Деформацией называют изменение формы или размеров материального тела (или его части) под действием каких-либо физических факторов (внешних сил, нагревания и охлаждения, изменение влажности от других воздействий). Некоторые виды деформаций названы в соответствии с наименованиями воздействующих на тело факторов: температурные, усадочные (усадка — сокращение размеров материального тела при потере влаги его материалом); осадочные (осадка — оседание фундамента при уплотнении грунта под ним) и др. Если под материальным телом понимать отдельные конструкции или даже конструктивную систему в целом, то подобные деформации при определенных условиях могут служить причиной нарушений их несущей способности или потери ими эксплуатационных качеств.

Здания большой протяженности подвержены деформациям под влиянием многих причин, например: при большой разнице в нагрузке на основание под центральной частью здания и боковыми его частями, при разнородном грунте в основании и неравномерной осадке здания, при значительных тем-пературных колебаниях наружного воздуха и других причинах. В этих случаях в стенах и других элементах зданий могут появиться трещины, которые снижают прочность и устойчивость здания. Для преду-преждения появления трещин в зданиях устраиваются деформационные швы , которые разрезают здания на отдельные отсеки.

Осадочные швы делаются в тех местах, где можно ожидать неравномерной осадки разных частей зданий: на границах участков с разной нагрузкой на основание, что обычно является следствием перепада высоты зданий (при разнице высот более 10м устройство осадочных швов является обязательным), на границах участков с разной очередностью застройки, а также в местах примыкания новых стен к существующим, на границах участков, расположенных на разнородных основаниях, во всех прочих случаях, когда можно ожидать неравномерной осадки смежных участков здания.

Конструкция осадочного шва должна обеспечивать свободу вертикального перемещения одной части здания относительно другой. Поэтому осадочные швы в отличие от температурных устраивают не только в стенах, но и в фундаменте здания, а также в перекрытиях и крыше. Таким образом, осадочные швы прорезают здание насквозь, разделяя его на отдельные части.

В зависимости от назначения различают следующие деформационные швы: усадочные, температурные, осадочные и антисейсмические.

Усадочные швы. В монолитных бетонных или железобетонных стенах при схватывании (твердении) бетона происходит уменьшение его объема, так называемая усадка, которая влечет за собой появление трещин. Поэтому в зданиях с такими стенами делают швы независимо от колебаний температуры воздуха, которые называются усадочными.

Температурные швы . При значительных изменениях темпера-туры наружного воздуха в зданиях, имеющих большую длину, происходят деформации. Летом от нагревания здания удлиняются и расширяются, а зимой при охлаждении сокращаются. Эти деформации небольшие, но они могут привести к появлению трещин. Во избежание этого здания расчле-няются температурными швами, перерезывающими их поперек или вдоль по всей высоте до фундаментов. В фундаментах температурные швы не устраи-ваются, так как они. находясь в грунте, не подвержены значительным изме-нениям температуры воздуха. Температурные швы должны обеспечивать горизонтальное Перемещение отдельных частей здания, которые они разъе-диняют.

Расстояние между температурными швами колеблется в весьма широких пределах (от 20 до 200 мм).

Осадочные швы . Во всех случаях, когда можно ожидать неравно-мерную и неодинаковую по величине и времени осадку смежных частей здания, устраивают осадочные швы.

Такая осадка может быть, например:

а) на границах участков с разной нагрузкой на основание вследствие различных нормативных нагрузок или при различной этажности здания (при разнице высот более 10 м или более 3 этажей);

б) на границах участков с разнородным основанием (песчаные грунты дают небольшую и кратковременную осадку, а глинистые - большую и длительную);

в) на границах участков с разной очередностью возведения отсеков зда-ния (обжатые и необжатые грунты);

г) в местах примыкания вновь возводимых стен к существующим;

д) при сложной конфигурации здания в плане;

е) в некоторых случаях при динамических нагрузках.

Конструкция осадочного шва должна обеспечивать свободу вертикального перемещения одной части здания относительно другой, поэтому осадочные швы в отличие от температурных устраивают не только в стенах, но и в фундаменте здания, а также в перекрытиях и крыше. Таким образом, осадочные швы прорезают здание насквозь, разделяя его на отдельные части.

Если в здании необходимы температурные и осадочные швы, то они обычно совмещаются и тогда называются температурно-осадочными. Температурно-осадочные швы должны обеспечивать горизонтальное и вертикаль-ное перемещение частей зданий. Они могут быть температурно-осадочными и только осадочными швами.

Антисейсмические швы. В районах, подверженных земле-трясениям, здания для независимой осадки их отдельных частей разрезают на отдельные отсеки антисейсмическими швами. Эти отсеки должны пред-ставлять собой самостоятельные устойчивые объемы, для чего по линиям антисейсмических швов располагаются двойные стены или двойные ряды несущих стоек, входящих в несущий остов соответствующего отсека. Эти швы проектируются в соответствии с указаниями ДБН.

Антисейсмические швы могут совмещаются с температурными при необходимости последних.

Конструктивные решения деформационных швов в зданиях

а - температурный шов в одноэтажном каркасном здании; б - осадочный шов в одноэтажном каркасном здании

в - температурный шов в зданиях при поперечных несущих крупнопанельных стенах; г - температурный шов в многоэтажном каркасном здании; д, е, ж, - варианты температурных швов в каменных стенах

1 - колона; 2 - несущая конструкция покрытия; 3 - плита покрытия; 4 - фундамент под колону; 5 - общий фундамент под две колонны; 6 - панель стены; 7 - панель-вставка; 8 - несущая стеновая панель; 9 - плита перекрытия; 10 - термовкладыш.

