Богатырев Г.М. и др. Инструкция по применению систем внешней теплоизоляции зданий

Подождите немного. Документ загружается.

ÀÐÒÈÑÀÍ ÒÅÏËÎ "Ì" è "Ï"

продолжение табл. 4.6.

ÀÐÒÈÑÀÍ ÒÅÏËÎ "Ì" è "Ï"

продолжение табл. 4.6.

5. РАСЧЕТ ВЛАЖНОСТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК

ОГРАЖДАЮЩИХ

КОНСТРУКЦИЙ

Влажностный режим наружных ограждений при

дополнительном утеплении оказывает существенное влияние

на их теплотехнические характеристики и долговечность.

Для получения благоприятного влажностного режима

наружного ограждения необходимо перед проектными

работами выполнить анализ расположения слоев

ограждения и их теплотехнических и влажностных

характеристик. Расчет выполняемый по СНиП 11379* дает

качественную картину распределения сопротивлений

паропроницанию. Однако, для определения количественной

величины влагонакопления целесообразно выполнить расчет

влагонакопления в годовом цикле.

Требуемое сопротивление паропроницанию

ограждающей конструкции определяется исходя из условия

недопустимости накопления влаги в ограждающей

конструкции при расчете за годовой период эксплуатации и

за период эксплуатации с отрицательными среднемесячными

температурами наружного воздуха.

Методика расчета основана на определении

материального баланса влаги в конструкции за расчетный

период времени с учетом изменения температурно

влажностных параметров окружающей среды для различных

климатических районов.

В связи с большим разнообразием конструктивных

решений, свойств применяемых материалов и климатических

условий для различных регионов страны, расчет влажностного

режима конструкции выполняется при проектировании

конкретного объекта.

Расчет выполняется по принятой в практике

проектирования инженерной методике, позволяющей с

достаточной степенью достоверности установить возможность

выпадения и накопления конденсата в конструкции в процессе ее

эксплуатации.

Исходными данными при расчете являются

температура и относительная влажность воздуха снаружи и

внутри здания, термическое сопротивление и сопротивление

паропроницанию отдельных слоев и конструкции в целом.

Общее сопротивление паропроницанию конструкции

Rn определяется по формуле в общем виде:

= R

+ R

, R

 сопротивления паропроницанию внутреннего и

наружного пограничных слоев.

, R

,  сопротивления паропроницанию слоев

конструкции, изображенной на соответствующих рисунках в

разделах, определяемые по формуле:

где

δδ

 толщина слоев,

µµ

 коэффициент паропроницаемости

материалов, определяемый по СНиП "Строительная теплотехника".

Распределение температур по толщине конструкции

рассчитывается по формулам стационарной теплопередачи.

По термодинамическим таблицам определяются значения

максимальной упругости водяного пара при расчетных

температурах в конструкции.

Далее по заданным значениям влажности воздуха

внутри и снаружи здания и сопротивлению паропроницанию

отдельных слоев конструкции рассчитывается изменение

парциального давления по толщине конструкции.

Если рассчитанное значение парциального давления

пара в какомлибо сечении превышает значение

максимальной упругости пара для этого сечения, то это

свидетельствует о возможности выпадения конденсата.

Одновременно, с учетом сорбционных характеристик

использованных материалов, рассчитывается сорбционное

увлажнение материалов в конструкции. В расчете определяется

протяженность зоны выпадения конденсата и количество

образующегося конденсата в единицу времени.

Температурновлажностный режим рассчитывается для

периода возможного выпадения конденсата (холодное время

года) и для периода его сушки (теплое время года) при

среднемесячных температурах и влажностях воздуха.

По результатам расчета определяется материальный

баланс влаги в конструкции и возможность ее накопления в

круглогодичном цикле.

Результаты расчета выдаются в графическом и

табличном виде. На графиках приводятся распределение

температур t, °C по толщине конструкции, изменение

максимальной упругости водяного пара  Е, мм.рт.ст. и

фактической упругости пара  е, мм.рт.ст. по толщине конструкции

с учетом распределения температур и возможной конденсации,

изменение относительной влажности воздуха 

ϕϕ

, % и

сорбционная влажность материалов в слое 

ωω

, % по массе и

количество влаги в конструкции в круглогодичном цикле.

Примеры расчета влажностного режима конструкций,

утепленных системами АРТИСАН ТЕПЛО выполнены для г.

Чернигова, как наиболее холодного региона Украины. График

распределения температур приведен для наиболее холодной

пятидневки. Представлены варианты применения

минераловатной плиты утеплителя НОБАСИЛ толщиной 80 мм.

(табл.5.1) и полистирольной плиты ПС440 производства

концерна СТИРОЛ толщиной 60 мм (табл.5.2 и на рис. 23) для

утепления кирпичной стены толщиной 250 мм.

