Есть мнение Фасады Проблемы и решения конструкций зданий с многослойными наружными стенами

Проблемы и решения конструкций зданий с многослойными наружными стенами

Рис. 1. Общий вид зданий с многослойной кладкой наружной стены

В современной практике строительства в Москве и других регионах России в последние десятилетия при возведении зданий из монолитного железобетона для устройства наружных ограждающих конструкций стали широко использоваться многослойные стены с облицовкой из эффективного пустотелого керамического кирпича (рис.1).

Широкое применение наружных стен данного типа обусловлено повышением требований к термическому сопротивлению ограждающих конструкций в соответствии со СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», сравнительно низкой стоимостью квадратного метра ограждающих конструкций такого типа, а также соображениями эстетического характера — желанием имитировать внешний облик кирпичного здания.

Однако, как показала практика, наружные стены зданий с применением многослойных ограждающих конструкций обладают существенными недостатками. В период с января по октябрь 2008 года специалистами ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко было проведено техническое обследование фасадов более чем на 50 жилых объектах на территории Москвы и Московской области. В этот же период специалистами института выполнялись работы по экспертизе более 20 проектных решений многослойных стен с применением кирпичной облицовки на фасадах зданий.

Анализ проектных решений облегченных кирпичных стен зданий с использованием эффективного утеплителя и кирпичной облицовки на гибких связях показывает, что они не полностью учитывают характер работы данных конструкций и имеют ряд неточностей.

Основными недостатками проектных решений являются:

Рис. 2. Разрушение облицовочного кирпича под плитами перекрытий

Рис. 3. Обрушение облицовки на фасадах зданий

• неудовлетворительное решение конструкций горизонтальных деформационных швов под опорным поясом (плитами перекрытий или металлическими несущими уголками) (рис. 2);
• отсутствие вертикальных деформационных швов на прямых участках стен и на углах здания;
• отсутствие ограничения по длине металлических опорных элементов с целью уменьшения влияния температурных деформаций в кладке облицовочного слоя, возникающих из-за различных коэффициентов температурного расширения кирпичной кладки и металла;
• недостаточное опирание облицовки на несущие элементы с учетом существующих допусков при возведении монолитных железобетонных элементов каркаса (рис. 3);
• облицовка торцов плит перекрытия «пиленым» кирпичом или их оштукатуривание, что при атмосферных воздействиях и сезонных колебаниях температуры (замораживании-оттаивании) приводит к быстрому разрушению кирпича или штукатурки на торцах плит перекрытий (рис. 4);
• отсутствие в проектах требований к форме растворных швов и использование в качестве облицовки пустотелого керамического кирпича. В процессе кладочных работ строители выполняют кладку с «вогнутыми» швами, что при толщине наружной стенки «широко применяемого типа» пустотелого кирпича 15-17 мм и усадке раствора приводит к попаданию атмосферной влаги в пустоты кирпича с последующим разрушением перегородок кирпича при попеременном замораживании-оттаивании («разморозке» кладки). Необходимо в качестве облицовки использовать полнотелый керамический кирпич или кирпич с технологическими пустотами не более 12-15% и выполнять швы «заподлицо»;
• отсутствие дополнительного усиления кладки облицовки на углах зданий и в зоне оконных проемов путем установки дополнительных элементов армирования и гибких связей;
• отсутствие вариантов защиты конструкций парапетов и ограждения лоджий от атмосферной влаги (устройство карнизов, металлических ограждений и отбойников);
• применение элементов из не коррозионно-стойкой стали. Проектировщики закладывают в проекты применение закладных деталей, гибких связей и анкеров из обычной или оцинкованной стали. Исследования, проведенные в этой области отечественными специалистами, и опыт, накопленный зарубежными компаниями, свидетельствует о том, что на фасадах зданий следует применять металлические элементы из коррозионно-стойкой стали;
• отсутствие расчетов по влагонакоплению и защите конструкций от конденсата и коррозии. При обследовании, проведенном институтом совместно
• со специалистами НИИ Строительной физики было установлено, что ни в одном из зданий не предусмотрены конструктивные решения по удалению влаги (конденсата) из внутренней части стен;
• отсутствие расчетов, учитывающих пульсационную составляющую при расчете на ветровую нагрузку при высоте зданий более 40 м;
• отсутствие проектных решений, предусматривающих возможность закрепления подвесного оборудования, используемого при проведении текущих осмотров и ремонтов здания;

