RU2261961C1 - Multilayer building wall - Google Patents

Abstract

FIELD: construction, particularly outer load-bearing walling structures of buildings and building structures.

SUBSTANCE: building wall formed of small building members comprises outer and inner layers and metal inserts. The wall additionally has vertical stiffening diaphragm plates. Metal inserts have Z-shaped cross-sections and are periodically spaced along wall plane. Flanges of the inserts are arranged in inner and outer wall layers correspondingly so that vertical middle face works in shear and folded flanges located on masonry plate work in crush. Metal inserts unite inner and outer wall layers along stiffening diaphragm plates in single structure.

EFFECT: increased wall maintainability and reliability of cooperation between masonry members.

2 cl, 15 dwg

Description

Известны конструкции наружных несущих стен с эффективным утеплителем (фиг.1, 2, 3, 4, 5). Наиболее распространенные решения, используемые в строительстве, в том числе и для повышенной этажности в 12-14 этажей, отображены на фиг.1, 2. 3.Known design of the outer bearing walls with effective insulation (Fig.1, 2, 3, 4, 5). The most common solutions used in construction, including for increased floors in 12-14 floors, are shown in figures 1, 2. 3.

Вертикальный поперечный разрез стены типового решения представлен на фиг.1. где: 1 - узел принципиального решения наружный стены; 2 - узел сопряжения плиты перекрытия с несущей стеной.A vertical cross section of a wall of a typical solution is shown in FIG. where: 1 - node of the fundamental decision of the outer wall; 2 - interface node slab with a supporting wall.

Разрез варианта стены, наиболее полно характеризующего конструкцию, дан на фиг.2:A section of a variant of the wall that most fully characterizes the structure is given in FIG. 2:

4 - наружный слой кладки (облицовка, кирпич);4 - outer layer of masonry (cladding, brick);

5 - внутренний слой кладки, несущая часть стены;5 - the inner layer of masonry, the bearing part of the wall;

9 - плитный утеплитель (пенопласт);9 - plate insulation (polystyrene);

11 - штукатурка с внутренней стороны;11 - plaster from the inside;

12 - крепежные элементы (сетка).12 - fasteners (mesh).

Элементы 4 "облицовки" и стены 5 между собой жестко не связаны. По крайней мере, в той мере, чтобы можно было сделать заключение о совместном их восприятии полезной вертикальной нагрузки, приходящейся в основном от перекрытий здания. Крепежные элементы 12 предназначены не для передачи нагрузок, а для создания условия, чтобы "облицовка" не отвалилась от основной несущей конструкции 5.Elements 4 "cladding" and walls 5 are not rigidly interconnected. At least to the extent that it was possible to draw a conclusion about their joint perception of the useful vertical load, attributable mainly to the floors of the building. The fasteners 12 are not intended to transfer loads, but to create the condition that the "cladding" does not fall off the main supporting structure 5.

Четверть стены выключена из ее несущей способности и по сути (с этой точки зрения) является балластом, лишней дополнительной нагрузкой на фундаменты здания.A quarter of the wall is turned off from its bearing capacity and in essence (from this point of view) is the ballast, an extra additional load on the foundations of the building.

Разрез стены (ее участка фиг.3) в месте сопряжения с плитой перекрытия не является доказательством обеспечения совместной работы всего массива стены как единой несущей конструкции, воспринимающей вертикальные нагрузки.The section of the wall (its portion of Fig. 3) at the interface with the floor slab is not evidence of the joint work of the entire wall array as a single load-bearing structure that accepts vertical loads.

Известные элементы 4, 5, 9, 10, 11 (с фиг.2) дополнены новыми (с фиг.3):Known elements 4, 5, 9, 10, 11 (with FIG. 2) are supplemented with new ones (with FIG. 3):

13 - утеплитель расшивка (из негорючего материала) разделяет слои пенопласта:13 - thermal insulation (from non-combustible material) divides the foam layers:

14, 15 - дополнительный облицовочный материал;14, 15 - additional facing material;

16 - вкладыш.16 - liner.

Вкладыш 16 в представленном исполнении не может быть аналогом перфорированной грани-консоли монолитного перекрытия, а следовательно, и несущим элементом, передающим усилия от перекрытия на несущие стены.The liner 16 in the presented embodiment cannot be an analogue of the perforated face-console of a monolithic overlap, and therefore, a bearing element that transfers forces from the overlap to the bearing walls.

