Разработка опорных элементов под многоэтажные облицовки в наружных теплоэффективных трехслойных стенах зданий на основе штучных стеновых материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат технических наук Нафтулович, Илья Маркович

• Нафтулович, Илья Маркович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нафтулович, Илья Маркович

Введение Состояние вопроса

1.1 Трёхслойная стена на основе штучных стеновых мате- 7 риалов как одно из конструктивных решений теплоэффек-тивных наружных стен в практике проектирования и строительства жилых домов в Российской Федерации и за рубежом

1.2 Описание существующих (применяемых) решений 28 опорных элементов под облицовочный слой в конструкциях трехслойных стен

1.3 Постановка задач исследования

2 Используемые материалы

2.1 Стеновые материалы

2.2 Теплоизоляционные материалы

2.3 Гибкие связи

2.4 Бетоны

2.5 Арматура

2.6 Компоновки кладок внутреннего и облицовочного слоев 37 трехслойных стен из штучных стеновых материалов

3 Разработка систем конструктивных решений мно- 43 гоэтажных облицовок в конструкциях трехслойных стен

3.1 Методология силового расчета наружной трехслойной 43 стены здания с опорным железобетонным столиком под облицовочный слой

3.2 Данные исследований по возможности реализации многоэтажных облицовок по критерию несущей способности внутреннего слоя трехслойных стен

4 Расчет и проектирование опорных столиков под 58 многоэтажные облицовки из монолитного железобетона и в сборном варианте

4.1 Определение рациональных геометрических параметров 58 элементов опорного столика

4.2 Расчет монолитного опорного столика под облицовочный 61 слой на основе штучных стеновых материалов по предельным состояниям

4.3 Проектирование сборных опорных элементов на основе 77 вибропрессованных бетонных блоков под облицовочный слой наружной трехслойной стены

4.4 Расчет сборного варианта опорного столика под облицо- 79 вочный слой трехслойной стены по предельным состояниям

5 Исследование температурно-влажностного режима 93 трехслойных стен в зонах их сопряжения с опорными элементами под облицовочный слой

5.1 Исследование температурного режима трехслойных стен 93 в зонах их сопряжения с теплопроводными включениями -опорными элементами под облицовочный слой

5.2 Исследование влажностного режима теплоэффективной 107 наружной трехслойной стены на основе штучных стеновых материалов

6 Технология и организация возведения монолитного 112 опорного столика под многоэтажную облицовку

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка опорных элементов под многоэтажные облицовки в наружных теплоэффективных трехслойных стенах зданий на основе штучных стеновых материалов»

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

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

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

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

200 тыс. м .

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

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

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

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

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

Для достижения цели в работе решались следующие задачи:

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

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

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

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

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

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

Заключение диссертации по теме «Строительные конструкции, здания и сооружения», Нафтулович, Илья Маркович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

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

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

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

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

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

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

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

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нафтулович, Илья Маркович, 2006 год

1.В. Долговечность наружных ограждающих конструкций. - М.: НИИСФ РААСН. - 2004. - 332 с.

2. Альбом "Технические решения теплоэффективных трехслойных наружных стен жилых, гражданских и производственных зданий на основе мелкоштучных стеновых изделий для условий Республики Башкортостан". Уфа, 1996. - 74с.

3. Ананьев А.И., Лобов О.И., Можаев В.П., Вязовиченко П.А. Влияние различных факторов на долговечность конструкций, утеплённых пенополистиролом // Жилищное строительство. М. - 2003. - №3. -С. 5-10.

4. Бабков В.В., Колесник Г.С., Гайсин A.M. и др. Пенополистирол как утеплитель для многослойных ограждающих конструкций зданий // Бюллетень строительного комплекса Республики Башкортостан. Уфа.: Минстрой РБ. - 2002.

5. Бабков В.В., Колесник Г.С., Гайсин A.M. и др. Несущие наружные трёхслойные стены зданий с повышенной теплозащитой II Строительные материалы. М. - 1998. - №6. - С. 16-18.

6. Бабков В.В., Колесник Г.С., Нафтулович И.М., Гайсин A.M. Многоэтажные облицовки в конструкциях наружных теплоэффективных трехслойных стен зданий II Строительные материалы. М.2003. №10. - С. 10 - 13.

7. Бабков В.В., Колесник Г.С., Гайсин A.M., Нафтулович И.М. и др. Теплоэффективные наружные стены зданий как элемент энергосберегающих технологий в строительстве II Энергетика. Наш регион. Уфа, 2004. - №3. - С.10 - 12; №4. -С. 24 - 25.

8. Бабков В.В., Гареев P.P., Федорцев И.В., Нафтулович И.М. и др.

9. Альбом технических решений опорных элементов под многоэтажные облицовки в наружных теплоэффективных трехслойных стенах на основе штучных стеновых материалов II УГНТУ. Уфа. - 2006. - 90с.

10. Бабков В.В., Гайсин A.M., Колесник Г.С., Нафтулович И.М. и др. Теплоэффективные конструкции наружных стен зданий, применяемые в практике проектирования и строительства Республики Башкортостан II Строительные материалы. М. - 2006. - №5. - С. 43 -46.

11. Бабков В.В., Колесник Г.С., Федорцев И.В. Рекомендации по технологии возведения наружных теплоэффективных трехслойных стен зданий на основе вибропрессованных бетонных изделий, керамического и силикатного кирпича II УГНТУ. Уфа. - 2004. -102с.

12. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс И М.: Стройиздат. 1991. - 767с.

13. Баршак И.С., Патент РФ №2095533. Зс.