Максимальное расстояние между температурными швами

Температурные и осадочные швы

Для предотвращения деформаций в конструкциях их разделяют на отсеки (по длине) вертикальными зазорами – деформационными швами. Необходимость устройства таких швов определяется внешними условиями и геометрическими параметрами конструкции.

При любой выбранной системе перевязки возведение стены начинают с кладки углов. Важно устроить перевязку швов в углах не только таким образом, чтобы соблюдался выбранный рисунок перевязки в наружных верстах обеих пересекающихся стен, но и так, чтобы перевязка была выполнена с максимальным перекрытием швов.

По своему назначению деформационные швы бывают температурными и осадочными. Расположение деформационных швов обязательно указывают в проекте.

Осадочные швы

Осадочные швы устраивают для предотвращения неравномерной осадки конструкции по длине. Эти швы делят здание или сооружение на отсеки по всей высоте конструкций: от подошвы фундамента до карниза. Фундамент, разделенный на отсеки осадочным швом, называют разрезным. Устройство осадочного шва в кладке фундамента и стены выглядит по-разному (рис. 34).

Рисунок 34. Устройство осадочного шва в кирпичной кладке: а) фундамент (план); б) стена (план); в) продольный разрез по фундаменту и стене; 1 – кладка фундамента; 2 – кладка стены; 3 – осадочный шов; 4 – шпунт; 5 – зазор под шпунтом для осадки

Шов должен быть перпендикулярным стене или фундаменту. В месте шва кирпичи не перевязывают друг с другом, вместо этого устраивают прокладку из гидроизоляционного материала в два – три слоя (толь, рубероид, стеклоткань и т. д.). Шов в фундаменте выполняют прямым, в стене – со шпунтом (выступом с одной стороны шва и впадиной с другой стороны). Толщина шпунта составляет обычно половину кирпича, реже – четверть кирпича. Над обрезом фундамента под шпунтом оставляют зазор высотой в 1–2 кирпича (ряда) кладки для предотвращения давления от шпунта на кладку фундамента в случае неравномерной осадки. Все стыки между кладкой фундамента и кладкой стены при этом должны быть герметичными для защиты стены от проникновения влаги из фундамента.

Если фундамент выполнен из другого материала (например, железобетона), принципы устройства осадочного шва не меняются.

Толщина осадочного шва в кирпичной кладке должна составлять 10–20 мм, поэтому устройство швов не влияет на изменение длины здания (он просто заменяет собой часть вертикальных швов кладки).

С наружной стороны стен осадочные швы заделывают просмоленной паклей, силиконовым герметиком или специальным уплотнителем. Причем первый вариант (с просмоленной паклей) малоэффективен, поэтому при возможности следует выбирать другой вариант. С наружной стороны фундамента устраивают глиняный замок или другой вариант гидроизоляции.

Необходимость в устройстве осадочных швов возникает в нескольких случаях.

1. Примыкание новой стены к старой. В этом случае шов может быть устроен без шпунта, поскольку вырезать паз в старой стене – трудоемкое занятие.

2. Примыкание одной части здания к другой: например, когда веранда или крыльцо примыкает к основной части здания, и фундамент под пристройку может быть устроен с меньшим расходом материалов (меньшего сечения). При этом осадка крыльца и основной части здания будет разной, и при отсутствии осадочного шва могут возникнуть трещины и другие деформации кладки.

3. Строительство на грунтах с неравномерной осадкой. О таком свойстве грунтового основания можно судить по имеющимся на участке постройкам, поверхности земли без обработки (по ней можно увидеть ярко выраженную осадку грунта) или геологическим изысканиям. Если нет возможности определить состояние грунта по последнему варианту, прибегают к двум первым. Важно помнить, что трещины в постройках могут быть вызваны не только неравномерной осадкой грунтового основания, но и ошибками, допущенными в проектировании (неправильным расчетом фундамента, отсутствием осадочных швов в стене большой длины и т. д.). Однако если здания поблизости имеют трещины, лучше при возведении новой конструкции в любом случае предусмотреть в ней осадочные швы.

Температурные швы

Температурные (температурно-усадочные) швы защищают здание или сооружение от деформаций (трещин, разрывов кладки, перекосов, сдвигов кладки по швам), связанных с изменением температуры воздуха и самих конструкций. При пониженных температурах каменная кладка имеет свойство сжиматься, а в жару – расширяться. Так, на каждые 10 м длины кирпичная конструкция при изменении температуры с 20 °C до –20 °C сокращается в размерах на 5 мм. Кроме того, перепад температур может возникать в различных частях здания.

Температурные швы делят здание на отсеки по всей высоте стен, не включая фундамент. То есть, в отличие от осадочных швов, температурными швами фундамент не разделяют. Устройство температурного шва в кирпичной стене аналогично устройству осадочного: в виде шпунта с прослойкой изоляционного материала и заделкой герметиком с наружной стороны стены. Герметик для заделки температурного шва должен быть рассчитан на все температуры, возможные при эксплуатации здания или сооружения.

Толщина температурного шва в кирпичной кладке должна составлять 10–20 мм. Если кладку ведут при температуре воздуха 10 °C и выше, толщина шва может быть уменьшена.

Необходимость в устройстве температурных шов возникает при большой длине кирпичных стен и при значительных перепадах температуры воздуха между зимним и летним периодами года. Строительные нормы и правила (СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции») устанавливают максимально допустимые расстояния между температурными швами в кирпичных стенах. Эти расстояния зависят от средней температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки года, вида кирпича и марки раствора. В наиболее сложных климатических условиях максимально допустимое расстояние между температурными швами в отапливаемых строениях в кладке из керамического кирпича составляет 50 м, в кладке из силикатного кирпича – 35 м. Поскольку стены индивидуальных строений редко достигают такой длины, температурные швы в них практически не устраивают. Для неотапливаемых закрытых построек максимальная длина стены без температурных швов может составлять: в кладке из керамического кирпича – 35 м, в кладке из силикатного кирпича – 24,5 м. Для не отапливаемых открытых строений (например, кирпичных заборов) эти нормативные величины соответственно равны 30 м и 21 м.

Всякий конструктивный элемент строения в процессе своей работы в конструкции несёт определённую силовую нагрузку. Причём она не всегда связана с сейсмическими колебаниями или весом здания как такового. Сама проблема строительной физики уже длительное время представляет собой неравномерное расширение разных материалов при нагревании и их же сужение при остывании.

К примеру:
Коэффициенты температурного расширения металла и дерева отличаются в несколько раз. Этим обосновывается механическое разрушение деревянных балок, находящихся в холодном подкровельном пространстве, которые закреплены с помощью обычных шпилек и арматуры без терморазрыва. Для решения такой и некоторых иных задач в общестроительной практике применяется устройство деформационных швов.
Ниже приведём полный список проблем, когда этот элемент «работает» и помогает сохранить конструктивную целостность всего здания:

• сейсмическая активность земной коры;
• осадка грунта, подъём грунтовых вод;
• силовые деформации;
• резкое изменение температуры окружающего воздуха.

В зависимости от характера решаемой задачи все деформационные швы подразделяются на температурные, усадочные, сейсмические и осадочные.

Температурный деформационный шов

Конструктивно деформационный шов представляет собой разрез, который разделяет все строение на секции. Размер секций и направление деления – вертикальное или горизонтальное – определяется проектным решением и силовым расчётом статических и динамических нагрузок.
Для герметизации разрезов и снижения уровня теплопотерь через деформационные швы они заполняются упругим теплоизолятором, чаще всего это специальные прорезиненные материалы. Благодаря такому разделению конструктивная упругость всего здания возрастает и температурное расширение отдельных его элементов не оказывает разрушительного воздействия на остальные материалы.

Как правило, температурный деформационный шов проходит от кровли до самого фундамента дома, разделяя его на секции. Сам фундамент делить не имеет смысла, поскольку он находится ниже глубины промерзания грунта и не испытывает на себе такого негативного воздействия, как остальное здание. На шаг деформационных температурных швов будут влиять тип применённых строительных материалов и географические положение объекта, определяющее среднюю зимнюю температуру.

В статически неопределимых системах железобетонных зданий и сооружений кроме усилий от внешних нагрузок возникают дополнительные усилия в результате изменений температуры и усадки бетона. С целью ограничения величины этих усилий устраивают температурно-усадочные швы, расстояния между которыми определяют расчётом.
Расчёт допускается не делать для конструкций 3-й категории трещиностойкости при расчётных низких температурах наружного воздуха выше минус 40° С, если расстояния между деформационными швами не превышают нужных величин, приведенных в таблице СНиП. В любом случае расстояния между швами обязаны быть не больше:

150 м для отапливаемых зданий из сборных конструкций;
90 м - для отапливаемых зданий из сборно-монолитных и монолитных конструкций.

Для неотапливаемых строений и сооружений указанные значения необходимо уменьшать как минимум на 20 %. Для предотвращения происхождения дополнительных усилий при неравномерных осадках основания (разновысокие секции, сложные грунтовые условия и т.п.) предусматривается устройство осадочных швов.
Следует обратить внимание на то, что осадочные швы прорезают сооружение до основания, а температурно-усадочные швы - только до верха фундаментов. Осадочные швы в то же время исполняют роль и температурно-усадочных швов.

Схемы деформационных швов

Ширина температурно-усадочного шва обычно 2…3 см, она уточняется расчётом в зависимости от длины температурного блока и температурного перепада.

Основные моменты в проблеме температурного расчета

Мнение эксперта.
Неопределенность с жесткостными характеристиками основания в горизонтальном направлении - к примеру, учитывая скорость приложения температурной нагрузки, может иметь место изрядная реология. Трение о грунт будет разным на различных участках фундамента в зависимости от давления на грунт на этих участках. Локальные повреждения гидроизоляции - могут ли быть и стоит ли их учитывать? А локальные зоны пластики в грунтах? Ну и плюс, упомянутая мною обратная засыпка. Варьирование жесткостных характеристик основания в горизонтальном направлении может неоднократно изменять усилия от температурных нагрузок. Со сваями все еще труднее.

Нелинейность железобетона, его достаточно "длительные" жесткостные характеристики - какое будет изменение диаграммы деформирования железобетона при скорости нагружения, отличительной для температурных нагрузок? Я уже молчу про все остальные тонкости моделирования нелинейных свойств железобетона - как минимум нужно солидами моделировать, чтобы учесть снижение в том числе сдвиговой жесткости всех элементов, особенно массивных, которые являются концентраторами.

Неопределенность с самими температурными нагрузками. В железобетоне и без этих нагрузок будут раскрыты многочисленные трещины, а уж с учетом температуры - тем более. И понижаться будет не только жесткость каркаса, но и сами нагрузки, т.к. убавляется сама площадь элементов (в связи с образованием трещин), что знаменитыми мне методиками никак не учитывается.
Таким образом, считаю, что полноценный температурный расчет ЖБ каркасов в настоящее время - это гадание, и единственное, чему нужно верить - это опыт проектирования, отраженный в частности в рекомендуемых расстояниях между температурными блоками.

Осадочный деформационный шов

Второй важной областью применения деформационных швов является компенсация неравномерного давления на грунт при строительстве зданий переменной этажности. В этом случае более высокая часть здания (и соответственно, более тяжёлая) будет давить на грунт с большей силой, чем низкая часть. В результате могут образовываться трещины в стенах и фундаменте здания. Схожей проблемой может стать и осадка грунта в пределах площади под фундаментом здания.
Для предотвращения растрескивания стен в этих случаях используются осадочные деформационные швы, которые, в отличие от предыдущего типа, делят не только само здание, но и его фундамент. Нередко в одном и том же здании возникает необходимость применения швов различных типов. Совмещённые деформационные швы называются температурно-осадочными.

Антисейсмические деформационные швы

Как следует из их названия, такие швы применяются в зданиях, находящихся в сейсмоопасных зонах Земли. Суть этих швов в делении всего здания на «кубы» – отсеки, представляющие сами по себе устойчивые ёмкости. Такой «куб» должен быть ограничен деформационными швами со всех сторон, по всем граням. Только в этом случае антисейсмический шов будет работать.
Вдоль антисейсмических швов устраиваются двойные стены или сдвоенные ряды опорных колонн, которые являются основой несущей конструкции каждого отдельно взятого отсека.

Усадочный деформационный шов

Усадочные деформационные швы применяются в монолитно-бетонных каркасах, поскольку бетон при затвердевании имеет свойство несколько уменьшаться в объёме из-за испарения воды. Усадочный шов не допускает возникновения трещин, которые нарушают несущую способность монолитного каркаса.

Смысл такого шва в том, чтобы он расширялся всё больше, параллельно твердению монолитного каркаса. После того как твердение закончится, образовавшийся деформационный шов полностью зачеканивают. Для придания герметической стойкости усадочным и любым другим деформационным швам применяют специальные герметики и гидрошпонки.

Любые конструкции и строения подвергаются деформации по разным причинам: оседание здания после строительства в процессе эксплуатации, температурные и сейсмические воздействия, неоднородность грунтов в основании конструкций. Несомненно, при проектировании и строительстве необходимо учитывать все эти факторы и сделать объект максимально безопасным для людей, а также минимизировать возможность повреждений и риск частого ремонта. Поскольку в современном мире все чаще строят большие и массивные сооружения как жилые, так и торговые, промышленные, невозможно обойтись без применения деформационных швов во всех конструктивных элементах строений.

Определение, назначение деформационных швов

С целью уменьшения напряжения в конструкциях из-за деформации и усадки элементов зданий, мостов, дорог и других сооружений в них устраивают деформационные швы. Это элементы, разделяющие все строение на отдельные блоки, что позволяет им свободно двигаться в определенных направлениях. Данное явление значительно снижает риск разрушения конструкций в местах возможной деформации. Участки, разделенные подобными швами, оседают равномерно внутри своего объема, не мешая целостности соседних блоков.

Виды деформационных швов

Существует множество классификаций деформационных швов.

Типы деформационных швов по характеру нагрузки, из-за которой возникает деформация:

1. Осадочные. Данные деформации возникают из-за неравномерного уплотнения грунтов под разными частями здания. Это может происходить по нескольким причинам. Во-первых, на изменения влияет неравномерное распределение веса. В современной архитектуре часто строят дома с разной этажностью, с многими конструктивными особенностями в частях здания. Во-вторых, причиной может служить разнородность грунтов под отдельными частями сооружения или дома. Однородный грунт под всем основанием считается идеальным случаем, который встречается крайне редко. При значительной разнице величин осадки отдельных элементов могут возникать вертикальные деформации в виде изломов, сдвигов, трещин, смещений. Деформационные швы осадочного типа рассчитывают для каждого случая отдельно и устраивают вертикально по всей высоте здания от фундамента. Они призваны компенсировать разницу между осадкой отдельных конструктивных блоков.
2. Усадочные. Такие деформации вызваны уменьшением объема конструкций и элементов. Этому явлению подвержены все бетонные монолитные части и каменная кладка: при застывании и твердении смесь теряет влагу. Данный аспект также рассчитывается, и конструкцию делят на определенные части для избегания трещин, надломов и пр.
3. Температурные. Особенно важно учитывать данный тип деформации в местности со сменой климата: лето-зима. В разное время года конструкции наружных частей подвергаются воздействиям температур, что сказывается на их объеме. Особенно в зимний период, когда стена с внутренней стороны помещения и с улицы имеет существенную разницу температур. При том, что внутренняя часть ее имеет постоянную температуру, а наружная подвергается большим изменениям, внутри конструкции может возникать внутреннее напряжение, способное достичь предела и привести к необратимым последствиям. Для решения данной проблемы устраивают температурные швы. Часто они совпадают с усадочными. В отличии от осадочных, температурные швы необходимы только в наземной части зданий, поскольку фундамент не испытывает больших колебаний температур, если рассчитан и устроен верно.
4. Сейсмические нагрузки возникают в районах с частыми землетрясениями и колебаниями почвы. В этих случаях здания особым образом делят на отдельные самостоятельные блоки, разделяемые специальными сейсмическими деформационными швами, имеющими особое строение, что позволяет сохранить целостность конструкций при сейсмической активности.