В восприятии полезной нагрузки участвует внутренняя часть стены (за вычетом "облицовочного слоя"). В "Общих данных" проекта обычно отмечается, что наружная стена "представляет собой трехслойную конструкцию с несущим слоем толщиной 380, 510, 640, 770 мм из кирпича, слоя теплоизоляции из пенополистирольных плит ПСБ толщиной 130, 150 мм и защитно-декоративного слоя толщиной 120 мм из лицевого кирпича. Соединение защитно-декоративного слоя с несущим слоем осуществляется путем укладки сеток через каждые 600 мм по высоте".The inner part of the wall is involved in the perception of the payload (minus the “cladding layer”). In the "General Data" of the project it is usually noted that the outer wall "is a three-layer structure with a supporting layer of a thickness of 380, 510, 640, 770 mm of brick, a layer of thermal insulation from PSB polystyrene boards with a thickness of 130, 150 mm and a protective and decorative layer with a thickness of 120 "of front brick. The connection of the protective and decorative layer with the supporting layer is carried out by laying nets every 600 mm in height."

Нормативными документами (Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II-22-81 "Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования")/ ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. - М.: ВДПП Госстроя СССР, 1989) из нескольких типов облегченных стен для случая совместной работы наружного и внутреннего слоев кладки иллюстрируются наиболее подходящие кладки типа "А" и "Б". Тип А (фиг.4) представлен двумя кирпичными слоями 4, 5, между которыми вплотную к внутренней стенке устанавливается плитный утеплитель 9. Расчет по несущей способности конкретизирует толщину внутреннего слоя до 1-2 кирпичей. Слои кирпичной стены связаны диафрагмами из кирпича в разбежку (шириной в половину кирпича II-II фиг.4), расстояние между которыми 1,2 м.Normative documents (Manual on the design of stone and stone structures (to SNiP II-22-81 "Stone and stone structures. Design standards") / Central Research Institute of Structural Engineering named after Kucherenko Gosstroy of the USSR. - M .: VDPP Gosstroy of the USSR, 1989) of several types of lightweight walls for the case of joint work of the outer and inner layers of masonry illustrates the most suitable masonry type "A" and "B". Type A (Fig. 4) is represented by two brick layers 4, 5, between which close to the inner wall a plate insulation 9 is installed. The calculation of the bearing capacity specifies the thickness of the inner layer to 1-2 bricks. The layers of the brick wall are connected by diaphragms made of bricks in a run (half the width of a brick II-II of FIG. 4), the distance between which is 1.2 m.

Для уменьшения влияния в диафрагмах "мостиков холода" кирпич и воздушные прослойки 10 расположены в шахматном порядке.To reduce the effect of the "cold bridges" in the diaphragms, the brick and the air spaces 10 are staggered.

Ширина прослойки между кирпичными слоями предоставляет возможность установки в нее эффективных плитных утеплителей.The width of the interlayer between the brick layers makes it possible to install effective plate heaters in it.

Между наружным кирпичным слоем и утеплителем, например, в серии 2.130-1 оставляется зазор шириной не менее 20 мм, который предохраняет утеплитель от влаги атмосферных осадков. Допущено, что при недостаточно тщательном заполнении швов кладки раствором возможно проникновение влаги через наружный слой кирпичной стены.Between the outer brick layer and the insulation, for example, in series 2.130-1, a gap of at least 20 mm wide is left, which protects the insulation from moisture from atmospheric precipitation. It is assumed that with insufficiently careful filling of the masonry joints with a solution, moisture can penetrate through the outer layer of the brick wall.

Закрепление плит утеплителя в проектном положении осуществляется путем установки полос, нарезаемых из материала утеплителя и устанавливаемых в промежутке между утеплителем и наружным слоем кладки.The insulation plates are fixed in the design position by installing strips cut from the insulation material and installed between the insulation and the outer layer of the masonry.

Кладка типа Б (фиг.5) аналогично кладке типа А выполняется в виде двух кирпичных слоев толщиной в полкирпича, соединенных вертикальными кирпичными диафрагмами 6, расстояние между которыми тоже не более 1,2 м. Ширина прослойки между кирпичными слоями, заполняемой минеральными связанными засыпками 17. Этот вариант менее эффективен по сравнению с типом А, более тяжеловесен.Type B masonry (Fig. 5), similarly to type A masonry, is made in the form of two half-brick brick layers connected by vertical brick diaphragms 6, the distance between which is also no more than 1.2 m. The width of the layer between brick layers filled with mineral bound fillings 17 This option is less effective in comparison with type A, more heavy.

Рассмотренные варианты типов стен облегченной кладки успешно применимы для малоэтажных зданий. С повышением этажности эксплуатационная надежность стен из облегченной кладки понижается (Пособие к СНиП II-22-81 "Каменные и армокаменные конструкции", М.: ЦНИИСК им.Кучеренко, Л.M.Ломовая, 1982). Причина - возможное прекращение совместной работы, например, наружной тонкостенной грани колодцевой кладки. В этом случае сечение расчетного участка стены перестает быть единым, а следовательно, несущая способность снижается.The considered options for the types of lightweight masonry walls are successfully applicable for low-rise buildings. With an increase in the number of storeys, the operational reliability of lightweight masonry walls decreases (Handbook for Construction Norms and Regulations II-22-81 "Stone and Armored Structures", M .: TsNIISK im. Kucherenko, L.M. Lomovaya, 1982). The reason is the possible cessation of joint work, for example, the outer thin-walled face of the well masonry. In this case, the cross section of the calculated wall section ceases to be uniform, and therefore, the bearing capacity decreases.

Предлагаемое техническое решение (фиг.6, 7, 8) относится к наружным несущим ограждающим конструкциям (стенам) зданий и сооружений и является мероприятием, улучшающим надежность совместной работы элементов кладки, уменьшающим возможность отслоения наружной тонкостенной грани, что повышает эксплуатационную надежности стен. Суть технического решения обладает отличительной особенностью от известных в раскладке мелкоштучных элементов в стены с утолщениями 7 наружной 4 (фиг.7) и внутренней 5 граней стены, направленных друг к другу и соединенных между собой металлическими вставками (8, фиг.7). Комплекс численных исследований показывает, что установка металловставок достаточна на участке 1/3 верхней части междуэтажной высоты каждого этажа здания при установке с шагом 300-600 мм. По фасаду металловставки могут быть размещены в шахматном порядке, при этом конструктивно металловставки могут быть исполнены в различных конфигурациях (фиг.9, 10, 11, 12, 13).The proposed technical solution (Fig.6, 7, 8) relates to external load-bearing enclosing structures (walls) of buildings and structures and is an event that improves the reliability of the joint work of masonry elements, reduces the possibility of delamination of the external thin-walled face, which increases the operational reliability of the walls. The essence of the technical solution has a distinctive feature from those known in the layout of small-sized elements in the walls with thickenings 7 of the outer 4 (Fig.7) and inner 5 facets of the wall directed to each other and interconnected by metal inserts (8, Fig.7). A complex of numerical studies shows that the installation of metal inserts is sufficient in 1/3 of the upper part of the interfloor height of each floor of the building when installed in increments of 300-600 mm. On the facade of the metal can be placed in a checkerboard pattern, while structurally metal can be performed in various configurations (Fig.9, 10, 11, 12, 13).

Вариантов исполнения металловставок (фиг.9, 10, 11, 12, 13) в действительности гораздо больше, и они могут быть представлены не только пластинчатыми элементами, но и трубчатыми, двутавровыми и другими. Так, например, вариант металлической вставки (фиг.12, 13) Z-образного поперечного сечения может быть изготовлен и Т-образного вида из такого же прямоугольного листа металла путем двух вертикальных надрезов в верхней части поставленного на длинное ребро прямоугольного листа и последующего загиба средней части в одну сторону, а двух крайних в другую. Оставшаяся ненадрезанная средняя вертикальная грань срабатывает на срез, а отогнутые полки образуют на кладке площадки смятия и их размеры принимаются по расчетным данным. Практика показала, что строителей на реальном объекте не смущает сложность той или иной конфигурации металловставки изогнутой, сварной или какой-либо комбинированной. Наиболее технологичной признана конфигурация металловставки, подобная изображенной на фиг.13, но таврового сечения.The options for the implementation of metal inserts (Figs. 9, 10, 11, 12, 13) are actually much larger, and they can be represented not only by plate elements, but also by tubular, I-beam and others. So, for example, a variant of a metal insert (Figs. 12, 13) of a Z-shaped cross section can be made of a T-shape from the same rectangular sheet of metal by two vertical cuts in the upper part of a rectangular sheet placed on a long edge and subsequent bending of the middle parts in one direction, and the two extremes in the other. The remaining non-notched middle vertical face is triggered to cut, and the bent shelves form crushing areas on the masonry and their sizes are taken according to the calculated data. Practice has shown that builders at a real facility are not confused by the complexity of a particular configuration of a metal insert curved, welded, or some kind of combined one. The most technologically advanced configuration is a metal insert, similar to that shown in Fig. 13, but with a T-section.

