Деформационный шов в железобетонных конструкциях

Деформационный шов в монолитных железобетонных конструкциях

В железобетонных конструкциях деформационный шов используется для снижения давления на элементы в тех местах, где может произойти деформация материала. Причиной нарушения изначального состояния изделия могут стать температурные колебания, очаговая усадка грунта, сейсмическая активность и прочие воздействия, создающие собственные небезопасные нагрузки, которые уменьшают несущую функцию конструкции.

Особенности и назначение

Конструкция разделяется на самостоятельные блоки при помощи усадочных швов, что делает все сооружение более упругим. Герметизация стыков проводится гибким изолирующим материалом.

Строения из железобетона деформируются под влиянием температурных перепадов, могут сжиматься или расширяться. Усадка бетона также приводит к укорачиванию материала. Происходит смещение элементов конструкции при любой вертикальной осадке.

Большая часть железобетонных сооружений является статически неопределимой, и при осадке бетона и фундамента, смене температуры появляются усилия, приводящие к возникновению трещин и изменению структуры конструкции.

Максимальный промежуток между швами

Расчет на усадку и температурные показатели не проводится для стандартных конструкций и имеющих трещиностойкость третьей категории, если межшовное расстояние меньше установленных пределов.

Деформационные промежутки могут располагаться вертикально и горизонтально. Без расчета в монолитных конструкциях между деформационными швами расстояния являются приемлемыми, если соответствуют следующим параметрам:

• Каркасные сборные конструкции, включающие элементы из дерева и металла: 60 м для отапливаемых и 40 м для наружных построек.
• Сплошные сборные: 50 м для утепленных и 30 м для неотапливаемых сооружений.
• Каркасные цельные строения из тяжелого бетона: 50 м и 30 м, из легкого — 40 м и 25 м.
• Сплошные монолитные конструкции из твердого состава: 40 м и 25 м, из ячеистого — 30 м и 20 м.

Размер блоков в строении из железобетона определяется нормами, установленными следующими справочными материалами:

• Пунктом 1.17 СНиП 2.03.04−84, п. 6.27 СП 27.13330.2011, СП 52−110−2009.
• Пунктом пособия 1.19 (1.22) к СНиП 2.03.01−84. Здесь берутся во внимание характеристики здания. Отапливаемые сооружения из монолитного железобетона могут иметь длину блока до 90 м.
• Дополнением к СНиП 2.08.01−85. Пунктами 1.16 и 1.18 из выпуска 3 по проектированию зданий жилого типа.

В железобетонных монолитных конструкциях деформационные швы с трещиностойкостью 1 и 2 категории имеют свои особенности размещения:

• Без исключения устанавливаются после расчетов на трещиностойкость конструкции.
• Размещаются на здании по всей высоте, что позволяет деформации проходить свободно на отдельных частях сооружения. Швы проходят от вершины фундамента до начала кровли, разделяя стены и возможные перекрытия.
• Стандартная ширина шва составляет 2−3 см, он
• заполняется несколькими слоями рубероида, паклей, пропитанной смолой или толем.

Установка парных балок на двух колоннах обеспечивает оптимальный и правильный температурный шов в конструкциях монолитного и сборного типа. В каркасных сооружениях он более удобен при возникновении динамических и больших нагрузок на элементы перекрытия.

Размещение осадочных разделителей необходимо между элементами зданий, расположенными на грунтах с разной высотой и качеством. В этом случае они проходят и через фундамент. В железобетонных конструкциях усадочно-температурные швы также требуются, если проводится соединение старого здания и новой пристройки.

Раздвижка пар колонн с опорой на отдельные фундаменты и установка встречных балочных консолей позволяет создать оптимальный по качеству деформационный разделитель. Можно разместить между частями строения вкладной пролет, созданный из балок и плит.

Все представленные варианты исключают разрушение материала зданий и повышение нагрузки на отдельные элементы конструкции.

В строениях монолитного типа возможна следующее формирование усадочного шва: конец балки от одной части сооружения опирается свободно на консоль, являющуюся продолжением перекладины другой части здания. Соприкасающиеся элементы должны быть соединены максимально аккуратно, чтобы их трение не привело к разрушению консолей.

Примеры узлов

В тоннелях и каналах также предусматриваются усадочные швы. Промежуток между ними рассчитывается (его минимальная длина должна составлять 50 м).

Шпонки осадочного шва устанавливаются по проектно-конструкторским документам. Между ними и арматурой оставляется промежуток от 20 мм. Монтаж осуществляется с использованием проволоки на расстоянии от 250 мм.

Цианакрилатный клей применяется по всей длине для фиксации шпонок. В качестве усиления выступает каучук. После монтажа шпонок нужно составить на внутренние работы с материалом акт приемки. Все дальнейшие манипуляции предусматривают сохранность конструкции шва.

