 |
|
О надежности дюбельного крепления в системах наружного утепления 'мокрого типа'.
|
|
Александров А.В., технический директор
ООО "Текс-Колор Рус"
|
| В последнее
время, в связи с ужесточением требований по теплозащите, на
ограждающих конструкциях многих фасадов зданий по всей территории
России устанавливаются так называемые системы наружного утепления
"мокрого" типа. Схематический разрез такой системы
утепления приведен на рис. 1. |
Рис. 1 |
При
монтаже подобных систем на высотные здания одним из основных
вопросов является оценка надежности дюбельного крепления плит
утеплителя.
С точки зрения надежности
закрепления плит утеплителя, основными видами внешних воздействий
на систему наружного утепления являются:
- собственный вес системы наружного утепления;
- ветровые нагрузки (давление и отсос);
- гидротермические нагрузки.
В данном докладе рассмотрим
вопросы оценки и расчета ветровых нагрузок и, как следствие,
вопросы расчета количества дюбелей и выбора схемы дюбелирования
плит утеплителя.
На фото 2, как пример, показано
конкретное здание, на котором по проекту должна быть смонтирована
система утепления "мокрого" типа.
Расчет количества дюбелей
и выбор схемы дюбелирования разделим на следующие основные этапы:
|
фото2 |
1. Построение эпюр напряжений,
согласно СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия",
по ветровой нагрузке с целью определения соответствующих
аэродинамических коэффициентов по всем участкам фасада.
2. Определение, согласно СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки
и воздействия", величины ветровой нагрузки как суммы
средней и пульсационной составляющих для конкретного ветрового
района.
3. Определение типа дюбеля и величины допустимой нагрузки
на дюбель.
4. Определение минимального количества дюбелей на м2 ограждающей
конструкции по всем участкам фасада.
5. Выбор схемы дюбелирования.
|
| Рассмотрим
все выше перечисленные этапы применительно к системе "мокрого"
типа и дадим важные, с нашей точки зрения, замечания и
рекомендации.
1 этап.
При построении эпюр напряжений необходимо руководствоваться
п. 6 и Приложением 4 СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки
и воздействия".
На рис. 3 представлены
эпюры по ветровой нагрузке для конкретного здания (фото
2). Условные обозначения соответствуют обозначениям,
принятым в СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия".
Согласно п. 6.6 СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия"
ширину краевой зоны в углах здания принимаем равной
1,5 м в обе стороны от угла. Исходя из пространственной
геометрии здания, определяем соответствующие аэродинамические
коэффициенты на всех участках фасадов здания. На боковых
поверхностях для нашего случая (см. рис. 3) аэродинамические
коэффициенты определяем согласно схеме 2 Приложения
4 СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия".
Отметим, что направление ветра может меняться и каждая
сторона здания должна рассматриваться как боковая.
Важным моментом
является выбор участков по высоте здания (на рис. 3
это зоны I, II, III и IV), где рассчитанное на 2 этапе
значение ветровой нагрузки на верхней отметке следует
распространять до нижней отметки зоны. Согласно рекомендации
Федерального центра сертификации (ФЦС) шаг принимаем
равным 20 м. В нашем примере на цилиндрическом участке
фасада максимальное значение ветрового отсоса распространяем
на всю поверхность участка.
Результат.
Построение эпюр.
Определение аэродинамических коэффициентов на всех участках
фасада (зоны I-IV).
|
фото3
|
2 этап. Количественное
значение [кПа] ветровой нагрузки определяем как сумму средней
и пульсационной составляющей согласно СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки
и воздействия", учитывая необходимые допущения и рекомендации.
Сделаем замечание
по вопросу выбора коэффициента, учитывающего изменение ветрового
давления по высоте здания, в зависимости от типа местности (Рис.
3). В 2004 году были опубликованы Рис.3
Рекомендации по составу и содержанию документов и материалов,
представляемых для технической оценки пригодности продукции
"Фасадные теплоизоляционные системы с воздушным зазором".
Данные Рекомендации были разработаны совместно ФЦС и ЦНИИСК
им. В. А, Кучеренко.
В таблице 3.1 п.
3 "Нагрузки и воздействия" данных Рекомендаций представлены
существенно более высокие значения указанного выше коэффициента
по сравнению со значениями, приведенными в табл. 6 п.6 СНиП
2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия". Указанный коэффициент
учитывает изменение суммарной (средней и пульсационной составляющих)
ветровой нагрузки по высоте здания.