14. Богословский В.Н., Коваленко Н.В., Ананьев А.И. Наружные кирпичные стены из эффективной кладки с повышенными теплозащитными свойствами II Жилищное строительство. М. - 1995. -№3. - С. 17.

15. Бутовский И.Н., Матросов А.Ю. Теплозащита зданий: Обзорный доклад о мировом уровне и тенденциях развития строительной науки и техники. М.: ВНИИНТПИ. - 1990. - 48с.

16. Бутовский И.Н., Матросов П.Ю. Наружная теплоизоляция эффективное средство повышения теплозащиты стен зданий II Жилищное строительство. - М. - 1996. - №9. - С. 7-10.

17. Гайсин А.М, Чикота А.Н., Чуйкин А.Е., Бабков В.В Работа вибропрессованных высокопустотных бетонных блоков в структуре стеновой кладки // Материалы XXXXVII-й научно-технической конференции УГНТУ. Уфа. - 1996. - Том 2. - С.8.

18. Галашов Ю.Ф. Теплоизоляционные изделия «URSA» в конструкциях наружного утепления со штукатурным покрытием // Строительные материалы. М.-2001. - №3. - С. 38-39.

19. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы. М.: Стройиздат. - 1986.

20. Граник Ю.Г. Теплоэффективные ограждающие конструкции жилых и гражданских зданий // Строительные материалы. М. - 1999. - №2. - С. 4-6.

21. Изменение № 3 к СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» // Госстрой России. Москва.: Стройиздат. - 1995.

22. Ищук М.К. Здания с наружными стенами из облегченной кладки II Жилищное строительство. М. - 1996. - №7. - С. 12-14.

23. Ковнат В.В. Высококачественные минераловатные изоляционные материалы современному строительству // Строительные материалы. - М. - 1996. - №6. - С. 14-15.

24. Корниенко С.В. Температурный режим трехслойной стеновой панели II Жилищное строительство. М. - 2001. - №9. - С.20.

25. Корниенко С.В. Температурный режим сопряжений ограждающих конструкций II Жилищное строительство. М. -2002. - №4. - С.7

26. Лобов О.И., Ананьев А.И., Можаев В.П., Вязовченко П.А. Фактическая и прогнозируемая долговечность пепополистирольных плит в наружных огралсдающих конструкциях зданий II Промышленное и гражданское строительство. М. - 2003. - №4. - С. 54 - 56.

27. Мамлеев Р.Ф., Сагитов Р.Ш., Колесник Г.С., Бабков В.В. и др. Опыт реализации новых российских нормативов по теплозащите ограждающих конструкций зданий в Республике Башкортостан И Строительные материалы. М.-2003.- №10. - С. 6-9.

28. Матросов Ю.А., Бутовский И.Н., Тищенко В.В. Новые изменения СНиП по строительной теплотехнике II Жилищное строительство. -М. 1995. -№10. - С. 5-8.

29. Прикшайтис М.П., Пикутис Р.Г. Конструкции зданий из мелких пустотелых блоков // Жилищное строительство. М. - 1991. -№12.-С.21.

30. Рекомендации по применению эффективных теплоизоляционных материалов в жилищно-гражданском строительстве / ЦНИИЭП-жилища. М.:1984. - 31с.

31. Рекомендации по повышению тепловой эффективности эксплуатируемых кирпичных и каменных жилых зданий / ЦНИИЭП-жилища. М.:1987. - 34с.

32. Рекомендации по расчету и конструированию наружных трехслойных кирпичных стен на гибких связях 5-14 этажных жилых домов / ГУП Владимиргражданпроект. Владимир.: 2004. - 52 с.

33. Силаенков Е.С., Сальникова М.Е. Методика определения долговечности системы утепления наружных стен с эффективным утеплителем II Строительные материалы. М. - 2001. - №1. - С. 15-17.

34. СНиП 2.08.01-85. Жилые здания / М.: Стройиздат, 1986.

35. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / М.: Стройиздат, 1983.

36. СНиП 11-3-79*. Строительная теплотехника / Госстрой России. -М.: ГУП ЦПП, 2001. 29с.

37. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий / Госстрой России. Пост. № 113 от 26.06.2003 г. М.: ГУП ЦПП, 2003. - 27с.

38. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. -М.: ЦИТП Госстроя СССР.1986.- 36с.

39. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. -М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1985. - 88с.

40. СНиП П.22-81. Каменные и армокаменные конструкции / Минстрой России. -М.: ГУП ЦПП. 1995. - 40с.

41. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий / Госстрой России. М.: 2004. - 32с.

42. СНиП 23-01-99. Строительная климатология / Госстрой России. -М.: 2000.

43. СНиП 2.01.02-85*. Противопожарные нормы/ ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. М.: 1985.

44. Сергеев С.М., Семикин П.В., Свинарчук A.J1. Совершенствование конструкций каменных наружных стен жилых зданий // Научные труды общества железобетонщиков Сибири и Урала /Новосибирск: НГАСУ. 2000. - С. 13 - 16.

45. TCH 51-303-00.РБ Каменные и армокаменные конструкции на основе вибропрессованных бетонных изделий // Территориальные строительные нормы РБ / УГНТУ. Уфа. - 2000. - 28с.

46. ТСН 23-318-2000 РБ. Тепловая защита зданий. Уфа.: Министерство строительства и жилищной политики РБ. - 2001. -59 с.

47. ТУ 67.18.78-94. Блоки бетонные вибропрессованные стеновые / БашНИИстрой. Уфа, 1996.

48. ТУ 5741-088-01266763-96. Блоки бетонные вибропрессованные для стен и перекрытий / БашНИИстрой. Уфа, 1996.