Лекции по «Строительным конструкциям транспортных сооружений» осенний семестр

СТЕНЫ И ПЕРЕГОРОДКИ


СТЕНЫ – ограждающая и в большинстве случаев несущая конструкция зданий. Стены подразделяют на наружные и внутренние. Наружные стены предназначены для защиты жилых помещений от атмосферных воздействий осадков, ветра, температуры, городского шума, солнечной радиации и для передачи нагрузок от собственной массы, крыши, балко-нов, перекрытий и покрытий на фундаменты. Внутренние стены также несут нагрузки и, кроме того, разделяют помещения. Т.е. они являются звукоизоляционными и противо-пожарными барьерами.
И наружные, и внутренние стены разделяют на несущие, самонесущие и навесные.
Исходя из назначения стены, как ограждающей конструкции, она должна быть мало теплопроводна, теплоустойчива, не продуваема, стойка от действия “косых” дождей и достаточно звуконепроницаема.
Стена как несущая конструкция должна быть прочной, чтобы обеспечить передачу нагрузок на фундамент, не должна пропускать в толщину водяные пары из помещения. Скопление сорбционной влаги в конструкции стены вызывает снижение ее теплотехни-ческих качеств. При переменном замерзании и оттаивании конденсата внутри ограждения стена деформируется.
Эффективной и оправдавшей себя в эксплуатации является однослойная стена из прочных, мало теплопроводных, звуконепроницаемых, долговечных и стойких от атмосферных воздействий материалов.
Материал для стен:

1. 
   Основным стеновым материалом является красный кирпич. Его применяют для кладки наружных и внутренних стен, столбов и изготовления кирпичных панелей.
   

2. 
   Стены помещений с невысокой влажностью изготовляют из керамических камней, силикатного автоклавного, известково-шлакового (плотность выше, чем у красного) и известково-зольного кирпича. Применяется также пустотелый и легкий кирпич. Эти материалы имеют в отличие от красного кирпича значительно меньшую плотность и это позволяет увеличить их размеры (0,25 * 0,12 * 0,14 и 0,25 * 0,25 * 0,14).
   
3. 
   Блоки из шлако- и керамзитобетона размером 0,188 * 0,39 * 0,19(h) м. Их прочность и морозостойкость невысоки. Поэтому их используют для стен зданий до 5-и этажей с нормальным тепло влажностным режимом эксплуатации. Керами-ческие блоки изготавливают с вертикальными и горизонтальными пустотами. Из первых выкладывают стены высотой до 3-х этажей, а из вторых – до 4-х. Блоки изготавливают и из естественных материалов. В южных районах применяют мелкие блоки из ракушечника, туфа и пористого песчаника. Стены облицовывают самым разнообразным материалом: от плит естественного камня до штукатурки. Для облицовки применяют лицевой кирпич и легкие керамические блоки. Кроме того, стены облицовывают ковровой керамической глазурованной плиткой.
   
4. 
   В сборном домостроении применяют крупные стеновые блоки и панели. Их изготовляют из однородного материала или делают многослойными. В однородных деталях применяют легкие конструктивные (керамзитобетон) и конструктивно-теплоизоляционные бетоны. Они имеют хорошие прочностные характеристики поэтому способны воспринимать значительные нагрузки. Кроме того, они имеют относительно небольшую плотность и поэтому они достаточно теплостойки. Конструктивно-теплоизоляционные бетоны (ячеистые) менее прочны. Они имеют небольшую плотность, т.е. низкий коэффициент теплопроводности.
   
5. 
   В последнее время применяются прокатные металлопластмассовые навесные панели. В качестве теплоизолирующего заполнения здесь применяется пористая пластмасса. К ней с двух сторон приклеивается гофрированная оболочка из анодированного металла (алюминия). Эти панели чаще применяют в промыш-ленном строительства. Панели выпускают в виде длинномерного материала. Режут на месте специальными механическими пилами и крепят к каркасу винтами-саморезами.
   
6. 
   В стенах малоэтажных зданий в сельской местности применяют дерево. Из круглого леса и брусьев собирают стены рубленых домов. Пиленый лес – доски, бруски, вагонка – применяется для устройства каркасно-засыпных и щитовых стен.
   
7. 
   Внутренние стены проектируют из условий прочности и звукоизоляции. Эти два требования по своим физическим свойствам совпадают: чем плотнее материал внутренней стены, тем он более прочный и менее звукопроводный. Для устройства внутренних стен также эффективно по требованиям звукоизоляции применять слоистые конструкции с чередованием плотных и рыхлых слоев.
   
8. 
   Самонесущие по прочности должны быть рассчи-таны на прочность и устойчивость от собственного веса.
   