Кроме того, в данных
Рекомендациях вводятся иные, чем в СНиП 2.01.07-85* "Нагрузки
и воздействия", аэродинамические коэффициенты. Так, для
прямоугольного в плане здания аэродинамический коэффициент с
наветренной стороны принимается равным +1,0, для краевых зон
- -2,0, а для остальных поверхностей - -1,1.
Таким образом, очевидно,
что ветровые нагрузки, рассчитанные по СНиП и Рекомендациям,
будут отличаться друг от друга. Возможным выходом, например,
может быть выбор наибольшего значения.
Результат. Определение
ветровой нагрузки (кПа) на всех участках фасада.
|
3 этап. Тип дюбеля (забивной,
винтовой и т.п.) зависит от вида материала ограждающей
конструкции. Отметим, что все фасадные дюбели должны иметь
соответствующие документы,
подтверждающие проведение необходимых независимых сертификационных
испытаний по определению допустимой нагрузки [кН/дюб.]
на вырыв. При проектировании рекомендуем использовать
именно эти характеристики, представляемые изготовителем,
так как в них обычно заложены соответствующие коэффициенты
запаса по надежности закрепления дюбелей.
фото 4 |
Однако, на
практике возможны случаи, когда строительной основание
вызывает сомнения в возможности надежного закрепления
дюбелей. В этом случае необходимо проводить "полевые"
испытания дюбелей по определению разрушающей нагрузки
на вырыв непосредственно на объекте.
Так, в нашем
примере здание имеет каркасную схему, а ограждающие конструкции
выполнены из газосиликатных блоков с заявленной плотностью
500 кг/м3. На самом деле плотность блоков колебалась в
интервале [350…500] кг/м3.
Это привело
к тому, что по требованию заказчика были Фото 4
проведены натурные испытания по вырыву дюбелей (см. фото
4) непосредственно на объекте.
Кратко приведем
основные положения методики испытаний дюбелей на вырыв.
- Выбор количества контрольных участков, на которых
производятся испытания дюбелей на вырыв, зависит от
площади утепления. Их должно быть не менее:
1 при площади утепления до 2000 м2;
2 - 2000…5000 м2;
3 - свыше 5000 м2.
- Расположение контрольных участков выбирают по визуальному
критерию "наихудшее состояние конструкции (материала)
стены".
- Количество устанавливаемых дюбелей должно быть
не менее 15 штук.
" В стенах из штучных материалов (кирпич, блоки)
в швы необходимо устанавливать не менее 30% испытываемых
дюбелей.
- Нагрузка должна действовать перпендикулярно плоскости
основания.
- В результате испытаний определяются предел текучести
NT [кН/дюб.] и вытягивающее усилие NB [кН/дюб.] дюбелей.
- Определяются средние значения NT и NB по пяти наименьшим
значениям.
- Вычисляются значения NД1 = 0,23 NТ и NД2 = 0,14
NВ, которые сравниваются с допускаемым выдергивающим
усилием, установленным в Техническом свидетельстве
Госстроя России для конкретной марки дюбеля, вида
и прочности стенового материала, и за допустимую нагрузку
на дюбель принимают наименьшее значение.
Очевидно, что последний пункт методики вводит коэффициент
запаса по надежности закрепления дюбелей.
Результат. Выбор
типа и длины дюбеля. Определение допустимой нагрузки на
дюбель.
|
|
4
этап. Минимальное количество дюбелей шт./м2 на каждом участке
фасада определяется как отношение ветровой нагрузки [кПа] на
конкретном участке к допустимой нагрузке дюбель [кН/дюб.].
Результат. Минимальное
количество дюбелей [шт./м2] на каждом участке фасада.
|
5
этап. Основной целью при выборе схемы дюбелирования является
соблюдение правила, при котором количество дюбелей шт./м2 по
схеме должно быть равно или больше минимального количества дюбелей
определенного исходя из ветровых нагрузок.
Приведем
общий принцип выбора схемы дюбелирования на конкретном примере.
Предположим,
что по проекту утвержден утеплитель размером 1000 х 600 мм2.
Схему дюбелирования на конкретном участке фасада можно выбрать
как допустимую (рис. 5), так и предпочтительную (рис. 6).
Рис. 5 Допустимая схема |
Рис. 6 Предпочтительная схема |
|
|
При других геометрических размерах плит и схеме расположения
дюбелей расчет аналогичен.
Результат. Схемы дюбелирования
для всех участков фасада.
Литература.
1. СНиП
2.01.07-85* "Нагрузки и воздействия", Госстрой России,
Москва, 2002
2. Рекомендации
"Фасадные теплоизоляционные системы с воздушным зазором",
Госстрой России, ЦНИИСК,
Москва,
2004
3. Материалы
фирмы Tex-Color.
|
|
|
|
|
