Тема: Конструкции деформационных швов и технология их устройства

План:

1. Виды деформационных швов

2. Назначение швов

3. Конструкция устройства швов

Вопрос 1. Виды деформационных швов

Существует целый ряд разновидностей деформационных швов. Традиционно их классифицируют согласно природе и характеру факторов, вызывающих деформацию в сооружениях. Вот они:

• Температурные
• Осадочные
• Антисейсмические
• Усадочные
• Конструкционные
• Изоляционные

Наиболее распространенными видами считаются температурные и осадочные деформационные швы. Их применяют при подавляющем большинстве возведений различных сооружений. Температурные деформационные швы компенсируют изменения в теле зданий, возникающие при перепадах температуры окружающей среды. В большей степени этому подвержена наземная часть постройки, поэтому разрезы делают от уровня грунта до кровли, тем самым не затрагивая фундаментальную часть. Данный тип швов разрезает здание на блоки, таким образом, обеспечивая вероятность линейных перемещений без негативных (разрушительных) последствий.

Осадочные деформационные швы компенсируют изменения вследствие неравномерных различного рода нагрузок конструкции на грунт. Это происходит из-за различий в количестве этажей или большой разницы в массе наземных сооружений.

Антисейсмический тип деформационных швов предусмотрен при возведении построек в сейсмозонах. Устройство таких разрезов позволяет разделить здание на отдельные блоки, представляющие собой самостоятельные объекты. Такая мера предосторожности позволяет эффективно противодействовать сейсмическим нагрузкам.

В монолитном строительстве широко применяются усадочные швы. По мере затвердевания бетона наблюдается уменьшение монолитных конструкций, а именно в объеме, но при этом в структуре бетона образуется избыточная внутренняя напряженность. Данный тип деформационного шва позволяет предотвратить появление трещин в стенах сооружения в результате воздействия такого напряжения. При завершении процесса усадки стен, деформационный шов наглухо заделывают.

Изоляционные швы устраивают вдоль колон, стен, вокруг фундамента под оборудование для того, чтобы защитить стяжку пола от возможной передачи деформации, следующей от конструкции здания.

Конструкционные швы действуют по типу усадочных, они предусматривают небольших размеров горизонтальные подвижки, но ни в коем случае не вертикальные. Также хорошо было бы, чтоб конструкционный шов соответствовал усадочному.

Следует отметить, что конструкция деформационного шва должно отвечать плану разработанного проекта – речь идет о строгом соответствии всем заданным параметрам.

Проектировщики мостовых сооружений, прежде всего, выступают за отличную универсальность деформационных швов и их конструкцию, что позволило бы применить ту или иную систему швов практически без изменений на любом типе мостовых конструкций (габаритности, схем, мостового полотна, материалов изготовления пролетных строений и пр.).

Если говорить о деформационных швах, устанавливаемых в автодорожных мостах, то следует учитывать следующие критерии:

• Водонепроницаемость
• Долговечность и надежность эксплуатации
• Величина эксплуатационных затрат (она должна быть минимальной)
• Небольшие величины значения реактивных усилий, которые передаются на несущие конструкции
• Возможность равномерного распределения зазоров в промежутках шовных элементов при широких температурных диапазонах
• Перемещение мостовых пролетных строений во всевозможных плоскостях и направлениях
• Шумовая эмиссия в разных направлениях при движении автотранспорта
• Простота и удобство монтирования

Вопрос 2. Назначение швов

Во многих промышленных сферах широко применяются деформационные швы. Речь идет о высотном строительстве, сооружении мостовых конструкций и других отраслях. Они представляют собой весьма важный объектный элемент, при этом выбрать необходимый тип дилатационной конструкции, будет колеблется в зависимости от:

• величины статических и термогидрометрических изменений;
• величины определенной нагружаемости транспорта и необходимого уровня комфорта проезда во время эксплуатации;
• от условий содержания.

Предназначение деформационного шва заключается в снижении нагрузки на отдельные части конструкций в местах предполагаемых деформаций, которые могут образоваться при колебании воздушной температуры, а также сейсмических явлениях, непредвиденной и неравномерной осадочности грунта и прочих воздействиях, могущих вызвать собственные нагрузки, которые снижают несущие свойства конструкций. В визуальном плане это разрез в теле здания, он делит постройку на несколько блоков, придавая этим некую упругость сооружению. Для обеспечения гидроизоляции разрез заполняют подходящим материалом. Это могут быть различные герметики, гидрошпонки или замазки.

Установка деформационного шва – прерогатива опытных строителей, поэтому такое ответственное дело стоит доверить исключительно квалифицированным специалистам. Строительная бригада должна обладать порядочным оборудованием для грамотного монтирования деформационного шва – от этого зависит долговечность эксплуатации всей конструкции. Необходимо предусмотреть все виды работ, включая монтерские, сварочные, плотнические, арматурные, геодезические, укладку бетона. Технология установки деформационного шва обязана отвечать принятым специально разработанным рекомендациям.

Содержание деформационных швов в целом не представляет каких-либо трудностей, однако предусматривает периодические осмотры. Особый контроль необходимо осуществлять весной, когда в дилатационное пространство могут попадать куски льда, металла, древесины, камня и прочий мусор – это может послужить препятствием для нормального функционирования шва. В зимний период следует проявлять осторожность в применении снегоуборочной техники, поскольку ее действия могут повредить деформационный шов. При обнаружении неисправности немедленно обращайтесь к производителю.

Поскольку гидротехнические сооружения из железобетона или бетона (например, плотины, судоходные постройки, гидроэлектростанции, мосты) имеют значительные размеры, они претерпевают силовые воздействия различного происхождения. Они зависят от многих факторов, таких как вид основания, условия производственных работ и прочих. В конечном итоге могут возникнуть температурные усадочные и осадочные деформации, рискующие привести к появлению трещин разной величины в теле сооружения.

Чтобы в максимальной степени обеспечить сохранность монолитности сооружения, применяются следующие мероприятия:

• рациональная разрезка построек временными и постоянными швами в зависимости от условий как геологических, так и климатических
• создание и поддержание нормального температурного режима в период возведения зданий, а также при дальнейшей эксплуатации. Задача решается путем использования малоусадочных и низкотермичных марок цемента, его рационального использования, охлаждения труб, теплоизоляции бетонных поверхностей
• повышение уровня однородности бетона, достижение его адекватной растяжимости, прочности на армирование в местах возможного возникновения трещин и осевое растяжение

В какой момент происходят основные деформации бетонных построек? Для чего необходимы деформационные швы в таком случае? Изменения в теле здания могут произойти в период возведения при большом температурном напряжении – следствии экзотермии затвердевающего бетона и колебания температуры воздуха. К тому же в этот момент происходит усадка бетона. В строительный период деформационные швы способны снизить чрезмерные нагрузки и предотвратить дальнейшие изменения, могущие стать фатальными для сооружения. Постройки как бы разрезаются по длине на отдельные секционные блоки. Деформационные швы служат для обеспечения качественного функционирования каждой секции, а также исключают вероятность возникновения усилий между соседствующими блоками.

В зависимости от срока эксплуатации деформационные швы подразделяются на конструктивные, постоянные или временные (строительные). К постоянным швам относят температурные разрезы в сооружениях, имеющих скальное основание. Временные усадочные швы создаются с целью понижения температурных и других напряжений, благодаря ним сооружение разрезается на отдельные столбики и блоки бетонирования.

Вопрос 3. Конструкция устройства швов

Деформационные швы для компенсации больших деформаций в сооружениях, испытывающих динамические воздействия, имеют специальные конструктивные элементы заводского изготовления.

Деформационные швы должны обеспечивать плавный и безопас­ный проезд транспортных средств по сооружению. На них действуют значительные нагрузки. Деформационные швы в большей степени, чем пролетные строения, подвержены колебаниям температуры, а так­же воздействию химикатов, применяемых против образования голо­леда. В местах расположения деформационных швов повышается опас­ность повреждений покрытия и прилегающих к шву элементов пролет­ных строений. Деформационные швы в многопролетных со сложным расположением в плане и профиле городских транспортных сооруже­ниях должны обеспечивать большие смещения концов пролетных строе­ний, удовлетворять нормативам надежности, долговечности, а также эстетическим требованиям.

По внешнему виду конструкции деформационных швов можно под­разделить на открытые, закрытые, заполненные и перекрытые.

Открытый тип шва предполагает сохранение незаполненного зазо­ра между сопрягаемыми элементами конструкций. Деформационные швы закрытого типа, поверх которых покрытие проходит непрерывно, обеспечивают перемещения концов пролетных строений до 15—20 мм.

Основной недостаток закрытых швов, состоящий в создании трещин и бугров в покрытии, может быть исключен путем нежесткого арми­рования асфальтобетона (напри­мер, сетками из стекловолокна) или повышением его деформатив-ности за счет специальных доба­вок. Из швов заполненного типа наибольшее распространение по­лучили конструкции с заполне­нием битумной мастикой и резино­выми компенсаторами. Такого типа швы не требуют постоянного ухо­да, не вызывают заметных колеба­ний автомобилей, бесшумны и достаточно герметичны.

Конструкции швов с мастика­ми целесообразны для обеспече­ния перемещений до 15 мм. В зарубежной практике для заполнения швов применяют бо­лее долговечные и эластичные неопреновые вкладыши и полиурета-новые мастики.

При перемещениях более 15 мм для городских эстакад наиболее удобны деформационные швы с резиновыми компенсаторами. Такие швы можно использовать как в прямолинейных, так и в криволиней­ных пролетных строениях. В швах с раскрытием до 50 мм применяют резиновые компенсаторы выпуклой лотковой, трубчатой, ленточной формы или в виде полос со сложной формой сечения. Такие швы обеспечивают перемещения до 50 мм. При этом в покрытии проезжей части остается щель переменной ширины, которая не создает заметных помех для движения транспорта. Резиновые компенсаторы закрепляются и удерживаются за счет предварительного сжатия, при­клеивания клеями холодного отверждения или привулканизированием к металлическому окаймлению. Возможно крепление компенсаторов с помощью стальных прижимных полос и болтов.

Свободные перемещения свыше 50 мм допускают резиново-метал-лические компенсаторы. Компенсаторы так называемого модульного типа состоят из нескольких компенсаторов с промежуточ­ными стальными элементами, скользящими по опорным балочкам с антифрикционным покрытием. При этом резиновые элементы склеива­ют с металлом горячим способом. Такие компенсаторы целесообразно применять при перемещениях до 100 мм. Наиболее полно высокоэластичные свойства резины используются в немодульных швах с

резиновыми плитами толщиной 50—70 мм и ши­риной 300—600 мм. Подобные швы применяют при пере­мещениях до 100 мм.С целью повышения коррозиеустойчивости в конструкциях деформа­ционных швов применяют элементы нз синтетических материалов. Полихлоропреновая регулирующая система шарнирно сое­диненных элементов удерживает средний стальной профиль в одном и том же положении. Использование дополнительных стальных элемен­тов способствует увеличению перемещений до 600 мм.Для обеспечения свободы больших перемещений наряду с резино­выми компенсаторами в деформационных швах городских мостов и тран­спортных сооружений применяют скользящие стальные листы. При этом различают швы с плоским, скошенным и плавающим листами, обеспечивающие перемещения соответственно до 100, 200 и 300 мм.Для компенсации перемещений до 60 (80) мм применяются деформационные швы с гибким резиновым компенсатором, заделываемым в металлические окаймления в уровне асфальтобетонного покрытия. Предлагаемая конструкция отличается от аналогов применением для заделки компенсатора системы «ласточкин хвост» и использованием металлических деталей с профилем, вытачиваемым из прокатного листа. Металлоконструкции окаймления заделываются в бетон пролетного строения и/или устоя с помощью омоноличиваемых анкеров или привариваются к плите металлического пролетного строения с ортотропной плитой.

Деформационный шов на 60 мм на Матисовом мосту в Санкт-Петербурге	Конструкции деформационного шва на 80 мм перед отправкой с завода на объект в Сочи

Деформационные швы, рассчитанные на компенсацию деформаций в 60 и 80 мм, конструируются с креплением сопрягаемых элементов с помощью химических анкеров. Такое решение имеет высокую степень ремонтопригодности, так как не требует разборки бетона пролетных строений и устоев. Это решение более надежно, чем конструкции швов с закреплением окаймлений в слое асфальтобетона.

Деформационный шов на железнодорожной эстакаде в г. Сочи	Деформационный шов на 60 мм на мосту в Иркутской обл.

Устройство деформационных швов в кровле определяется геометрией здания и конструкцией. Деформационные швы устраиваются в кровле всегда:

· если в этом месте проходит деформационный шов здания;

· если длина здания или ширина более 60 м;

· в местах стыка кровельных оснований с разными коэффициентами линейного расширения (бетонные плиты перекрытия, примыкающие к основанию из оцинкованного профлиста);

· если кровля примыкает к стене соседнего здания;

· в местах изменения направления укладки элементов каркаса здания, прогонов, балок и элементов основания кровли;

· в местах изменения температурного режима внутри помещений.

Чтобы снизить вероятность протечки кровли через деформационный шов необходимо уклоны на кровле сформировать таким образом, чтобы вода уходила в разные стороны от деформационного шва.

В процессе эксплуатации конструкции деформационных швов должны удовлетворять следующим требованиям:

· не нарушать плавности движения автомобилей по мосту;

· соответствовать условиям безопасности (исключать прокалывание шин, обеспечивать хорошее их сцепление с элементами конструкций);

· обеспечивать возможность осмотра и ухода.

В конструкциях должны быть исключены удары одних, элементов о другие.

Предъявляемые к конструкциям швов технологические и эстетические требования предусматривают:

· простоту изготовления и монтажа, несложную замену элементов;

· максимальную заводскую готовность;

· максимальное количество стандартных деталей и узлов;

· хороший внешний вид с проезжей части и фасада моста.