9. 
   Навесные легкие стены из эффективных теплоизоляционных материалов предназначены только для разделения или защиты помещений от атмосферных влияний и шума. Облегченные навесные стены, как правило, малотеплопроводны и малотеплоустойчивы. Стены выполняют, выкладывая из мелкоштучных материалов или монтируя из крупных деталей, изготовленных на заводе.
   

Кирпичные стены. Толщину кирпичных стен определяют расчетом по прочности и теплотехническим характеристикам. Размеры выдерживают кратными габаритам кирпича. Основными типами кирпичных стен являются стены в 2,5, 2, 1,5 и 1 кирпич толщиной соответственно 0,64, 0,51, 0,38 и 0,25 м. Сплошные кирпичные стены материалоемки. На 1 м3 кладки расходуют 400-410 штук кирпича, требуют больших затрат труда и имеют большую массу. Поэтому стали применять облегченные конструкции.
Одним из методов облегчения стен является устройство уширенных вертикальных швов. Кладку выполняли на теплом растворе. Эти виды конструкций представляют две стенки (версты) – наружную и внутреннюю толщиной в 0,5 кирпича с заполнением средней части толщиной 0,20-0,27 м менее теплопроводным материалом, чем кирпич, например, легким бетоном с заполнителем из шлака, керамзита, перлита и т.д. Облег-ченные стены имеют сопротивление теплопередаче такое же, как и сплошная стена в 2,5 кирпича, но их масса и толщина меньше. Поэтому они имеют меньшую прочность и их применение ограничено.
Для облегчения стен и повышения их сопротивления теплопередаче в качестве стенового материала применяют легковесный (пористый) и дырчатый кирпич.
Крупнопанельные стены. Эти стены имеют намного меньше стыков, чем блочные, т.к. панели имеют высоту и ширину размером “на комнату” или две. На заводе в них вставляются оконные и дверные блоки. Панели делают однослойные и многослойные.
Однослойные панели изготовляют из легкого бетона: керамзитобетона, перлито-бетона или шлакобетона; из ячеистых бетонов – пенобетона или газобетона. Эти бетоны имеют высокое сопротивление теплопередаче Rо. Однослойные стены производят с защитно-отделочным наружным слоем толщиной 5-7 см или защитно-отделочным наружным и внутренним слоями толщиной каждый не менее 2 см. Эти слои защищают стены от намокания под действием атмосферной влаги, но не препятствуют диффузии паров из внутренних помещений и испарению во внешнюю среду.
Многослойные панели состоят из несущего, утепляющего и наружного отделочно-защитного слоев. Для наружных слоев выбирают теплоизоляционные материалы с высоким сопротивлением теплопередаче. Эти материалы имеют повышенную способ-ность к влагоотдаче. Поэтому в толще стены поддерживается оптимальный тепловлаж-ностный режим, т.к. с поверхности быстро удаляется не только дождевая вода, но и влага, проникающая из воздуха помещений. В тоже время теплоизоляционные материалы отли-чаются и высоким водопоглощением, поэтому их предохраняют тонким влагозащитным покрытием, обеспечивающим испарение. Толщина наружных защитно-отделочных слоев – 5-7 см. Материал внутренних слоев должен иметь большую теплопроводность. Обычно это несущий конструктивный слой. Толщина его – 7-12 см, материал слоя, как правило, плотный бетон. Несущий слой проектируется с расчетом передачи на него нагрузки от перекрытий и покрытий. В 3-х-слойной панели несущий элемент состоит из 2-х слоев, связанных между собой арматурой из антикоррозионной стали. Такое решение много-слойной панели необходимо для того, чтобы стена не так сильно поглощала влагу из воздуха помещений. Иначе появляется конденсат паров на внутренней поверхности и отсыревание конструкции. Увлажнение приводит к снижению теплотехнических свойств стены, т.к. при увлажнении уменьшается термическое сопротивление Rо материала.
Утепляющий слой состоит из легкого бетона или ячеистого бетона, а в 3-х-слойных панелях – из полужестких минераловатных плит или стекловолокнистых плит. Толщина утепляющего слоя определяется теплотехническим расчетом.
Эффективность эксплуатации крупнопанельных стен зависит от конструкции и качества выполнения вертикальных и горизонтальных стыков. Стыки подвержены деформации, связанной с температурными и влажностными изменениями габарита панелей, а также с взаимной подвижностью слагающих панели конструктивных и теплоизоляционных слоев. Эти деформации могут нарушить герметизацию стыков.
При проектировании стыков надо предусмотреть защиту помещений от продувания, увлажнения косыми дождями и промерзания стыков. Причем стыки должны быть простыми и малотрудоемкими, из долговечных герметизирующих материалов. Стыки должны обеспечивать расчетную прочность и устойчивость наружных стен. Это обеспечивается монтажным бетоном, а герметизация стыка – полимерной мастикой и герметизирующей прокладкой.