Идея "вставок" объединяющих, обеспечивающих совместную работу как единого целого основной несущей кирпичной и "облицовочной" кладок, известна давно. Отсюда многообразие различных решений, и в том числе по облегченной кладке типов А и Б. Известны попытки радикального разрежения диафрагм жесткости (фиг.4 II-II) путем фактической замены диафрагм отдельными кирпичами, расположенными по высоте с некоторым шагом, но такие решения по результатам численных исследований и проведенных испытаний в ЦНИИСК им. Кучеренко не дают удовлетворительных результатов. Натурные эксперименты подтвердили результаты численных исследований и приводят к необходимости повышения прочностных параметров вставок между наружным и внутренними слоями кладки. Необходимыми параметрами обладает металлическая вставка, анкеруемая в кирпичную кладку. Анкеровка принимается по расчету и возможна в:The idea of "inserts" uniting, providing joint work as a whole, the main bearing brick and "facing" masonry, has been known for a long time. Hence the variety of different solutions, including the lightweight masonry of types A and B. There are known attempts to radically dilute stiffness diaphragms (Fig. 4 II-II) by actually replacing the diaphragms with individual bricks located in height with a certain step, but such solutions are based on the results numerical studies and tests at TsNIISK them. Kucherenko does not give satisfactory results. Field experiments have confirmed the results of numerical studies and lead to the need to increase the strength parameters of the inserts between the outer and inner layers of the masonry. The necessary parameters are possessed by a metal insert anchored into brickwork. Anchoring is accepted by calculation and is possible in:

1. обычную кладку с применением анкерных стержней 18 (фиг.8);1. conventional masonry using anchor rods 18 (Fig. 8);

2. усиленную кладку (кирпич более высоких марок) в местах размещения металловставок, в утолщениях, уширениях 7 (фиг.8):2. reinforced masonry (brick of higher grades) at the locations of metal inserts, in thickenings, broadenings 7 (Fig. 8):

3. усиленную кладку (железобетонные вкладыши подушки) в местах размещения металловставок, в утолщениях, уширениях 7 (фиг.8).3. reinforced masonry (reinforced concrete pillow liners) at the locations of metal inserts, in thickenings, broadenings 7 (Fig. 8).

В общем случае металловставка позволяет раздвигать наружный и внутренний слои кладки на не кратные "кирпичу" размеры. Толщина стены может быть в этом случае произвольной, определяемой по теплотехническим показателям: 510; 512; 513; 514 ... 640; 641; 642; 643 и так далее. Сама металлическая вставка располагается не строго вдоль плоскости стены в среднем ее слое.In the general case, the metal insert allows the outer and inner layers of the masonry to be pushed apart to multiple brick dimensions. In this case, the wall thickness can be arbitrary, determined by thermal engineering indicators: 510; 512; 513; 514 ... 640; 641; 642; 643 and so on. The metal insert itself is not located strictly along the plane of the wall in its middle layer.

Многослойная стена с утеплителем из пенополистирольных плит, например, ПСБ-С-35 в полной мере законченное решение, но оно не исключает возможность применения и иных не менее эффективных материалов, например пеноизола (По многочисленным материалам из Интернет), наиболее подходящего для стен с металловставками.A multilayer wall with insulation made of polystyrene foam boards, for example, PSB-S-35, is a fully finished solution, but it does not exclude the possibility of using other equally effective materials, for example, foam insulation (According to numerous materials from the Internet), which is most suitable for walls with metal fittings .

Пеноизол изготавливается непосредственно на строительной площадке с последующей заливкой в нестандартные и любой толщины пустотелые профили трехслойных ограждающих конструкций, где он полимеризуется и высыхает в нормальных условиях. Первоначальное отверждение пеноизола происходит за 10-15 минут после выхода вспененной композиции из пеноформирующего рукава, последующее же отверждение - в течение 4-6 часов, и материал становится упругим. Окончательное отверждение и сушка пеноизола происходят через 2-3 дня. Изготовление на месте снимает недостаток пеноизола - его хрупкость. Результат - обеспечивается низкая стоимость ограждающей конструкции (стены) при сравнительно высоком качестве теплоизоляции и сокращении сроков выполнения работ примерно в 3 раза. Пеноизол плотно заполняет пустоты и исключает возможность произвольного протекания дождевой воды по плитам утеплителя, водонасыщения несущих элементов кирпичной кладки, поступление влаги к металлу вставки.Penoizol is made directly at the construction site, followed by pouring into non-standard and any thickness hollow profiles of three-layer building envelopes, where it polymerizes and dries under normal conditions. The initial curing of penoizol occurs within 10-15 minutes after the foam composition leaves the foaming sleeve, the subsequent curing within 4-6 hours, and the material becomes elastic. Final curing and drying of penoizol occur in 2-3 days. On-site manufacture removes the disadvantage of penoizol - its fragility. The result - a low cost of the building envelope (wall) is ensured with a relatively high quality of thermal insulation and a reduction in the time required to complete the work by about 3 times. Penoizol densely fills the voids and eliminates the possibility of arbitrary rainwater flowing through the insulation plates, water saturation of the load-bearing elements of the brickwork, and the ingress of moisture to the metal of the insert.

ДолговечностьDurability

(Здесь и далее по результатам испытаний НИИ строительной физики (НИИСФ):(Hereinafter, according to the test results of the Research Institute of Building Physics (NIISF):

Время работы пеноизола в качестве ненесущего среднего слоя трехслойных конструкций зданий и сооружений при любых условиях эксплуатации исследованного диапазона (температура от -30°С до +40°С и относительной влажности 75% при температуре +40°С) неограничено.The operating time of penoizol as a non-supporting middle layer of three-layer structures of buildings and structures under any operating conditions of the studied range (temperature from -30 ° C to + 40 ° C and relative humidity of 75% at a temperature of + 40 ° C) is unlimited.

Теплоизоляционные, звукоизолирующие характеристики:Heat-insulating, soundproofing characteristics:

Плита из пеноизола поглощает до 95% звуковых колебаний. Материал стоек к действию микроорганизмов, грибков и действию большинства агрессивных сред.Penoizol plate absorbs up to 95% of sound vibrations. The material is resistant to the action of microorganisms, fungi and the action of most aggressive environments.

Технические характеристики:Specifications:

коэффициент теплопроводности, Вт/°С, при плотности 15 кг/м³ heat conductivity coefficient, W / ° С, at a density of 15 kg / m ³ 0,0289 Вт/°С,0.0289 W / ° C, коэффициент паропроницаемости, мг/(мчПа)vapor permeability coefficient, mg / (mchPa) 0,2470.247 коэффициент теплоусвоения, Вт/(м² °С)heat absorption coefficient, W / (m ² ° С) 0,2250.225 рабочий диапазон температур, °Сoperating temperature range, ° С от -50 до +120from -50 to +120 объемная плотность, кг/м³ bulk density, kg / m ³ 15-2015-20 прочность на сжатие при 10% линейной деформации, МПаcompressive strength at 10% linear strain, MPa зависит отdepends on   плотностиdensity водопоглощение за 24 часа, % по объему,water absorption in 24 hours,% by volume, в среднем 10average 10 сорбционное увлажнение, % по массе,sorption moisture,% by weight, не более 20no more than 20

ПожаробезопасностьFire safety

Пеноизол не способен к самостоятельному горению после отключения источника огня. Он относится к группе горючести не ниже Г2, группе воспламеняемости не ниже В2, с умеренной дымообразующей способностью не ниже Д1, группе токсичности Т2.Penoizol is not capable of self-burning after turning off the source of fire. It belongs to a combustibility group of at least G2, a flammability group of at least B2, with moderate smoke generating ability of at least D1, and a toxicity group of T2.

Claims (1)

Многослойная стена здания из мелкоштучных элементов, содержащая наружный и внутренний слои и металлические вставки, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вертикальные диафрагмы жесткости, металлические вставки имеют Z-образное поперечное сечение и установлены периодически вдоль плоскости стены, причем полки вставок расположены соответственно во внутреннем и наружном слоях стены с обеспечением работы вертикальной средней грани вставки на срез, а отогнутых полок на кладке площадки - на смятие, при этом металлические вставки объединяют внутренний и наружный слои стены по диафрагмам жесткости в единую цельную конструкцию.A multilayer wall of a building made of small-sized elements, containing the outer and inner layers and metal inserts, characterized in that it further comprises vertical stiffness diaphragms, metal inserts have a Z-shaped cross section and are installed periodically along the wall plane, with the inserts shelves located respectively in the inner and the outer layers of the wall to ensure the operation of the vertical middle edge of the insert on the cut, and the bent shelves on the masonry of the site - on the crushing, while metal inserts combine the inner and outer layers of the wall along the stiffness diaphragms into a single integral design.

Images