Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Чердачные перекрытия при плоских крышах

В конструкциях плоских крыш с железобетонными чердачными перекрытиями для повышения жесткости последних, особенно в угловых опорных участках, могут быть также применены рандбалки. Чердачные перекрытия плоских крыш (которые мы можем называть «покрытия», так как они, как правило, выполняют функции несущего элемента для конструкции кровли в плоских крышах) более, чем какие-либо другие конструкции здания, подвержены температурным деформациям, возникающим в результате солнечного облучения. Единственное средство для уменьшения этих деформаций — хорошая теплоизоляция, которая должна надежно защитить всю наружную поверхность плит чердачного перекрытия; тем не менее полностью исключить температурные деформации чердачного перекрытия невозможно.

Повреждения конструкций могут иметь место в тех случаях, когда температурные напряжения растяжения и сжатия, возникающие в угловых участках плоских крыш, передаются несущей конструкции посредством жестких опорных участков, а также в случае жесткого защемления перекрытий другими частями здания или же при непосредственном контакте чердачных перекрытий с этими конструкциями. Чтобы иметь возможность назначить те или другие мероприятия для профилактики потенциальных повреждений, следует определить величины деформаций угловых участков покрытий (при наличии растягивающих напряжений) по формуле

Коэффициенты температурного расширения отдельных строительных материалов приведены в специальной литературе [2] и [39]. В последнем случае эти коэффициенты даны в сочетании с показателями набухания и усадки соответствующих материалов, что в принципе представляется правильным, так как в известных обстоятельствах процессы удлинения и усадки наслаиваются друг на друга. Однако в общем случае деформации набухания и высыхания при температурных деформациях интегрируются, вследствие чего они и не рассматриваются раздельно.

Разница (или перепад) температур исчисляется обычно с учетом самых низких зимних температур и самых высоких летних температур наружного воздуха, однако при расчете температурных деформаций плоских крыш следует учитывать нагревание салюй поверхности плоской крыши, которое усиливается по причине перегрева изолирующего слоя, расположенного под кровельным ковром. Степень этого нагревания зависит от того, имеем ли мы дело с черным битумным кровельным картоном или же со светлым гравийным слоем, отражающим солнечные лучи.

В специализированной литературе можно встретить различные цифры возможных температурных перепадов для одних и тех же материалов. В каждом отдельном случае при назначении величины расчетного температурного перепада следует учитывать конкретные условия (расположение здания, угол инсоляции, в случае необходимости — возможный отвод тепла и уже упоминавшееся отражение солнечных лучей). Можно рекомендовать при расчете бетонных крыш придерживаться средних значений максимального нагрева поверхности крыши в летнее время в пределах 50—75° С. Таким образом, при минимальных зимних температурах наружного воздуха — 15° С перепад температур в зависимости от обстоятельств соответственно составит 65—90° С.

Это означает, что плита покрытия деформируется на 4 мм в каждую сторону от своей средней оси.

Вследствие трения железобетонных монолитных плит покрытий в участках их опирания на кирпичные стены, с которыми они прочно связаны в результате бетонирования, происходят интенсивные деформации конструкций здания в углах перекрытий (в диагональном направлении). Возникающие в кладке сдвигающие усилия иногда возрастают до такой степени, что уже не могут восприниматься кладкой, и в последней появляются трещины (перпендикулярно направлению главных растягивающих напряжений). Нарушения швов кладки носят в большинстве случаев ступенчатый характер (под углом 45°) в местах наиболее ослабленных кладочных швов. Эти косые на угловых участках трещины далее переходят в горизонтальные трещины, идущие, как правило, несколько ниже плоскости опирания плит покрытия. Так как направление деформаций плит перекрытий зависит от того, идет ли речь об удлинении плит летом или об укорочении их зимой, картина образования косых трещин в кладке на углах здания (их направление) меняется (см. рис. 117).

Чтобы избежать возможных повреждений конструкций, вызываемых температурными деформациями железобетонных плит покрытий, требуется проведение следующих мероприятий:
1) устройство теплоизоляционного слоя в полном соответствии с результатами расчета;
2) разрезка многопролетных плит покрытий деформационными швами;
3) устройство подвижных опор плит покрытий.

К п. 1. в соответствии с нормами DIN 4108 перекрытия, ограждающие внутренние помещения от наружного воздуха (т. е. покрытия), должны обладать термическим сопротивлением > 1,25 (в среднем) или > 0,9 (в неблагоприятных условиях). При устройстве покрытий из железобетона теплоизоляционный слой следует укладывать по плите покрытия. Степень теплоизоляции в рассматриваемом случае целесообразно повысить (сообразуясь с размерами плиты или с расстоянием между деформационными швами), чтобы уменьшить возможные деформации плиты от температурных колебаний.

Слой теплоизоляции должен полностью закрывать плиту (со всех сторон, где возможно проникание к ней наружного воздуха); декоративную бетонную облицовку торцовых участков покрытий надо монтировать таким образом, чтобы она прикрывала обвязочную балку (рандбалку) железобетонной плиты покрытия и в том числе теплоизоляционный слой (рис. 118).

К п. 2. Расстояние между деформационными швами в монолитных железобетонных плоских крышах, согласно данным литературных источников, следует назначать при соответствующей теплозащите в пределах 8—12 м. Согласно нормам DIN 18530, для зданий с центральным отоплением полагается делать специальный расчет швов, если расстояние между ними > 8 м. Не следует опасаться возможности возникновения трещин при утепленных плоских крышах, если наружный теплоизоляционный слой имеет толщину не менее 50 мм, а расстоя- ние между швами — не более 8—10 м [48]. В другой работе [39] автор предлагает располагать деформационные швы в покрытиях на расстоянии 9 м друг от друга (для монолитных перекрытий) и 12 м (для сборных покрытий), но одновременно отмечает, что эти предельные шаги швов могут быть увеличены, если «благодаря теплотехническим или конструктивным мероприятиям предупреждается появление напряжений в защемленных опорах или же обеспечивается надежное их восприятие конструкциями здания».

К п. 3. Устройство подвижных (скользящих) опор между несущими стенами и плитами покрытия при плоских железобетонных покрытиях вообще дает положительные результаты.

А.Грассник, В.Хольцапфель, Бездефектное строительство многоэтажных зданий. — М.: Стройиздат, 1980

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики