Фасадные теплоизоляционные системы

Категории: Участок

Введение В последнее время в России широкое распространение в строительстве приобретают фасадные теплоизоляционные системы с воздушным зазором ( ФСЗ). Принципиальное конструктивное решение ФСЗ состоит в следующем. На существующей стене (несущей, самонесущей, навесной) с помощью анкерных дюбелей или анкеров устанавливают кронштейны, предназначенные для прикрепления к ним направляющих, расположенных взаимно перпендикулярно (вертикально и горизонтально) или в одном из указанных направлений. Направляющие служат для крепления элементов облицовки, которые образуют фасад здания (стену — экран). В качестве элементов облицовки применяют: — плитные материалы, преимущественно из керамики или керамогранита с видимым (кляммеры, скобы, клипсы) или скрытым (болты, винты) креплением; — плоские панели или панели кассетного типа из листовых материалов (сталь, алюминиевые сплавы и композитные материалы) с видимым креплением (заклепки, специальные винты и т.п.); — панели кассетного типа из листовых материалов (сталь, алюминиевые сплавы, композитные материалы) со скрытым креплением (штифты, икли и др.). Теплоизоляционный материал закрепляют на существующей стене с помощью тарельчатых дюбелей. Толщину теплоизоляционного слоя определяют на основе теплотехнического расчета с учетом влияния теплопроводных включений. Между экраном и теплоизоляционным слоем предусмотрен воздушный зазор, основное назначение которого — защита теплоизоляционного слоя от влаги, образующейся как при конденсации водяного пара, поступающего в зазор из эксплуатируемого здания, так и за счет атмосферных воздействий (влажный воздух, дождь, снег, двухстороннее обледенение экрана). Скорость движения воздуха в воздушном зазоре, как следует из результатов исследований, не зависит от скорости ветра. Широкому применению ФСЗ в значительной степени препятствует отсутствие нормативно установленных требований к конструктивным решениям систем и используемым в них материалам и изделиям, прежде всего учитывающих особенности эксплуатации ФСЗ в различных условиях Российской Федерации. Настоящие рекомендации содержат основные требования к составу и содержанию материалов, необходимых для проведения технической оценки пригодности ФСЗ. Работа выполнена авторским коллективом ФЦС Госстроя России и ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко с участием специалистов ФГУ ВНИИПО, ЦНИИпроектстальконструкция, НИИЖБ и НИИСФ. Научные руководители: В.М. Горпинченко, Т.И. Мамедов. Ответственный исполнитель: О.И. Пономарев. Исполнители: Д.М. Лаковский, А.Г. Шеремет, Л.Б. Кацнельсон, А.В. Пестрицкий, В.А. Отставнов, А.В. Грановский, Н.А. Попов, В.Ф. Беляев. Н.Н. Шилов, В.А. Цветков, В.Г. Гагарин, А.М. Подвальный, В.В. Козлов. 1. Общие положения Настоящие «Рекомендации» содержат основные требования к конструктивным элементам фасадных систем с воздушным зазором (ФСЗ). «Рекомендации» разработаны в соответствии с новыми требованиями по теплозащите зданий и сооружений, изложенными в ряде инструктивных и нормативных документов [3, 6, 13, 14]. «Рекомендации» учитывают накопленный опыт эксплуатации отечественных и зарубежных систем утепления фасадов зданий с воздушным зазором, получивших подтверждение пригодности для применения в строительстве на территории России в форме технических свидетельств Госстроя России. Вместе с тем следует отметить, что представляемая в ФЦС Госстроя России документация по конструктивным решениям фасадных систем для технической оценки их пригодности для применения часто содержит типовые недостатки по составу и содержанию документов, том числе: 1.1. По характеристике системы полностью или частично отсутствуют: — назначение и ожидаемые условия эксплуатации (область применения); — расчеты, обосновывающие требуемую несущую способность системы и ее элементов; — расчеты, устанавливающие теплозащитные характеристики систем; — заключения по результатам расчетов и испытаний; — заключения по обеспечению необходимой антикоррозионной защиты; — заключение по пожарной безопасности. 1.2. По конструктивным решениям системы в альбомах технических решений недостаточно полно дается описание: — характеристики элементов системы; — способов их соединения между собой; — размеров температурных блоков; — конструктивных решений деформационных и температурных швов; — противопожарных мероприятий. 1. 3. По применяемым материалам и изделиям (компонентам, используемым в системах) полностью или частично отсутствуют: — ссылки на ГОСТы и ТУ на применяемые материалы и изделия; — ссылки на технические свидетельства Госстроя России (ТС) разрешающие применения новых материалов и изделий зарубежного и отечественного производства; — сертификаты пожарной безопасности и санитарно-эпидемиологические заключения на компоненты (в случае необходимости). 1.4. По методам и точности разбивочных работ и монтажа элементов системы отсутствуют: — описание способов разбивки положения и установки элементов; — допускаемые отклонения функциональных и технологических геометрических параметров; — методы компенсации технологических отклонений и климатических воздействий. 1.5. По особенностям технической эксплуатации — отсутствуют мероприятия по замене или восстановлению поврежденных элементов системы. Недостаточная информированность разработчиков систем негативно отражается на качестве представляемых документов и материалов, в связи, с чем в данных «Рекомендациях» сформулированы основные требования к конструкциям ФСЗ и намечены технические пути их реализации. Настоящие «Рекомендации» целесообразно использовать при подготовке материалов для оценки пригодности применяемых ФСЗ на территории Российской Федерации. «Рекомендации» также могут быть использованы специалистами, осуществляющими разработку, проектирование, возведение и контроль за монтажом фасадных систем теплоизоляции. 2. Основные требования к документам и материалам, представляемым для технической оценки пригодности ФСЗ 2.1. В настоящее время на конструктивные решения ФСЗ отсутствуют российские нормативные документы, содержащие технические требования к их проектированию, монтажу и эксплуатации, а также к применяемым в них материалам и изделиям (далее — компоненты). 2.2. В связи с этим практическую реализацию таких систем можно осуществлять только после технической оценки их пригодности (далее — оценка пригодности), устанавливающей их безопасность и надежность, в том числе долговечность. 2.3. Проведение оценки пригодности систем и входящих в них компонентов осуществляют на основе анализа и оценки: — требований российских нормативных документов; — требований зарубежных норм на аналогичные по назначению системы и применяемую заводскую продукцию (далее — компоненты), адаптированных к различным условиям эксплуатации на территории Российской Федерации; — результатов отечественных и зарубежных научно-исследовательских работ по безопасности и долговечности систем и их компонентов; — результатов натурных испытаний и лабораторных исследований систем (фрагментов систем) и компонентов на различные воздействия; — результатов экспертных заключений на системы и компоненты с учетом условий их эксплуатации. 2.4. Для проведения оценки пригодности систем организация-заявитель представляет следующие основные документы. 2.4.1. Пояснительная записка, содержащая описание системы и характеризующая наиболее важные в функциональном отношении решения: свойства металла и его антикоррозионную защиту (в случае необходимости) в зависимости от степени агрессивности окружающей среды; показатели крепежной продукции; свойства облицовочных элементов; свойства теплоизоляционных материалов и их гидроветрозащиты; свойства другой применяемой продукции; степень пожарной, санитарно-эпидемиологической, радиационной и других видов безопасности. 2.4.2. Основные конструктивные решения системы, в том числе конструкции облицовки и примыкания ФСЗ к различным элементам фасада (уступы вертикальные и горизонтальные, проемы, балконы и лоджии, цоколи, парапеты, карнизы и т.п.). 2.4.3. Перечень компонентов, применяемых в системе, с указанием российских нормативных документов, по которым их изготавливают на отечественных предприятиях, а также перечень материалов и изделий, поставляемых из-за рубежа, (такой перечень компонентов может быть представлен в виде групповых технических условий на заводскую продукцию). 2.4.4. Результаты технической оценки пригодности компонентов, выпускаемых за рубежом, и новой заводской отечественной продукции, требования к показателям которых полностью или частично отсутствуют в российских нормативных документах. 2.4.5. Допускаемые отклонения геометрических параметров применяемой заводской продукции. 2.4.6. Технологический регламент выполнения разбивочных и монтажных работ (операций) с указанием допускаемых отклонений. 2.4.7. Теплотехнический расчет глухого участка системы с учетом влияния теплопроводных включений, содержащий информацию в объеме раздела 8 настоящих рекомендаций. 3. Нагрузки и воздействия на конструкции ФСЗ 3.1. Несущие конструкции ФЗС следует рассчитывать на нагрузки и воздействия и их сочетания в соответствии с [2] и учетом требований настоящих рекомендаций. При расчете следует учитывать следующие нагрузки и воздействия: — собственный вес облицовочных и других элементов ФСЗ; — ветровые нагрузки; — нагрузки от двухстороннего обледенения облицовки; — температурные и климатические воздействия; а также особые нагрузки — сейсмические, взрывные, нагрузки, связанные с деформацией основания и т.