Размещение деформационных швов позволяет защитить конструкции зданий от разрушения и перекосов. Их правильное расположение значительно повышает эксплуатационный период железобетонных сооружений и сохраняет качество материала.

Как сделать деформационный шов в железобетонных монолитных и сборных конструкциях

Деформационный шов в железобетонных конструкциях выполняется с целью снятия давления на элементы в зонах, где материал может деформироваться под воздействием различных негативных факторов.

Чаще всего изначальное состояние железобетона нарушается по причине сильных температурных скачков, при наличии очаговой усадки грунта, в местах с высокой сейсмической активностью, в других ситуациях, когда наблюдаются небезопасные нагрузки, существенно уменьшающие несущие функции монолита.

Что такое деформационный шов

Деформационные швы – это предусмотренное проектом деление конструкции здания на фрагменты в горизонтальной (вертикальной) плоскости, благодаря которому удается компенсировать напряжение в определенных зонах несущего каркаса. Если это напряжение не устранить, то могут существенно измениться геометрические размеры, положение, свойства железобетона.

Благодаря швам удается придать зданиям проектную величину упругой подвижности. Деформационные швы бывают разных видов в соответствии с типом напряжения, которое призваны компенсировать: сейсмические, осадочные, конструкционные, усадочные швы, температурные.

Когда выполняется деформационный шов, конструкция делится на отдельные блоки, придавая монолиту упругость и способность выдерживать серьезные нагрузки без деформации. Стыки герметизируются специальным изолирующим материалом, который должен быть гибким и стойким к разным воздействиям.

Визуально деформационный шов в монолитном железобетоне представляет собой разрезы в поверхности, делящие конструкцию на блоки определенной величины. У каждого шва есть задача, которую он призван выполнить. Усадочный шов делают в железобетонных стяжках для предупреждения образования трещин на поверхности при постепенном затвердевании и наборе прочности бетоном.

Из-за особенностей расположения и параметров конструкции в зданиях могут применяться комбинации разных видов швов, которые одновременно защищают сразу от нескольких причин возможной деформации. Особенно актуален такой подход при строительстве высоких протяженных зданий, с большим числом разных элементов и конструкций.

Виды деформационных швов в железобетонной конструкции:

1. Температурно-деформационные – защищают от воздействия скачков температуры и часто нужны даже там, где отмечен умеренный климат. Низкие температуры зимой и высокие летом приводят к появлению трещин разных глубины и размеров, которые деформируют фундамент и коробку. Температурные швы выполняются на расстоянии, определяемом, исходя из материала и особенностей конструкции, температур. Обычно швы выполняют лишь на стенах.
2. Усадочные – выполняются реже, чаще всего при создании бетонного монолитного каркаса. В процессе затвердевания и набора прочности бетон может покрываться трещинами, увеличивающимися до полостей. Когда в фундаменте становится много трещин, конструкция может рухнуть. Шов делают до момента затвердевания основания, он разрастается на протяжении всего времени превращения бетона в монолит, позволяя ему усаживаться и не покрываться трещинами.
3. Сейсмические деформационные швы выполняются там, где есть риск землетрясений, оползней, цунами, извержений вулканов. Швы защищают дом от разрушений при толчках из-под земли. Швы всегда создаются по индивидуальному проекту, создавая внутри конструкции отдельные сосуды без сообщения, поделенные по периметру деформационными швами. Довольно часто выглядит схема как куб с одинаковыми гранями. Грани уплотняют двойной кирпичной кладкой и в момент толчков они должны удержать конструкцию.
4. Осадочный – чаще всего применяется в зданиях с разным числом этажей (одно крыло здания с двумя этажами, другое – с тремя, к примеру). Получается, что части постройки оказывают разное давление на грунт и он проседает неравномерно, давя на основание и стены, провоцируя появление трещин. Осадочный деформационный шов укрепляет конструкцию, защищает от деформации. Выполняется вертикально, от основания до крыши. Фиксирует разные части здания. Швы обязательно заполняются герметиком.

Когда осадочный шов нужен обязательно:

• Размещение частей конструкции на грунте с разными свойствами
• При выполнении пристроек к уже существующему зданию
• Если отдельные части строения имеют разницу по высоте больше 10 метров
• Все случаи, в которых можно ожидать неравномерной просадки фундамента

Наибольшие расстояния между деформационными швами в ЖБ конструкциях

Расчет на температурные показатели и усадку не осуществляется для конструкций стандартного типа с трещиностойкостью третьей категории с напряженными/ненапряженными изделиями, но при условии, что расстояние между швами меньше нормативных пределов. Деформационные швы могут быть горизонтальными и вертикальными.

