для чего нужен деформационный шов в здании
Деформационные швы в зданиях – какие и зачем
Архив рассылки «Непрошеные советы» для начинающих проектировщиков. Выпуск № 28.
В этом выпуске непрошеных советов я поговорю о деформационных швах.
Сразу хочу заметить, что выполняя шов, нужно точно представлять его назначение. Есть температурно-усадочные швы (в кладке, в металле, в железобетоне), которые предназначены для защиты конструкции от разрушений при перепаде температур (даже зима-лето). А есть швы осадочные – те, которые страхуют здание от разрушения вследствие неравномерных осадок основания под фундаментом. Есть швы, совмещающие обе функции.
По первому типу швов все предельно ясно: их нужно делать, если длина конструкции превышает нормируемую. Дело в том, что любой материал при изменении температуры расширяется или сжимается. Величины этих деформаций достигают очень приличных значений, и в итоге могут привести к разрушению, поэтому нормы предусматривают жесткие требования по организации швов в конструкциях. Допустим, для железобетона требования по максимально допустимой длине приведены в Пособии по проектированию бетонных и железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры.
То же самое можно найти в соответствующих нормах для кладки и металлических конструкций.
Если шов делать очень и очень не хочется, можно подтвердить расчетом, что при данной длине конструкции шов не требуется. Вот только обычно этого никто не делает, т.к. проще заложить шов…
Что представляет собой температурный шов? Это может быть просто зазор в конструкции, заполненный легкосжимаемым материалом и позволяющий стене (или другому протяженному элементу) спокойно расширяться-сжиматься при нагревании-охлаждении. Расчетами и опытным путем уже определено, какой длины может быть конструкция, чтобы она могла пережить температурные деформации без разрушения – при большей длине всегда есть риск возникновения трещин. Еще один нюанс: всегда проверяйте в литературе, на сколько расширяется тот или иной материал, чтобы толщины шва было достаточно для деформаций. То есть, алгоритм конструирования шва должен быть следующим:
— сначала определяете, на сколько способен расширяться материал при максимально возможной температуре в месте строительства;
— затем проверяете величину деформации при конкретной длине температурного отсека (чем он длиннее, тем больше деформация);
— после этого задаетесь шириной температурного шва, который должен покрыть температурные расширения материала.
Осадочные швы – с ними не все так однозначно. Проектировщик должен четко представлять, нужен ли такой шов, и зачем он нужен.
Для начала нужно запомнить, что осадочные швы надо делать в следующих случаях:
— если делается пристройка к существующему зданию;
— если есть перепад по высоте более чем в два этажа;
— если есть значительная разница в нагрузках в разных частях здания;
— если есть неравномерные слои грунта (вклинивающиеся и т.д.);
— если присутствуют просадочные или другие неблагоприятные инженерно-геологические условия, а здание – значительных размеров.
Что такое осадочные швы? Если температурные швы могут быть выполнены лишь в части конструкции (например, в кирпичной кладке или в надземной металлической части здания), то осадочные швы всегда выполняются от верха до низа здания – они должны разрезать все, и фундамент, и крышу. Осадочные швы, по сути, делят здание на две и более отдельных частей. Это очень важный момент, о котором не следует забывать. Если вы запроектируете шов в стене, но забудете о нем в перекрытии (или, что еще хуже – в фундаменте), то толку от такого шва будет мало. Просто напряжения перераспределятся, и трещины возникнут в другой части здания – но возникнут.
Еще обратите внимание на следующее: осадочный шов – это не всегда сквозная щель. Иногда к вопросу можно подойти творчески, главное понимать, зачем нам шов-то нужен. А нужен он для того, чтобы при разных осадках конструкции не разрушились. То есть, конструкции должны быть податливыми к деформациям – это главный критерий. Такую податливость можно обеспечить явным шарниром при опирании перекрытия в одном из пролетов здания, как показано на рисунке ниже. Можно себе представить, что при осадке одного из блоков, перекрытия просто слегка повернутся в месте опирания, но целостность здания нарушена не будет.
Рисунок взят из очень хорошей книги по швам, советую с ней ознакомиться. Ф. Волдржих «Деформационные швы в конструкциях наземных зданий».
