Стінові системи мають багато різновидів з'єднань. Спосіб з'єднання залежить від функції стіни у будівлі та насамперед від типу матеріалів. З'єднання для нетримальних (ненесучіх) стін (стіни заповнення, раніше відомі як перегородкові стіни та огороджувальні стіни) виконуються іншим чином, ніж для тримальних (несучіх) стін. У цій статті ми розглянемо способи з'єднань: мурованої стіни - залізобетону, мурованої стіни - сталевих конструкцій та мурованої стіни - з мурованою стіною для стін заповнення та тримальних (несучіх) стін.
З'єднання в стінах заповнення
У нормативному документі EN 1996-1-1 (Єврокод 6. Проєктування мурованих конструкцій. Частина 1-1: Загальні правила для армованих та неармованих мурованих конструкцій) немає "чіткого" визначення для стіни заповнення (infill wall), він лише ділить стіни на тримальні (несучі) та нетримальні (ненесучі). Як зазначено в Єврокоді, тримальними (несучіми) називаються стіни, які витримують додаткове навантаження крім власної ваги. Нетримальні (ненесучі) стіни - це такі стіни, вага яких становить основне навантаження, вони не мають впливу на всю конструкцію, якщо їх зняти або перемістити. Отже, стіни заповнення можуть бути тримальними (несучіми), якщо вони витримують на собі додаткові навантаження від заповненого каркасу або якщо вони мають будь-яке окреме горизонтальне або вертикальне навантаження. Як правило, метою з'єднання є приєднання стіни заповнення до решти конструкції, де навантаження переноситься від стіни заповнення до тримальної конструкції, а не навпаки. Можна спроєктувати опирання для стіни заповнення вздовж двох, трьох або чотирьох боків.
Закріплене опирання застосовується найчастіше, але також можливо влаштувати стриманне опирання для боку стіни. Вибір типів обпирання має суттєвий вплив на згинальні моменти стіни, а також на величину навантажень прикладених на будівельну конструкцію. У статті розглядаються правила для правильного з’єднання мурованих стін заповнення з елементами будівельної конструкції. Особлива увага приділяється принципам проєктування з'єднань, що відповідають найкращим будівельним практикам.
Обпирання для нижньої сторони стіни
Нижня горизонтальна сторона стіни спирається на залізобетонну підлогу або на конструкцію каркаса, на якому вона побудована. Стіна заповнення найчастіше зводиться на розділовому шарі, що складається з двох шарів ПВХ-плівки або будівельного паперу. Такий прошарок відокремлює конструкцію заповнення від стіни і дозволяє зменшити напруги зсуву, що проводяться до стіни заповнення через деформації підлоги (прогин конструкції (підлоги), реологічні та термічні впливи). Перший шар стіни заповнення зведений на шарі цементного розчину товщиною 10 мм дозволяє вирівняти нерівну поверхню на якій будується стіна (рис. 1а).
Оскільки використовується розділовий шар, нижній край стіни може розглядатися як закріплений опорою у вертикальному напрямку (і з можливістю горизонтального зсуву), якщо на конструкції, на якій стоїть стіна, не встановлені жорсткі шари підлоги. Після твердіння шари закриють нижню частину стіни і дають можливість проводити горизонтальні поперечні сили, а також можуть забезпечити обмеження руху вздовж нижнього краю, запобігаючи обертанню стіни. Це властиво для внутрішніх стін заповнення, коли шари підлоги закривають стіну по обидва боки (рис. 1b). Оскільки підлоги зазвичай роблять через деякий час після зведення стін, заповнювальна конструкція вже зазнала деяких реологічних навантажень. Після укладання підлоги стіни все ще можуть зазнати деяких деформацій на їх площині.
Стіни заповнення встановленні на фасаді (огороджувальні стіни), складно приєднати до конструкції вздовж нижнього краю відповідним чином. Внаслідок серйозних теплових деформацій огороджувальні стіни повинні мати можливість зсуватися, тому їх потрібно будувати на розділовому шарі. Однак стіна може і не зміщуватися по площині на тримальній конструкції від тиску або всмоктування вітру. Таким чином, щоб забезпечити відповідну опору для огороджувальних стін, необхідні додаткові конструкційні рішення, такі як закріплення нижнього краю стіни в шарах підлоги за допомогою кріплень (рис. 1c) або будівництво стін на сталевих профілях (напрямні планки) (Рис. 1d) Рішення зображене на рис. 1c можна також використовувати для внутрішніх стін, коли шари підлоги не забезпечують належної горизонтальної опори (дерев'яні підлоги або технічні підлоги).
