Header Image

В Нижнем Новгороде, в конгресс-центре нижегородского Гранд-отеля «Ока», 18 – 19 мая прошла конференция «Исторический город и развитие мегаполиса».

 

Подробнее ...
Причины появления трещин в наружных стенах жилого дома Печать E-mail
05.06.2014 01:56

В связи с обращениями жильцов шестнадцатиэтажного дома по поводу образования в стенах трещин возникла необходимость в проведении обследования технического состояния стен.

Краткое описание конструкций

Здание скомпоновано из трех прямоугольных секций и одной угловой секции, образующих в плане Г-образную форму. Высота здания - 16 этажей. Основными несущими конструкциями являются колонны и плиты перекрытия, выполненные из монолитного железобетона. Жесткость здания обеспечивается колоннами и стенами жесткости, объединенными плитами перекрытий.
Наружные стены установлены на консоли плит междуэтажных перекрытий. Наружные стены выполнены из многослойной кладки. Наружный слой выполнен из лицевого керамического пустотелого кирпича и имеет толщину 12 см, внутренний слой выполнен из ячеистобетонных камней и имеет толщину 200 мм. Слои кладки соединены между собой гибкими стальными связями. Пространство между слоями шириной 16 см заполнено эффективным утеплителем. Между верхом кладки и низом перекрытия каждого вышележащего этажа предусмотрен горизонтальный деформационный шов, заполняемый упругой прокладкой из гернита и незатвердевающим герметиком.

Результаты обследования

Проведенным обследованием установлено, что во многих квартирах имеются вертикальные и наклонные трещины, проходящие вблизи мест сопряжения стен с колоннами каркаса и внутренними стенами. Ширина раскрытия трещин в отдельных местах достигала нескольких миллиметров. По свидетельству жильцов, трещины появились сразу после заселения (за пять лет до начала обследования) и на отдельных участках продолжают раскрываться. С целью уточнения динамики образования и развития трещин в стенах и перегородках за зданием велось наблюдение в течение одного года. В квартирах, из которых в эксплуатирующие здание организации в последнее время поступали жалобы в связи с образованием в стенах и перегородках трещин, на трещины были установлены гипсовые маяки.
Было установлено, что трещины проходят преимущественно вблизи мест сопряжения стен и перегородок с колоннами каркаса, прилегающими к наружным стенам в местах эркеров и лоджий.

Расчеты фрагментов здания на силовые и температурные воздействия

Расчетные схемы
С целью уточнения причин образования в стенах и перегородках трещин, были выполнены расчеты фрагментов здания. Анализировалось влияние различных факторов, способных вызвать образование и раскрытие трещин.
Были выполнены расчеты:
• Многоэтажного фрагмента, образованного плитами перекрытий эркеров и стенами на вертикальные нагрузки и температурные воздействия.
• Плиты перекрытия эркера одного этажа на вертикальную нагрузку.
• Плиты перекрытия эркера над вторым этажом на температурные воздействия.
Расчеты выполнялись на компьютере в программе «ЛИРА», реализующей метод конечных элементов.

Исходные данные для расчета плит перекрытий эркера, совместно работающих с наружными стенами эркера
Консольная часть плиты эркера аппроксимировалась стержневыми конечными элементами. Геометрические размеры сечения плиты для стержневой аппроксимации консольной части плиты эркера находились из следующих условий:
Приведенный момент инерции сечения стержня равен:
Jred=(b*h3ст)/12.
Приведенная площадь сечения стержня равна:
Аredб+(Еаба.
Приведенный момент инерции сечения плиты с учетом арматурных стержней в соответствии с формулой из «Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84)», [1], равен:
Jred=(b*h3ст)/12+АSраст(α–1)(0,5*h–а)2+АSсж(α–1)(0,5*h–а)2.
Приведенная площадь сечения плиты равна:
Аred=bcеч*hсечS1*(α–1)+АS2*(α–1),
где:
Аred – приведенная площадь сечения плиты;
Аб=b*hст – площадь бетона сечения плиты;
Аа – площадь арматуры сечения плиты;
Еа – модуль упругости арматуры (арматура класса А-III, Еа=2*105 МПа);
Еб – модуль упругости бетона (бетон В-20, Еб=2,75*106 т/м2);
b; hст – геометрические характеристики сечения:
а – защитный слой;
АS1; АS2 – площадь арматуры в сечении;
α=Еаб

