Совершенствование конструкции и технологии производства стеновых панелей с деревянным каркасом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.05, кандидат наук Черных, Андрей Станиславович

• Черных, Андрей Станиславович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Черных, Андрей Станиславович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Анализ мировой практики применения и изучения панелей с деревянным каркасом в составе ограждающих конструкций жилых зданий

1.2. Тенденции развития отечественных исследований стеновых панелей с деревянным каркасом

1.3. Современные требования к наружным ограждающим конструкциям жилых зданий

1.4. Результаты патентных исследований конструкций стеновых панелей с деревянным каркасом

1.5. Выводы. Цель и задачи исследований

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ С ДЕРЕВЯННЫМ КАРКАСОМ И ОБОСНОВАНИЕ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

2.1. Конструкция стеновой панели

2.1.2. Выбор материала для обшивок деревянного каркаса панелей

2.2. Обоснование эффективности применения стеновой панели в составе наружных ограждающих конструкциях

2.2.1. Обеспечение пожарных требований

2.2.2. Обеспечение тепловой защиты

2.2.3. Обеспечение долговечности

2.3. Выводы

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ, ЖЕСТКОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ

3.1. Определение нагрузок действующих на панель

3.2. Теоретический расчет стеновой панели на воздействие статических и динамических нагрузок с учетом податливости связей обшивки с деревянным каркасом

3.2.1. Конечно-элементное моделирование панели

3.3. Аналитический расчёт несущей способности крепления стальных уголков к деревянному каркасу панели и их крепления панели к несущим элементам здания

3.4. Выводы

4. МЕТОДИКИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Исследование несущей способности соединений деревянных элементов каркаса и обшивок при помощи металлических скоб и определение их шага.Л

4.1.2 Методики экспериментальных исследований

4.1.3. Результаты исследований

4.2. Испытание стеновой панели на жёсткость при изменении шага крепления обшивок к деревянному каркасу металлическими скобами

4.2.1. Методика экспериментальных исследований

4.2.2. Результаты исследований

4.3. Испытания стеновой панели и узлов её крепления на горизонтальные нагрузки, действующие перпендикулярно обшивкам панели

4.3.1. Методика экспериментальных исследований

4.3.2. Результаты исследований

4.4. Выводы

5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СТЕНОВЫХ

ПАНЕЛЕЙ С ДЕРЕВЯННЫМ КАРКАСОМ

5.1. Последовательность выполнения технологических операций

5.1.1 Технические требования к конструкции панели и применяемым материалам

5.1.2. Основные технологические требования

5.1.3. Схемы организация рабочих мест при производстве панелей на

позиционном оборудовании и на механизированной линии

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ: Копия ГОСТ Р 55658-2013 Панели стеновые с деревянным каркасом. Технические условия

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование конструкции и технологии производства стеновых панелей с деревянным каркасом»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Древесина, как природный возобновляемый ресурс, является основой для конструкционных пиломатериалов, широко применяемых в различных отраслях промышленности и строительства. Основными достоинствами древесины являются высокие физико-механические характеристики, доступность, экологичность, технологичность обработки и др.

В мировой практике наметилась тенденция применения древесины в несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, в столярно-строительных деталях, элементах и изделиях.

Особый интерес представляют конструкции панелей на деревянном каркасе с обшивками из древесно-композитных и других материалов. Такие панели нашли широкое применение в Скандинавских странах, центральной Европе, Северной Америке и др. Они обладают высокой технологичностью, энергоэффективностыо, низкой стоимостью. Отечественный опыт показал, что это направление востребовано в условиях пионерного освоения территорий, при ликвидации последствий чрезвычайных техногенных и природных ситуаций и пр. В то же время стоит отметить, что технологии производства таких панелей в отечественной практике сдерживаются отсутствием научно-обоснованных конструктивных и технологических решений, обеспечивающих эксплуатационную надежность (пожарную безопасность и долговечность ограждающих конструкций). Поэтому вопросы совершенствования

конструкции и технологии изготовления стеновых панелей с деревянным каркасом являются актуальными и своевременными.

Для массового применения в индустриальном домостроении представляет интерес вопрос разработки унифицированных конструкций стеновых панелей заводского изготовления. Такие панели могут применяться в многослойных ограждающих конструкциях жилых и общественных зданий, обеспечивая качество, быстроту и экономичность их строительства и энергосбережение при их эксплуатации. Кроме этого, такие панели из-за их малого веса (30-40 кг/м2)

могут с успехом применяться при реконструкции зданий городской застройки, например, при надстройке этажей, что, несомненно, актуально для большинства городов России.

Нельзя не отметить тот факт, что древесина является единственным сырьем, регенерируемым на поверхности Земли. На изготовление деревянных конструкций требуется значительно меньше энергозатрат, чем на изготовление аналогичных стальных и железобетонных конструкций. Вступление России в ВТО только обострит проблему энергосбережения.

Диссертационная работа соответствует специальности 05.21.05-Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки, соответствует формуле специальности и области исследования,

сформулированной в п.4 - Разработка операционных технологий и процессов в производствах: лесопильном, мебельном, фанерном, древесных плит, строительных деталей и при защитной обработке, сушке и тепловой обработке древесины. Проведённые в диссертации исследования распространяются на ненесущие панели с деревянным каркасом, предназначенные для применения в составе многослойных ограждающих конструкций (фасадных систем) жилых и общественных зданий.