д. (в случае необходимости). 3.2. Нагрузки от собственного веса элементов ФСЗ принимают по паспортным данным предприятий-изготовителей и должны учитывать их возможное изменение в процессе расчетного срока эксплуатации конструкций. 3.3. Ветровые нагрузки для прямоугольных в плане зданий высотой до 150 м принимают с учетом следующих положений. 3.3.1. При проектировании несущих конструкций и элементов крепления ФСЗ необходимо учитывать положительное (w+) и отрицательное (w-) воздействия ветровой нагрузки, каждое из которых определяют как сумму их средних и пульсационных составляющих. Воздействия w+ и w- соответствуют положительным и отрицательным значениям аэродинамических коэффициентов давления cр. Для каждого элемента рассматриваемой системы ФСЗ в качестве расчетной ветровой нагрузки принимают ее значение (нагрузка w+ или w-), реализующее наиболее неблагоприятный вариант нагружения. 3.3.2. Положительное давление ветра w+, действующее на высоте z наветренных фасадов зданий, определяют по формуле: w+ = gw0kz(z)cpgt, (1) где w0 — нормативное значение давления ветра (п. 6.4 [2]); z — расстояние от поверхности земли; ср — аэродинамический коэффициент давления (см. п. 3.3.4); kz(z) — коэффициент, учитывающий динамические свойства несущих конструкций фасадов, а также изменение суммарной (средней и пульсационной составляющих) ветровой нагрузки по высоте z наветренной поверхности здания; gt — коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принимаемый равным 1,4. Значения коэффициента kz(z) для местностей типа А и В (п. 6.5. СНиП [2]) приведены в табл. 3.1. При его определении принято, что несущие конструкции ФСЗ и их крепление к зданию являются достаточно жесткими и в них не возникает заметных динамических усилий и перемещений. В противном случае, значение этого коэффициента необходимо уточнить на основе результатов динамического расчета системы «облицовка — несущие конструктивные элементы фасадов — элементы их крепления». 3.3.3. Отрицательное давление ветра (отсос) w- распределено равномерно по высоте боковых фасадов зданий и определяют по формуле (1), где z — высота здания. Для этого расчетного случая коэффициент k(z) зависит от высоты здания z и формы его поперечного сечения. Для прямоугольных в плане зданий значения этого коэффициента приведены в табл. 3.1. 3.3.4. Аэродинамические коэффициенты ср для различных участков (рис. 3.2) стен прямоугольных в плане зданий принимают равными: а. При определении положительного давления (w-) ветра сp = +1,0 в. При определении отрицательного давления (w-) ветра
Рис. 3.1. Положение участков А cр = -2,0 для участка А; ср = -1,1 для остальной поверхности здания. Участок А имеет ширину е = 0,1 ´ тin(l, b), но не менее 1,5 м; здесь l и b — горизонтальные размеры здания (рис. 3.1). Таблица 3.1. Значения коэффициента kz(z) для местностей типа А и В. z, М Тип местности
3.3.5. Нагрузки, действующие на здания другой формы в плане и большей высоты, необходимо устанавливать на основе экспериментальных и аналитических исследований, а также с учетом опыта эксплуатации ФСЗ. При определении аэродинамических коэффициентов ср для других типов зданий необходимо использовать данные, приведенные в нормативной и справочной литературе или результаты модельных испытаний в специализированных аэродинамических трубах. 3.4. Снеговую нагрузку следует учитывать при расчете выступающих или западающих участков экрана. 3.5. Гололедная нагрузка на элементы облицовки в значительной мере зависит от типа и расположения местности (горные районы, районы у водоемов с высокой влажностью), температурно-влажностных параметров воздушной среды, наличия ветра. В связи с этим, нагрузку от обледенения следует принимать по фактическим данным. При отсутствии таких данных и возможном образовании двухсторонней наледи величину нагрузки следует определять по формуле 13 [2]. i = g ´ b ´ k ´ m2 ´ р ´ g, Па, где b — толщина наледи в мм, которую принимают по табл. 1 и 12 [2]; k — коэффициент по табл. 13 [2]; m2 — коэффициент, учитывающий форму обледенения; для двухстороннего равномерного обледенения из m2 = 0,6; р — плотность льда, принимаемая 0,9 г/см2; g — ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2. g — коэффициент надежности по гололедной нагрузке принимают равным gf = 1,3. Ветровую нагрузку на конструкции при учете гололедной нагрузки следует принимать равной 25 % расчетной. 3.6. Температурные климатические воздействия следует учитывать, если в конструкциях не предусмотрена компенсация соответствующих деформаций (перемещений).