Оптимальные расстояния между швами (без расчета):

• Для каркасных конструкций из дерева и металла – 40 метров для наружных построек, 60 метров для отапливаемых
• Сборные сплошные конструкции – 30 метров для неотапливаемых зданий и 50 метров для отапливаемых
• Монолитные каркасные конструкции из тяжелых марок бетона – 30 и 50 метров соответственно
• Каркасные монолитные конструкции из легкого бетона – 25 и 40 метров соответственно
• Монолитные здания из твердых составов – 25 метров для неотапливаемых помещений и 40 для отапливаемых
• Ячеистый бетон – 20 и 30 метров соответственно

Если возводится одноэтажное здание из армированного каркасного бетона, расстояние между швами можно увеличивать в среднем на 20% относительно значений в таблице. Табличные данные можно применять, когда создаются вертикальные связи в средине отделенного блока в каркасных зданиях. Такие связи размещаются по краям блока и при воздействии деформаций приближают работу каркаса к цельному сооружению аналогичного типа.

Особенности выполнения деформационных швов:

• Выполняются во всех зданиях с трещиностойкостью первой и второй категорий.
• Проходят по всей высоте на здании, благодаря чему деформация на отдельных зонах конструкции проходит свободно. Швы могут проходит от вершины основания до начала крыши, деля стены и все перекрытия.
• Ширина стандартного шва равна 2-3 сантиметрам, шов заполняется пропитанной толем либо смолой паклей, несколькими слоями рубероида, герметиком.
• Монтаж парных балок на 2 колоннах гарантирует правильный температурный шов в сборных и монолитных конструкциях. В каркасных зданиях он комфортен при появления серьезных и динамических нагрузок на перекрытия.
• Осадочный шов нужен при нахождении здания на разной высоте или грунте.

• Температурно-усадочный шов нужен при соединении новой пристройки к старой конструкции.
• Раздвижение пар колонн с выполнением опоры на отдельные основания, а также монтаж встречных балочных консолей дают возможность сделать качественный деформационный шов. Также часто между отдельными частями здания делают вкладной пролет из плит и балок.
• В монолитных зданиях усадочный шов формируют так: от одной части сооружения конец балки опирается на консоль свободно, она является продолжением перекладины другой части конструкции. Элементы, которые соприкасаются, соединяются аккуратно, чтобы избежать трения, разрушающего консоли.

Как выполняются

Термический и усадочный (а также сейсмический и осадочный) типы швов могут совмещаться в конструкции – получается усадочно-температурный (и сейсмически-осадочный) шов. Первый проходит по ширине и длине здания от верхней части фундамента до кровли, второй же предполагает полное деление конструкции на независимые один от другого блоки.

В таком случае железобетонный короб делится на вертикальные швы шириной 2-3 сантиметра, заполненные гидрофобным упругим герметиком. Правильное размыкание может обеспечить монтаж в смежных областях соседних частей парных балок и колонн.

В постройках разной высоты и на разных грунтах даже при условии объединения вкладным пролетом делают осадочные швы. Температурное расширение в отмостке из армированного бетона компенсируют делением на двухметровые квадраты посредством монтажа в опалубке пропитанных битумом брусков из дерева. Примыкание опалубки к стенам должно быть подвижным и герметичным.

Бетонные полы деформируются, если их площадь превышает 30 квадратных метров, провоцируя распространение трещин. Поверхность стяжки режут на глубину четверти-половины высоты, чтобы материал разорвался под швами. Площадки стяжки могут быть размером до 6 метров и не только квадратными, но и с соотношением сторон 1:1.5. Стыки разных материалов, залитых в разное время стяжек выполняют демпферами.

Изоляционные швы отделяют стяжку от стен на всю высоту по периметру здания, их заполняют упругими материалами. Также изолируются от стяжки пола колонны, лестничные марши. Плиты перекрытий монолитного типа отделяются разрезами от несущего каркаса конструкции, оптимальная ширина высчитывается индивидуально.

Межэтажные перекрытия заливаются фрагментами определенного размера. Все пустоты заполняют герметиком, заделывают. Делятся по всей высоте на отдельные блоки и ленточные основания, что компенсирует напряжения и нагрузки.

Шаг разрезания фундамента: 30 метров на слабо- и 15 метров на пучинистых грунтах. Швы заполняют долговечными герметиками. Вертикальными конструкциями наружных/внутренних стен создаются горизонтальные сечения, делящие здание на отсеки. Высота отсека для внутренней стены – 30 метров, для фасадной – 20.

• В проездах/проходах швы делают на расстоянии, идентичном ширине стяжки (в случае, когда проход больше 3.6 метров, в центре можно сделать продольный шов).
• Расстояние между швами на открытых площадках – максимум 3 метра по всем направлениям.
• Деформационные швы выполняются с использованием формующих реек, в противном случае разрезы создают после завершающей обработки бетона.
• Стандартные швы по стяжке нарезают блоками 6х6 метров в треть толщины слоя бетона.
• Место расположения и число швов устанавливают, исходя из усадки бетона, коэффициента температурного расширения, вероятных деформаций мест сопряжения стен и пола, фундамента и колонн, и т.д.
• Все швы обязательно герметизируются, исходя из условий эксплуатации и требований.
• Могут использоваться специальные рельс-рейки, укладывающиеся в каркас на этапе заливки.