Деформационные швы: для чего они нужны и как используются?
Деформационные швы представляют собой специальные разрезы в конструкции сооружения, призванные разделить его на самостоятельные секции. Таким образом, проектировщики значительно снижают уровень нагрузок, оказываемых на блоки в участках, подверженных деформации при значительных перепадах температур и сейсмической активности. Также деф. швы необходимы для защиты здания от неравномерной усадки грунта. В отношении монтажа швов установлен ряд методических рекомендаций, государственных стандартов и норм, соблюдение которых строго обязательно.
Профили к деформационным швам
Для их заполнения применяются материалы, обладающие достаточной герметичностью, пластичностью, упругостью и изоляционными свойствами. В качестве наполнителей для швов используют специальные замазки, герметик, эластичные ленты, гидрошпонки. Прежде всего, заполнение шва необходимая мера в многоэтажных сооружениях.
Виды профилей классифицируются, исходя из назначения шва. Различают:
В зависимости от задач, поставленных перед деформационным швом, профили могут быть:
Для чего используется деформационный шов?
Рассмотрим ключевые цели его применения:
Разделительные швы в строительстве
Особенности разделительных швов
Каждому виду характерна своя уникальная специфика. Рассмотрим типы разделительных швов и их функциональное назначение:
Температурные
Применяются с целью обезопасить конструкцию от температурных сдвигов и колебаний. Их использование необходимо даже при стабильном, умеренном климате: вследствие перехода температуры от летней к зимней на зданиях появляются трещины, глубина которых зачастую достигает критических отметок. Возникновение трещин способно привести к тотальной деформации как самой “коробки”, так и основания. Чтобы избежать подобного исхода, в процессе строительства здание подвергается шовному разделению. Расстояние между швами определяется, исходя из материалов строительства. Также учитывается температурный максимум, характерный для местности. Температурные разделительные швы могут применяться исключительно на стенных поверхностях, что связано с минимальной подверженностью основания к температурным колебаниям.
Усадочные
Такие швы используются не столь часто, как температурные. Как правило, их применяют в отношении монолитно-бетонных конструкций. Связано это со склонностью бетона к затвердеванию и покрытию трещинами, способными разрастаться и образовываться полости. Если фундамент буквально испещрен трещинами, со временам основание может не справиться с нагрузками и полностью разрушиться.
Усадочный шов может применяться лишь тогда, когда фундамент полностью затвердел. Соблюдать данное правило строго необходимо, так как действие данного шва основано на его разрастании и полном заполнении объема до момента полного затвердевания бетона. После полной усадки фундамента основание надежно защищено от трещин.
Осадочные
Сейсмические
Конструкции, служащие для повышения сейсмической устойчивости сооружения. Укрепления подобного типа активно применяются в районах повышенной сейсмоактивности. В городах, находящихся в зоне риска возникновения землетрясения, цунами и оползней, сейсмические разделительные швы являются обязательным элементом конструкции здания. Сейсмические швы призваны обезопасить дом от деформации вследствие толчков почвы. Их проектирование проводится по строго индивидуальным схемам. В результате проектирования внутри сооружения создается целая сеть самостоятельных сосудов, разделенных по периметру сейсмическими швами. Особенность такой конструкции состоит в ее особой устойчивости к обрушению.
Для чего служит деформационный шов?
При строительстве и проектировке сооружений различного назначения используется деформационный шов, который необходим для укрепления всего строения. Задачей шва является безопаность строения от сейсмических, осадочных и механических воздействий. Данная процедура служит дополнительным укреплением дома, защищает от разрушения, усадки и возможных сдвигов и искривлений на почве.
Определение деформационного шва и его виды
Деформационный шов – разрез на строении, который снижают нагрузку на части сооружения, чем повышает устойчивость здания и уровень его сопротивления к нагрузкам.
Такой этап строительства имеет смысл применять при проектировании помещений большой протяженности, размещении строения в местах слабого грунта, активно действующих сейсмических явлений. Шов делается и в местностях с большим уровнем осадков.
Исходя из назначения, деформационные швы разделяются на:
В некоторых строениях, из-за особенностей их расположения применяются комбинации методов, служащие для защиты сразу от нескольких причин деформации. Это может быть вызвано, когда местность на которой возводиться строительство имеет почву, склонную к проседанию. Также рекомендуется делать несколько видов швов при возведении протяженных высоких домов, с множеством различных конструкций и элементов.
