Всякий конструктивный элемент строения в процессе своей работы в конструкции несёт определённую силовую нагрузку. Причём она не всегда связана с сейсмическими колебаниями или весом здания как такового. Сама проблема строительной физики уже длительное время представляет собой неравномерное расширение разных материалов при нагревании и их же сужение при остывании.

К примеру:
Коэффициенты температурного расширения металла и дерева отличаются в несколько раз. Этим обосновывается механическое разрушение деревянных балок, находящихся в холодном подкровельном пространстве, которые закреплены с помощью обычных шпилек и арматуры без терморазрыва. Для решения такой и некоторых иных задач в общестроительной практике применяется устройство деформационных швов.
Ниже приведём полный список проблем, когда этот элемент «работает» и помогает сохранить конструктивную целостность всего здания:

• сейсмическая активность земной коры;
• осадка грунта, подъём грунтовых вод;
• силовые деформации;
• резкое изменение температуры окружающего воздуха.

В зависимости от характера решаемой задачи все деформационные швы подразделяются на температурные, усадочные, сейсмические и осадочные.

Температурный деформационный шов

Конструктивно деформационный шов представляет собой разрез, который разделяет все строение на секции. Размер секций и направление деления – вертикальное или горизонтальное – определяется проектным решением и силовым расчётом статических и динамических нагрузок.
Для герметизации разрезов и снижения уровня теплопотерь через деформационные швы они заполняются упругим теплоизолятором, чаще всего это специальные прорезиненные материалы. Благодаря такому разделению конструктивная упругость всего здания возрастает и температурное расширение отдельных его элементов не оказывает разрушительного воздействия на остальные материалы.

Как правило, температурный деформационный шов проходит от кровли до самого фундамента дома, разделяя его на секции. Сам фундамент делить не имеет смысла, поскольку он находится ниже глубины промерзания грунта и не испытывает на себе такого негативного воздействия, как остальное здание. На шаг деформационных температурных швов будут влиять тип применённых строительных материалов и географические положение объекта, определяющее среднюю зимнюю температуру.

В статически неопределимых системах железобетонных зданий и сооружений кроме усилий от внешних нагрузок возникают дополнительные усилия в результате изменений температуры и усадки бетона. С целью ограничения величины этих усилий устраивают температурно-усадочные швы, расстояния между которыми определяют расчётом.
Расчёт допускается не делать для конструкций 3-й категории трещиностойкости при расчётных низких температурах наружного воздуха выше минус 40° С, если расстояния между деформационными швами не превышают нужных величин, приведенных в таблице СНиП. В любом случае расстояния между швами обязаны быть не больше:

150 м для отапливаемых зданий из сборных конструкций;
90 м - для отапливаемых зданий из сборно-монолитных и монолитных конструкций.

Для неотапливаемых строений и сооружений указанные значения необходимо уменьшать как минимум на 20 %. Для предотвращения происхождения дополнительных усилий при неравномерных осадках основания (разновысокие секции, сложные грунтовые условия и т.п.) предусматривается устройство осадочных швов.
Следует обратить внимание на то, что осадочные швы прорезают сооружение до основания, а температурно-усадочные швы - только до верха фундаментов. Осадочные швы в то же время исполняют роль и температурно-усадочных швов.

Схемы деформационных швов

Ширина температурно-усадочного шва обычно 2…3 см, она уточняется расчётом в зависимости от длины температурного блока и температурного перепада.

Основные моменты в проблеме температурного расчета

Мнение эксперта.
Неопределенность с жесткостными характеристиками основания в горизонтальном направлении - к примеру, учитывая скорость приложения температурной нагрузки, может иметь место изрядная реология. Трение о грунт будет разным на различных участках фундамента в зависимости от давления на грунт на этих участках. Локальные повреждения гидроизоляции - могут ли быть и стоит ли их учитывать? А локальные зоны пластики в грунтах? Ну и плюс, упомянутая мною обратная засыпка. Варьирование жесткостных характеристик основания в горизонтальном направлении может неоднократно изменять усилия от температурных нагрузок. Со сваями все еще труднее.

Нелинейность железобетона, его достаточно "длительные" жесткостные характеристики - какое будет изменение диаграммы деформирования железобетона при скорости нагружения, отличительной для температурных нагрузок? Я уже молчу про все остальные тонкости моделирования нелинейных свойств железобетона - как минимум нужно солидами моделировать, чтобы учесть снижение в том числе сдвиговой жесткости всех элементов, особенно массивных, которые являются концентраторами.

Неопределенность с самими температурными нагрузками. В железобетоне и без этих нагрузок будут раскрыты многочисленные трещины, а уж с учетом температуры - тем более. И понижаться будет не только жесткость каркаса, но и сами нагрузки, т.к. убавляется сама площадь элементов (в связи с образованием трещин), что знаменитыми мне методиками никак не учитывается.
Таким образом, считаю, что полноценный температурный расчет ЖБ каркасов в настоящее время - это гадание, и единственное, чему нужно верить - это опыт проектирования, отраженный в частности в рекомендуемых расстояниях между температурными блоками.

Осадочный деформационный шов

Второй важной областью применения деформационных швов является компенсация неравномерного давления на грунт при строительстве зданий переменной этажности. В этом случае более высокая часть здания (и соответственно, более тяжёлая) будет давить на грунт с большей силой, чем низкая часть. В результате могут образовываться трещины в стенах и фундаменте здания. Схожей проблемой может стать и осадка грунта в пределах площади под фундаментом здания.
Для предотвращения растрескивания стен в этих случаях используются осадочные деформационные швы, которые, в отличие от предыдущего типа, делят не только само здание, но и его фундамент. Нередко в одном и том же здании возникает необходимость применения швов различных типов. Совмещённые деформационные швы называются температурно-осадочными.

Антисейсмические деформационные швы

Как следует из их названия, такие швы применяются в зданиях, находящихся в сейсмоопасных зонах Земли. Суть этих швов в делении всего здания на «кубы» – отсеки, представляющие сами по себе устойчивые ёмкости. Такой «куб» должен быть ограничен деформационными швами со всех сторон, по всем граням. Только в этом случае антисейсмический шов будет работать.
Вдоль антисейсмических швов устраиваются двойные стены или сдвоенные ряды опорных колонн, которые являются основой несущей конструкции каждого отдельно взятого отсека.

Усадочный деформационный шов

Усадочные деформационные швы применяются в монолитно-бетонных каркасах, поскольку бетон при затвердевании имеет свойство несколько уменьшаться в объёме из-за испарения воды. Усадочный шов не допускает возникновения трещин, которые нарушают несущую способность монолитного каркаса.

Смысл такого шва в том, чтобы он расширялся всё больше, параллельно твердению монолитного каркаса. После того как твердение закончится, образовавшийся деформационный шов полностью зачеканивают. Для придания герметической стойкости усадочным и любым другим деформационным швам применяют специальные герметики и гидрошпонки.

Перемена температур, влажность, климат в целом, сейсмика и динамические нагрузки - это факторы, которые нередко приводят к деформации конструкции. Чтобы изменения объема строительных материалов (расширение или сжатие ввиду разницы температур) или проседание элементов (из-за ошибок в или недостаточной надежности почв) не повлекли за собой разрушение всей конструкции, желательно применять деформационный шов.

В зависимости от того, предотвращение какого типа деформации необходимо, швы различают температурные, усадочные, антисейсмические и осадочные.

Применяется для того, чтобы предотвратить горизонтальные изменения. При расчете промышленного здания с каркасной конструктивной схемой швы располагают не реже, чем через каждые 60 м для отапливаемых и 40 м для неотапливаемых зданий. Как правило, температурные швы затрагивают только надземные конструкции, в то время как фундамент менее подвержен воздействию температурных разниц.

Осадочный деформационный шов необходим для того, чтобы не допустить появления трещин в конструктивных элементах в результате того, что нагрузка распределена неравномерно или грунты относятся к слабым и некоторые элементы проседают. В отличие от температурного шва осадочный разделяет и фундамент.

Антисейсмические деформационные швы в зданиях, расположенных в зоне с повышенной сейсмической активностью, практически необходимы. За их счет здание разделяется на блоки, по сути не зависящие друг от друга, и поэтому в случае землетрясения разрушение или деформация одного блока не скажется на других.

Если ваша конструкция состоит из монолитных железобетонных стен, усадочный деформационный шов необходим. Дело в том, что бетон имеет свойство усаживаться и уменьшаться в размерах - то есть стена, залитая непосредственно на месте строительства, а не собранная из железобетонных панелей, непременно уменьшится в объеме, образовав зазор. Для удобства дальнейших работ усадочный шов делается перед заливкой очередной стены, а после того как бетон просохнет, швы и зазоры заделывают.

Уплотнение и изоляция швов

Данному аспекту очень важно уделить особое внимание: швы должны быть хорошо защищены от воздействия внешних факторов. Для этого используются различные виды изоляции и заполнителя. Полиуретановые или эпоксидные герметики - неплохой вариант: они обладают высокой твердостью и не очень эластичны; другой вариант -

использование пенополиэтиленового шнура с последующей заделкой герметиком. Еще один вариант - это заполнение деформационного шва А деформационный шов в стене, заполненный минватой, необходимо заделать эластичной массой, стойкой к воздействию погодных условий и защищающей заполнитель от попадания влаги и сырости. Кроме заполнителей, шов можно защитить при помощи профиля или планки подходящего размера.

Размеры швов

Ширина деформационных швов варьируется от 0,3 см до 100, в зависимости от типа шва, а также условий эксплуатации здания. Температурные швы достигают 4 см (узкие), а усадочные бывают средними (4-10 см) и широкими (10-100 см).