Железобетонные конструкции в процессе эксплуатации могут быть подвержены различным нагрузкам и воздействиям, компенсировать которые удается за счет выполнения деформационных швов.

Деформационный шов в железобетонных конструкциях

СНиП 2.03.04-84
________________
Зарегистрирован Росстандартом в качестве СП 27.13330.2010. –
Примечание изготовителя базы данных.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА

БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОВЫШЕННЫХ И ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

____________________________________________________________________
Текст Сравнения СНиП 2.03.04-84 с СП 27.13330.2011см. по ссылке.
– Примечание изготовителя базы данных.
____________________________________________________________________

РАЗРАБОТАНЫ НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. А. Ф. Милованов руководитель темы; кандидаты техн. наук В. Н. Горячев, В. М. Милонов, В. Н. Сямойленко) с участием ВНИПИ Теплопроект Минмонтажспецстроя СССР (В. А. Тарасова), Макеевского ИСИ Минвуза Украинской ССР (канд. техн. наук А. П. Кричевский), Харьковского Промстройннипроекта Госстроя СССР (кандидаты техн. наук И. Н. Заславский, С. Л. Фомин).

ВНЕСЕНЫ НИИЖБ Госстроя СССР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главтехнормированием Госстроя СССР (В. М. Скубко).

С введением в действие СНиП 2.03.04-84 “Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур” с 1 января 1986 г. утрачивает силу “Инструкция по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур” (СН 482-76).

При пользовании нормативным документом следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале Бюллетень строительной техники Госстроя СССР и информационном указателе Государственные стандарты СССР Госстандарта.

Настоящие нормы и правила распространяются на проектирование бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях систематического воздействия повышенных (от 50 до 200°С включительно) и высоких (свыше 200°С) технологических температур (далее – воздействия температур).

Нормы устанавливают требования по проектированию указанных конструкций, изготовляемых из конструкционного тяжелого бетона средней плотности от 2200 до 2500 включительно (далее – обычный бетон) и из жаростойкого бетона плотной структуры средней плотности 900 и более.

Требования настоящих норм не распространяются на конструкции из жаростойкого бетона ячеистой структуры.

Проектировать железобетонные дымовые трубы, резервуары и фундаменты доменных печей, работающие при воздействии температуры свыше 50°С, следует с учетом дополнительных требований, предъявляемых к этим сооружениям соответствующими нормативными документами.

Основные буквенные обозначения, принятые в настоящих нормах согласно СТ СЭВ 1565-79, приведены в справочном приложении 1.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

1.1. Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных температур, следует предусматривать, как правило, из обычного бетона.

Фундаменты, которые при эксплуатации постоянно подвергаются воздействию температуры до 250°С включительно, допускается принимать из обычного бетона.

Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия высоких температур, следует предусматривать из жаростойкого бетона.

Несущие элементы конструкций тепловых агрегатов, выполняемые из жаростойкого бетона, сечение которых может нагреваться до температуры выше 1000°С, допускается принимать только после их опытной проверки.

Жаростойкие бетоны в элементах конструкций тепловых агрегатов следует применять в соответствии с рекомендуемым приложением 2.

Классы жаростойкого бетона по предельно допустимой температуре применения в соответствии с ГОСТ 20910-82* в зависимости от вида вяжущего, заполнителей, тонкомолотых добавок и отвердителя приведены в табл. 9.
__________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 20910-90, здесь и далее по тексту. – Примечание изготовителя базы данных.

1.2. Для конструкций, работающих под воздействием температуры выше 50°С в условиях периодического увлажнения паром, технической водой и конденсатом, необходимо соблюдать требования пп. 1.8, 2.4, 2.6 – 2.8, 2.11 и 5.7. При невозможности обеспечения указанных требований расчет таких конструкций допускается производить только на воздействие температуры и нагрузки без учета периодического увлажнения. При этом в расчете сечения не должны учитываться крайние слои бетона толщиной 20 мм с каждой стороны, подвергающиеся замачиванию в течение 7 ч, и толщиной 50 мм при длительности замачивания бетона более 7 ч или должна предусматриваться защита поверхности бетона от периодического замачивания.

Окрашенная поверхность бетона или гидроизоляционные покрытия этих конструкций должны быть светлых тонов.

1.3. Циклический нагрев – длительный температурный режим, при котором в процессе эксплуатации конструкция периодически подвергается повторяющемуся нагреву с колебаниями температуры более 30 % расчетной величины при длительности циклов от 3 ч до 30 дней.

Постоянный нагрев – длительный температурный режим, при котором в процессе эксплуатации конструкция подвергается нагреву с колебаниями температуры до 30 % расчетной величины.