Помимо этого, деформационные швы в зданиях классифицируют по типу конструкции, в которой они устроены. Выделяют швы, находящиеся:

• в стенах;
• в фундаментах;
• в бетонных полах;
• в монолитных плитах.

Деформационный шов в каждом элементе имеет отдельное строение. Таким образом учитываются особенности изменений форм и нагрузок для каждого участка и направления. К этой классификации дополнительно можно отнести деформационный шов между зданиями. Например, в городском пространстве часто можно встретить сопряженные между собой жилые дома и магазины. Они, как правило, имеют разные архитектурные особенности, объемы и размеры, материалы строительства, но их объединяет одна общая стена. Чтобы эти объекты не влияли на изменения друг друга, между ними также устраивают компенсирующие швы.

Проектирование: основные нюансы

При проектировании строений учитывают все возможные нагрузки, которые будут воздействовать на конструктивные элементы, и в зависимости от этого распределяют деформационные швы таким образом, чтобы они компенсировали все разрушающие эффекты, направленные на каждый элемент.

Устройство деформационных швов разнообразно. Их производят на строительной площадке из специальных материалов или набирающих популярность готовых металлических профилей. Конструкция деформационного шва из металла включает в себя специальный прокат и (при необходимости) вставки из различных материалов, подобранных в зависимости от места применения. Для каждого элемента здания направляющие имеют различное строение и готовятся из несхожих материалов, поскольку выполняют они разные функции.

На стадии проектирования рассчитывают не только места расположения компенсирующих разрезов, их частоту, размер и состав. Часто для отдельных мест определяют отличный от других деформационный шов. Узел, отображающий принцип примыкания конструкций, должен быть прорисован и расписан подробно, чтобы на строительной площадке не возникло трудностей с его сборкой. В каждом случае состав и вид шва могут быть индивидуальны, поскольку разные части конструкций испытывают определенные нагрузки, не всегда одинаковые. Такие ситуации могут возникнуть в местах сопряжений блоков разной этажности, назначения, веса и т.д.

Компенсационный шов в разных элементах здания

Для всех конструкций устройство компенсирующих зазоров индивидуально, они имеют собственное техническое решение, состав, размеры и особенности. Каждому материалу и конструкции соответствует свой деформационный шов. СНиП 2.03.04-84 приводит пример расчетов для наиболее распространенных железобетонных конструкций в различных условиях, СНиП 2.01.09-91 рассказывает о расчетах в просадочных грунтах и подрабатываемых территориях.

Швы в фундаментах: назначение

Фундамент - одна из самых сложных и ответственных в возведении частей любого строения. От его целостности зависят безопасное функционирование и надежность сооружения. Поэтому в его конструкции все должно быть продумано до мелочей - от правильного конструктивного решения до верно устроенных деформационных швов. Фундамент испытывает сразу несколько видов разрушающих нагрузок: от усадки и сезонного движения грунта; неравномерного оседания разных частей здания. Наружный периметр может быть подвержен температурным перепадам (в редких случаях, чаще говорится о верхней части стены фундамента, переходящей в цоколь). Деформационный шов в фундаментах должен компенсировать все поступающие воздействия и придавать ему упругости и подвижности. Кроме того, он должен иметь качественную внешнюю гидроизоляцию, которая предотвратит проникновение влаги в тело шва для избегания разрушения самого его основания.

Особенности устройства

Деформационный шов в фундаментах устраивают по всей высоте его стены от подошвы основания. Расстояние между швами определяется расчетом и зависит от величины влияющих нагрузок, типа грунтов, материала для стен, функционального назначения помещений и т.д. Для кирпичных строений шаг составляет от 15 до 30 м, для деревянных - до 70 м. Кроме этого, на границах частей здания, имеющих разное техническое назначение, также должны присутствовать компенсирующие разрывы, поскольку там возникает наибольшее напряжение.

Деформационный шов в плите фундамента представляет собой зазор, разделяющий ее на отдельные блоки. Его заполняют паклей, пропитанной смолой.

Одной из составляющих фундамента является отмостка. Она также нуждается в компенсирующих разрывах, ведь при неровном ее оседании и движении грунтов данный элемент может попросту надломиться, что повлечет за собой намокание стен основания. Отмостка перестанет выполнять свою защитную функцию. Швы устраиваются с шагом до 2 метров, в них укладывают деревянные рейки и сверху заливают горячим битумом или другим полимером, обеспечивающим надежную гидроизоляцию.

Место стыка отмостки и фундаментной стены обязательно имеет подвижный шов. Обычно его роль играет гидроизоляционная отделка наружной стены основания.

Деформационные швы в стене

Вертикальные конструкции подвержены воздействию сразу нескольких деформационных нагрузок. На них влияют осадка в процессе эксплуатации, температурные воздействия (сезонные и с одновременным перепадом температур наружной и внутренней части в холодное время), нагрузка от верхнего покрытия, снеговые массы. Потому, рассчитывая деформационный шов в стене при проектировании, важно учесть все воздействия и устроить разделения, которые не дадут конструкции разрушиться.

