• ЭИОС

О конструктивных решениях многослойных стен зданий

Повышение требований к энергосбережению и, как следствие повышение уровня тепловой защиты зданий, требует активного поиска рациональных конструктивных решений стен зданий, максимально адаптированных к климатическим условиям Севера.

В данное время применяются следующие типы наружных стен: трехслойные железобетонные панели на шпоночных связях между оболочками, навесные фасады, слоистые стены из каменных материалов, контактные фасадные системы.

Все они обладают определенными недостатками, которые выявлены при эксплуатации в регионах с менее суровыми климатическими условиями. Например, на основании исследований, проведенных в г. Москве, сделан следующий вывод: «наружные стеновые панели с дискретными шпонками ненадежны и имеют неопределенную долговечность» . Установлено, что «шпонки будут разрушаться по бетону, причем это разрушение начнется при перепаде температур, более чем в 3 раза меньшем принятого в расчете».

Основные недостатки вентилируемых фасадов: продольная фильтрация воздуха по воздушной прослойке, снижающая теплозащитные показатели ограждения , увеличение в 1,9 и 2,8 раза теплопроводности минераловатных плит под воздействием циклического замораживания и оттаивания , осадка и высокая гигроскопичность утеплителя и др.

При возведении слоистых стен с применением гибких связей в плите перекрытия устраивают сквозные колодцы, заполненные вкладышами из минераловатных плит . При этом между колодцами остаются элементы железобетонного перекрытия, являющиеся значительными теплопроводными включениями Расчеты показывают, что они снижают приведенное сопротивление теплопередаче стены до 20%. Вызывает сомнение и долговечность совместной работы связей и наружной оболочки кладки в условиях резко-континентального климата и знакопеременных температур, а также при сейсмических воздействиях. О малой долговечности и других недостатках контактных фасадных систем (нанесение штукатурки по наружной поверхности теплоизоляции) подробно описано в статье.

В данное время МИП «Оптимстрой» работает над проектом «Разработка и внедрение рациональных конструктивных решений многослойных стен зданий», в рамках которой получены патенты на изобретения и полезные модели, связанные с технологией строительства, основанной на возведении многослойной стены здания с внутренней стороны здания с применением фасадных сборных железобетонных навесных панелей, которая позволяет избежать вышеуказанных недостатков строительства.

Для ознакомления с некоторыми разработками приводим их краткие описания. Например, конструкция многослойной стены здания (патент на полезную модель №85176) отличается тем, что фасадные панели имеют в верхней части стальные петли, с помощью которых навешиваются на стальные крюки, размещенные на торцах консолей монолитного железобетонного перекрытия, выступающих за пределы несущих конструкций (рис.1).

В нижней части панель имеет закладную деталь, которая после установки панели в проектное положение приваривается с помощью стального стержня к закладной детали, имеющейся в фундаментной балке. После навешивания панелей по всему фасаду здания и заделки стыков, производят кладку внутренней оболочки стены из мелкоштучных материалов (блоков или кирпичей). В процессе кладки между внутренней и наружной стенками остается воздушная прослойка, которую периодически заполняют теплоизоляционным материалом. При этом длина (вылет) консоли с крюком верхнего перекрытия и петли обеспечивают размер прослойки, достаточный для размещения теплоизоляции требуемой толщины.

При способе монтажа стен с использованием патента на полезную модель №65918 «Фасадная сборная навесная панель» консоли с монтажными крюками имеет панель. Монтажные крюки изготавливаются отдельно от плиты и привариваются в единое целое посредством закладных деталей непосредственно перед монтажом. Панели навешиваются на петли, установленные на элементах каркаса здания.

Конструкцию многослойной стены здания, на которую была подана заявка на полезную модель (заявка №2011121821) и Роспатентом принято решение о выдаче патента, планируется использовать при строительстве оконно-дверного цеха ОАО «ДСК». Фасадная железобетонная панель вертикальной разрезки, высота которой достигает 7,2 и более метров, передает нагрузку от собственного веса непосредственно на фундаментную балку и к тому же выполняет функцию несущего слоя многослойной стены (Рис.2).