Геометрические размеры стержня определяем из решения системы уравнений:

hсеч=(12*Jred/bcеч)1/3
Аredб+(Еаб)*Аа

hсеч=(12*Jred/bcеч)1/3
Аred=hсеч*bсеч+(Еаб)*Аа

hсеч=(12*Jred/bcеч)1/3
hсеч*bсечred-(Еаб)*Аа

При определении прогибов плиты эркера исходим из следующих предпосылок:
- Возведение кладки наружной стены эркера производится спустя некоторое время после выполнения железобетонной плиты эркера.
- В начальный период до возведения наружных стен деформации плиты эркера складываются из кратковременных деформаций (упругих и кратковременной ползучести).
- После возведения наружных стен к плитам эркера прикладывается нагрузка от собственного веса наружных стен, пола и временная нагрузка. Начиная с этого периода в плите эркера развиваются упругие и кратковременные деформации ползучести от собственного веса наружных стен, пола и временной нагрузки и длительные деформации ползучести от всех нагрузок (собственного веса плиты эркера, наружных стен, пола, временной нагрузки).
- Прогиб плиты эркера, вызывающий крен опирающейся на него наружной стены, определяется как разность значений прогибов, подсчитанных при длительных и кратковременных воздействиях.

В соответствии с [1] при определении прогиба учитывалось влияние ползучести бетона с помощью следующих коэффициентов:
φb1 – коэффициент, учитывающий влияние кратковременной ползучести бетона, принимаемый по пособию [1], (для тяжелого, мелкозернистого и легкого при плотном мелком заполнителе φb1=0.85);
φb2 – коэффициент, учитывающий влияние длительной ползучести бетона на деформации элемента без трещин и принимаемый по табл. 31 [1] (φb2=2).
Модуль деформаций кирпичной кладки наружного слоя наружных стен эркера принимался в соответствии со СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции» [2]. При расчете на температурные воздействия длительные деформации кладки не учитывались и в соответствии с формулами (1) и (8) модуль деформаций принимался равным:
Ек=0.8αRu=0.8х1000х4.4=3520 МПа (352000 тс/м2),
где:
α – упругая характеристика кладки, принимаемая по таблице 15 [2] для кладки из керамического кирпича пластического прессования равной 1000;
Ru – временное сопротивление кладки сжатию, в соответствии с формулой (3) равное:
Ru=kR=2х2.2=4.4 МПа (440000 тс/м2),
где:
k – коэффициент, в соответствии с таблицей 14 [2] принимаемый равным 2 для кладки из кирпича;
R – расчетное сопротивление кладки сжатию, в соответствии с таблицей (2) [2] принимаемое равным 2.2 МПа для кладки из глиняного кирпича марки по прочности 150 на растворе марки 100.
При расчете на вертикальные нагрузки модуль деформаций принимался с учетом длительных деформаций в соответствии с п. 3.23 [2] равным:
Ек=0.8αRu/ν=0.8х1000х4.4/1.8=1960 МПа (196000 тс/м2),
где ν – коэффициент, учитывающий влияние деформаций ползучести кладки, принимаемый для кладки из керамического кирпича пластического прессования равным 2.2 (см. п. 3.23 [2]).

Результаты расчетов
Остаточные прогибы плит эркеров от собственного веса плит с момента начала возведения наружных стен: принимаем Ерасч= Еб=2,75*106 т/м2, следовательно еI= -0,2
Прогибы плит эркеров от временной нагрузки и собственного веса наружных стен с момента начала их возведения: принимаем Ерасчб/φ, следовательно еII=-1,1
φ=φb2b1, где:
φb2 – коэффициент , учитывающий влияние длительной ползучести бетона на деформации элемента без трещин и принимаемый по табл. 31 пособия [1] (φb2=2).
φb1 – коэффициент, учитывающий влияние кратковременной ползучести бетона, принимаемый по пособию [1], (для тяжелого, мелкозернистого и легкого при плотном мелком заполнителе φb1=0.85).
Еб=2,75*106 т/м2 – для бетона В-20.
Прогибы плит эркеров от собственного веса плит, временной нагрузки и веса наружных стен с момента начала их возведения:
енагIII=-0,2-1,1=-1,3 мм.
Прогибы плит эркеров от сезонных перепадов температуры наружного воздуха: принимаем Ерасчб/φ, а еt=±1,2 мм, следовательно Екирп=352000 т/м2
Прогибы плит эркеров второго этажа от сезонных перепадов температуры наружного воздуха и воздуха внутри остекленных балконов, прилегающих к эркеру:
еобщIIIt,
еобщ=-1,3±1,2=-2,5(0,1) мм.