В современном строительстве используют самые разнообразные материалы и методы для возведения стен, которые бывают:

• сборными блочными и кирпичными;
• монолитными бетонными/железобетонными;
• сборными панельными;
• комбинированными.

Во всех из них возникают разрушающие воздействия, причем чем прочнее и тверже материал, тем большие деформационные нагрузки возникают в конструкции. Деление стены на блоки с помощью компенсационных швов позволяет отдельным частям деформироваться в определенных интервалах без угрозы разрушения всего элемента, внутри которого не возникает опасное напряжение.

Проектирование и устройство деформационных швов в вертикальных конструкциях

Для внутренних и наружных стен шаг разрывов рассчитывается по-разному, делается это на стадии проектирования. Высоту стен разделяют на отсеки по всей высоте, устраивая между ними деформационные швы. Расстояние между ними для несущих стен после расчетов - от 20 м, для внутренних перегородок - до 30 м. Расположение деформационных швов в местах максимальных напряжений позволяет снимать эти самые напряжения. Как говорилось ранее, температурные и усадочные швы возникают в надземной части дома и в основном совпадают, располагаются в местах наибольшей концентрации перепадов температур - у углов наружных стен. Деформационные швы, компенсирующие осадочные воздействия, устраиваются по всей высоте стены до основания фундамента и равномерно распределяются по длине здания.

Важным нюансом проектирования швов в стенах является их заполнение и оформление, поскольку находятся они на видимых частях любого строения, особенно, если не подразумевается дополнительная облицовка.

Температурные деформационные швы устраивают в горизонтальной плоскости стены. В процессе возведения в кладке размещают шпунт, который обкладывают толем в 2 слоя и забивают паклей. Закрывают шов глиняным замком. Данные материалы не реагируют на перепады температур, тем самым компенсируют деформацию стены. При ручной кладке заделка получается незаметной и не требует дополнительной облицовки.

В современном строительстве все чаще применяют профили для деформационных швов. Достоинством применения их является особая конструкция, армирующая зазор в стене. Это предотвращает появление трещин в области деформационного шва в процессе воздействия разрушающих нагрузок. Кроме этого, в теле профиля имеются вставки из гидрофобных материалов, что предотвращает попадание влаги в стеновой материал и дальнейшее его разрушение. Оформление наружной части деформационного шва выполнено таким образом, что он отлично вписывается в любой фасад. Большой ассортимент предлагаемых профилей позволяет подобрать к любому зданию наиболее подходящий дизайн.

Швы в горизонтальных плитах

При устройстве монолитных плит перекрытий обязательно должны быть выполнены деформационные швы, поскольку бетон является жестким неэластичным материалом и подвержен разрушению в результате воздействия различных нагрузок и одновременного оседания всего объема здания. С помощью расчетов определяют ширину одного блока перекрытия, и по такому параметру производят заливку межэтажных элементов. Заполнение швов выполняют с использованием гидроизолирующих материалов и заделок.

Швы в бетонных полах

Полы постоянно принимают нагрузку от предметов интерьера, оборудования, а их покрытия все время подвергаются износу. В одном помещении могут быть устроены полы из разных материалов, которые в процессе эксплуатации непохоже реагируют на поступающую нагрузку, влажность и другие воздействия. Такие участки тоже нуждаются в разделении, как и монолитный бетонный пол.

По назначению деформационные швы в бетонных полах разделяют на 3 основных типа.

1. Изоляционный шов имеет круглую или квадратную форму, отделяет пол от стен, колонн и других внутренних вертикальных конструкций, от их воздействия во избежание деформации напольного покрытия. При его устройстве весь периметр прокладывают полимерной изоляцией и внутри образовавшегося контура производят заливку бетонного пола.
2. Усадочный шов предназначен для предотвращения растрескивания бетона во время застывания и эксплуатации. Его устраивают двумя способами: при помощи формующих швы реек, которые вставляют в материал до потери им пластичности; нарезкой и устройством после окончательной обработки поверхности.
3. Конструкционный шов выполняют на границах смен заливки участков полов. Он имеет сложный вид соединения "шип-паз" и позволяет бетону двигаться в горизонтальной плоскости и не допускает изменения соседних участков.

Деформационные швы в полах представляют собой зазоры, разделяющие поверхность на несколько блоков или участков. В подавляющем большинстве для устройства компенсационных швов применяют различные профильные конструкции.

Основные виды профилей для устройства швов в полах выделяют следующие.

1. Встроенные - системы из алюминия, встраиваемые в плоскость напольного покрытия. Применяются в сухих промышленных помещениях с высокой проходимостью, подвергающихся регулярным воздействиям тяжелого оборудования, машин и спецтехники. Профиль может быть усилен резиновой вставкой, может иметь декоративную накладку из нержавеющей стали.
2. Накладные. Данные системы устанавливают на стыке разных покрытий. Они представляют собой накладку на шов. Такие профили также выдерживают интенсивные нагрузки от техники и большого количества людей. При повышенной загруженности профиль может быть усилен полимерными вставками.
3. Водонепроницаемые системы профилей предназначены не только для компенсации деформационных нагрузок, но и для защиты напольного разреза от попадания влаги и воды в помещениях с малой гидроизоляцией или на открытых площадках, парковках, складах и т.д. Такие профили выполнены из нержавеющей стали, имеют в своей конструкции специальные прокладки из ПВХ или резины.
4. Разделительные системы представляют собой профили из мягкого или жесткого ПВХ. Их устраивают в качестве температурных и компенсирующих швов в монолитных полах различного назначения. ПВХ-профили герметизируют и защищают напольные стыки, они стойки к воздействию температур, кислот и моющих средств, что делает их применение универсальным. Деформационные швы в бетонных полах иногда заполняют полимерными мастиками. ПВХ-системы наиболее функциональны и долговечны, поэтому следует отдать им предпочтение.