При использовании штукатурных покрытий с

отличными от указанных в расчетах свойствами следует

проводить проверочный расчет возможности конденсации и

накопления влаги в конструкции.

Анализ результатов расчета показывает, что в

конструкции при определенном сочетании свойств применяемых

материалов и внешних и внутренних условий эксплуатации может

происходить конденсация влаги на границе утеплителя и

наружного штукатурного покрытия, однако, образующееся за

отопительный сезон количество конденсата высыхает в теплое

время года в большинстве регионов Украины.

В случае расчетного накопления влаги в системе

необходимо произвести устройство паронепроницаемого

слоя с внутренней стороны теплоизоляции из

паронепроницаемой пленки. Крепление можно произвести с

использованием скоб, нержавеющих гвоздей с плоской

шляпкой или 2сторонней липкой ленты.

ÀÐÒÈÑÀÍ ÒÅÏËÎ "Ì" è "Ï"

Таблица 5.1. Расчет влажностного режима стены, утепленной системой АРТИСАН ТЕПЛО

с применением минералватной плиты НОБАСИЛ толщиной 80мм.

ÀÐÒÈÑÀÍ ÒÅÏËÎ "Ì" è "Ï"

Таблица 5.2. Расчет влажностного режима стены, утепленной системой АРТИСАН ТЕПЛО

с применением полистирольной плиты ПС440 производства концерна СТИРОЛ

толщиной 60 мм.

ÀÐÒÈÑÀÍ ÒÅÏËÎ "Ì" è "Ï"

6. РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ

ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ,

НАГРУЗКИ НА ЭЛЕМЕНТЫ

КРЕПЛЕНИЯ, ПОДБОР ДЮБЕЛЕЙ

И КРЕПЕЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Таблица 6.1. Требования к допустимым неровностям основания.

Для крепления элементов системы к утепляемой

стене применяется клеевое, механическое или

комбинированное крепление.

При использовании механического крепления

незаменимым элементом системы является дюбель. Даже в

случаях принципиальной возможности очистки фасада для

использования системы без дюбелей, необходимо проведение

сложных подготовительных работ, которые не только

дорогостоящи, но и загрязняют окружающую среду. От выбора

правильного типа и размера дюбеля зависит функциональность

всей системы в целом. Изза недостаточно надёжного крепления

в утепляющих системах нередки случаи "слёта" целых фасадов,

особенно высотных зданий.

Дюбель применимый в системе утепления должен

отвечать ряду требований физики, эстетики и эргономики.

Надёжная анкеровка и передача сил, быстрый и качественный

монтаж при самых различных погодных условиях,

адаптируемость к любой системе  это только некоторые

требования.

Факторами, воздействующими на фиксирующий

элемент (клей, дюбель) в термошубе, являются собственный

вес системы, ветровые нагрузки и температурноусадочные

напряжения.

6.1. СОБСТВЕННЫЙ ВЕС

СИСТЕМЫ

Собственный вес системы в соответствии с

классификацией нагрузок в СНиП 2.01.0785 "Нагрузки и

воздействия" относится к постоянным нагрузкам.

Наибольшая доля собственного веса термошубы

передается на несущее основание посредством действия сил

сдвига/трения. Механизм передачи осуществляется с помощью

клея, нанесённого, как правило, точечнокраевым способом.

Тарельчатый держатель дюбеля прижимает утепляющую плиту к

стене и усиливает силы трения между стеной и клеем, клеем и

утепляющей плитой, которые и удерживают основной вес всей

термошубы. Это значит, что на протяжении всего срока службы

системы утепления, дюбель должен оказывать постоянное,

достаточно высокое аксиальное давление на утепляющую

плиту. Этот момент должен учитываться при определении

необходимого количества дюбелей на один квадратный метр, а

ÀÐÒÈÑÀÍ ÒÅÏËÎ "Ì" è "Ï"

также их несущей способности.

При расчете нагрузки собственного веса системы

поперечные силы воспринимаемые дюбелями не учитываются.

При определении собственного веса системы утепления

необходимо рассмотреть возможность изменения ее веса за

счет сезонного накопления влаги в утеплителе или увлажнения

системы при возникновении дефектов. Правила определения

нормативных и расчетных нагрузок определяются СНиП

2.01.0785 и не имеют дополнительных особенностей.

6.2. ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА

Теоретически ветровой напор на конструкцию,

создаваемый при определённой скорости ветра V (м/с) и

плотности воздуха 1.3 кг/м

может быть определен по

формуле q=v

/1,600 (кН/м

) , т.е. зависит прежде всего от

скорости ветра. СНиП 2.01.0785 "Нагрузки и воздействия"

ветровую нагрузку на сооружение рассматривает как

совокупность : нормального давления W

, приложенного к

внешней поверхности сооружения или элемента; сил трения

, направленных по касательной к внешней поверхности и

отнесенных к площади ее горизонтальной или вертикальной

проекции. Нормативное значение средней составляющей

ветровой нагрузки на определенной высоте W

учитывает

нормативное значение ветрового давления W

, зависящее

от района расположение объекта, коэффициента изменения

ветрового давления по высоте К и аэродинамический

коэффициент С.

Для крепления термошубы решающую роль играет не

ветровое давление, а отрывочная ветровая нагрузка,

учитываемая как местное отрицательное давление ветра с

аэродинамическим коэффициентом С

, значение которого в

соответствии с п.6.6. СНиП 2.01.0785 для угловых участков

фасада составляет 2 (отрыв от здания). Для срединных

участков фасада этот коэффициент для наветренных сторон

в соответствии с приложением 4 СНиП составляет +0,8,

подветренных 0,6. При высоте здания более 40 м

необходимо учитывать пульсационную составляющую

ветровой нагрузки. При формировании неблагоприятного

сочетания нагрузок ветровая нагрузка учитывается как

временная с коэффициентом надежности v

= 1.4.

Таблица 6.2. Значения ветровой нагрузки согласно норм Германии (DIN1055 /часть 4).

Для обеспечения надёжного крепления термошубы, в

зависимости от несущего основания и высоты здания, должно

быть установлено точное количество подходящих дюбелей из

расчёта на квадратный метр. Исследования большинства

случаев отслоения, сползания, обвала систем утепления

показали, что применяемые дюбеля не обладали требуемой

несущей способностью в материале стены фасада или же там

было применено недостаточное количество дюбелей.

Таблица 6.3.Ветровые нагрузки и рекомендуемое теоретическое количество дюбелей на

квадратный метр.

ÀÐÒÈÑÀÍ ÒÅÏËÎ "Ì" è "Ï"

Приведённые в таблице значения представляют собой

теоретический базис. В действительности существуют

конструктивное требование установки в каждую плиту (~0,5 м2)

минимум двух дюбелей. Отсюда следует, что на одном

квадратном метре системы утепления должно быть

смонтировано минимум 4 дюбеля. С другой стороны,

применение более чем 10 дюбелей на одном квадратном метре

бессмысленно, т.к. кроме лишних затрат такая частота

установки дюбелей негативно отражается на общем

коэффициенте теплопроводности системы.

Таблица 6.4.Конструктивно рекомендуемое количество дюбелей на квадратный метр

составляет :

6.3. ТЕМПЕРАТУРНО+

УСАДОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Температурноусадочные напряжения возникают как

результат гидротермических воздействий на систему и

подразумевают следующие виды воздействия:

 перепады температур;

 усыхание.

Перепады температур способствуют сжатию /

расширению внешнего слоя термошубы. Движение материала,

происходящее при этих процессах, увлекает за собой и дюбеля,

т.к. их тарельчатые держатели находятся во внешнем слое

термошубы. При этом при расширении / сжатии материала

возникают внутренние напряжения, которые благодаря

эластичности дюбелей в радиальном направлении и их жёсткости в

аксиальном (придавливание плит утеплителя к несущему

основанию и тем самым жёсткая фиксация с помощью клея

внутреннего слоя плиты на стене фасада) не приводят к

повреждению системы. Материалы анкера и утеплителя во много

раз отличаются по модулю упругости, что свидетельствует о

высокий деформативности и возможности разрушения утеплителя

в зоне контакта с анкером. Поскольку температурноусадочные

деформации достигают наибольшей величины в поверхностном

слое и вовлекают прилегающий слой утеплителя, сопротивление

этим воздействиям в радиальном направление должно быть

минимально, а это значит, что чем меньше диаметр распорного

стержня дюбеля, тем лучше. Накопление знакопеременных

деформаций по полю термошубы разрешается в зоне

температурных швов, способствующих сохранению

эксплуатационных свойств системы утепления.

Необходимое количество дюбелей на единицу поверхности

определяется расчетом по принятым в практике прочностных

расчетов методикам, с учетом технического состояния поверхности

утепляемой стены и прочностных характеристик материала стены и

применяемых дюбелей. Расстояние между дюбелями в

горизонтальной плоскости должно быть не более 7080 см, в

вертикальной  не более 2030 см.

6.4. РАСЧЕТ КРЕПЕЖНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ

Крепежные элементы систем утепления

рассчитываются на вырыв из утепляемой стены и прочность.

Расчеты на прочность осуществляются по известным методикам

в зависимости от расчетной схемы работы данного крепежного

элемента. Расчеты крепежных элементов на вырыв из

утепляемой стены здания должны учитывать не только внешние

ÀÐÒÈÑÀÍ ÒÅÏËÎ "Ì" è "Ï"

воздействия в виде ветрового отсоса и веса составляющих

систем утепления, но также несущую способность применяемых

типов дюбелей или анкеров, фактические физико

механические характеристики материала стен, принятые

методы производства работ и погодные условия.

В приводимых по данным фирмпроизводителей

таблицах характеристик крепежных элементов даны

ориентировочные показатели их прочности на вырыв и изгиб.

Следует иметь в виду, что фактическая прочность на вырыв

может значительно отличаться от указанной в таблицах в

зависимости от состояния стены и времени года, в течение

которого происходят работы по утеплению. В этой связи

необходимо либо определить фактическую прочность

крепежных деталей на вырыв по стене конкретного объекта,

либо предусматривать страховочные запасы числа крепежных

элементов на единицу площади утепляемой стены.

Расчет крепления системы утепления на отрыв ведут

с учетом ветрового отсоса по СНиП 2.01.0785.

Нормативное значение ветровой нагрузки W

на высоте Z

над поверхностью земли определяют по формуле (6) СНиП:

k c,

где:

 нормативное значение ветрового давления,

кПа (кгс/кв.м, по таблице 5 СНиП);

k  коэффициент, учитывающий изменение

ветрового давления по высоте (таблица 6 и пункт 6.5 СНиП);

с  аэродинамический коэффициент.

Необходимое количество дюбелей для угловых (n

yг

)

и средних (n

)

участков наружных стен вычисляем по формулам:

yг

= W

yг

fl,

= Wm

/ R

fl,

где R

 допускаемое на один дюбель усилие на вырыв.

Длину заделываемых в стену крепежных элементов

(дюбелей) и глубину их анкеровки выбирают в зависимости

от толщины утеплителя, этажности здания, состояния

поверхности и материала существующих стен после их

обследования и оценки несущей способности.

Схему расстановки дюбелей назначают в

соответствии с проектом организации работ.

При системах утепления с оштукатуриванием

фасадов с жесткими креплениями свободная длина

крепежного элемента (дюбеля), выступающего из стены, в

зависимости от толщины слоя утеплителя может достигать

значительной величины (100150 мм). Будучи нагруженным

слоями утеплителя и штукатурки, этот крепежный элемент

может испытывать значительные напряжения и изгибные

деформации под воздействием веса этих слоев и ветрового

отсоса.

В этом случае расчет необходимого числа дюбелей по

прочности осуществляют по формуле:

где:

 площадь поперечного сечения дюбеля, см

;

 момент сопротивления дюбеля, см

;

σσ

 допускаемое напряжение, принимаемое

равным 1600 кгс/см

Р  сосредоточенная нагрузка на свободный конец

дюбеля от веса защитно  декоративного штукатурного слоя, кгс;

I  длина дюбеля от основания (стены) до

свободного конца;

q  распределенная нагрузка на дюбель от веса

утеплителя;

в сила ветрового отсоса, приходящаяся на 1 кв.м

поверхности наружной стены.

В случае значительной толщины слоя утеплителя

критериальным для дюбеля как жесткого крепежного

элемента может стать расчет по деформации изгиба,

который выполняют по формуле:

где: У

ДОП

 допускаемый прогиб головки дюбеля,

равный по данным ряда фирм, применяющих такие системы

утепления, 23 мм.

6.5. ТЕХНОЛОГИЯ АНКЕРОВКИ

Технология анкеровки дюбелей может быть выполнена

с применением различных видов закрепления в несущей стене.

6.5.1. АНКЕРОВКА СИЛАМИ ТРЕНИЯ

Гильза дюбеля имеет зону распора, которая при

установке дюбеля располагается в отверстии несущего

основания (стены) и спроектирована таким образом, что после

введения в неё распорного элемента расширяется в

радиальном, направлении. При этом материал гильзы дюбеля

вдавливается в поверхность отверстия, благодаря чему

возникают высокие силы трения, которые и фиксируют дюбель

в заданном положении, переводя все внешние нагрузки в

несущее основание. Для работы этого принципа необходимо,

чтобы проекция суммарного вектора сил внешнего воздействия

на ось дюбеля была меньше возникших сил трения.

тр

| > |f

Площадь поверхности отверстия, а точнее площадь

контакта дюбеля с несущим основанием, является, наряду со

свойствами материала основания, одним из параметров

определяющих величину допустимых нагрузок на дюбель.

Особенно заметна становится роль площади контакта

дюбеля с несущим основанием, при сравнении результатов

опытов по вытяжению дюбеля из различных материалов,

например бетон и дырчатый кирпич. В последнем площадь

контакта уменьшается в несколько раз, что существенно

сказывается на допустимой нагрузке дюбеля,

Чтобы компенсировать потери контактной площади

в дырчатых строительных материалах, производители идут

на удлинение распорной зоны дюбеля.