1.4. При проектировании конструкций из жаростойких бетонов по ГОСТ 20910-82 необходимо учитывать дополнительные требования к исходным материалам для жаростойких бетонов, подбору их состава и технологии приготовления, а также особенности производства работ по требованиям СН 156-79.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.5. Бетонные и железобетонные конструкции, работающие в условиях воздействия повышенных и высоких температур, следует рассчитывать на основе положений СНиП 2.03.01-84 с учетом дополнительных требований, изложенных в настоящих нормах и правилах.

При расчете бетонных и железобетонных конструкций необходимо учитывать изменения механических и упругопластических свойств бетона и арматуры в зависимости от температуры воздействия. При этом усилия, деформации, образование, раскрытие и закрытие трещин определяют от воздействия нагрузки (включая собственный вес) и температуры.

Расчетные схемы и основные предпосылки для расчете бетонных и железобетонных конструкций должны устанавливаться в соответствии с условиями их действительной работы в предельном состоянии с учетом в необходимых случаях пластических свойств бетона и арматуры, наличия трещин в растянутом бетоне, а также влияния усадки и ползучести бетона как при нормальной температуре, так и при воздействии повышенных и высоких температур.

1.6. Расчет конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, должен производиться на все возможные неблагоприятные сочетания нагрузок от собственного веса, внешней нагрузки и температуры с учетом длительности их действия и в случав необходимости – остывания.

Расчет конструкций с учетом воздействия повышенных и высоких температур необходимо производить для следующих основных расчетных стадий работы:

кратковременный нагрев – первый разогрев конструкции до расчетной температуры;

длительный нагрев – воздействие расчетной температуры в период эксплуатации.

Расчет статически определимых конструкций по предельным состояниям первой и второй групп (за исключением расчета по образованию трещин) следует вести только для стадии длительного нагрева. Расчет по образованию трещин необходимо производить для стадий кратковременного и длительного нагрева с учетом усилий, возникающих от нелинейного распределения температуры бетона по высоте сечения элемента.

Расчет статически неопределимых конструкций и их элементов по предельным состояниям первой и второй групп должен производиться:

а) на кратковременный нагрев конструкции по режиму согласно СНиП III-15-76*, когда возникают наибольшие усилия от воздействия температуры (см. п. 1.10). При этом жесткость элементов в конструкции определяется по указаниям пп. 4.17 и 4.18 как от кратковременного действия всех нагрузок и в зависимости от скорости нагрева;
_____________________
* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 3.03.01-87. – Примечание изготовителя базы данных.

б) на длительный нагрев – воздействие на конструкцию расчетной температуры в период эксплуатации, когда происходит снижение прочности и жесткости элементов в результате воздействия длительного нагрева и нагрузки.

При этом жесткость элементов определяется по указаниям пп. 4.17 и 4.18 как от длительного воздействия всех нагрузок.

Расчетная технологическая температура принимается равной температуре среды цеха или рабочего пространства теплового агрегата, указанной в задании на проектирование.

Расчетные усилия и деформации от кратковременного и длительного нагревов определяются с учетом коэффициента надежности по температуре по указаниям п. 1.27.

1.7. Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности, коэффициентов сочетаний, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные длительные, кратковременные, особые следует принимать в соответствии с требованиями СНиП II-6-74 с учетом дополнительных указаний СНиП 2.03.01-84.

Нагрузки и воздействия температуры, учитываемые при расчете конструкции по предельным состояниям первой и второй групп, следует принимать по табл. 1 и 2.

При расчете по прочности в необходимых случаях должны учитываться особые нагрузки с коэффициентами надежности по нагрузке , принимаемыми по соответствующим нормативным документам. При этом усилия, вызванные действием температуры, не учитываются.

1.8. К трещиностойкости конструкций (или их частей) должны предъявляться требования СНиП 2.03.01-84 с учетом дополнительных указаний настоящего пункта.

Категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций в зависимости от условий их работы, вида арматуры, а также величины предельно допустимой ширины раскрытия трещин с учетом воздействия температуры на элементы, эксплуатируемые в условиях неагрессивной среды, для обеспечения сохранности арматуры приведены в табл. 3.

1.9. Определение усилий в статически неопределимых конструкциях от внешней нагрузки, собственного веса и воздействия повышенных и высоких температур производят по правилам строительной механики методом последовательных приближений. При этом жесткость элементов определяют с учетом неупругих деформаций и наличия трещин в бетоне от одновременного действия внешней нагрузки, собственного веса и температуры.

1.10. При кратковременном нагреве усилия от воздействия температуры в элементах статически неопределимых конструкций должны определяться в зависимости от состава бетона (см. табл. 9) и температуры нагрева, вызывающей наибольшие усилия:

а) при нагреве бетона № 1 свыше 50 до 250°С – по расчетной температуре;

б) при нагреве бетонов № 2-11, 23 и 24 свыше 200 до 500°С по расчетной температуре; при нагреве свыше 500°С – при 500°С;

в) при нагреве бетонов № 12-21, 29 и 30 свыше 200 до 400°С – по расчетной температуре, при нагреве свыше 400°С – при 400°С.