Объектом исследования являются конструкции стеновых панелей с деревянным каркасом и технология их изготовления

Цель работы - разработка конструкции и технологии производства стеновых панелей и с деревянным каркасом, предназначенных для применения в составе многослойных ограждающих конструкций зданий и сооружений. Задачи исследования:

- разработать технические и технологические решения стеновой панели с деревянным каркасом и обосновать технологию ее изготовления;

- представить теоретическое обоснование физической и математической модели стеновой панели с деревянным каркасом;

- провести экспериментальные исследования прочности, жесткости и устройства стеновых панелей с деревянным каркасом при использовании дискретных связей для крепления обшивок к каркасу;

- предложить конструктивно-технологическое крепление унифицированной стеновой панели на деревянном каркасе;

- разработать технологию производства многоэлементной конструкции панелей с деревянным каркасом;

- разработать научно-обоснованные рекомендации по применению панелей на деревянном каркасе

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

- разработаны методики расчета и испытания на прочность и жесткость стеновой панели с деревянным каркасом, как составных элементов на упруго-податливых связях;

- установлены взаимо-связи между статическими и динамическими воздействиями на панель с прочностными и жесткостными характеристиками;

- определены параметры конечно-элементного моделирования панелей на деревянном каркасе и соединений при статических и динамических воздействиях;

доказана эффективность крепления обшивок к деревянному каркасу металлическими дискретными связями и разработана методика определения их шага;

разработана технология заводского изготовления панелей,

предусматривающая выполнение технических требований к стеновым панелям, регламентированных стандартом ГОСТ Р 55658-2013 Панели стеновые с деревянным каркасом. Технические условия.

На защиту выносятся: - новая конструкция унифицированных панелей на деревянном каркасе с высокими эксплуатационными свойствами (долговечность, огнестойкость);

- результаты теоретических исследований, математическая модель панели не деревянном каркасе, адекватно отражающая физические и механические характеристики материала и связей;

- результаты экспериментальных исследований прочности, жесткости и устойчивости панелей на деревянном каркасе с упругоподатливыми связями;

- научно-обоснованный подход к совершенствованию технических и технологических решений при заводском производстве панелей.

Достоверность результатов обеспечивается корректным использованием научных положений строительной механики и теплофизики, использованием стандартизированных методик прочностных и теплотехнических расчётов; применением современных средств научных исследований с использованием сертифицированных приборов; приемлемой сходимостью результатов эксперимента с теорией; заключениями научно-исследовательских институтов и организаций, аккредитованных в системе ГОСТ Р.

Практическое значение. Разработана конструкция и технология производства панелей с деревянным каркасом заводского изготовления для их применения в строительстве.

Внедрение результатов работы. Результаты исследований внедрены в технологический процесс при производстве панелей в ООО « ДСК «Славянский» и применены в составе многослойных наружных ограждающих конструкций многоэтажных жилых зданий (СПб, г. Пушкин).

На основании результатов исследований разработан и введен в действие ГОСТ Р 55658-2013 Панели стеновые с деревянным каркасом. Технические условия.

Личный вклад. Автором выполнен аналитический обзор состояния вопроса, разработаны теоретические положения, методики проведения экспериментальных исследований, спроектированы испытательные стенды для экспериментальных исследований при статическом и динамическом воздействиях, выполнена математическая обработка результатов исследований

и проведен их анализ, разработаны конструктивные решения и предложения по совершенствованию технологии заводского производства.

Апробация работы. Основные результаты докладывались:

- на научно- практической конференции «Теория. Практика. Эксперимент» в честь Юбилея кафедры конструкции из дерева и пластмасс СПбГАСУ, 2010г.;

-на международной конференции Лонглайф 2010 г. «Энергосберегающие, жизнеустойчивые жилые здания, возведенные с учетом европейских стандартов и инновационных технологий в странах региона Балтийского моря»;

- на IV Съезде - Конгрессе ассоциации деревянного домостроения 25-26 ноября 2010г.;

- на международном семинаре девятой Домашней Выставки «ФАЭТОН'11» 10 февраля 2011г.;

- на V Международном съезде ассоциации деревянного домостроения 15-16 декабря 2011г.;

- на международной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых учёных и докторантов «Актуальные проблемы строительства и архитектуры, СПбГАСУ, 2012 г.;

- на международном конгрессе посвященного 180-летию СПбГАСУ «Наука и инновации в современном строительстве-2012», СПбГАСУ, 2012 г.,

на научно-технической конференции «Фасады зданий - проблемы долговечности, ремонт, обслуживание», Жилищный Комитет Правительства Санкт-Петербурга, ООО «Центр европейских строительных технологий, 28-29 октября, 2014г

Публикации по теме диссертации: Монография:

1. Черных А.Г., Черных A.C., Песков A.B., Каратаев С.Г. Наружные ограждающие конструкции жилых и общественных зданий из железобетона с

применением панелей на деревянном каркасе /под общей ред. д.т.н., проф. А.Г. Черных; СПбГАСУ.-СПб., 2012.-151с.