Анализ результатов расчетов и обследования здания
Установлено, что выступающая консольная часть плиты перекрытия прогибается под действием собственного веса и нагрузки от наружной стены, установленной на перекрытии. Вследствие этого наружная стена получает крен и отрывается от прилегающей к ней колонны. При этом раскрытие трещины вверху стены наибольшее и постепенно уменьшается от потолка к полу. Раскрытию указанных трещин, кроме того, способствует различие температурно-влажностных деформаций бетона колонн и кладки стен из ячеистого бетона, а также общие неравномерные деформации здания. Причиной образования вертикальных трещин, проходящих по стыку между колонной и перегородкой, является различие температурно-влажностных деформаций бетона колонн и кладки перегородок из ячеистого бетона.
Вследствие деформаций ползучести бетона и кладки, протекающих в течение первых нескольких лет, нельзя исключить дальнейшего раскрытия трещин. Кроме того, раскрытию трещин будет способствовать разность температурно-влажностных деформаций кладки стен и материалов перегородок и железобетонных колонн и стен. Учитывая, что по состоянию на сегодняшний день повреждения конструкций не вызывают опасений с точки зрения обеспечения их прочности и устойчивости, проведение ремонта целесообразно отложить.
В случае, если между плитами перекрытий эркера и расположенной ниже кладкой наружной стены, существовали горизонтальные деформационные швы, температурные деформации наружного слоя стены не оказали бы существенного влияния на процесс образования и раскрытия трещин. Температурные деформации в этом случае способствовали бы только прогибу тех плит эркеров над первым этажом, которые расположены рядом с застекленными и утепленными балконами за счет разности температур на внешней и внутренней поверхностях плит балконов.
В случае расчистки горизонтальных деформационных швов между плитами перекрытий эркеров и расположенной под ними кладкой может произойти дополнительный прогиб некоторых плит эркеров. Процесс развития этих прогибов может продолжаться несколько лет с момента расчистки швов за счет деформаций ползучести бетона плит перекрытий. Это, в свою очередь, может спровоцировать раскрытие старых и образование новых трещин по шву между стенами и колоннами.
Устройство вертикальных стоек под плитами перекрытий эркеров над первым этажом, опирающихся на собственные фундаменты, могло бы способствовать снижению величины прогибов плит перекрытий эркеров и соответственно раскрытию трещин. Вместе с тем, данное мероприятие не позволит полностью исключить образование и раскрытие швов между железобетонными колоннами и стенами и перегородками вследствие разности их температурно-влажностных деформаций, поэтому в любом случае косметический ремонт должен выполняться особенно тщательно. Должна быть предусмотрена расшивка и последующее заполнение швов упругими герметиками. Штукатурный слой должен наноситься по стальной сетке, пристреленной к бетону колонн и стены, а шпаклевочный слой наноситься по нетканому материалу типа «паутинка».
Финишная отделка рекомендуется флизелиновыми обоями. В местах общего пользования (лестничных площадках, коридорах, холлах и т.п. отделка таким обоями не допускается по противопожарным требованиям. В этом случае возможно устройство обоев из стеклоткани и других негорючих материалов.
Учитывая, что в наружных стенах имеются значительные трещины, выходящие внутрь жилых помещений, особое внимание должно быть обращено на недопустимость применения в качестве утеплителя материалов, не соответствующих экологическим требованиям.
В ряде квартир жильцы обращали внимание на низкую температуру внутренней поверхности наружных стен, а также наличие потока холодного воздуха из трещин в зимнее время. В этой связи рекомендуется выполнить обследование наружных стен квартир, откуда поступают соответствующие жалобы, силами специализированной организации.

Выводы
1. Обнаруженные в стенах трещины в настоящее время не являются опасными с точки зрения обеспечения прочности и устойчивости конструкций.
2. Вследствие деформаций ползучести бетона и кладки, протекающих в течение первых нескольких лет, нельзя исключить дальнейшего раскрытия трещин. Кроме того, раскрытию трещин будет способствовать разность температурно-влажностных деформаций кладки стен и материалов перегородок и железобетонных колонн и стен. В этой связи косметический ремонт стен с трещинами рекомендуется выполнять с соблюдением изложенных выше рекомендаций, снижающих вероятность значительного раскрытия трещин.
3. Процесс развития трещин в стенах здания продолжается, поэтому наблюдение за техническим состоянием стен рекомендуется продолжить.

Использованные материалы:
1. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84).
2. СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции».

 
Free template "Frozen New Year" by [ Anch ] Gorsk.net Studio. Please, don't remove this hidden copyleft! You have got this template gratis, so don't become a freak.