Для конструкций, находящихся на наружном воздухе, расчет наибольших усилий от воздействия температур выполняют по расчетной температуре воздуха по требованию п. 1.40.

Статическая схема конструкции

и расчетная стадия работы

Нагрузки и коэффициенты надежности по нагрузке

, температурные воздействия
и коэффициенты надежности по температуре ,
принимаемые при расчете

Устройство 4 видов зазоров и расстояние между деформационными швами в железобетоне

В недавно построенных домах вследствие влияния определенных факторов появляются трещины. Температурные швы в железобетонных конструкциях, усадочные, осадочные и прочие носят название деформационных, и являются профилактикой этих нежелательных последствий, возникающих в сейсмических зонах, местностях с большой амплитудой перепадов температуры, и в зданиях, построенных на разных видах грунта или на гористом рельефе.

Деформационный шов предназначается для снижения нагрузок на части конструктивных элементов в зонах вероятных деформаций.

Что это такое?

Это своеобразный разрез полов, стен и потолков построек, заполненный изоляционным материалом (герметиком, замазкой, эластичными лентами), который делит фасад постройки на отдельные секторы. Его главная функция — предотвратить деформацию, смещение или разрушение постройки, забрать часть напряжения каркаса и повысить упругость блоков.

Существует много видов швов, различающихся по цели применения, но самые популярные из них следующие:

Некоторые виды стыков используются чаще других.

• температурно-усадочные швы;
• осадочные;
• антисейсмические.

Устройство деформационных швов

Температурные

Используют в помещениях с частыми изменениями уровня влаги и температуры. В качестве материала для деформационной конструкции применяют древесину, потому что она обеспечивает прочность бетонной стяжки и предотвращает трещины между блоками. Деревянные рейки размещают по отметкам, перерезая постройку по длине и ширине от крыши до верха основы.

При формировании такого стыка необходимо использовать деревянные рейки.

Антисейсмические

Ставятся в постройках, строящихся в районах, подверженных частым землетрясениям. Они делят здание по всей высоте, затрагивая наземную часть. Расстояние между антисейсмическими швами и их параметры утверждены в проекте строительства. По линиям таких швов ставят двойные стены или подобные сооружения несущих конструкций, которые входят в число горизонтальных и вертикальных поддерживающих элементов.

Усадочные

При затвердевании бетона стены уменьшается в размерах, что является одной из самых распространенных причин возникновения трещин, которые ослабляют мощь монолитных держателей. Для из устранения используют усадочные швы. При высыхании этого стройматериала они расширяются вместе с ним, а после окончательной усадки стен — наглухо заделываются герметиком.

Формирование такого типа стыка необходимо для предупреждения появления трещин на стенах.

Осадочные

Используются в сооружениях, имеющих блоки разной высоты, этажности и установленных на разных типах грунта. Эти швы укладываются при заливке фундамента и разрезают дом начиная от основы, и заканчивая последними этажами. При затвердевании бетона, его расширение — главная причина появления трещин. Для предотвращения нежелательных последствий и обеспечения возможности разрывам пролечь по специальным ущельям или под ними, необходимо сделать надрез на глубину ¼—½ высоты фундамента. Демпфера принимают на себя тепловые и усадочные горизонтальные расширения материалов при их стыках.

Расстояние и основные положения

Нормы построения деформационных конструкций, соотношения в размерах, формулы для вычисления персональных параметров, в том числе и расстояние между деформационными швами, детально описано в строительных нормах и правилах (сокращенно СНиП). Еще подробная информация содержится в своде правил (далее СП). Согласно СП 27.13330.2011 (п. 6.27), расстояние между температурно-усадочными деформационными швами в железобетоне определяются формулой. Ее можно не соблюдать, если выбранные расчеты не больше значений, обозначенных в таблице (при показателе температуры -40 °С, относительной влажности воздуха 60%, и высоте потолка 3 м).

Расстояния между швами

Тип	Отапливаемые постройки или грунт, м	Неотапливаемые помещения, м	На улице, м
Сборные и сборно-каркасные одноэтажные	72	60	48
Те же многоэтажные	60	50	40
Сборно-блочные/сборно-панельные	55	45	35
Сборно-монолитные/монолитные каркасные	50	40	30
Те же сплошные	40	30	25

Размер блоков, между которыми размещаются деформационные швы, определен параметрами, описанными в следующих нормативных документах:

Например, температурно-усадочные швы укладываются шириной от 20 мм, постройка делится на равные блоки, деление начинается от фундамента. В осадочных же разрез идет по вертикали и его ширина также не должна быть меньше 20 мм. Для их поддержания и профилактики возникновения трещин в них же вставляют металлическую конструкцию, которая является герметиком и усилителем.