Технология устройства разделительных швов в полах

Бетонные полы заливают не за один раз всю площадь, а частями, в несколько этапов. Разделительные швы необходимо устраивать в местах стыков разных участков заливки, поскольку бетон может иметь отличающиеся свойства. Зачастую перед заливными работами периметр участка ограничивают изолирующими материалами, которые впоследствии будут служить в качестве заделки образовавшихся стыков. Если площадь заливки большая, то швы можно нарезать уже в готовых полах. Размер зазоров и расстояние между ними рассчитывают, исходя из размера коэффициента линейного расширения бетона. Средняя ширина шва 12-20 мм, расстояние между разрезами - 1,5 м. Глубина достигает 2-3 см. Разделение производят с помощью специального оборудования. Нарезанные по готовому полу швы заполняют специальными уплотнителями и герметизируют их износостойкими полимерами или встраивают в них специализированные профили.

Швы на стыках зданий

Нередко к существующим зданиям пристраивают дополнительные: в виду экономии места в пределах города или удобства пользования в частном порядке. Пристрои могут иметь различное назначение: торговые площади, офисные помещения, бани, гаражи, хозяйственные постройки. Почти всегда осадка основного и дополнительного строений происходит по-разному. Чтобы избежать связанных с этим явлением неприятностей, нужно устраивать деформационный шов между зданиями.

Зазоры между зданиями компенсируют все виды воздействий: осадочные, усадочные, температурные, сейсмические. Поскольку основное и пристраиваемое здания имеют одну общую стену, в ней организовывают компенсационный шов, объединяющий функцию защиты от всех поступающих нагрузок.

Также прокладка между стенами нужна при неоднородности материала: например, первоначальное строение каменное, а дополнительное - деревянное. В этом случае шов может быть выполнен из гидроизоляционного материала без дополнительных конструкций.

Если фундамент под пристрой не был рассчитан сразу, а возводится дополнительно, обязательно нужно отделить его от основного с помощью шва, ведь его конструкция может отличаться. В этом случае будет происходить усадка и осадка самого основания и опираемого строения.

Компенсационный шов устраивают по всей высоте примыкающего здания.

Во избежание появления в стенах зданий трещин от неравномерной осадки фундаментов или вследствие деформации материала стены при колебаниях температуры устраивают деформационные швы. Они могут быть осадочными, температурными, антисейсмическими и усадочные.

1) Осадочные швы устраивают в случае различной этажности частей здания или если залегающие в основании грунты имеют различные физико-механические свойства. В этом случае шов разрезает здание полностью на отсеки, которые могут самостоятельно работать под нагрузкой, т.е. шов разрезает и стены и фундаменты. Ширина швов 10...20 мм. Осадочные швы в стенах делают в виде шпунта толщиной, как правило 1/2 кирпича, с прокладкой двух слоев толя, а в фундаментах - без шпунта. Над верхним обрезом фундамента под шпунтом стены оставляют зазор на 1...2 кирпича кладки, чтобы при осадке шпунт не упирался в фундамент. Иначе в этом месте кладка может разрушиться. Осадочные швы в фундаментах и стенах законопачивают просмоленной паклей.

Чтобы поверхностные и грунтовые воды не проникали в подвал через осадочные швы, с наружной стороны фундамента устраивают глиняный замок или применяют другие меры, предусмотренные проектом.

Температурные швы делят надземную конструкцию строения по вертикали на отдельные части, что обеспечивает независимое горизонтальное перемещение отдельных частей здания. Швы могут иметь размеры от 50 до 200 м в зависимости от материала стены и района строительства. Отсеки стен в деформационном шве сопрягаются обычно в виде паза (штробы) и гребня с прокладкой между ними двух слоев толя и утеплением шва просмоленной паклей или гернитовым шнуром. Нередко используют устройство специальных компенсаторов из гибких металлических пластинок, между которыми помещают утеплитель. Расстояние между температурными швами указывают в проекте. Оно зависит от материала, из которого выполнена кладка стен, марки раствора и средней температуры наружного воздуха. В местах прохождения деформационного шва в торце примыкаемой стены оставляют паз (вертикальную штрабу) шириной в 1/2...1 кирпич. По вертикальной поверхности штрабы расстилают два слоя толя или пергамина и слой просмоленной пакли, выкладывают торец смежной стены в форме зуба, входящего в штрабу.

Антисейсмические швы применяются в зданиях, строящихся в районах, подверженных землетрясениям. Они разрезают здание на отсеки, которые в конструктивном отношении должны представлять собой самостоятельные устойчивые объёмы. По линиям антисейсмических швов располагают двойные стены или двойные ряды несущих стоек, входящих в систему несущего остова соответствующего отсека.

Схема расположения сейсмических поясов в зданиях с каменными стенами и конструкция антисейсмических поясов наружной стены:

А - фасад; Б - разрез по стене; В - план наружной стены; Г,Д - внутренняя часть; Е - деталь плана антисейсмического пояса наружной стены;

1 - антисейсмический пояс; 2 - железобетонный сердечник в простенке; 3 - стена; 4 - панели перекрытия; 5 - арматурный каркас в швах между панелями перекрытий;

Усадочные швы делают в стенах, возводимых из монолитного бетона различных видов. Монолитные стены при твердении бетона уменьшаются в объёме. Усадочные швы препятствуют возникновению трещин, снижающих несущую способность стен. В процессе твердения монолитных стен ширина усадочных швов увеличивается; по окончании усадки стен швы наглухо заделывают.