Рис.1 Зʼєднання по нижній стороні стіни заповнення
1 - мурована стіна заповнення
2 - цементний розчин 1:3 товщиною 10 мм
3 - розділяючий шар із двошарової плівки або будівельного паперу
4 - залізобетонне перекриття
5 - цементна стяжка
6 - металева застібка
7 - сталевий профіль закріплений до залізобетонного перекриття
Опирання для верхньої сторони стіни
Верхню сторону стіни заповнення слід відокремлювати компенсаційним швом від перекриття над стіною, щоб захистити стіну від впливу відхилень перекриття, а також забезпечити їй вільні деформації від теплових впливів. Компенсаційний шов працює за умови наявності вільного простору між стіною та підлогою товщиною 30 мм. Якщо не планується опирання стіни заповнення лише для її верхньої сторони, простір заповнюється мінеральною ватою або перманентноеластичною піною (рис. 2а). Якщо стіна служить протипожежною перегородкою, то відповідно до стандарту EN 1996-1-2 слід використовувати мінеральну вата класу А1 згідно з EN 13501-1 для заповнення компенсаційного шва, а також герметизувати шов у площині стіни вогнестійким матеріалом (рис. 2b)
Рис.2 Варіанти компенсаційного шва між підлогою і стіною заповнення: a) звичайна стіна, b) протипожежна стіна
1 - стіна заповнення
2 - залізобетонне перекриття
3 - ізоляційний шар мінеральної вати або перманентноеластичної поліуретанової піни
4 - перманентно пластична суміш
5 - ізоляційний шар мінеральної вати класу А1
6 - герметизація з'єднання вогнестійким матеріалом
Якщо для стіни заповенння опирання спроєктоване по верхній стороні, воно забезпечується за допомогою відповідної кількості металевих кріплень (Рис. 3а), які зможуть здійснювати горизонтальне навантаження стіни на конструкцію будівлі. Верхній край стіни не повинен з'єднуватися з конструкцією за допомогою монтажного пінополіуретану або подібних матеріалів із низькою еластичністю. Таке обмеження залишкового зазору може призвести до того, що заповнена конструкція контактуватиме з мурованою стіною і до стіни прикладається значне зусилля, яке може призвести до її пошкодження. Металеві кріплення, що використовуються для з'єднання верхнього краю стіни та перекриття, повинні забезпечувати компенсацію деформацій. Жорсткі кріплення можна використовувати лише тоді, коли ви абсолютно впевнені, що не буде прогину будівельної конструкції.
Коли для з'єднання верхнього краю стіни з каркасом використовується закріплене з'єднання, зазор, що залишився між кріпленнями, слід заповнити мінеральною ватою і заклеїти перманентно-еластичною сумішшю. Елементи, що з'єднують верхній край стіни заповнення з конструкцією, слід встановлювати у вертикальних стикових з'єднаннях, заповнених розчином, і закріплювати механічно за допомогою анкерів. Кріплення також можуть використовуватись для забезпечення утримування стіни вздовж її верхнього краю, з'єднання такої конструкції дозволить кріпильним елементам проводити дві сили з відповідною величиною. Кількість та відстань між кріпильними елементами необхідно визначати з відповідних статичних розрахунків як для закріпленого з'єднання, коли з'єднання навантажено лише горизонтальними поперечними силами, так і коли обмежувач призначений для краю стіни заповнення. Для протипожежних перегородкових стін стандарт EN 1996-1-2 також дозволяє використовувати нерухомі сталеві кутники (рис. 3b).
Відповідно до EN 1996-1-2, опирання між перекриттям і стіною може виконуватись стиками, повністю заповненими розчином. Однак зауважте, що складно точно заповнити контакт стіна-перекриття. Розчин або бетон повинен мати дуже низьку усадку. Жорстке заповнення простору між стіною та конструкцією може призвести до навантажень, що проводяться від конструкції до стіни (наприклад, від прогину перекриття або деформації конструкції внаслідок горизонтальних навантажень).
Якщо ви не використовуєте гіпсокартонні плити, штукатурення компенсаційних швів стає складним завданням. Стельовий зазор має вирішальне значення, оскільки він найбільше змінює свою ширину через робочі навантаження. У випадку зі звичайними штукатурками, на цій ділянці будуть постійні тріщини. Тому рекомендується влаштувати розширювальне з'єднання між настінною штукатуркою та стельовою штукатуркою та залити її акриловою сумішшю або використовувати молдинги, прикріплені до стіни або стелі.