Температурные швы
Эти методы строительства служат защитой от перемены и колебаний температуры. Даже в городах, расположенных в зонах с умеренным климатом при переходе от высокой летней температуры до низкой зимней, на домах часто возникают трещины различных размеров и глубины. Впоследствии они приводят к деформации не только коробки сооружения, но и основания. Во избежание этих проблем, здание делится швами, на расстоянии которое определяется исходя из материала из которого возведено сооружение. Также во внимание принимается максимальная низкая температура, характерная для этой местности.
Такие швы применяются только на стенной поверхности, поскольку фундамент из-за расположения в земле, менее подвержен температурным перепадам.
Усадочные швы
Применяются реже других, в основном при создании монолитно-бетонного каркаса. Дело в том, что бетон при затвердевании часто покрывается трещинами, которые впоследствии разрастаются и создают полости. При наличии большого количества трещин фундамента, конструкция здания может не выдержать и рухнуть.
Шов применяется только до момента полного затвердевания фундамента. Смысл его применения в том, что он разрастается до того момента пока весь бетон не станет твердым. Таким образом, бетонный фундамент полностью усаживается, не покрываясь при этом трещинами.
После окончательного высыхания бетона, разрез нужно полностью зачеканить.
Чтобы шов получился полностью герметичным и не пропускал влагу, применяют особые герметики и гидрошпонки.
Осадочные деформационные швы
Такие конструкции применяются при строительстве и проектировании сооружений разной этажности. Так, например, при строительстве дома, в котором с одной стороны будет два этажа, а с другой три. В таком случае, та часть постройки где три этажа, оказывает на почву гораздо большее давление, чем та где всего два. Из-за неравномерного давления, почва может проседать, тем самым вызывая сильное давление на фундамент и стены.
От смены давления, различные поверхности сооружения покрываются сетью трещин и впоследствии подвергаются разрушению. Для того чтобы предотвратить деформацию элементов конструкции, строители применяют осадочный деформационный шов.
Укрепление разделяет не только стены, но и фундамент, тем самым защищая дом от разрушения. Имеет вертикальную форму и располагается от крыши до основания сооружения. Создает фиксацию авсех частей сооружения, защищает дом от разрушений, деформаций разной степени тяжести.
По завершении работ, необходимо герметизировать само углубление и его края для полной защиты строения от влаги и пыли. Для этого применяются обычные герметики, которые можно найти в строительных магазинах. Работа с материалами осуществляется по общим правилам и рекомендациям. Важным условием обустройства шва является его полная заполненность материалом так, чтобы внутри не осталось пустот.
На поверхности стен они изготавливаются из шпунта, с толщиной примерно половину кирпича, в нижней части шов делается без шунта.
Для того чтобы внутрь здания не попадала влага, на внешней части подвала оборудуется глиняный замок. Таким образом, шов не только защищает от разрушения строения, но и оказывается дополнительным герметиком. Дом защищается от грунтовых вод.
Такой вид швов обязательно обустраивается в местах соприкосновения различных участков здания, в таких случаях:
Сейсмические швы
Такие конструкции еще называют антисейсмическими. Создавать такого рода укрепления нужно в районах с повышенной сейсмической природой – наличие землетрясений, цунами, оползней, извержений вулканов. Чтобы здание не постарадало от непогоды, принято строить такие укрепления. Конструкция призвана защитить дом от разрушений во время земельных толчков.
Сейсмические швы проектируются по собственной схеме. Смысл проектировки – создание внутри здания отдельных не сообщающихся сосудов, которые по периметру будут разделены деформационными швами. Часто внутри здания деформационные швы располагаются в форме куба с равными гранями. Грани куба уплотняются при помощи двойной кирпичной кладки. Конструкция рассчитана на то, что в момент сейсмической активности, швы удержат конструкцию не дав обрушиться стенам.
