3.6. Методы обеспечения прочности, устойчивости

и долговечности наружных панельных стен и их стыков

Прочность несущих и самонесущих наружных панельных стен обеспечивается выбором размеров сечений несущих частей панелей, выбором прочности бетона, армированием, конструкцией стыков из условия восприятия усилий, прочностью раствора стыков.

Устойчивость несущих панельных стен и всего панельного здания обеспечивается пространственным взаимодействием наружных стен с внутренними, а также стен с несущими элементами перекрытий и покрытий. Совместная статическая работа конструктивных элементов несущего остова панельного здания обеспечивается конструкциями силовых стыков и связей между панелями наружных и внутренних стен, а также стен с перекрытиями и покрытиями. Панели наружных стен должны иметь связи с внутренними конструкциями здания и между собой не менее чем в 2-х уровнях по высоте этажа. Указанные связи являются поэтажными, так как обеспечивают совместную работу конструкций в пределах одного этажа. Элементы перекрытий и покрытий (плиты-настилы или плиты-панели) должны иметь связи между собой и со стенами.

При строительстве в особых условиях (в сейсмоопасных районах, на просадочных грунтах или на подрабатываемых территориях) применяют дополнительные междуэтажные связи в виде вертикальных соединений между панелями стен смежных по высоте этажей. Такие связи устраивают также и в обычных условиях для стен, непосредственно не примыкающих к перпендикулярно направленным стенам.

Долговечность наружных панельных стен и соответственно панельного дома в целом обеспечивается выбором стойкого к внешним воздействиям материала наружных слоёв панелей, а также защитой от огня и коррозии стальных связей и закладных деталей путём их обетонирования или антикоррозионного покрытия.

3.7. Стыки наружных панельных стен

из условия восприятия силовых воздействий

а) Силовые воздействия в стыках наружных панельных стен

Наружные стены панельных зданий воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки, а также воздействия от неравномерных деформаций оснований, от температурно-влажностных деформаций отдельных панелей и стен в целом. От этих нагрузок и воздействий в горизонтальных стыках возникают сжимающие и сдвигающие усилия, а в вертикальных стыках – усилия сдвига, сжатия или растяжения.

б) Горизонтальные стыки наружных железобетонных панельных стен

В зависимости от конструктивного решения панелей (1, 2-х или 3-х слойные) и величины воспринимаемых нагрузок применяются следующие типы горизонтальных стыков панелей наружных стен: контактный, платформенный, комбинированный и монолитный (рис 3.12).

Рис. 3.12. Горизонтальные стыки наружных панельных стен из условий восприятия силовых воздействий: а – контактный; б – платформенный; в – комбинированный профилированный; г – комбинированный плоский; д – монолитный; е – платформен-ный при ненесущих наружных панельных стенах;1 – панель наружной стены; 2 – плита (панель) перекрытия; 3 – опорный выступ-палец панели перекрытия; 4 – цементно-песчаный раствор; 5 – бетон замоноличивания; 6 – упругая прокладка; 7 – панель внутренней стены; 8 – утеплитель.

При горизонтальном контактном стыке вышестоящую стеновую панель непосредственно опирают на нижестоящую через слой цементного раствора. Панели перекрытий при контактном стыке опирают на стеновые панели специальными выступами-пальцами, которые заводят в углубления, устраиваемые в верхних опорных торцах стеновых панелей у их внутренней стороны (см. рис. 3.12 а). Контактный стык имеет максимальную несущую способность и его применяют для наиболее нагруженных стен, например, для стен из однослойных панелей.

При горизонтальном платформенном стыке усилия от внутреннего несущего слоя вышестоящей стеновой панели на внутренний несущий слой нижестоящей панели передаются через слой цементного раствора и опорную торцевую часть панели перекрытия (рис. 3.12 б). Такой стык применяют для трёхслойных стеновых панелей с гибкими связями между наружными бетонными слоями и он имеет профилированное очертание.