Статьи в опубликованные журналах, рекомендованных ВАК РФ:

2. Черных, A.C. Рациональный выбор листового материала для изготовления стеновых панелей на деревянном каркасе для зданий из железобетона / A.C. Черных//Вестник гражданских инженеров. -2012. -№2. -С. 86-90

3. Прочность и жесткость стеновых панелей на деревянном каркасе / Черных А.Г., Черных A.C., Коваль П.С. [и др.] // Современные проблемы науки и образования. -2012. -№ 3. URL: www.science-education.ru/103-6527

4. Черных, A.C. Стеновые панели на деревянном каркасе в составе ограждающих конструкций многоэтажных жилых зданий из железобетона /. Черных, А.Г., Черных A.C. //Жилищное строительство. -2012. -№7. -С. 19-23.

Патенты:

5. Стеновая теплоизолирующая панель с вентилируемым фасадом заводской готовности «Рослав» и опорный кронштейн для её установки: патент на полезную модель. 102646 Российская Федерация: МПК E04F 13/07 (2006/01)/ C.B. Архангельский, С.Г. Каратаев, Д.А. Тепляков, A.C. Черных. - № 2010140218/03; заявл. 01.10.2010; опубл. 10.03.2011. Бюл. №7: 1 Ил.

6. Комбинированная строительная конструкция с деревянным каркасом: патент на полезную модель. 116525 Российская Федерация: МПК В04В 1/00, 2/70, 1/94 (2006.01)/А.С.Черных, A.B. Песков, С.Г. Каратаев; заявитель и патентообладатель ООО «ДСК «Славянский).- № 2011152308/03; заявл. 19.12.2011; опубл. 27.05.2012. Бюл. №15: 1 ил.

7. Стеновая теплоизолирующая панель с вентилируемым фасадом заводской готовности «Рослав» и опорный кронштейн для её установки: патент на изобретение. 2448223 Российская Федерация: МПК E04F 13/07 (2006/01)/ C.B. Архангельский, С.Г. Каратаев, Д.А. Тепляков, A.C. Черных, В.В. Барышев, A.B. Песков. -№ 2010140213/03; заявл. 01.10.2010; опубл. 20.04.2012.Бюл. №11: 5 ил.

Статьи опубликованные в других изданиях:

8. Черных A.C. Комбинированная технология строительства многоквартир-ных жилых домов / A.C. Черных // Современные деревянные конструкции. Теория. Практика. Эксперимент: сб. материалов научно-практической конференции /СПбГАСУ. -СПб., -2010. -С.4-7.

9. Черных A.C. Ограждающие конструкции жилых зданий с применением стеновых панелей на деревянном каркасе / A.C. Черных // Федеральный строительный рынок. -2012. -№1. - С. 38-39.

10. Черных A.C. Применение стеновых панелей на деревянном каркасе для жилых и общественных зданий / A.C. Черных // Светопрозрачные конструкции. -2012. -№ 1. -С.4-8.

П.Черных A.C. Современное состояние и тенденции развития комбинированной технологии строительства жилых зданий / A.C. Черных // Актуальные проблемы современного строительства и архитектуры: международная научно-практическая конференция студентов аспирантов, молодых учёных и докторантов/ СПбГАСУ.- В 2ч. Ч.1.- СПб., 2012. - С. 112-114.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы из 93 наименований и приложения. Общий объем без приложения составляет 154 страниц машинописного текста, в том числе 72 рисунка, 18 таблиц. Приложение содержит 13 страниц.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Анализ мировой практики применения и изучения панелей с деревянным каркасом в составе ограждающих конструкций жилых зданий

По эстетическим и техническим причинам в строительстве за рубежом на протяжении тысячелетий рационально комбинировались самые разнообразные материалы с учетом их специфических свойств. Дерево при этом было и остается одним из наиболее употребляемых строительных материалов, играя одну из важнейших ролей. Первоначально эти комбинации реализовывались по принципу «друг около друга», когда например, стены делались из камня, а крыша - из дерева. Позднее комбинировать стали, в том числе и по принципу «вместе друг с другом», когда самые разнообразные материалы применялись в одних и тех же конструктивных элементах одновременно. В качестве традиционного примера комбинированных технологий строительства можно рассматривать фахверковые постройки, рис. 1.1. Принципиальным при этом считалось и считается в настоящее время то, что различные материалы должны комбинироваться так, чтобы усиливать преимущества и компенсировать недостатки. Таким образом, свойства разных материалов должны дополнять друг друга и при правильном применении давать преимущества в функциональном, конструктивном и экономическом отношении.

В начале 2000-х годов во многих странах повысились требования к тепловой защите зданий, это привело к тому, что новым требованиям перестали удовлетворять многие употреблявшиеся строительные материалы и методы возведения внешних стен зданий. В то же время широко распространялось строительство одноквартирных жилых домов из панелей с деревянным каркасом. Такие дома существенно отличались от многоквартирных зданий по уровню потребления энергии. Поэтому за рубежом начали широко применяться комбинированные технологии строительства жилых и административных многоэтажных зданий, в которых

каркас здания изготавливается из железобетона, а наружные стены с применением стеновых панелей с деревянным каркасом [1,2,3,4,5,6,7,8].

