, определяющее среднюю зимнюю температуру.
В статически неопределимых системах железобетонных зданий и сооружений кроме усилий от внешних нагрузок возникают дополнительные усилия в результате изменений температуры и усадки бетона. С целью ограничения величины этих усилий устраивают температурно-усадочные швы, расстояния между которыми определяют расчётом.
Расчёт допускается не делать для конструкций 3-й категории трещиностойкости при расчётных низких температурах наружного воздуха выше минус 40° С, если расстояния между деформационными швами не превышают нужных величин, приведенных в таблице СНиП. В любом случае расстояния между швами обязаны быть не больше:
150 м для отапливаемых зданий из сборных конструкций;
90 м - для отапливаемых зданий из сборно-монолитных и монолитных конструкций.
Для неотапливаемых строений и сооружений указанные значения необходимо уменьшать как минимум на 20 %. Для предотвращения происхождения дополнительных усилий при неравномерных осадках основания (разновысокие секции, сложные грунтовые условия и т.п.) предусматривается устройство осадочных швов.
Следует обратить внимание на то, что осадочные швы прорезают сооружение до основания, а температурно-усадочные швы - только до верха фундаментов. Осадочные швы в то же время исполняют роль и температурно-усадочных швов.
Схемы деформационных швов
Ширина температурно-усадочного шва обычно 2…3 см, она уточняется расчётом в зависимости от длины температурного блока и температурного перепада.
Основные моменты в проблеме температурного расчета
Мнение эксперта.
Неопределенность с жесткостными характеристиками основания в горизонтальном направлении - к примеру, учитывая скорость приложения температурной нагрузки, может иметь место изрядная реология. Трение о грунт будет разным на различных участках фундамента в зависимости от давления на грунт на этих участках. Локальные повреждения гидроизоляции - могут ли быть и стоит ли их учитывать? А локальные зоны пластики в грунтах? Ну и плюс, упомянутая мною обратная засыпка. Варьирование жесткостных характеристик основания в горизонтальном направлении может неоднократно изменять усилия от температурных нагрузок. Со сваями все еще труднее.
Нелинейность железобетона, его достаточно "длительные" жесткостные характеристики - какое будет изменение диаграммы деформирования железобетона при скорости нагружения, отличительной для температурных нагрузок? Я уже молчу про все остальные тонкости моделирования нелинейных свойств железобетона - как минимум нужно солидами моделировать, чтобы учесть снижение в том числе сдвиговой жесткости всех элементов, особенно массивных, которые являются концентраторами.
Неопределенность с самими температурными нагрузками. В железобетоне и без этих нагрузок будут раскрыты многочисленные трещины, а уж с учетом температуры - тем более. И понижаться будет не только жесткость каркаса, но и сами нагрузки, т.к. убавляется сама площадь элементов (в связи с образованием трещин), что знаменитыми мне методиками никак не учитывается.
Таким образом, считаю, что полноценный температурный расчет ЖБ каркасов в настоящее время - это гадание, и единственное, чему нужно верить - это опыт проектирования, отраженный в частности в рекомендуемых расстояниях между температурными блоками.
Осадочный деформационный шов
Второй важной областью применения деформационных швов
является компенсация неравномерного давления на грунт при строительстве зданий переменной этажности. В этом случае более высокая часть здания (и соответственно, более тяжёлая) будет давить на грунт с большей силой, чем низкая часть. В результате могут образовываться трещины в стенах и фундаменте здания. Схожей проблемой может стать и осадка грунта в пределах площади под фундаментом здания.
Для предотвращения растрескивания стен в этих случаях используются осадочные деформационные швы, которые, в отличие от предыдущего типа, делят не только само здание, но и его фундамент. Нередко в одном и том же здании возникает необходимость применения швов различных типов. Совмещённые деформационные швы называются температурно-осадочными.
Антисейсмические деформационные швы
Как следует из их названия, такие швы применяются в зданиях, находящихся в сейсмоопасных зонах Земли. Суть этих швов в делении всего здания на «кубы» – отсеки, представляющие сами по себе устойчивые ёмкости. Такой «куб» должен быть ограничен деформационными швами со всех сторон, по всем граням. Только в этом случае антисейсмический шов будет работать.
Вдоль антисейсмических швов устраиваются двойные стены или сдвоенные ряды опорных колонн, которые являются основой несущей конструкции каждого отдельно взятого отсека.
Усадочный деформационный шов
Усадочные деформационные швы применяются в монолитно-бетонных каркасах, поскольку бетон при затвердевании имеет свойство несколько уменьшаться в объёме из-за испарения воды. Усадочный шов не допускает возникновения трещин, которые нарушают несущую способность монолитного каркаса.
Смысл такого шва в том, чтобы он расширялся всё больше, параллельно твердению монолитного каркаса. После того как твердение закончится, образовавшийся деформационный шов полностью зачеканивают. Для придания герметической стойкости усадочным и любым другим деформационным швам применяют специальные герметики и гидрошпонки.