Деформационные швы в железобетоне

Здания становятся все выше, строятся в особых условиях, но даже применение монолитных железобетонных конструкций не гарантирует им прочность и долговечность. Различные внешние и внутренние воздействия, ведут к возникновению структурных напряжений, которые деформируют их каркасы и могут привести к разрушениям. Решение — устройство деформационных швов.

Что такое деформационный шов?

Это предусмотренное проектом фрагментирование конструкции здания в вертикальной (горизонтальной) плоскости, компенсирующее напряжения в несущем каркасе, последствия которых — изменения геометрических размеров и взаимного положения железобетона. Такие швы задают постройкам проектную величину упругой подвижности. Они подразделяются в зависимости от компенсируемого ими напряжения на температурные, усадочные, конструкционные, осадочные и сейсмические.

Наибольшие расстояния между деформационными швами в железобетонных конструкциях

Постройки, в каркас которых включены предварительно напряженные изделия 1-й (2-й) групп в отношении стойкости к образованию трещин, разделяются деформационными швами, расстояние между которыми рассчитывается в отношении значений трещиностойкости. Дистанция между разрезами в пределах одного отапливаемого здания не должна превышать:

• для сборных конструкций — 150 м;
• для сборно-монолитных и монолитных конструкций — 90 м.

Если постройка не обогревается, приведенные значения снижаются на 20%.

Деформационные швы разделяют протяженные по фасаду и поперечнику сооружения на отдельные блоки. Когда проектные числовые параметры габаритов меньше соответствующих показателей из таблицы 1 (при значениях температуры воздуха от – 40 град. и выше), их не рассчитывают. Последнее допустимо, если в конструкцию включены предварительно напряженные и ненапряженные изделия, трещиностойкость которых отнесена к 3-й группе. Максимально допустимые расстояния между деформационными разъединителями в железобетонных конструкциях, которые можно не рассчитывать, показаны в таблице 1.

Таблица 1.

При возведении зданий в один этаж из каркасного армированного бетона расстояние от одного до другого шва разрешается увеличивать на 20% относительно данных таблицы 1. Также табличные данные применимы при создании в каркасных сооружениях вертикальных связей в середине отдельного блока. Размещение подобных связей по краям такого блока приближает работу его каркаса (при воздействии типовых деформаций) к аналогичному цельному сооружению.

Как выполняются?

Усадочный и термический (осадочный и сейсмический) швы в сооружении могут совмещаться в один — температурно-усадочный (осадочно-сейсмический) разрез. Первый перерезает постройку по длине и ширине от кровли до верха фундамента, а второй делит ее на полностью независимые блоки. Допустимую деформацию в железобетоне обеспечивает вертикальный разрез перекрытий, стен шириной 20 – 30 мм. Данное свободное пространство заполняется упругим гидрофобным материалом. Монтирование парных колонн и балок в смежных частях соседних корпусов формирует правильное размыкание.

Осадочный шов обустраивается в постройках, имеющих блоки разной высоты, и тех, что установлены в разнородные грунты, даже если блоки объединены вкладным пролетом. В отмостке температурное расширение армированного камня компенсируется ее фрагментированием с шагом до 2-х метров путем размещения деревянных брусков, пропитанных битумом, в опалубке. Пристенное примыкание опалубки делается герметичным и подвижным. Бетонные полы подвержены усадочным деформациям, когда площадь помещения превышает 30 м2.

Расширение бетона при твердении вызывает появление трещин. Прорезание поверхности стяжки на глубину от 1/4 до 1/2 высоты обеспечивает возможность разрывам материала пройти по созданным разрезам или под ними в глубине. Отдельные площадки стяжки при этом могут иметь длину одной стороны до 6-ти метров и соотношение сторон не более 1:1,5. Стыки различных материалов, уложенных в пол, как и конструкционные стыки залитого в разное время бетона, обеспечиваются демпферами, которые принимают на себя усадочные и тепловые горизонтальные расширения материалов.

Изоляционные швы отделяют бетонную стяжку на всю ее высоту от стен вдоль периметра помещения. Разрез заполняется упругими материалами или остается пустым. Аналогично прорезанием шов обеспечивается изоляция колонн, лестничных маршей от стяжки на полу. Монолитные плиты перекрытий разъединяются швами от несущего каркаса сооружения. Расчеты помогают определить ширину типового элемента перекрытия.

Фрагментами такого размера заливаются межэтажные перекрытия. Пустоты заполняются эластичными гидроизоляционными составами, материалами и заделываются. Ленточные фундаменты также разделяются на всю высоту деформационными швами на независимые элементы. Они должны обеспечить надежную гидроизоляцию и компенсацию нагрузок и напряжений. Количество сечений фундамента и их частота определяются проектом. Шаг разрезания фундамента зависит от типа грунта.

К примеру, на пучинистых — 15 м, на слабопучинистых — 30 м. Герметики, которые укладываются в швы, должны длительное время сохранять эластичность и герметичность. Вертикальными конструкциями внутренних и наружных стен формируются горизонтальные сечения, которыми они разделяются на отсеки.