После установки фасадной панели на фундаментную балку они соединяются друг с другом посредством закладных деталей. После выверки панели по вертикали к ее монтажным петлям (закладным деталям) крепятся стальные связи, которые другим концом соединяются с закладными деталями или петлями балок (монолитного перекрытия). На стальные детали наносится холодная оцинковка "Zinga". К внутренней поверхности фасадных панелей с помощью коннекторов и клея прикрепляются плиты теплоизоляции. На внутреннюю поверхность утеплителя наносится штукатурка по сетке, закрепленной на коннекторах. Размещение штукатурного слоя с внутренней стороны, в отличие от его нанесения к наружной поверхности теплоизоляции, обеспечивает его долговечность. Подобную технологию возведения стен можно применять при строительстве зданий, имеющих низкую относительную влажность внутреннего воздуха. При строительстве жилых зданий, когда требуется размещение слоя пароизоляции, целесообразно использовать другой способ сооружения стен.

Федеральным институтом патентной собственности зарегистрирована заявка №2011129502 «Способ монтажа наружной стены с применением фасадных панелей».

При сооружении многослойной стены здания в качестве наружного слоя используются фасадные железобетонные панели, имеющие в верхней части стальные петли, с помощью которых навешиваются на стальные крюки, размещенные на торцах консолей монолитного железобетонного перекрытия, например между первым и вторым этажами (Рис.3).

В нижней части панель имеет закладную деталь, которая после установки панели в проектное положение приваривается с помощью стального стержня к закладной детали, имеющейся в фундаментной балке (начиная со второго этажа стальной стержень приваривается к закладным деталям панелей). К внутренней поверхности панели с помощью клея и коннектора осуществляется крепление плит теплоизоляции. На поверхности теплоизоляционного слоя размещается пароизоляционный материал. В местах соединения петель панели с крюками консолей перекрытия целесообразно утепление производить монтажной пеной, засыпными или волокнистыми теплоизоляционными материалами. Внутренний слой стены устраивается из плит (листов) различных материалов: ЦСП, ГВЛ, СМЛ и т.п. Они крепятся к фасадным панелям (с прижимом к теплоизоляции) с помощью стальных коннекторов. Таким образом, каждая фасадная навесная панель многоэтажного здания выполняет и несущую функцию, так как воспринимает нагрузку от расположенных непосредственно перед ней участков теплоизоляции и внутреннего слоя стены. Способ позволит снизить трудоемкость и затраты на монтаж стен послойной сборки, исключить мокрые процессы.

Основные преимущества предлагаемых конструктивных решений стен и способов их возведения:

  • увеличение сопротивления теплопередаче за счет снижения теплопроводных включений;
  • исключение проблемы сквозных стыков;
  • отказ от применения лесов и подмостей, которые сооружаются при монтаже стен с вентилируемыми фасадами;
  • снижение воздействия температурных деформаций фасадной панели на шпонки (в трехслойных железобетонных панелях с дискретными связями возникают значительные напряжения за счет температурных деформаций наружной оболочки);
  • монтаж фасадной панели по всему контуру здания позволит обеспечить допустимые условия для проведения теплоизоляционных и кладочных работ в зимних условиях;
  • технологичность возведения по сравнению с другими вариантами стен послойной сборки;
  • экономичность (снижение затрат на возведение 1м2 стены до 1,5 раза) при обеспечении долговечности;
  • внедрение патента №2399731 позволит снизить нагрузки на перекрытие и фундаменты, а также исключить потребность в панелевозах.

Литература

1. Шапиро, Г.И. О расчете трехслойных ограждающих панелей на температурно – климатические воздействия / Г.И.Шапиро, И.З.Горбовец, Б.А.Смотрицкий, В.С.Коровкин // Промышленное и гражданское строительство. – 1999. - №12. – С.22 – 26.

2. Гагарин, В.Г. Учет продольной фильтрации воздуха при оценке теплозащиты стен с вентилируемым фасадом / В.Г.Гагарин, В.В.Козлов, А.В.Садчиков // Промышленное и гражданское строительство. – 2005. - №6. – С.42 – 45.

3. Гусев, Б.В. Теплопроводность минераловатных плит в условиях эксплуатационных воздействий / Б.В.Гусев, В.А.Езерский, П.В.Монастырев // Промышленное и гражданское строительство. - .2005. - №1. – С.48 – 49.

4. Зиновьев, В.С. Теплоэффективные наружные стены / В.С.Зырянов, В.И. Штейман // Жилищное строительство. – 2001. - №5. – С.10 – 12.

5. Евсеев, Л.Д. Проблема выбора способа утепления фасадов зданий (энергосбережение не гарантирует сбережения ресурсов) / Л.Д.Евсеев, В.И.Сучков, В.В.Горбунов // Строительные материалы, оборудование, технология ХХ века. – 2006. - №5. – С.30 – 31.