Рис. 4. Отслоение облицовки на торцах плит перекрытий

• отсутствие проектных решений, предусматривающих крепление навесных элементов на фасадах здания (кондиционеров, телевизионных антенн, наружной рекламы, осветительных приборов и т.п.).

Применяемые конструктивные решения многослойной кладки стен с облицовкой из керамического кирпича требуют высокой точности и качества выполнения строительно-монтажных работ.

Однако по результатам детального инструментального обследования конструкций наружных стен установлено, что наряду с неточностями проектирования, перечисленными ранее, также имеют место многочисленные нарушения при производстве строительно-монтажных работ.

При детальном обследовании специалистами института было выявлено следующее:

• не выполняются строительные допуски при производстве работ. Имеет место нарушение соосности выносов торцов плит перекрытий, что приводит к уменьшению или полному отсутствию опирания наружной версты кладки на плиты перекрытий. Требуется проведение работ по наращиванию торцов плит перекрытий до проектной величины. Данные мероприятия на строительных площадках не выполняются или выполняются с большими нарушениями;
• отсутствие горизонтальных деформационных швов в зоне расположения плит перекрытий (под перекрытиями или опорными металлическими уголками). Швы выполняются меньшей ширины или отсутствуют, в связи с этим происходит передача нагрузки от перекрытий на нижерасположенную кирпичную облицовку (рис. 2), что приводит к выпучиванию кладки и отслоению лещадок кирпича в зоне плит перекрытий;
• не устанавливается необходимое число анкерных связей между облицовочным и основным слоями кладки, на отдельных участках связи отсутствуют или заменены крепежными элементами другого типа (рис 3, 5);
• при установке облицовки на металлические элементы не выполняются требования проекта к площади опирания и поэтажности их установки;
• допускаются массовые отступления от проектных решений в части замены комплектующих элементов (металл, кирпич, блоки, анкеры, связи, утеплитель);
• блоки из легкого бетона уложены насухо, отсутствует кладочный раствор в вертикальных и горизонтальных швах кладки (рис. 5);
• выборочными вскрытиями облицовки стен установлено, что на отдельных участках эффективный утеплитель отсутствует. Выполненная специалистами НИИ Строительной физики тепловизионная съемка подтвердила результаты обследования. По результатам тепловизионной съемки фасадов зданий установлено наличие мостиков холода в зонах расположения плит перекрытий и на углах зданий;
• отсутствует крепление утеплителя к внутреннему слою стены при помощи анкеров для теплоизоляции.

Рис. 5. Кладка из ячеисьобетонных блоков "всухую"

В связи с этим возникает необходимость выполнения ремонтов аварийных фасадов зданий, которые нужно проводить в сжатые сроки по специально разработанным проектам.

Опыт изучения зарубежной практики показывает, что аналогичные проблемы возникали и при эксплуатации зданий с наружными стенами подобного типа в странах Европейского Союза. Наибольший интерес представляют опыт применения многослойных стеновых конструкций и способы их ремонта, используемые в Великобритании.

При проектировании учитываются следующие требования:

• облицовка выполняется из полнотелого кирпича или из облегченного кирпича с технологическими пустотами;
• горизонтальные деформационные швы (шириной 20-25 мм) выполняются под плитами перекрытий в уровне каждого этажа. Шов заполняется герметикой и нетвердеющей мастикой;
• конструкции наружных стен предусматривают устройство вертикальных деформационных швов;
• количество гибких связей из нержавеющей стали для связи облицовочного слоя с основным устанавливается по расчету, но не менее чем с шагом 450x450 мм;
• на углах здания предусматриваются дополнительное армирование облицовки и установка связей с шагом 250 x250 мм.