Горизонтальный комбинированный стык имеет профилированное или плоское очертание. При комбинированном стыке с профилированным очертанием нагрузки от вышестоящих стеновых панелей на нижестоящие передаются через слои цементно-песчаного раствора как на выступы-гребни нижестоящих стеновых панелей, так и через опорные торцевые части элементов перекрытий (рис. 3.12 в). Профилированный комбинированный стык применяют для тонких однослойных стеновых панелей, а также для двухслойных и трёхслойных панелей с жёсткими связями между бетонными слоями.

В горизонтальном плоском комбинированном стыке нагрузка передаётся через слои цементного раствора во внешней зоне стыка непосредственно с вышестоящей панели на нижестоящую, а во внутренней зоне – через опорные торцы элементов перекрытий (рис. 3.12 г). Плоский комбинированный стык применяют в стенах из однослойных легкобетонных стеновых панелей толщиной более 350 мм, из однослойных панелей из ячеистого бетона и двухслойных стеновых панелей.

При устройстве горизонтального монолитного стыка усилия с вышестоящих стеновых панелей на нижестоящие передаются через бетон замоноличивания стыка и опорные торцевые части панелей перекрытия, которые в зоне стыка выполняются профилированными, т. е. с чередованием выступов и наклонных впадин (рис. 3.12 д). Такой стык применяют для всех видов стеновых панелей при строительстве в сейсмоопасных районах, а также при строительстве на просадочных грунтах и подрабатываемых территориях.

Ненесущие железобетонные панели наружных стен поэтажно опирают на торцевые площадки элементов перекрытий, примыкающие к ненесущим стенам, или их опирают на специальные опорные площадки, устраиваемые в торцах панелей внутренних несущих стен (рис. 3.12 е).

Сдвиговые усилия в горизонтальных стыках железобетонных наружных несущих панельных стен воспринимают швы из цементного раствора, обжатые нагрузкой от вышележащих конструкций. При необходимости усиления горизонтальных стыков сдвиговым воздействиям, например, при строительстве в сейсмоопасных районах, устраивают специальные шпоночные стыки, возможно с армированием. Для этого опорные торцы стыкуемых панелей снабжают чередующимися выступами и впадинами, которые при устройстве стыков заполняются раствором.

в) Вертикальные стыки наружных железобетонных панельных стен

В зависимости от характера и величины воспринимаемых усилий (сдвига, растяжения или сжатия) вертикальные стыки между панелями наружных стен, а также между панелями наружных стен и внутренними конструкциями по геометрической форме могут быть бесшпоночными и шпоночными (рис. 3.13).

При бесшпоночном варианте вертикального стыка торцы стыкуемых панелей имеют одинаковую по высоте геометрическую форму (рис. 3.13 а, б, в, г), а в шпоночном варианте вертикального стыка торцы стыкуемых панелей имеют чередующиеся выступы и впадины, вследствие чего после замоноличивания бетоном образуется шпоночное соединение между стыкуемыми конструктивными элементами. Шпоночные вертикальные стыки могут быть бетонными (рис. 3.13 д, е, ж, и, к) и железобетонными (рис. 3.13 л, м).

Рис. 3.13. Вертикальные стыки наружных железобетонных панельных стен:

а – бетонный бесшпоночный с плоскими стыковыми торцами панелей; б, в, г – то же с профилированными торцами панелей; д, е, ж, и, к – бетонные шпоночные; л, м – желе-зобетонные шпоночные; 1 – поперечная арматура шпонок; 2 – продольная арматура.

В практике крупнопанельного домостроения в обычных условиях применяют вертикальные как бесшпоночные, так и шпоночные бетонные стыки, но шпоночные стыки (по сравнению с бесшпоночными) имеют большую жёсткость и лучшие изоляционные качества.

Вертикальные железобетонные шпоночные стыки устраивают путём соединения выпусков арматуры из торцов панелей с последующим замоноличиванием полости стыка. Такое соединение имеет наибольшую прочность и жёсткость, хорошо работает на растяжение и сдвиг, но оно сложно и трудоёмко. Его целесообразно применять при строительстве в сейсмоопасных районах, а также при строительстве на просадочных грунтах и подрабатываемых территориях.