Для организации и гидроизоляции деформационных швов используют различные материалы:
- герметики
- замазки
- гидрошпонки

Инъекционные составы;

Эластичные ленты и др.

В кирпичных стенах деформационные швы устраивают в четверть или в шпунт. В мелкоблоковых стенах примыкание смежных участков осуществляется впритык и дополнительно защищается от продувания стальными компенсаторами.

Деформационные швы в кирпичных стенах:

А - в кирпичной стене, примыкание в шпунт; Б - в кирпичной стене, примыкание в четверть; В - с компенсатором из кровельной стали в мелкоблочной стене;

ВОПРОС 10. Железобетонные перекрытия гражданских и промышленных зданий.

Перекрытие - горизонтальная конструкция, которая разделяет по высоте смежные помещения в здании или сооружении.

По способу устройства они бывают: монолитными, сборными и сборно-монолитными. Сборные железобетонные перекрытия -устраивают из готовых элементов заводского изготовления. Они наиболее индустриальны и имеют широкое применение как в промышленном, так и в гражданском строительстве. Их подразделяют на балочные и безбалочные.

Монолитные перекрытия устраиваются на месте.Бывают: 1)Балочное монолитное; 2)Безбалочное; 3)с несъемной опалубкой; 4)с применением настила (стального профилированного).

Сборно-монолитные перекрытия- одни конструктивные элементы (плиты) являются сборными, а другие (балки) - монолитными.В соответствии с назначением перекрытий к ним предъявляют кроме экономичности и индустриальности требования прочности и жесткости, тепло- и звукоизоляции, огнестойкости и специальные (газо- и водонепроницаемость, сопротивляемость загниванию).

Простейшим видом монолитного ж.б. перекрытия является гладкая однопролетная плита. Такое перекрытие, имеющее толщину 60..100 мм. в зависимости от нагрузки и величины пролета, применяют для помещений с размерами сторон до 3 м.

При больших пролетах устраивают балочные перекрытия, которые могут быть сборными и монолитными. Так, если необходимо перекрыть помещение, имеющее размеры 8 х 18 м.

Устраивают балки пролетом 8м. с шагом 6м. Эти балки называют главными . По ним через 1.5 ..2 м. устраивают так называемые второстепенные балки,имеющие пролет 6м. По верху укладывают плиту толщиной 60..100 мм. Таким образом, конструкция перекрытия получается ребристая. Высота главной балки ориентировочно может быть принята 1/12.. 1/16 пролета, а ширина 1/8.. 1/12 от расстояния между осями. В ребристых перекрытиях 50..70 % бетона расходуется на плиту. Если данный вид перекрытия выполнен монолитным, то необходимо в сжатые сроки осуществить устройство опалубки, проведение арматурных работ и укладку бетона. Это один из недостатков данного вида перекрытия. Один из видов ребристого перекрытия является -Кессонное перекрытие представляющее собой ребристую конструкцию с взаимно перпендикулярно расположенными ребрами в нижней зоне.

Применение их связано в основном с требованиями решения интерьера. Сборные ж.б. ребристые перекрытия гораздо экономичнее монолитных, т.к. позволяют повысить индустриальность строительства, сократить трудозатраты и сроки произ-ва строит.-монтажных работ. Лучшим вариантом служит тот, где применяются плиты размером на 1 комнату.

Перекрытие деревянным по балкам . Балки располагаются, в одном направлении с шагом 600…1000 мм. и заполненяются между ними из гипсо- или легкобетонными плитами, армированных деревянными брусковыми каркасами (для междуэтажных перекрытий) или сварными стальными сетками (для чердачных перекрытий). Величина опирания на стены должна составлять 200..250 мм. Под балки укладывают бетонные подушки или стальные подкладки. Балки необходимо защитить спец. покрытием от коррозии.

Перекрытия по деревянным балкам - применяют в основном в каменных малоэтажных и деревянных зданиях, где лес является местным строительным материалом. Эти перекрытия сгораемы, подвержены загниванию и малоиндустриальны. Деревянные балки делают сплошными или составными. Рациональны и экономичны по расходу древесины клеефанерные балки из водостойкой фанеры с дощатыми поясами. При устройстве перекрытий пространство между деревянными балками заполняют накатом, опирающимся на черепные бруски. Накат может быть сделан из древесных материалов -одно- или двуслойных щитов, а также плит или блоков из легких минеральных материалов - гипсобетона, легкого бетона, керамики. Для обеспечения необходимых звуко- и теплоизоляционных качеств, а также водо- и пароизоляционных свойств перекрытие по накату смазывают глиной или покрывают рулонным материалом, поверх которых делают засыпку шлаком или другими сыпучими легкими материалами, обладающими низкой теплопроводностью.

Перекрытия по металлическим (стальным) балкам- обычно устраивают в многоэтажных промышленных зданиях со стальным каркасом по индивидуальным проектам в ограниченном объеме. Стальные балки перекрытий изготовляют из прокатных профилей, чаще двутавров. Заполнение в перекрытиях выполняют из сборных железобетонных плит, укладываемых на нижние полки балок.