При ремонте многослойных конструкций крепление облицовки выполняется с применением гибких спиралевидных связей из нержавеющей стали. Установка связей производится при помощи ударного электроинструмента с применением специальных насадок или вручную, как в предварительно просверленные в облицовке и основании отверстия, так и без предварительного сверления. При недостаточной прочности материалов конструкции стен спиралевидные гибкие связи применяются в сочетании с химическими анкерами, обеспечивающими надежность закрепления в материалах с низкой прочностью или повышенной пустотностью. Уникальность данной технологии усиления конструкций заключается в усилении конструкций без разборки облицовки с сохранением существующего внешнего вида фасадов после ремонта.

Гибкие связи нашли широкое применение при организации вертикальных деформационных швов, располагаемых по полю стены и вблизи углов здания для связи наружного облицовочного слоя с основной кладкой.

Установка гибких связей также применяется при ремонте и реконструкции существующих зданий старой застройки, получивших повреждения в процессе эксплуатации. Использование спиралевидных гибких связей при проведении текущего и капитального ремонтов ограждающих конструкций и несущих элементов каркаса обеспечивает повышение надежности и долговечности конструкций.

С учетом вышеизложенного могут быть рекомендованы следующие основные принципы проведения работ при ремонте многослойных стен с кирпичной облицовкой.

При проведении выборочного ремонта отдельных участков фасадов в соответствии с ведомостью дефектов необходимо выполнить следующие виды работ:

• замена участков поврежденной кирпичной облицовки на фасадах здания;
• вычинка трещин с перекладкой поврежденных участков облицовки из кирпича;
• усиление облицовки в зоне расположения вертикальных трещин анкерами и гибкими связями из нержавеющей стали;
• для восстановления эксплуатационной надежности облицовки рекомендуется выполнить усиление кирпичной кладки облицовки стен гибкими связями из нержавеющей стали и химическими анкерами, которые следует устанавливать в шахматном порядке с шагом 500X500 мм по полю стены. Закрепление облицовки на углах здания и в зоне оконных проемов выполнять с шагом 250X250 мм. Усиление кирпичной кладки наружной облицовки фасадов здания должно быть выполнено по всей площади фасадов;
• устройство вертикальных деформационных швов рекомендуется выполнять с применением гибких связей из коррозионно-стойкой стали и химических анкеров. Связи устанавливаются в горизонтальные швы кладки, при этом при помощи соединительных элементов • и химического состава осуществляется жесткое закрепление связи с одной стороны и подвижное с другой;
• устройство и ремонт горизонтальных деформационных швов под перекрытиями. Расшивка швов, восстановление теплоизоляционного слоя, укладка упругих прокладок в швах, нанесение нетвердеющей мастики;
• установка дополнительных связей для крепления теплоизоляции;
• наращивание торцов перекрытий;
• замена или установка поврежденного слоя утеплителя;
• замена поврежденных коррозией гибких связей на связи из коррозионно-стойкой стали.

Для ремонта больших по площади участков фасадов зданий, например, торцевых стен без оконных проемов, может быть дополнительно рекомендовано:

• устройство защитной облицовки в виде навесной системы с воздушным зазором («вентилируемых фасадов);
• ремонт кирпичной облицовки при помощи паропроницаемой штукатурки по сетке;
• устройство «мокрых» фасадов с применением дополнительной теплоизоляции ограждающих конструкций. Данный вариант может найти широкое применение при некачественно выполненном утеплении наружных стен здания и отсутствии обрушений облицовки стен.

Применение новых технологий и опыт, накопленный специалистами ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко в области обследования зданий, экспертизы проектов и проведения испытаний конструкций, позволяют решать самые сложные задачи, а также находить оптимальные решения проблем, возникающих в современном строительстве при ремонте, реконструкции и реставрации.

Д.В. Лифшиц, начальник управления 
Департамента капитального ремонта жилищного фонда г. Москвы;
М.О. Павлова, к.т.н., с.н.с., ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко
А.В. Простяков, заведующий сектором ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко