При проведении натурных испытаний крепежных изделий на различных объектах, общаясь с заказчиками испытаний, почти всегда приходится отвечать на вопрос, какова вырывающая нагрузка на крепежное изделие и достаточно ли этого значения для надежного крепления фасадной системы?

К сожалению, для ответа на эти вопросы недостаточно определить только допустимые значения вырывающих усилий для крепежных изделий. К моменту проведения натурных испытаний в проектной документации необходимо иметь материалы, содержащие расчет соединений фасадной системы (ФС) с основанием. Важность проведения такого расчета связана с тем, что анкерное соединение фасадной конструкции с наружной стеной здания является единственным узлом конструкции любой ФС с воздушным зазором, для которого условия работы зависят от заданной высоты и места расположения на фасаде, т.е. не остаются постоянными. Для сравнения расчет прочности конструкции фасадной системы проводится один раз, поскольку он остается верным для всех возможных случаев работы ФС. "Прочностной" расчет проходит проверку при получении Технического Свидетельства на ФС.

Следует отметить, что на объектах используются различные сочетания типов дюбелей и видов оснований, значительно отличающихся друг от друга механическими характеристиками, в первую очередь прочностью и плотностью.

Анализируя "полевую" информацию о состоянии дел с проверкой качества крепления ФС к основанию, стало очевидно, что эта проблема, в большинстве случаев, остается в тени.

Многие фирмы - разработчики ФС с воздушным зазором, в штате которых есть высококвалифицированные проектировщики, подходят к решению этой задачи серьезно. Они имеют данные по основным расчетным параметрам, характеризующим качество соединения своей ФС с основанием для различных вариантов крепления, для разных высот и зон. Для каждого нового объекта ими производится проверка оснований с привлечением инструментальных методов контроля.

Однако часто о качестве соединения ФС с основанием не задумываются, параметры крепления конкретной системы формально переносятся из Технического свидетельства на фасады зданий различных форм, разной высотности и с различными видами оснований. Инструментальная проверка допустимых нагрузок на крепежные изделия зачастую носит формальный характер и производится только потому, что требуется такими контролирующими организациями, как ИГАСН и ГУ "Центр "ЭНЛАКОМ".

По нашему мнению, большая часть фирм - разработчики ФС, демонстрирующих серьезный подход к своей работе, по ряду причин затрудняется оценить качество производимого крепления. К таким причинам можно отнести нехватку высококвалифицированных специалистов, отсутствие необходимой технической документации (нормативных документов, методик, технических рекомендаций).

Для оказания инженерной помощи организациям, занимающимся разработкой конструкций, монтажом и ремонтом фасадных систем с воздушным зазором, требуется разобраться в вопросах, связанных с расчетом крепления различных типов ФС с воздушным зазором к различным видам оснований, и разработать доступные для практического применения технические рекомендации.

По отдельности, все вопросы, которые каким - либо образом касаются разрабатываемых технических рекомендаций, давно изучены. Задача состояла в том, чтобы на основе известных печатных источников создать методику, позволяющую с необходимой доказательной базой, с точностью, достаточной для практических расчетов, и без усложнения схемы расчетов, делать выводы о качестве произведенного крепления ФС к основанию. При разработке методики должны быть приняты во внимание замечания специалистов ФГУ ФЦС и ведущих институтов отрасли.

В настоящее время намеченная работа находится в завершающей стадии.

Не касаясь деталей, упрощенно, подход к проверке качества крепления может выглядеть следующим образом.

Подавляющее большинство ФС с воздушным зазором крепятся к основанию при помощи кронштейнов и анкеров или анкерных дюбелей.

Все внешние силы, воздействующие на ФС, включая вес облицовки и несущих конструкций, передаются на кронштейны и крепежные изделия, а через них - на материал основания, который должен воспринимать действующие на него нагрузки в зоне упругих деформаций.

В общем случае можно выделить три основных параметра воздействия со стороны узла крепления на основание:

• вырывающее усилие в точках крепления кронштейна к основанию;
• напряжение сжатия под опорной пятой кронштейна;
• вертикальная сила, передаваемая крепежным изделием на основание.

Для расчета этих параметров в качестве исходных данных достаточно иметь информацию о районе застройки, высотности здания, его форме; кроме того, необходима конструкторская документация на фасадную систему. Характеристики основания на расчет этих параметров не влияют.

Расчет параметров воздействия на основание со стороны узла крепления, к которому можно отнести кронштейн и крепежные изделия, должен производится для нескольких зон, как минимум для двух - рядовой и крайней. Для каждой из выбранных зон определяются расчетные значения ветровой и гололедной нагрузок, а также расчетные значения нагрузки от собственного веса ФС.

Расчет внешних сил, действующих на несущие полки кронштейнов, а затем и самих параметров воздействия со стороны узла крепления на основание производится с учетом конструкции направляющих, кронштейнов и характера их соединения. Полученные параметры будем считать расчетными.

Для того, чтобы ответить на вопрос о возможности восприятия конкретным основанием таких нагрузок, необходимо иметь данные о материале наружной стены здания. Проводится инструментальное обследование основания, к которому можно отнести замеры вырывающих усилий крепежных изделий при помощи специальных гидравлических динамометров и определение прочности материала стены одним из методов неразрушающего контроля или в лабораторных условиях.

На наш взгляд, особенно важно произвести проверку прочности кладки из блоков ячеистого бетона, поскольку главным показателем качества блоков является марка по плотности (D). Стандарт на блоки из ячеистых бетонов мелкие (ГОСТ 21520 - 89) устанавливает для каждой марки бетона по средней плотности (D) определенные классы бетона по прочности на сжатие (В).

Так, например, для марки по плотности D 600 стандартом предусмотрены следующие классы по прочности: В2; В2,5; В3,5; В5, а для марки D 800 - В2,5; В3,5; В5; В7,5. Практика показывает, что разброс значений по прочности в пределах одной марки по плотности может быть еще больше и класс по прочности не всегда соответствует паспортным данным.

Поскольку при оценке несущей способности основания важнейшим свойством материала является его прочность, точное определение ее величины, особенно для малопрочных материалов, имеет первостепенное значение.

Наличие точных данных о прочностных характеристиках материала основания позволяет, руководствуясь требованиями СниПов, определить те максимальные значения напряжений сжатия и вертикальной силы, действующих на крепежное изделие, которые может выдержать конкретное основание при заданных конструктивных параметрах фасадной системы (вертикальный и горизонтальный шаги крепления кронштейнов и т. п.).

Особенность воздействия подошв кронштейнов и крепежных изделий на наружные стены заключается в том, что нагрузки воспринимаются с вовлечением в работу материала, окружающего площадки смятия. За счет этого эффекта они способны выдерживать большие сжимающие напряжения, чем отдельные образцы, несмотря на то, что упрочнения материала основания на площадках смятия не происходит.

Максимальные значения вырывающих нагрузок, которые могут быть приложены к крепежному изделию и будут восприняты материалом основания (анкеровкой), определяются после обработки результатов натурных испытаний, проводимых по определенной методике. Такие параметры будем считать допускаемыми.

В нашей работе используется методика, разработанная специалистами Федерального государственного учреждения "Федеральный центр технической оценки продукции в строительстве".

В общем случае для определения допускаемых значений параметров необходимо иметь

• данные о прочностных свойствах материала основания конкретного объекта,
• протоколы лабораторного исследования прочности материала основания,
• технические характеристики и протоколы испытаний применяемых анкерных дюбелей.

Соединение фасадной системы с основанием считается надежным, если допускаемые значения всех контролируемых параметров больше или равны соответствующим расчетным значениям.

Результаты проведенного расчета сведены в таблицу.

Условие надежного соединения фасадной системы с основанием можно записать в следующем виде: А > а₁ и А> а₂; Б > б₁ и Б>б₂; В > в₁ и B>в_2.

Несмотря на желание максимально упростить расчеты, нельзя переходить за определенные границы. Так, например, приемы, которые используются для расчетов фасадных штукатурных систем, нельзя копировать для расчетов фасадных систем с воздушным зазором. Необходимо учитывать влияние несущих конструкций на расчет того, что отделяет облицовку от анкерных дюбелей. Неверно определять расчетные значения вырывающих усилий, действующие на анкерные дюбели, разделив расчетную ветровую нагрузку на количество дюбелей на квадратном метре.

ООО "Евротест" готово оказать квалифицированную техническую поддержку всем заинтересованным организациям. Наши рекомендации находятся в полном соответствии с действующими нормами и правилами, а также рекомендациями ФГУ "ФЦС".