Рис. 3 Приклади правильних з'єднань між стіною заповнення і перекриттям: а) з сталевими анкерами, b) з сталевими кутниками
1 - стіна заповнення
2 - кріплення
3 - мінеральна вата
4 - перманентно пластична суміш
5 - залізобетонне перекриття
6 - сталевий кутник
Опирання для вертикальної сторони стіни
Вертикальні сторони стіни з'єднуються із заповненою конструкцією аналогічним чином, як при з'єднанні верхнього краю кріпильними елементами, які розміщені в горизонтальних швах мурованої стіни та закріплені механічно до конструкції об'єкта (рис. 4а). Відповідно, можна використовувати спеціальні молдинги (рис. 4b) замість одинарних кріплень, таким чином зменшуючи кількість кріплень в залізобетонній конструкції і дозволяючи точно встановити кріплення в горизонтальному шві. Очевидно, що кількість та відстань між кріпленнями повинна ґрунтуватись на відповідних статичних розрахунках. Для цілей проєктування передбачається, що по вертикальному краю стіни слід встановити 5 або більше кріплень.
Рис. 4 З’єднання вертикального краю стіни заповнення з будівельною конструкцією
1 - мурована стіна заповнення
2 - кріплення
3 - несуча конструкція
4 - молдингове кріплення
Довгі стіни заповнення необхідно розділити на коротші ділянки. Вертикальні краї таких стін можуть бути виконані як вільні кромки (зазори розширення) або як краї, утримувані у вертикальних стрижнях. Ви можете заповнити вертикальний зазор у вільних краях подібно до зазору, утвореного між верхнім краєм стіни та несучою конструкцією, або скористатися розтяжною стрічкою для заповнення швів. Рекомендується з’єднати сусідні ділянки стін на їхній вершині, використовуючи відповідний кріпильний елемент, що забезпечує незначні зрушення мурованої конструкції (рис. 5).
Рис.5 Виконання вільних країв стіни заповнення ( 1 - стіна заповнення, 2 - кріплення, 3 - стрічка для заповнення швів)
При проєктуванні опирання для вертикальних сторін стіни заповнення слід передбачити залізобетонні стрижні. Сердечники повинні з'єднуватися із несучою конструкцією; внизу ви можете прикріпити арматуру сердечника до існуючої конструкції, або ви можете продовжити відповідну початкову арматуру під час будівництва конструкції. Трохи складніше підключити верхівку стрижня до існуючої конструкції. Потрібно забезпечити вільний прогин заповненої конструкції, а також запобігти горизонтальному зсуву. Найчастіше в такому з'єднанні використовуються анкери та втулки, щоб забезпечити закріплене з'єднання між серцевиною та перекриттям, зберігаючи при цьому можливість вертикального зміщення існуючої конструкції (рис. 6).
Рис. 6 Зʼєднання залізобетонного сердечника з перекриттям
1 - мурована стіна заповнення
2 - залізобетонний сердечник
3 - анкер
4 - гільза, прикріплена до перекриття монтажним розчином
5 - перекриття
Мурована стіна заповнення з'єднана із залізобетонним сердечником шляхом монолітування зубців, залишених на висоті вертикального краю стіни (рис. 7а), або кріпильних елементів, що виходять із стіни кладки (рис. 7b), або армуванням горизонтальних швів (рис. 7c).
Рис. 7 Способи зʼєднання залізобетону і мурованої стіни: a) із зубцями, b) з металевими кріпленнями, c) шляхом армування горизонтальних швів
При проєктуванні опори для вертикальних боків стін із залізобетонних стрижнів, майте на увазі, що мета обмеження довжини стіни згідно EC-6 не захищає такі стіни від ударів прогинів підлоги та реологічних та термічних деформацій тримальної конструкції. Тому стрижні в стінах слід встановлювати якомога пізніше після того, як відбулися найбільші реологічні деформації. Затримка встановлення стрижня може вплинути на час зведення стіни, а отже, і на витрати на будівництво. Внутрішні стіни заповнення зазвичай не піддаються дії теплових навантажень; відповідно, немає інших причин використовувати цей тип опор крім обмеження довжини. Для огороджувальних стін, які є зовнішньою перегородкою будівлі і схильні до значних температурних перепадів, подумайте, чи варто використовувати серцевини та проаналізувати їх вплив на деформацію стін.
Резюме
З'єднання стін заповнення в першу чергу залежить від її функції. Наповнювальні стіни можуть бути тримальними (несучіми) або нетримальними (ненесучіми) стінами. Стіни заповнення можуть бути виконані як частково поглинаючі навантаження від будівельної конструкції (стінки жорсткості) або лише як передавачі навантажень на будівельну конструкцію. Важливо, щоб дизайнер і виконавець стін свідомо приймав рішення щодо вибору правильного з'єднання.