Для несущих фасадных стен высота отсека — до 20 м, для внутренних — до 30 м. В подобные размыкания каркаса закладывается шпунт, завернутый дважды в толь, который забивается паклей и герметизируется глиной. В зависимости от типа швов их ширина лежит в пределах от 3-х мм до 100 см.

Заключение

Железобетонные конструкции при эксплуатации подвергаются деформационным воздействиям, имеющим разную природу. Вместе с тем правильная их компенсация обустройством деформационных разрезов обеспечивает сооружениям упругую подвижность, прочность и долговечность.

Сайт инженера-проектировщика

Деформационные швы в зданиях из железобетонных конструкций

Рассмотрим следующие нормативные требования.

СП 27.13330.2011 БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОВЫШЕННЫХ И ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

Актуализированная редакция СНиП 2.03.04-84

6.27 Расстояние между температурно-усадочными швами в бетонных и железобетонных конструкциях из обычного и жаростойкого бетонов должны устанавливать расчетом. Расчет допускается не выполнять, если принятое расстояние между температурно-усадочными швами не превышает значений, указанных в таблице 6.3, в которой наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами даны для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой и с предварительно напряженной арматурой, при расчетной зимней температуре наружного воздуха минус 40 °С, относительной влажности воздуха 60% и выше и высоте колонн 3 м.

Тип конструкций	Наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами, м, допускаемые без расчета для конструкций, находящихся
	внутри отапливаемых зданий или в грунте	внутри неотапливаемых зданий	на наружном воздухе
Бетонные:
а) сборные	40	35	30
б) монолитные при конструктивном армировании	30	25	20
в) монолитные без конструктивного армирования	20	15	10
Железобетонные:
а) сборные и сборно-каркасные одноэтажные	72	60	48
б) сборные и сборно-каркасные многоэтажные	60	50	40
в) сборно-блочные, сборно-панельные	55	45	35
г) сборно-монолитные и монолитные каркасные	50	40	30
д) сборно-монолитные и монолитные сплошные	40	30	25
Примечания 1 Для железобетонных конструкций (позиция 2), расчетная температура внутри которых не превышает 50 °С, расстояния между температурно-усадочными швами при расчетной зимней температуре наружного воздуха минус 30, 20, 10 и 1 °С увеличивают соответственно на 10, 20, 40 и 60% и при влажности наружного воздуха в наиболее жаркий месяц года ниже 40, 20 и 10% уменьшают соответственно на 20, 40 и 60%. 2 Для железобетонных каркасных зданий (позиция 2, а, б, г) расстояния между температурно-усадочными швами увеличивают при высоте колонн 5 м — на 20%, 7 м — на 60% и 9 м — на 100%. Высоту колонн определяют: для одноэтажных зданий — от верха фундамента до низа подкрановых балок, а при их отсутствии — до низа ферм или балок покрытия; для многоэтажных зданий — от верха фундамента до низа балок первого этажа. 3 Для железобетонных каркасных зданий (позиция 2, а, б, г) расстояния между температурно-усадочными швами определены при отсутствии связей либо при расположении связей в середине температурного блока. Расстояния между температурно-усадочными швами в сооружениях и тепловых агрегатах с расчетной температурой внутри 70, 120, 300, 500 и 1000 °С уменьшают соответственно на 20, 40, 60, 70 и 90%.

Отдельные конструктивные требования

9.35 Ширину температурно-усадочного шва b в зависимости от расстояния между швами l определяют по формуле

Относительное удлинение оси элемента ε_i вычисляют в зависимости от вида конструкции и характера нагрева по 6.21-6.24.

Ширину температурно-усадочного шва, вычисленную по формуле (9.6), увеличивают на 30%, если шов заполняется асбестовермикулитовым раствором, каолиновой ватой или шнуровым асбестом, смоченным в глиняном растворе (рисунок 9.2).

а — шов, заполненный шнуровым асбестом; б — то же, с бетонным бруском; в — то же, с металлическим компенсатором; 1 — шнуровой асбест, смоченный в глиняном растворе; 2 — бетонный брусок; 3 — компенсатор; 4 — стальной стержень диаметром 6 мм

Рисунок 9.2 — Температурные швы в конструкциях из жаростойкого бетона

Температурно-усадочные швы в бетонных и железобетонных конструкциях принимают шириной не менее 20 мм.

Когда давление в рабочем пространстве теплового агрегата не равно атмосферному, температурно-усадочный шов должен иметь уширение для установки бетонного бруса. Брус устанавливают насухо без раствора. Между брусом и менее нагретой поверхностью шов заполняют легко деформируемым теплоизоляционным материалом.

В печах, где требуется герметичность рабочего пространства, с наружной поверхности в температурно-усадочном шве должен предусматриваться компенсатор.