Р1! 55 5

** ^ * и м >1. »г- и ^ •; " ч

Рис. 1.1 Дом из фахверка в г. Веймаре (Германия) Стеновая панель, применяемая в комбинированной технологии строительства, является элементом, состоящим из стоек, соединенных верхним и нижним ригелями (поясами); каркас заполнен утеплителем и имеет наружную и внутреннюю обшивки, а также соединительные элементы, равномерно -распределенные и соединяющие обшивку со стойками и ригелями. Соединения элементов деревянной конструкции, стоек и ригелей, выполняется, как правило, с помощью механических соединительных элементов, таких как гвозди, шурупы или скобы. Соединение плит обшивки с деревянной конструкцией иногда

выполняется путем склеивания и с применением дополнительных

/

механических соединительных элементов. Широкий обзор конструкционных систем на деревянном каркасе представлен в [2,3,9,10].

Применение комбинированных строительных технологий в европейских странах многообразно, что обусловлено различными строительными традициями стран, а также особенностями рынка. Особенно длительные традиции в комбинации несущих каменных или железобетонных конструкций с ненесущими энергоэффективными деревянными внешними стенами имеют скандинавские страны: Швеция, Норвегия и Финляндия. Причина кроется, с

одной стороны, в «прибыли от дополнительной площади», которая возникает из-за конструктивно более тонких внешних стен (для обычного многоквартирного дома полезная площадь увеличивается на 3 - 6%), а с другой стороны - в более высокой производительности изготовления конструктивных элементов. Доля рынка КТС в многоэтажном жилищном строительстве, в котором КТС наиболее применим, в этих странах достигает 90% [3].

Жилищное строительство в Нидерландах, как и в Германии, отличает высокая степень стандартизации и индустриализации. Это облегчает применение комбинированной технологии в многоэтажном жилищном строительстве. Доля комбинированной технологии в жилищном строительстве достигает примерно 50%. При этом применяются комбинации с кирпичными стенами, железобетоном, а в отдельных случаях - со стальными конструкциями.

В Австрии и Швейцарии улучшение тепловой защиты зданий является существенным аргументом для применения стеновых панелей с деревянным каркасом в технологии строительства. К этому подталкивают также экологические требования, усиливающиеся требования по применению возобновляемых видов сырья, которым идеально соответствует древесина и древесные материалы. В частности, в жилищном строительстве, в других областях строительства, реализовываются проекты, которые частично основаны на инновационных технологиях, направленных на рациональное энергопотребление и использование солнечной энергии [3].

Основные аргументы в пользу применения стеновых панелей с деревянным каркасом при строительстве многоквартирных жилых зданий: экономические, экологические и конструкционные преимущества. Следует отметить, что применение таких панелей в строительстве находят всё большее применение и в других странах, например в Финляндии, Швеции, Канаде.

Изготовление стеновых панелей с деревянным каркасом может производиться непосредственно на строительной площадке (рис. 1.2) или в заводских условиях (рис. 1.3) с последующим их монтажом в строящемся здании (рис. 1.4)

Рис. 1.3 Производство стеновых панелей в заводских условиях а - завод в Германии; б - завод в Финляндии

а б

Рис. 1.4 Монтаж стеновых панелей в строящемся здании а - в Австрии; б - в Финляндии

Изготовление панелей в заводских условиях значительно повышает эффективность строительства. Готовые элементы имеют высокую точность и качество, что играет решающую роль при монтаже и на последующих этапах, и позволяет значительно сократить расходы строительного производства в целом. Производимые в заводских условиях стеновые панели имеют допустимые отклонения от геометрических размеров ±5 мм, тогда как при изготовлении бетонных конструкций такая точность почти недостижима, допуски составляют ±20 ( и более) мм. К тому же изготовление на заводе происходит в безопасных, обеспеченных производственных условиях.

Практика строительства по комбинированной технологии показала, что высокая степень готовности стеновых панелей, в том числе и с установленными окнами, способствует высокой экономичности в процессе строительства: сокращается время строительства и исключается целый ряд высокозатратных операций.

Стеновые панели с деревянным каркасом в ограждающей конструкции могут быть как ненесущими, когда устанавливаются на железобетонные перекрытия здания между внутренними стенами (рис. 1.4), так и самонесущими, когда устанавливаются друг на друга и закрепляются к торцам перекрытий и

внутренних стен здания. При этом панели могут перекрывать вертикальные торцы стен и межэтажные перекрытия (рис. 1.5)

Рис. 1.5 Варианты установки самонесущих стен

В окончательном виде ограждающие конструкции зданий с применением стеновых панелей с деревянным каркасом могут иметь лакокрасочное или штукатурное покрытия, наружное утепление, вентилируемый зазор и облицовку из декоративных панелей или плит (рис. 1.6)

а) б)

Рис. 1.6. Фасады жилых зданий, построенных по комбинированной технологии:

а) - в Финляндии; б) - в Швеции

Варианты крепления стеновых панелей к железобетонным элементам здания

Устанавливаемые друг на друга панели, передающие собственный вес в точку основания, являются самонесущими и воспринимают только горизонтально

действующие силы (ветровые нагрузки). Такие панели крепятся к железобетонным перекрытиям с помощью стальных уголков, закреплённых на железобетонном перекрытии (рис. 1.7) [3].

Преимуществом данной конструкции является возможность обеспечения высокой точности монтажа панелей. Недостатком является то, что для снятия вертикальной нагрузки, возникающей из-за деформации краев перекрытия под действием эксплуатационных нагрузок, стыки между панелями должны выполняться пластично гибкими, а для увеличения шумоизоляции внутренние обшивки должны иметь дополнительную звукоизоляцию, препятствующую распространению звука на другие этажи и в соседние помещения, что увеличивает стоимость ограждающей конструкции. Кроме того, для обеспечения чёткого сопряжения панелей они должны быть изготовлены с высокой точностью геометрических размеров.

Рис. 1.7. Узел крепления самонесущих стеновых панелей

Навесные панели имеют поэтажное крепление к перекрытиям и передают полную нагрузку в конструкцию перекрытия. Снизу панели крепятся к стальному уголку, закреплённому на основании перекрытия, а сверху крепятся с помощью уголка, закреплённого на торце перекрытия (рис. 1.8) [3].

Рис. 1.8. Узел крепления навесных панелей

Достоинством данной конструкции является возможность выравнивания панелей в случае больших отклонений их геометрических размеров. Недостатком является то, что монтаж панелей достаточно сложен и требует повышенных объемов работ. Кроме того сохраняется тот же недостаток -необходимость обустройства на внутренней обшивке каркаса панели дополнительной конструкции для повышения шумоизоляции.

К достоинствам вышеприведённых конструкций можно отнести и то, что в зависимости от высоты здания, оформления стыков панелей на фасаде и производственных возможностей завода внешняя отделка, включая элементы стыков, может быть включена в процесс предварительной подготовки конструкций. При этом установка лесов во время или после монтажа не потребуется. Однако установки лесов не избежать, если внешний слой наносится только после монтажа стеновых элементов или в случае обустройства сплошного навесного вентилируемого фасада, проходящего по нескольким этажам.

Вставляемые наружные ненесущие стеновые панели частично опираются и переносят свой вес на железобетонное перекрытие. Панели закрепляются между несущими железобетонными элементами снизу уголками, закреплёнными на перекрытие со стороны помещения, а сверху специальными

саморезами, которые завинчиваются в верхний деревянный пояс каркаса панели сквозь перекрытия (рис. 1.9а). Панели могут также закрепляться сверху и снизу с помощью металлических уголков, предварительно установленных и закреплённых снизу на железобетонном перекрытии со стороны помещения, а сверху на торцах перекрытия с внешней стороны (рис. 1.96) [3]. Вариант вставляемых стеновых панелей предпочтительнее с позиции звукоизоляции и обеспечения пожарных требований к ограждающей конструкции здания. К недостаткам следует отнести то, что при такой конструкции требуются дополнительные материалы и работы по теплоизоляции торцов железобетонных элементов и по ветрозащите наружного утеплителя.

Рис. 1.9. Узлы крепления вставляемых ненесущих панелей: а) - крепление ненесущей панели саморезами и стальными уголками; б) - крепление ненесущей панели стальными уголками

Следует также отметить, что для надёжной герметизации швов между панелью и железобетонными конструкциями монтажные зазоры должны быть не менее 10 мм, а это требует при применении унифицированных панелей заводского изготовления высокой точности соблюдения размеров при изготовлении железобетонных конструкций. Если габариты панели не обеспечивают требуемых зазоров, в железобетонных конструкциях выбираются фальцы (рис. 1.9 б).

я

I

а)

б)

Основными задачами большинства проводимых зарубежных исследований по изучению стеновых панелей с деревянным каркасом было определение:

- величины горизонтальных усилий, которые может переносить стеновая панель определенной конструкции;

- влияние конструкции деревянного каркаса, сечения его элементов (стоек и горизонтальных ригелей (поясов)) и их расстановки на жесткость;

- влияния вида обшивки на величину горизонтальных допустимых нагрузок и роли дополнительной обшивки для внутренней отделки;

- влияния размера проёма на несущую способность стеновой панели и его перемещения под воздействием горизонтальных нагрузок;

- влияния вида соединительных элементов обшивки с деревянным каркасом, а также расстояния между ними на допустимую величину горизонтальных нагрузок;

- влияния дополнительных элементов, придающих жесткость деревянному каркасу на величину горизонтальных нагрузок;

- несущей способности стеновой панели под действием вертикальной нагрузки и при одновременном действии вертикальной и горизонтальной нагрузки.

Тщательный анализ этих исследований и полученных результатов проведён в Польше Чеславым, Мендзяловски и Миколаем Малеша [11].

Из многочисленных проведённых исследований стоит выделить только те, которые направлены на восприятие ненесущими стеновыми панелями горизонтальных нагрузок. Из результатов таких исследований следует, что величина этих нагрузок зависит в первую очередь от вида обшивки панели, а, следовательно, от их жесткости в направлении переносимых горизонтальных нагрузок - напор ветра и инерционные силы.

В первой половине XX века типовые стены зданий на легком деревянном каркасе в США проектировались с вертикальной дощатой обшивкой и дополнительными связями углов. Развивающееся производство древесных плит и других материалов, которые могли использоваться в качестве обшивки, и

стремление к снижению трудозатрат практически исключили использование стен с дощатой обшивкой. В 1949г. в США были введены нормативы, позволяющие использовать обшивки из листовых материалов на основе древесины, асбеста, цемента и гипса. Методика исследования стеновых панелей, а также способ определения нагрузки по жесткости и несущей способности выдерживать нагрузку с обшивками из различных листовых материалов были приведены в EN 594:1995 [12].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Черных, Андрей Станиславович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Eriksson, Р-Е.: Wood components in steel and concrete buildings - In-fill exterior wall panels. Study compiled for the Nordic Timber Council. 2003

2. Rüg, W., Mönck, W.: Holzbau. Bemessung und Konstruktion. 15., vollständig überarbeitete Auflage. Verlag Bauwesen. 2008. S. 543

3. Dederich,L., Koch,J: Informationsdienst Holz: Holzkonstruktionen in Miscbauweise. Hg. HOLZABSATZFONDS. Absatzförderungstonds der deutschen Forst-und Holzwrtschaft, Bonn, September 2006.S. 131

4. Konig, G.; Holschemacher, K.; Dehn. F: Holz-Beton-Verbund. Innovationen im Bauwesen. Beitrage aus Praxis und Wissen-schaft. Bauwerk Verlag GmbH, Berlin, 2004

5. Teibinger, M.; Edl. I: Holz-Mischbau im ur-banen Hochbau. Band 3 der HFA-Schrifiten-reihe; Holzforschung Austria. Wien 2003

6. Wieckhorst, T.; Klimakiste. Die neue Kreisverwaltung von Barnim in Eberswalde. Bauhandwerk. September 2007. S. 14-22.

7. Teibinger. M.; Edl, T.: Holz-Mischbau im ur-banen Hochbau. Band 8 der HFA-Schriften-reihe; Holzforschung Austria, Wien, 2005

8. Vier und mehr Geschosse. Holzbulletin 73. Lignum, Holzwirtschaft Schweiz. Zurich 2004

9. Otto. F.; Ringeler, M.: Informationsdienst Holz, holzbau handbuch. R1A1/F8: Funktionsschichten und Anschlüsse fur den Holzhausbau. Hg. Holzabsatzfonds, DGfH Innovations- und Service GmbH, Bonn 2004

10. Bredenbals, В.; Hullmann, H.: Holztafelbau-weise im mehrgeschossigen Wohnungsbau. Bauforschung fur die Praxis, Band 48. Hg. Fraunhofer IRB Verlag. Stuttgart 1996

11. Мендзяловски Ч., Малеша M. Здания с обшивкой на деревянном каркасе. Основы механики инженерных конструкций, проблемы проектирования и строительства /сб. Изыскания в области инженерии № 55 / Польская академия наук, комитет по гражданскому и гидротехническому строительству, институт фундаментальных проблем техники., Варшава- Белосток, 2006, С. 320

12. EN 594:1995 Holzbau-werke, Prüfverfahren - Wandscheibentragfähigkeit und -Steifigkeit von wänden in holztafel-bauart

13. БРЕЙЕР Д. И. Проектирование деревянных конструкций, Третье издание, «МакГроу-Хилл Инк.», Нью-Йорк, 1993г.

14. X. Шульце: Деревянное строительство, Стены - Потолки - Крыши. Сооружение, строительная физика, защита древесины, Б.Г. Тойбнер, Штутгарт 1996.

15. Башень М., Меджяловски Ч., Малеша Й., Малеша М.: Экспериментальные исследования каркасных стен деревянных зданий. Научные записки Белостокского политехнического института, Строительство. № 18, 1998

16. Матея К., Ножиньски В. Подлецки С. Проектирование и строительство жилых домов на деревянном каркасе. Американо-канадская система в польских условиях, Американо-польский институт строительства, Варшава, Гданьск, 1996.

17. Сатарин В. И., Акопян В. А., Асбестоцементная промышленность, - М.. 1962,316 с

18.Линьков И.М. Исследование панелей с деревянным каркасом и асбестоцементной обшивкой. В сб. Стеновые панели на основе древесных материалов и асбестоцемента, Труды ЦНИИСК, выпуск 26, Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам. -М., 1963, с.5-42

19. Рекомендаций по проектированию и изготовлению асбестоцементных панелей с деревянным каркасом и соединениями на шурупах. -М.: ЦНИИСК им. В.В.Кучеренко 1963, 47 с.

20. Казаков И.В. Разработка и исследование конструкций навесных асбестоцементных панелей каркасного типа для наружных стен жилых домов. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук, ЦНИИЭП жилища, - М., 1968 26с.

21. Указания по изготовлению и применению асбестоцементных каркасных стеновых панелей для жилищного строительства. ИЗД. НИИ теории, истории и архитектуры(2-изд.),- М., 1967.

22. Линьков И.М. Разработка и внедрение панелей с деревянным каркасом для стен и покрытий зданий. В.сб. «Строительные конструкции». Труды ЦНИИСК Выпуск 7 «Панельные конструкции с деревянным каркасом для стен и покрытий зданий., -М.,1970, с.5-51 с.

23.Рекомендации по проектированию и применению асбестоцементных стеновых панелей на деревянном каркасе для жилищного строительства. ЦНИИЭПжилища, - М., 1971, 46с.

24. ГОСТ 18128-72 Панели асбестоцементный стеновые наружные на деревянном каркасе с утеплителем. Технические условия.

25. ГОСТ 18128-82 Панели асбестоцементный стеновые наружные на деревянном каркасе с утеплителем. Технические условия.