Применение различных видов швов при строительстве
При колебаниях температур, конструкции, изготовленные из железобетона подвержены деформации – могут менять свою форму, размеры и плотность. При усадке бетона, конструкция со временем укорачивается и проседает. Поскольку проседание происходит неравномерно, то при снижении высоты одной части конструкции, другие начинают смещаться, тем самым разрушая друг друга или образовывают трещины и углубления.
В наше время каждая железобетонная конструкция является целостной неделимой системой, которая сильно подвержена к изменениям в окружающей среде. Так, например, при осадке грунта, резких колебаниях температуры, осадочных деформациях между частями конструкции возникает обоюдное дополнительное давление. Постоянные смены давления приводят к образованию на поверхности конструкции различных деффектов – надколов, трещин, вмятин. Для избежания образования дефектов здания, сторителями применяются несколько видов разрезов, которые призваны упрочнить здание и защитить его от различных разрушающих факторов.
С целью уменьшить давление между элементами в многоэтажных или протяженных зданиях необходимо применять осадочные и температурно-усадочные виды швов.
Для того чтобы определить необходимое расстояние между швами на поверхности сооружения, во внимание принимаются уровенбь гиюкости материала колонн и соединений. Единственным случаем, когда нет необходимости устанавливать температурные швы – наличие катучих опор.
Также расстояние между швами часто зависит от разницы между наибольшей и наименьшей температурой окружающей среды. Чем ниже температура, тем дальше друг от друга должны располагаться углубления. Температурно-усадочные швы пронизывают строение от кровли до основания фундамента. В то время как осадочные изолируют разные части здания.
Усадочный шов иногда образовывается путем установки нескольких пар колонн.
Температурно-усадочный шов обычно образуется путем устройства парных колонн на общем фундаменте. Осадочные швы тоже проектируются путем установки нескольких пар опор, которые находятся напротив друг друга. В этом случае, каждая из опорных колонн должна быть оборудована собственным фундаментом и крепежом.
Конструкция каждого шва призвана быть четко структурированной, надежно фиксировать элементы строения, быть надежно герметизированной от сточных вод. Шов должен быть устойчив к перепадам температур, наличию осадков, противостоять деформации от износа, ударов, механических воздействий.
Швы обязательно делаются в случае нервностей грунта, неодинкаовой высоте стен.
Деформационные швы утепляются при помощи минеральной ваты или пенополиэтилена. Это вызвано необходимостью защиты помещения от холодных температур, проникновения грязи с улицы, и обеспечивается дополнительная звукоизоляция. Используются и другие виды утеплителей. Изнутри помещения, каждый шов герметизируются эластичными материалами, а со стороны улицы – герметиками способными защитить от атмосферных осадков или нащельниками. Облицовочный материал не перекрывают деформационный шов. При внутренней отделке помещения шов прикрываетя декорирующими элементами по усмотрению строителя.
В строительстве различных сооружений применяются деформационные швы. Они укрепляют все строение и также служат для компенсации разницы от осадки, от перепадов температур, словом всего, что неизменно сопровождает любое строительство.
Обратимся к определению. Деформационный шов – это вертикальный технологический разрез, который разделяет сооружение, формируя тем самым отдельные блоки. Это придает постройке большую степень упругости, понижает действующие усилия на покрытия и архитектурные конструкции, находящиеся в непосредственной близости. Необходима герметизация, для чего швы заполняются упругим изоляционным материалом.
Технические параметры швов указаны в проектной документации зданий и сооружений.
Деформационный шов уменьшает нагрузку на элементы конструкции в тех местах, где возможна деформация, при сейсмических воздействиях, колебаниях температур и других явлениях, способных вызывать собственные нагрузки, которые снижают несущую способность.
Этап строительства с формированием деформационных швов имеет смысл при проектировании протяженных сооружений, на территориях выраженной сейсмической активности, в местностях, где слабый грунт или высокий уровень осадков.
Главная задача деформационных швов – обеспечение безопасности строения от различных воздействий на здание, разрушения, усадки и непредвиденных искривлений на почве.
В зависимости от специфики технологических решений сооружения, природных, климатических, инженерных и геологических условий строительства наружные стены и остальные конструкции при необходимости рассекаются деформационными швами.
Виды деформационных швов
Исходя из функций, их можно разделить на несколько типов:
Иногда по ряду причин, прежде всего из-за различных мест расположения швов применяют их в комбинации, что прекрасно защищает от многих причин деформации.