Растягивающие усилия в вертикальных бетонных бесшпоночных и шпоночных стыках наружных панельных стен воспринимают стальные поэтажные связи, устраиваемые не менее чем в 2-х уровнях по высоте этажа. Основные конструктивные типы поэтажных стальных связей следующие (рис. 3.14): сварные, болтовые, замоноличиваемые связи типа «петля-скоба», замковые самофиксирующиеся связи и железобетонные шпоночные.

Рис. 3.14. Поэтажные связи панелей наружных и внутренних стен: а – сварная; б – замо-ноличиваемая типа петля-скоба; в – самофиксирующаяся; г – железобетонная шпоноч-ная; 1 – панель наружной стены; 2 – панель внутренней стены; 3 – петлевой арматурный выпуск; 4 – арматурная стыковая накладка; 5 – стальная закладная деталь; 6 – шпоночный вырез; 7 – стальная скоба; 8 – петлевой выпуск с вваренной стальной косынкой; 9 – стальной элемент самофиксации; 10 – шпонка; 11 – арматурный выпуск; 12 – вертикальная арматура.

Сварные связи универсальны и могут применяться в зданиях различной этажности, при сложных грунтовых условиях и строительстве в сейсмоопасных районах. Их устраивают с использованием арматурных выпусков из торцов панелей и стальных закладных деталей. Арматурные выпуски приваривают непосредственно к закладным деталям или с помощью стальных накладок (рис. 3.14 а). Сварные связи требуют надёжной защиты от атмосферной коррозии, особенно в наружных стенах, что достигается их обетонированием.

Болтовые связи по металлоёмкости равнозначны сварным. Для их устройства панели снабжают соответствующими закладными деталями, имеющими отверстия под болтовые соединения, и стальными накладками. Болтовые связи менее трудоёмки по сравнению со сварными, но при отсутствии натяжения более деформативны и их необходимо защищать от атмосферной коррозии таким же способом, как и сварные.

Замоноличиваемые связи типа «петля-скоба» в вертикальных стыках железобетонных панельных стен устраивают с помощью изготавливаемых из арматурных стержней стальных скоб, которые вставляются в арматурные петлевые выпуски в торцах панелей и с последующим замоноличиванием стыков (рис. 3.14 б). Бетон замоноличивания препятствует разгибанию и выдергиванию скоб из петель. Связи типа «петля-скоба» менее трудоёмки по сравнению со сварными, но и менее прочны. Их применяют в домах высотой до 12-ти этажей и с малым шагом поперечных несущих стен (до 4,5 м).

При устройстве замковых самофиксирующихся связей одни стыкуемые панели снабжают в торцах жёсткими консольными закладными деталями в виде разомкнутых колец, а другие панели – вертикальными стальными стержнями, тоже жёстко закреплёнными на консольных закладных деталях.

Возможен вариант замковых самофиксирующихся связей, когда примыкающая к стыку внутренняя стеновая панель снабжается закладной деталью одновременно с вертикальным стержнем и разомкнутым кольцом, а примыкающие к стыку наружные стеновые панели имеют соответственно: одна – закладную деталь с разомкнутым кольцом, а вторая – с вертикальным стержнем (рис. 3.14 в). При монтаже разомкнутые кольца закладных деталей в торцах одних стыкуемых панелей насаживаются на вертикальные стержни закладных деталей в торцах других панелей, т. е. выполняются операции, аналогичные навеске дверных полотен с петлями на крюки в дверных коробках. Такая связь является менее металлоёмкой по сравнению с другими и обладает требуемой монтажной жёсткостью, что допускает производить монтаж панелей без установки временных креплений и соответственно сократить трудозатраты.

Железобетонные шпоночные связи – это вариант вертикальных железобетонных шпоночных стыков наружных и внутренних панельных стен.

Болтовые связи, связи типа «петля-скоба» и замковые самофиксирующиеся связи можно применять только в обычных условиях строительства. Возможны и другие конструктивные решения связей, воспринимающих растягивающие усилия в стыках панельных стен.

Горизонтальные и вертикальные стыки стен из кирпичных и каменных панелей выполняют аналогично стыкам в стенах из железобетонных панелей.