26. Казаков И.В., Вайнберг Г.Д., Лаушин В.А. Применение различных материалов в одном конструктивном решении легких стеновых панелей. -В кн. Легкие конструкции из не бетонных материалов». ЦНИЭП жилища, М., 1975, вып. 4, с. 78-84.

27. Поляков H.H., Муравьёв Ю.А. Исследование крепления асбестоцементных обшивок к деревянному каркасу. В сб. Здания и сооружения сельскохозяйственного назначения. Методы статических и теплофизических расчётов. -М., 1981, с. 41- 46

28. Рекомендации по рациональным областям применения плит покрытий и панелей стен на деревянном каркасе и с обшивками из фанеры, древесноволокнистых плит и асбестоцемента (технические возможности). ЦНИИСК им. В.В.Кучеренко,- М.: Стройиздат, 1978. 54 с.

29. Рекомендации по проектированию лёгких сборных навесных панелей наружных стен из эффективных материалов для жилых домов, ЦНИИЭПжилища,- М.,, 1978, 57 с.

30. Рекомендации по применению цементно-стружечных плит в ограждающих конструкциях для промышленного, сельского производственного и жилищно-гражданского строительства. ЦНИИСК им. В.В. Кучеренко, Стройиздат, -М., 1981, 14 с.

31. Рекомендации по проектированию панельных конструкций с применением древесины и древесных материалов для производственных зданий. Стройиздат, - М., 1982,120 с.

32.Базовые показатели оценки уровня качества асбестоцементных ограждающих конструкций (рекомендации), ЦНИИЭПСельстрой, -М., 1983, 20 с.

33.Ограждающие конструкции на деревянном каркасе для сельскохозяйственных производственных зданий: Обзорная информация, ЦНИИЭПсельстрой, - М.1985, 76с

34. Пособие по проектированию жилых зданий. Вып.З, Часть 1. Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08.01-85), , ЦНИИЭПжилища Госкомархитектуры, -М.,1986, 130 с.

35. Некрасов A.C., Голубев В.К. Эффективность комплексного использования дерева в строительстве, Стройиздат, -М., 1985, 350 с.

36.Тисевич Е.К. Сжато-изгибаемые клеефанерные стеновые панели с обшивкой, включенной в общую работу конструкции. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата наук. Оренбург, 2008, 23 с.

37. Жаданов В.И. Малоэтажные здания и сооружения из совмещённых ребристых конструкций на основе древесины. Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук. Красноярск, 2008, 38 с.

38. Украинченко Д.А. Деревянные унифицированные панельные конструкции с клеедощатой обшивкой. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук.,Оренбург, 2011, 21с.

39. Кавелин A.C. Несущая способность гвоздевых соединений элементов деревянных стеновых панелей. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кадидата технических наук. Ростов на дону, 2003, 21 с.

40. Прочность и жесткость стеновых панелей на деревянном каркасе / Черных А.Г., Черных A.C., Коваль П.С. [и др.] // Современные проблемы науки и образования. -2012. -№ 3. URL: www.science-education.ru/103-6527

41. Черных A.C. Комбинированная технология строительства многоквартирных жилых домов / A.C. Черных // Современные деревянные конструкции.

Теория. Практика. Эксперимент: сб. материалов научно-практической конференции /СПбГАСУ. -СПб., -2010. -С.4-7.

42. Черных A.C. Ограждающие конструкции жилых зданий с применением стеновых панелей на деревянном каркасе / A.C. Черных // Федеральный строительный рынок. -2012. -№1. - С. 38-39

43. Черных A.C. Применение стеновых панелей на деревянном каркасе для жилых и общественных зданий / A.C. Черных // Светопрозрачные конструкции. -2012. -№ 1. -С.4-8.

44. Черных A.C. Современное состояние и тенденции развития комбинированной технологии строительства жилых зданий / A.C. Черных // Актуальные проблемы современного строительства и архитектуры: международная научно-практическая конференция студентов аспирантов, молодых учёных и докторантов/ СПбГАСУ,- В 2ч. Ч.1.- СПб., 2012. - С. 112-114.

45. Черных, A.C. Стеновые панели на деревянном каркасе в составе ограждающих конструкций многоэтажных жилых зданий из железобетона /. Черных, А.Г., Черных A.C. //Жилищное строительство. -2012. -№7. -С. 19-23

46. Стеновая теплоизолирующая панель с вентилируемым фасадом заводской готовности «Рослав» и опорный кронштейн для её установки: патент на полезную модель. 102646 Российская Федерация: МПК E04F 13/07 (2006/01)/ C.B. Архангельский, С.Г. Каратаев, Д.А. Тепляков, A.C. Черных. - № 2010140218/03; заявл. 01.10.2010; опубл. 10.03.2011. Бюл. №7: 1 ил.

47. Стеновая теплоизолирующая панель с вентилируемым фасадом заводской готовности «Рослав» и опорный кронштейн для её установки: патент на изобретение. 2448223 Российская Федерация: МПК E04F 13/07 (2006/01)/ C.B. Архангельский, С.Г. Каратаев, Д.А. Тепляков, A.C. Черных, В.В. Барышев, A.B. Песков. -№ 2010140213/03; заявл. 01.10.2010; опубл. 20.04.2012.Бюл. №11: 5 ил.