Температурные и осадочные швы

Для предотвращения деформаций в конструкциях их разделяют на отсеки (по длине) вертикальными зазорами – деформационными швами. Необходимость устройства таких швов определяется внешними условиями и геометрическими параметрами конструкции.

При любой выбранной системе перевязки возведение стены начинают с кладки углов. Важно устроить перевязку швов в углах не только таким образом, чтобы соблюдался выбранный рисунок перевязки в наружных верстах обеих пересекающихся стен, но и так, чтобы перевязка была выполнена с максимальным перекрытием швов.

По своему назначению деформационные швы бывают температурными и осадочными. Расположение деформационных швов обязательно указывают в проекте.

Осадочные швы

Осадочные швы устраивают для предотвращения неравномерной осадки конструкции по длине. Эти швы делят здание или сооружение на отсеки по всей высоте конструкций: от подошвы фундамента до карниза. Фундамент, разделенный на отсеки осадочным швом, называют разрезным. Устройство осадочного шва в кладке фундамента и стены выглядит по-разному (рис. 34).

Рисунок 34. Устройство осадочного шва в кирпичной кладке: а) фундамент (план); б) стена (план); в) продольный разрез по фундаменту и стене; 1 – кладка фундамента; 2 – кладка стены; 3 – осадочный шов; 4 – шпунт; 5 – зазор под шпунтом для осадки

Шов должен быть перпендикулярным стене или фундаменту. В месте шва кирпичи не перевязывают друг с другом, вместо этого устраивают прокладку из гидроизоляционного материала в два – три слоя (толь, рубероид, стеклоткань и т. д.). Шов в фундаменте выполняют прямым, в стене – со шпунтом (выступом с одной стороны шва и впадиной с другой стороны). Толщина шпунта составляет обычно половину кирпича, реже – четверть кирпича. Над обрезом фундамента под шпунтом оставляют зазор высотой в 1–2 кирпича (ряда) кладки для предотвращения давления от шпунта на кладку фундамента в случае неравномерной осадки. Все стыки между кладкой фундамента и кладкой стены при этом должны быть герметичными для защиты стены от проникновения влаги из фундамента.

Если фундамент выполнен из другого материала (например, железобетона), принципы устройства осадочного шва не меняются.

Толщина осадочного шва в кирпичной кладке должна составлять 10–20 мм, поэтому устройство швов не влияет на изменение длины здания (он просто заменяет собой часть вертикальных швов кладки).

С наружной стороны стен осадочные швы заделывают просмоленной паклей, силиконовым герметиком или специальным уплотнителем. Причем первый вариант (с просмоленной паклей) малоэффективен, поэтому при возможности следует выбирать другой вариант. С наружной стороны фундамента устраивают глиняный замок или другой вариант гидроизоляции.

Необходимость в устройстве осадочных швов возникает в нескольких случаях.

1. Примыкание новой стены к старой. В этом случае шов может быть устроен без шпунта, поскольку вырезать паз в старой стене – трудоемкое занятие.

2. Примыкание одной части здания к другой: например, когда веранда или крыльцо примыкает к основной части здания, и фундамент под пристройку может быть устроен с меньшим расходом материалов (меньшего сечения). При этом осадка крыльца и основной части здания будет разной, и при отсутствии осадочного шва могут возникнуть трещины и другие деформации кладки.

3. Строительство на грунтах с неравномерной осадкой. О таком свойстве грунтового основания можно судить по имеющимся на участке постройкам, поверхности земли без обработки (по ней можно увидеть ярко выраженную осадку грунта) или геологическим изысканиям. Если нет возможности определить состояние грунта по последнему варианту, прибегают к двум первым. Важно помнить, что трещины в постройках могут быть вызваны не только неравномерной осадкой грунтового основания, но и ошибками, допущенными в проектировании (неправильным расчетом фундамента, отсутствием осадочных швов в стене большой длины и т. д.). Однако если здания поблизости имеют трещины, лучше при возведении новой конструкции в любом случае предусмотреть в ней осадочные швы.

Температурные швы

Температурные (температурно-усадочные) швы защищают здание или сооружение от деформаций (трещин, разрывов кладки, перекосов, сдвигов кладки по швам), связанных с изменением температуры воздуха и самих конструкций. При пониженных температурах каменная кладка имеет свойство сжиматься, а в жару – расширяться. Так, на каждые 10 м длины кирпичная конструкция при изменении температуры с 20 °C до –20 °C сокращается в размерах на 5 мм. Кроме того, перепад температур может возникать в различных частях здания.

Температурные швы делят здание на отсеки по всей высоте стен, не включая фундамент. То есть, в отличие от осадочных швов, температурными швами фундамент не разделяют. Устройство температурного шва в кирпичной стене аналогично устройству осадочного: в виде шпунта с прослойкой изоляционного материала и заделкой герметиком с наружной стороны стены. Герметик для заделки температурного шва должен быть рассчитан на все температуры, возможные при эксплуатации здания или сооружения.

Толщина температурного шва в кирпичной кладке должна составлять 10–20 мм. Если кладку ведут при температуре воздуха 10 °C и выше, толщина шва может быть уменьшена.

Необходимость в устройстве температурных шов возникает при большой длине кирпичных стен и при значительных перепадах температуры воздуха между зимним и летним периодами года. Строительные нормы и правила (СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции») устанавливают максимально допустимые расстояния между температурными швами в кирпичных стенах. Эти расстояния зависят от средней температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки года, вида кирпича и марки раствора. В наиболее сложных климатических условиях максимально допустимое расстояние между температурными швами в отапливаемых строениях в кладке из керамического кирпича составляет 50 м, в кладке из силикатного кирпича – 35 м. Поскольку стены индивидуальных строений редко достигают такой длины, температурные швы в них практически не устраивают. Для неотапливаемых закрытых построек максимальная длина стены без температурных швов может составлять: в кладке из керамического кирпича – 35 м, в кладке из силикатного кирпича – 24,5 м. Для не отапливаемых открытых строений (например, кирпичных заборов) эти нормативные величины соответственно равны 30 м и 21 м.

В промышленных зданиях, имеющих большие размеры в плане или состоящих из нескольких объемов с различными высотами и нагрузками на основание, предусматривают деформационные швы, которые в зависимости от назначения подразделяют на температурные, осадочные и антисейсмические.

Температурные швы предупреждают образование тропит в констргктнвных элементах зданий от деформаций, вызываемых колебаниями температуры наружного и внутреннего воздхха. Температурные швы (продольные и поперечные), расчленяя по вертикали все надземные конструкции здания на отдельные части, обеспечивают независимость их горизонтальных перемещений.

Фундаменты и другие подземные элементы здания температурными швами не расчленяют, так как они под воздействием температуры не деформируются до опасной величины.

Осадочные швы предусматривают в тех случаях, когда ожидается неодинаковая и неравномерная осадка смежных частей здания. Такая осадка может происходить при значительной разнице высот смежных частей (более 10 м или более 3-х этажей), при различных по величине и характеру нагрузках на основание, при разнородных грунтах основания под фундаментами и при осуществлении пристроек к существующим зданиям.

Осадочные швы устраивают на границе смежных частей здания, и в отличие от температурных они расчленяют по вертикали все конструкции здания, допуская самостоятельную осадку отдельных его объемов. Осадочные швы обеспечивают и горизонтальные перемещения расчлененных частей, поэтому их можно совмещать с температурными швами. В этом случае их называют температурно-осадочными.
Антисейсмические швы предусматривают в зданиях, располагаемых в районах с землетрясениями. Такие швы разрезают здание на отдельные отсеки, представляющие собой самостоятельные устойчивые объемы, и обеспечивают их независимую осадку.

Расстояние между температурными швами определяют в зависимости от конструктивного решения здания, климатических показателей района строительства и температуры внутреннего воздуха. В отапливаемых зданиях со сборным железобетонным каркасом (или смешанным - железобетонные колонны и металлические или деревянные покрытия) это расстояние принимают равным 60-72 м, в неотапливаемых зданиях или в открытых сооружениях - 40 м.

При стальном каркасе температурные швы устраиваются: в отапливаемых зданиях через 150-230 м, в неотапливаемых зданиях и горячих цехах - через 120-200 м, в открытых эстакадах - через 130 м.

В деревянных конструкциях температурные швы не предусматривают.
В промышленных зданиях массового строительства обычно устраивают температурные швы. В зависимости от места расположения в здании их подразделяют на поперечные и продольные. Поперечные температурные швы в каркасах размещают на двух рядах колонн, на каждый из которых опираются стропильные конструкции покрытия.

В одноэтажных зданиях шов, как правило, не имеет вставки (рис. 7, г), в многоэтажных - может быть со вставкой (рис. 9, д) и без нее (рис. 9, е). Предпочтение отдают швам без вставки, так как в этом случае не требуются доборные ограждающие элементы. Колонны по обе стороны оси шва заделывают в общий фундамент (рис. 30, б).

Продольные температурные швы в зданиях с железобетонным каркасом устраивают на двух рядах колонн со вставкой, ширина которой в зависимости от типа привязки в смежных пролетах принимается 500 и 1000 мм (рис. 8, а). В зданиях с цельнометаллическим каркасом и смешанным (железобетонные колонны и металлические фермы) продольные швы следует решать на одном ряду колонн.
В ограждающих конструкциях зданий (стенах, покрытиях, перекрытиях и полах) температурные швы предусматривают в тех же местах, что и в несущих конструкциях.

Рис. 125. Температурные швы в ограждающих конструкциях:
а -поперечный шов в покрытии; б -то же, продольный; в - шов в месте перепада высот смежны» пролетов; г -в стене, без вставки; д. е - в полах при значительных воздействиях; ж - в полах из кирпича, брусчатки, торцов, 1 - плита покрытия; 2 - фасонный элемент из стали; 3 - основной кровельный ковер; 4 - стеклоткань; 5 - дополнительные слои ковра; 6-кровельная сталь; 7 - полужесткие ыинераловатные плиты; в - бронирующий слой; 9 - дюбели; 10 - кирпичная стенка; 11 - компенсатор из кровельной стали; 12 - стальной щит; 13 - воронка; И - стеновая панель; « - просмоленная оакля (ила мастика); 16 - уголок; 17 - эластичная пластмасса

Поперечный и продольный температурные швы в покрытии выполняют без разрыва кровельного ковра (рис. 125, а, б). Вдоль швов укладывают полуцилиндрические компенсаторы из оцинкованной стали и крепят их к плитам покрытия дюбелями. По компенсаторам укладывают утеплитель из полужестких минераловатных плит, оцинкованную сталь и водо-изоляционный ковер, который в пределах шва усиливают дополнительными слоями рулонного материала и стеклоткани на мастике.

На скатных покрытиях вдоль продольного шва предусматривают два ряда водоприемных воронок.

При наличии в покрытии перепада высот пролетов с ним совмещают и температурный шов. В этом случае для заделки кровельного ковра на покрытии нижнего пролета устраивают кирпичную стенку, опирающуюся на стальной щит. Стальной щит крепят к консолям из уголков, заделываемых в швы между торцами плит покрытия. Сверху шов покрывают компенсатором и фартуком из оцинкованной стали (рис. 125, в).

Стеновые панели, примыкающие к температурному шву, крепят к колоннам каркаса теми же приборами, что и рядовые панели (рис. 125, г). В местах швов со вставкой применяют специальные доборные стеновые блоки. Зазор между гранями шва, имеющий ширину 20 мм, заполняют просмоленной паклей или упругим материалом, например, мастикой изол или пороизолом. Иногда с наружной стороны шов закрывают компенсатором из оцинкованной стали, который крепят гвоздями (или дюбелями) к стеновым панелям.

Температурные швы в полах на грунте с бетонным или другим жестким подстилающим слоем предусматривают только в помещениях с длительной отрицательной температурой в зимний период. Расстояние между швами в обоих направлениях принимают равным 6-8 м.

Температурные швы в полах на перекрытиях многоэтажных зданий устраивают в местах расположения основных швов.

В полах со сплошными и плитными покрытиями (бетонными, цементными, металлоцементными, асфальтобетонными, мозаичными, из металлических плит), в зонах со значительными механическими воздействиями по обе стороны шва предусматривают окаймляющие уголки, которые крепят к подстилающему слою или к плитам перекрытия анкерами через 0,5-0,6 м (рис. 125, <5); иногда перекрывают шов широкой накладкой из эластичной пластмассы (рис. 125, е). Там, где отсутствуют значительные механические воздействия на пол, уголки не предусматриваются.

В полах из ксилолита по обе стороны шва укладывают деревянные рейки, которые крепят к антисептированным пробкам, заделываемым в подстилающий слой или в плиты перекрытий через 0,5-0,6 м.
В полах из кирпича, брусчатки, деревянных торцовых шашек штучные элементы в рядах, примыкающих к шву, укладывают длинной стороной перпендикулярно направлению шва (рис. 125, ж).

Ширину шва в жестком подстилающем слое или в перекрытии принимают 15-20 мм, а в одежде пола - 6-10 мм. Швы перекрывают компенсаторами из оцинкованной стали и заполняют эластичными материалами или мастиками.

Любые конструкции и строения подвергаются деформации по разным причинам: оседание здания после строительства в процессе эксплуатации, температурные и сейсмические воздействия, неоднородность грунтов в основании конструкций. Несомненно, при проектировании и строительстве необходимо учитывать все эти факторы и сделать объект максимально безопасным для людей, а также минимизировать возможность повреждений и риск частого ремонта. Поскольку в современном мире все чаще строят большие и массивные сооружения как жилые, так и торговые, промышленные, невозможно обойтись без применения деформационных швов во всех конструктивных элементах строений.

Определение, назначение деформационных швов

С целью уменьшения напряжения в конструкциях из-за деформации и усадки элементов зданий, мостов, дорог и других сооружений в них устраивают деформационные швы. Это элементы, разделяющие все строение на отдельные блоки, что позволяет им свободно двигаться в определенных направлениях. Данное явление значительно снижает риск разрушения конструкций в местах возможной деформации. Участки, разделенные подобными швами, оседают равномерно внутри своего объема, не мешая целостности соседних блоков.

Виды деформационных швов

Существует множество классификаций деформационных швов.

Типы деформационных швов по характеру нагрузки, из-за которой возникает деформация:

1. Осадочные. Данные деформации возникают из-за неравномерного уплотнения грунтов под разными частями здания. Это может происходить по нескольким причинам. Во-первых, на изменения влияет неравномерное распределение веса. В современной архитектуре часто строят дома с разной этажностью, с многими конструктивными особенностями в частях здания. Во-вторых, причиной может служить разнородность грунтов под отдельными частями сооружения или дома. Однородный грунт под всем основанием считается идеальным случаем, который встречается крайне редко. При значительной разнице величин осадки отдельных элементов могут возникать вертикальные деформации в виде изломов, сдвигов, трещин, смещений. Деформационные швы осадочного типа рассчитывают для каждого случая отдельно и устраивают вертикально по всей высоте здания от фундамента. Они призваны компенсировать разницу между осадкой отдельных конструктивных блоков.
2. Усадочные. Такие деформации вызваны уменьшением объема конструкций и элементов. Этому явлению подвержены все бетонные монолитные части и каменная кладка: при застывании и твердении смесь теряет влагу. Данный аспект также рассчитывается, и конструкцию делят на определенные части для избегания трещин, надломов и пр.
3. Температурные. Особенно важно учитывать данный тип деформации в местности со сменой климата: лето-зима. В разное время года конструкции наружных частей подвергаются воздействиям температур, что сказывается на их объеме. Особенно в зимний период, когда стена с внутренней стороны помещения и с улицы имеет существенную разницу температур. При том, что внутренняя часть ее имеет постоянную температуру, а наружная подвергается большим изменениям, внутри конструкции может возникать внутреннее напряжение, способное достичь предела и привести к необратимым последствиям. Для решения данной проблемы устраивают температурные швы. Часто они совпадают с усадочными. В отличии от осадочных, температурные швы необходимы только в наземной части зданий, поскольку фундамент не испытывает больших колебаний температур, если рассчитан и устроен верно.
4. Сейсмические нагрузки возникают в районах с частыми землетрясениями и колебаниями почвы. В этих случаях здания особым образом делят на отдельные самостоятельные блоки, разделяемые специальными сейсмическими деформационными швами, имеющими особое строение, что позволяет сохранить целостность конструкций при сейсмической активности.

Помимо этого, деформационные швы в зданиях классифицируют по типу конструкции, в которой они устроены. Выделяют швы, находящиеся:

• в стенах;
• в фундаментах;
• в бетонных полах;
• в монолитных плитах.

Деформационный шов в каждом элементе имеет отдельное строение. Таким образом учитываются особенности изменений форм и нагрузок для каждого участка и направления. К этой классификации дополнительно можно отнести деформационный шов между зданиями. Например, в городском пространстве часто можно встретить сопряженные между собой жилые дома и магазины. Они, как правило, имеют разные архитектурные особенности, объемы и размеры, материалы строительства, но их объединяет одна общая стена. Чтобы эти объекты не влияли на изменения друг друга, между ними также устраивают компенсирующие швы.

Проектирование: основные нюансы

При проектировании строений учитывают все возможные нагрузки, которые будут воздействовать на конструктивные элементы, и в зависимости от этого распределяют деформационные швы таким образом, чтобы они компенсировали все разрушающие эффекты, направленные на каждый элемент.

Устройство деформационных швов разнообразно. Их производят на строительной площадке из специальных материалов или набирающих популярность готовых металлических профилей. Конструкция деформационного шва из металла включает в себя специальный прокат и (при необходимости) вставки из различных материалов, подобранных в зависимости от места применения. Для каждого элемента здания направляющие имеют различное строение и готовятся из несхожих материалов, поскольку выполняют они разные функции.

На стадии проектирования рассчитывают не только места расположения компенсирующих разрезов, их частоту, размер и состав. Часто для отдельных мест определяют отличный от других деформационный шов. Узел, отображающий принцип примыкания конструкций, должен быть прорисован и расписан подробно, чтобы на строительной площадке не возникло трудностей с его сборкой. В каждом случае состав и вид шва могут быть индивидуальны, поскольку разные части конструкций испытывают определенные нагрузки, не всегда одинаковые. Такие ситуации могут возникнуть в местах сопряжений блоков разной этажности, назначения, веса и т.д.

Компенсационный шов в разных элементах здания

Для всех конструкций устройство компенсирующих зазоров индивидуально, они имеют собственное техническое решение, состав, размеры и особенности. Каждому материалу и конструкции соответствует свой деформационный шов. СНиП 2.03.04-84 приводит пример расчетов для наиболее распространенных железобетонных конструкций в различных условиях, СНиП 2.01.09-91 рассказывает о расчетах в просадочных грунтах и подрабатываемых территориях.

Швы в фундаментах: назначение

Фундамент - одна из самых сложных и ответственных в возведении частей любого строения. От его целостности зависят безопасное функционирование и надежность сооружения. Поэтому в его конструкции все должно быть продумано до мелочей - от правильного конструктивного решения до верно устроенных деформационных швов. Фундамент испытывает сразу несколько видов разрушающих нагрузок: от усадки и сезонного движения грунта; неравномерного оседания разных частей здания. Наружный периметр может быть подвержен температурным перепадам (в редких случаях, чаще говорится о верхней части стены фундамента, переходящей в цоколь). Деформационный шов в фундаментах должен компенсировать все поступающие воздействия и придавать ему упругости и подвижности. Кроме того, он должен иметь качественную внешнюю гидроизоляцию, которая предотвратит проникновение влаги в тело шва для избегания разрушения самого его основания.

Особенности устройства

Деформационный шов в фундаментах устраивают по всей высоте его стены от подошвы основания. Расстояние между швами определяется расчетом и зависит от величины влияющих нагрузок, типа грунтов, материала для стен, функционального назначения помещений и т.д. Для кирпичных строений шаг составляет от 15 до 30 м, для деревянных - до 70 м. Кроме этого, на границах частей здания, имеющих разное техническое назначение, также должны присутствовать компенсирующие разрывы, поскольку там возникает наибольшее напряжение.

Деформационный шов в плите фундамента представляет собой зазор, разделяющий ее на отдельные блоки. Его заполняют паклей, пропитанной смолой.

Одной из составляющих фундамента является отмостка. Она также нуждается в компенсирующих разрывах, ведь при неровном ее оседании и движении грунтов данный элемент может попросту надломиться, что повлечет за собой намокание стен основания. Отмостка перестанет выполнять свою защитную функцию. Швы устраиваются с шагом до 2 метров, в них укладывают деревянные рейки и сверху заливают горячим битумом или другим полимером, обеспечивающим надежную гидроизоляцию.

Место стыка отмостки и фундаментной стены обязательно имеет подвижный шов. Обычно его роль играет гидроизоляционная отделка наружной стены основания.

Деформационные швы в стене

Вертикальные конструкции подвержены воздействию сразу нескольких деформационных нагрузок. На них влияют осадка в процессе эксплуатации, температурные воздействия (сезонные и с одновременным перепадом температур наружной и внутренней части в холодное время), нагрузка от верхнего покрытия, снеговые массы. Потому, рассчитывая деформационный шов в стене при проектировании, важно учесть все воздействия и устроить разделения, которые не дадут конструкции разрушиться.

В современном строительстве используют самые разнообразные материалы и методы для возведения стен, которые бывают:

• сборными блочными и кирпичными;
• монолитными бетонными/железобетонными;
• сборными панельными;
• комбинированными.

Во всех из них возникают разрушающие воздействия, причем чем прочнее и тверже материал, тем большие деформационные нагрузки возникают в конструкции. Деление стены на блоки с помощью компенсационных швов позволяет отдельным частям деформироваться в определенных интервалах без угрозы разрушения всего элемента, внутри которого не возникает опасное напряжение.

Проектирование и устройство деформационных швов в вертикальных конструкциях

Для внутренних и наружных стен шаг разрывов рассчитывается по-разному, делается это на стадии проектирования. Высоту стен разделяют на отсеки по всей высоте, устраивая между ними деформационные швы. Расстояние между ними для несущих стен после расчетов - от 20 м, для внутренних перегородок - до 30 м. Расположение деформационных швов в местах максимальных напряжений позволяет снимать эти самые напряжения. Как говорилось ранее, температурные и усадочные швы возникают в надземной части дома и в основном совпадают, располагаются в местах наибольшей концентрации перепадов температур - у углов наружных стен. Деформационные швы, компенсирующие осадочные воздействия, устраиваются по всей высоте стены до основания фундамента и равномерно распределяются по длине здания.

Важным нюансом проектирования швов в стенах является их заполнение и оформление, поскольку находятся они на видимых частях любого строения, особенно, если не подразумевается дополнительная облицовка.

Температурные деформационные швы устраивают в горизонтальной плоскости стены. В процессе возведения в кладке размещают шпунт, который обкладывают толем в 2 слоя и забивают паклей. Закрывают шов глиняным замком. Данные материалы не реагируют на перепады температур, тем самым компенсируют деформацию стены. При ручной кладке заделка получается незаметной и не требует дополнительной облицовки.

В современном строительстве все чаще применяют профили для деформационных швов. Достоинством применения их является особая конструкция, армирующая зазор в стене. Это предотвращает появление трещин в области деформационного шва в процессе воздействия разрушающих нагрузок. Кроме этого, в теле профиля имеются вставки из гидрофобных материалов, что предотвращает попадание влаги в стеновой материал и дальнейшее его разрушение. Оформление наружной части деформационного шва выполнено таким образом, что он отлично вписывается в любой фасад. Большой ассортимент предлагаемых профилей позволяет подобрать к любому зданию наиболее подходящий дизайн.

Швы в горизонтальных плитах

При устройстве монолитных плит перекрытий обязательно должны быть выполнены деформационные швы, поскольку бетон является жестким неэластичным материалом и подвержен разрушению в результате воздействия различных нагрузок и одновременного оседания всего объема здания. С помощью расчетов определяют ширину одного блока перекрытия, и по такому параметру производят заливку межэтажных элементов. Заполнение швов выполняют с использованием гидроизолирующих материалов и заделок.

Швы в бетонных полах

Полы постоянно принимают нагрузку от предметов интерьера, оборудования, а их покрытия все время подвергаются износу. В одном помещении могут быть устроены полы из разных материалов, которые в процессе эксплуатации непохоже реагируют на поступающую нагрузку, влажность и другие воздействия. Такие участки тоже нуждаются в разделении, как и монолитный бетонный пол.

По назначению деформационные швы в бетонных полах разделяют на 3 основных типа.

1. Изоляционный шов имеет круглую или квадратную форму, отделяет пол от стен, колонн и других внутренних вертикальных конструкций, от их воздействия во избежание деформации напольного покрытия. При его устройстве весь периметр прокладывают полимерной изоляцией и внутри образовавшегося контура производят заливку бетонного пола.
2. Усадочный шов предназначен для предотвращения растрескивания бетона во время застывания и эксплуатации. Его устраивают двумя способами: при помощи формующих швы реек, которые вставляют в материал до потери им пластичности; нарезкой и устройством после окончательной обработки поверхности.
3. Конструкционный шов выполняют на границах смен заливки участков полов. Он имеет сложный вид соединения "шип-паз" и позволяет бетону двигаться в горизонтальной плоскости и не допускает изменения соседних участков.

Деформационные швы в полах представляют собой зазоры, разделяющие поверхность на несколько блоков или участков. В подавляющем большинстве для устройства компенсационных швов применяют различные профильные конструкции.

Основные виды профилей для устройства швов в полах выделяют следующие.

1. Встроенные - системы из алюминия, встраиваемые в плоскость напольного покрытия. Применяются в сухих промышленных помещениях с высокой проходимостью, подвергающихся регулярным воздействиям тяжелого оборудования, машин и спецтехники. Профиль может быть усилен резиновой вставкой, может иметь декоративную накладку из нержавеющей стали.
2. Накладные. Данные системы устанавливают на стыке разных покрытий. Они представляют собой накладку на шов. Такие профили также выдерживают интенсивные нагрузки от техники и большого количества людей. При повышенной загруженности профиль может быть усилен полимерными вставками.
3. Водонепроницаемые системы профилей предназначены не только для компенсации деформационных нагрузок, но и для защиты напольного разреза от попадания влаги и воды в помещениях с малой гидроизоляцией или на открытых площадках, парковках, складах и т.д. Такие профили выполнены из нержавеющей стали, имеют в своей конструкции специальные прокладки из ПВХ или резины.
4. Разделительные системы представляют собой профили из мягкого или жесткого ПВХ. Их устраивают в качестве температурных и компенсирующих швов в монолитных полах различного назначения. ПВХ-профили герметизируют и защищают напольные стыки, они стойки к воздействию температур, кислот и моющих средств, что делает их применение универсальным. Деформационные швы в бетонных полах иногда заполняют полимерными мастиками. ПВХ-системы наиболее функциональны и долговечны, поэтому следует отдать им предпочтение.

Технология устройства разделительных швов в полах

Бетонные полы заливают не за один раз всю площадь, а частями, в несколько этапов. Разделительные швы необходимо устраивать в местах стыков разных участков заливки, поскольку бетон может иметь отличающиеся свойства. Зачастую перед заливными работами периметр участка ограничивают изолирующими материалами, которые впоследствии будут служить в качестве заделки образовавшихся стыков. Если площадь заливки большая, то швы можно нарезать уже в готовых полах. Размер зазоров и расстояние между ними рассчитывают, исходя из размера коэффициента линейного расширения бетона. Средняя ширина шва 12-20 мм, расстояние между разрезами - 1,5 м. Глубина достигает 2-3 см. Разделение производят с помощью специального оборудования. Нарезанные по готовому полу швы заполняют специальными уплотнителями и герметизируют их износостойкими полимерами или встраивают в них специализированные профили.

Швы на стыках зданий

Нередко к существующим зданиям пристраивают дополнительные: в виду экономии места в пределах города или удобства пользования в частном порядке. Пристрои могут иметь различное назначение: торговые площади, офисные помещения, бани, гаражи, хозяйственные постройки. Почти всегда осадка основного и дополнительного строений происходит по-разному. Чтобы избежать связанных с этим явлением неприятностей, нужно устраивать деформационный шов между зданиями.

Зазоры между зданиями компенсируют все виды воздействий: осадочные, усадочные, температурные, сейсмические. Поскольку основное и пристраиваемое здания имеют одну общую стену, в ней организовывают компенсационный шов, объединяющий функцию защиты от всех поступающих нагрузок.

Также прокладка между стенами нужна при неоднородности материала: например, первоначальное строение каменное, а дополнительное - деревянное. В этом случае шов может быть выполнен из гидроизоляционного материала без дополнительных конструкций.

Если фундамент под пристрой не был рассчитан сразу, а возводится дополнительно, обязательно нужно отделить его от основного с помощью шва, ведь его конструкция может отличаться. В этом случае будет происходить усадка и осадка самого основания и опираемого строения.

Компенсационный шов устраивают по всей высоте примыкающего здания.