Этот метод комбинации швов используется, когда почва под фундаментом склонна к проседанию. Сразу несколько разновидностей швов также применяют при строительстве домов большой протяженности и одновременно высокий, где присутствуют многообразные конструкции и элементы.
Рассмотрим отдельно каждый из типов швов.
Температурные швы
Такие швы делят здание на отдельные части (отсеки) и протяженностью бывают включительно от уровня грунта до кровли. Но фундамент такие швы не затрагивают, он находится ниже уровня грунта, там температурные колебания выражены в меньшей степени и не подвергаются деформации существенно. Применяются только на стенной поверхности.
Температурные швы делают в протяженных стенах для избегания трещин, которые появляются при изменении температуры. Расстояние между ними может колебаться от 20 до 200 метров, находится в зависимости от материала, из которого выполнены стены и района строительства здания. Ширина самого шва может быть от 20 мм (минимальная) и больше, в зависимости от материала стен и расчетной температуры зимнего периода в районе строительства.
Температурные швы необходимы даже в городских сооружениях, расположенных в умеренном климате, так как перепады температур здесь особенно влияют на строения в период смены сезонов. На стенах домов часто можно увидеть трещины различные по размеру и глубине. Это может приводить к деформациям коробки сооружения и основания. Именно для того, чтобы избежать подобных проблем сооружение при строительстве разделяется температурными швами.
Температурные швы можно совмещать со швами осадочными, это делают если необходимо при обязательном использовании разных видов деформационных швов.
Такие швы называют температурно-осадочными.
Осадочные швы
Некоторые части здания могут быть разными по высоте. В таком случае грунт основания под частями здания воспринимает различные нагрузки. Грунт деформируется неравномерно, что может спровоцировать появление трещин в стенах и прочих конструкциях строения. Еще одна причина неравномерного оседания грунта основания — это различный состав и структура самого основания в пределах площади застройки. Поэтому в зданиях большой протяженности, даже когда этажность одинакова, могут наблюдаться осадочные трещины. Что бы этого избежать, а такие деформации опасны, применяют осадочные швы. Такие швы разрезают сооружения при строительстве по всей высоте, в том числе затрагивая фундамент, чем и отличаются от температурных швов.
То есть в домах где, с одной стороны три этажа, а с другой четыре подойдут именно осадочные деформационные швы. Они имеют вертикальную форму, создают фиксацию всех частей здания, тем самым защищая дом от разрушения. После завершения строительных, углубление и его края для защиты от попадания воды и частиц пыли нужно заполнить герметиком. Применяют обычные средства для герметизации, которые можно приобрети в любом строительном магазине.
Важно, чтобы шов был полностью заполнен материалом, внутри не должно оставаться пустот. На поверхности стен шов делают из шпунта, толщина составит около половины кирпича, в нижней же части – без шпунта. Что бы влага не попадала внутрь здания, необходимо оборудовать глиняный замок на внешней части подвала. Так осадочный шов и защищает от разрушения постройку, и дополнительно герметизирует, защищая дом от грунтовых вод.
Такое шов необходимо применять, когда есть вероятность неравномерной просадки фундамента.
Усадочные швы
Такие швы применяются нечасто, например, при возведении монолитно-бетонного каркаса. Так как бетон имеет свойство при затвердевании покрываться трещинами, затем они могут разрастаться и образовывать полости. Когда таких трещин в фундаменте довольно много, конструкция может не выдержать и обрушиться.
Что бы этого избежать применяют усадочный шов, который необходимо делать только до того, как полностью затвердеет фундамент. Шов разрастается до того момента пока бетон не затвердеет. Так фундамент из бетона полностью усаживается и не покрывается трещинами в процессе. Как только бетон окончательно высохнет, разрез необходимо зачеканить полностью. Шов должен быть герметичным, именно поэтому, что бы он не пропускал влагу, используют специальные герметики и гидрошпонки.
Сейсмические швы
Еще эти швы называют антисейсмическими, используют их при строительстве сооружений в районах сейсмической активности, где могут быть цунами, оползни, извержения вулканов. Швы защищают здание от разрушений при различных стихийных бедствиях, в частности от подземных толчков.