48. СП 20.13330.2011 СП 20.13330.2011 Свод правил. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*, - М., 2011

49. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЭ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности"

50. СП 2.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты. -М., 2009

51.СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий Госстрой России, -М., 2004, 96с.

52. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. Госстрой России, - М.,2004,

53. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. Госстрой России,-М., 2000

54. Фасадные теплоизоляционные системы с воздушным зазором. Рекомендации по составу и содержанию документов и материалов, представляемых для технической оценки пригодности продукции. Госстрой России, -М., 2004

55. СП 51. 13330.2011 Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003 Защита от шума.-М.2011

56. Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. № 384-Ф3 "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений"

57. СП 54.13330.2011 Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003 Здания жилые многоквартирные. - М.2011

58. Расчет и проектирование ограждающих конструкций зданий. Справочное пособие к СНиП II -3- 79**, Стройиздат, -М., 1990 г.

59. Соболев В.М., Жукова Е.В., Маленков А.Г., Елагин В.Ф. Ограждающая конструкция здания. Патент на изобретение №2167248, Опубликовано 20.05.2001г.

60. Андрианов P.A. и др. Строительная панель. Патент на изобретение №221 1898, Опубликовано 10.09. 2003г.

61. Заигралов Ю.А., Русинов A.B., Бухарин В.Ю. Строительная панель. Патент на полезную модель №32515., Опубликовано 20.09.2003г.

62. Девич М. Стеновая ограждающая конструкция. Патент на полезную модель №92433. Опубликовано 20.03.2010г.

63. Ромах М.М., Сысолин Э.Ю. Комбинированная строительная конструкция с деревянным каркасом. Патент на полезную модель №92434. Опубликовано 20.03.2010г.

64. ГОСТ 11047-90 Детали и изделия деревянные для малоэтажных жилых и общественных зданий. Технические условия

65. DIN EN 1381:1999 Holzbauwerke. Prüfverfahren. Tragende Klammerverbindungen

66. Отчёт об испытаниях на пожарную опасность образца наружных многослойных со стеновыми панелями с каркасом из бруса хвойных пород, заполненным минераловатным утеплителем, обшитым листами ЦСП для зданий с несущим железобетонным каркасом, N 10574, ИЦ ФГУ ВНИИПО, 2011, С 135.

67.3аключение о гигроскопической влажности и эмиссии волокон с поверхности изделий из каменной ваты производства ROCKWOOL, НИИСФ (исх. № 05/894-12 от 14.09. 2009г.)

68. ГОСТ 30244-94 Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть.

69. Инструкция по расчёту огнестойкости лёгких ограждающих конструкций. М., ГУ ГПС, ВНИИПО, 1981

70. Черных A.C., Песков A.B., Каратаев С.Г. Комбинированная строительная конструкция с деревянным каркасом. Патент на полезную модель №116525. Опубликовано 27.05.2012, Бюл.№15

71. ГОСТ 31251-2008 Стены наружные с внешней стороны. Метод испытания на пожарную опасность

72. ГОСТ 30247.1-94 Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции

73. ГОСТ 30403-96 Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности

74. Блюмберг, В. А. Какое решение лучше?: Метод расстановки приоритетов / В. А. Блюмберг, В. Ф. Глущенко. —JL: Лениздат, 1982. 160 с.

75. ГОСТ 16483-77 Древесина. Метод определения удельного сопротивления выдёргиванию гвоздей и шурупов.

76. Орлов, А. И. Теория принятий решений: Учеб. пос. / А. И. Орлов. — М.: Март, 2004-656 с.

77. Черных, А.С. Рациональный выбор листового материала для изготовления стеновых панелей на деревянном каркасе для зданий из железобетона / А.С. Черных//Вестник гражданских инженеров. -2012. -№2. -С. 86-90

78. Гагарин.В.Г., Козлов В.В., Цыкановский Е.Ю., Расчёт теплозащиты фасадов с вентилируемым воздушным зазором. // Журнал АВОК., 2004, № 3.

79. МГСН 2.01-99 «Энергосбережение в зданиях». - М., Москомархитектура, 1999

80. Фокин К.Ф. «Строительная теплотехника ограждающих частей здания» 4-е изд.-М., 1973. 288 С

81. СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника». -М., ГУПЦПП, 1998

82. СНиП 23-01-99 «Строительная климотология» -М., 2000

83. Коченов В. М. Несущая способность элементов и соединений деревянных конструкций, М.: Гостройиздат, 1953.- 319 с.

84. Перельмутер А. В., Сливкер В. И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. - 4-е изд., перераб. - М.: Изд-во СКАД СОФТ, 2011. -736 с.

85.СП 64.13330.2011 Свод правил. Деревянные клеёные и цельнодеревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II -25-80

86. EN 1995-1-1. Eurocode 5. Design of timber structures. Common rules and rules for buildings

87. ГОСТ 13837 - 79 Динамометры общего назначения. Технические условия

88. EN 1381:1999 Timber structures. Test methods. Load bearing stapled joints

89. EN 1383:1999 Timber structures. Test methods. Pull-through résistance of timber fasteners.

90. ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия.

91. ГОСТ 26816- 86 Плиты цементно-стружечные. Технические условия.

92. ГОСТ 20022.2-80 Защита древесины. Классификация.

93. ГОСТ 10354-82 Плёнка полиэтиленовая. Технические условия.