Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Познавательные и увлекательные экскурсионные туры в Индию приобщат к миру прекрасного.

Деформации усадки и ползучести

Кроме деформаций, вызванных разницей температур, при рассмотрении причин, вызывающих вертикальные деформации каменных стен, следует принимать во внимание упругие деформации, деформации усадки и деформации ползучести.

К этому можно добавить и другие воздействия, например различные осадки фундаментов (см. 1.1.2) или температурные деформации покрытий (см. 3.6.3).

Упругие деформации учитываются принятием соответствующих модулей упругости для наружных и несущих внутренних стен. Но так как кирпичная кладка и бетон различаются не только упругостью, но и пластическими деформациями сжатия под нагрузкой, при точных расчетах следует учитывать и это обстоятельство [23]. В этой работе упругость каменной кладки рассмотрена с учетом всей суммы вышеупомянутых факторов.

Усадкой называют уменьшение объема строительного материала, возникающее в результате влагоотдачи при высыхании. Общая усадка кирпичной кладки увеличивается еще и за счет усадки, происходящей в процессе карбонизации извести, содержащейся в растворе. Исходя из тех же соображений можно говорить и о дополнительной усадке силикатного кирпича; поэтому при строительстве высоких зданий из силикатного кирпича следует применять только хорошо выдержанный материал, отличающийся небольшой усадкой.

Ползучесть — это увеличение деформаций под воздействием длительных нагрузок, причем деформации ползучести увеличиваются также и при увеличении нагрузок. Наиболее значительно деформации нарастают непосредственно после приложения нагрузки, а затем они медленно снижаются. Окончательная стабилизация состояния материала достигается через 3—4 года.

Все упомянутые деформации, вызванные перепадами температур, упругостью, усадкой и ползучестью, происходят в сооружении комплексно и в отдельных случаях могут суммироваться, вызывая нежелательные последствия.

В уже упомянутой работе [23] рассмотрен пример такого рода. В приведенном случае трещины образуются вследствие различной деформативности кладки наружных стен из красного кирпича и внутренних стен — из силикатного (рис. 60), что обусловливается рядом факторов:
нагрузка на внутреннюю продольную стену значительно выше, чем на наружную, а следовательно, сжатие внутренней стены под нагрузкой выше, чем наружной;
укорочение стены в результате ползучести также пропорционально величине нагрузки; при этом ползучесть кладки из силикатного кирпича выше, чем у кладки из обыкновенного глиняного кирпича, поэтому внутренние стены деформируются в результате ползучести больше, чем наружные;
усадка внутренних стен также выше, чем наружных, которые под воздействием атмосферной влаги скорее склонны к набуханию, чем к усадке;
дополнительное удлинение наружных стен происходит вследствие нагрева их солнцем, в то время как температура внутренних стен значительно ниже, что также отрицательно влияет на их совместную работу.

Чтобы исключить прочие внешние воздействия, например разницу осадок основания, в рассматриваемом случае принято, что железобетонный подвал представляет собой жесткую коробку.

На рис. 60 показано, как сказываются различные свойства наружных и внутренних стен шестиэтажного здания, выполненных из разных материалов, на состоянии внутренних поперечных стен.

Различная осадка стен, увеличивающаяся с высотой, влечет за собой прогибы междуэтажных перекрытий, в результате чего деформации, возникающие в поперечных стенах, приводят к появлению трещин, ширина раскрытия которых также увеличивается с высотой.

На практике к этому могут еще добавиться в верхнем этаже дополнительные силовые воздействия из-за температурных деформаций покрытия, если в процессе строительства не было предусмотрено устройство арматурного пояса и скользящей опоры. Поэтому при определении причин возникновения трещин надо быть предельно осторожным. Окончательное решение может быть принято только лишь после того, как в результате осмотра в натуре и изучения проектных материалов исследованы все возможные причины. Дело зачастую заключается в том, что не всегда выполненные в натуре объекты полностью соответствуют проекту.

В той же работе [23] говорится о четырех различных вариантах конструктивного решения наружных и внутренних стен, при которых возможны комбинации различных кладочных материалов и которые позволят избежать возникновения трещин в стенах из-за различия в степени их деформативности. Такие деформации в однородных стенах, возводимых из обычного кирпича, относительно невелики. При кладке из силикатного кирпича важную роль играет конструкция наружной стены. При устройстве фасада, облицованного асбестоцементными плитами, прикрепляемыми на относе с воздушной прослойкой, можно благодаря уменьшению перепада температур и снижению влажности стены уменьшить деформацию кладки до безопасного уровня. В то же время при керамической облицовке, устраиваемой без воздушной прослойки, расчетная разница осадок наружной и внутренней несущей стен достигает 12,6 мм как в результате перепада температур, так и из-за повышенной влажности стен (облицовочные плитки действуют как пароизоляция).

Аналогичным образом сделаны расчеты вертикальных деформаций для нескольких девятиэтажных домов, выполненных из разных материалов; правда, эти расчеты дали несколько иные результаты [24]. Исходя из предпосылки, что несущие стены подвала и 1-го этажа, равно как и диафрагмы жесткости, выполнены из железобетона, для несущих (продольных) стен вышерасположенных восьми этажей удалось определить следующие величины вертикальных деформаций в зависимости от возможных комбинаций материалов стен:

Эти исследования показали, что выполнение наружных стен многоэтажных зданий из красного кирпича, а внутренних — из силикатного представляет собой наиболее неблагоприятную комбинацию кладочных материалов. При кладке всех стен здания из красного кирпича разница деформаций становится уже допустимой, однако наименьшей величины она достигает при кладке наружных стен из силикатного кирпича, внутренних — из красного.

В упомянутом источнике [23] приведена следующая зависимость между абсолютной величиной разности деформаций и степенью образования трещин:

Из приведенных примеров следует, что при строительстве многоэтажных кирпичных зданий, помимо обычного расчета стен на силовые воздействия, непременно нужно сделать дополнительную проверку деформативности всех несущих стен на неравномерность различных осадок.

В качестве расчетных величин деформативности кладки, выполненной из материалов с различными прочностными характеристиками, могут быть приняты данные, приведенные в табл. 9 норм DIN 1053.

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