ТИХОНОВ И.Н., ШТРИТЕР К.Ф., БАЛ АКИН М. Д., МЕЩЕРЯКОВ АС., ВОЛКОДАЕВ Ю.К Новая конструкция безрулонной кровли для крыш с теплым чердаком из сборного железобетона для жилых домов серии И-155
Конструктивные решения крыш зданий во многом определяют общие построечные и эксплуатационные затраты. Проектирование, строительство и эксплуатация чердачных крыш с кровельными панелями и гидроизоляцией мастичными или окрасочными составами (безрулонные кровли) впервые в нашей стране было осуществлено в 60-х годах в Новосибирске (разработчик - СибЗНИИЭП). Затем география применения безрулонных кровель постепенно охватила все климатические районы России и бывших республик СССР. На массовое строительство панельных жилых домов с безрулонными кровлями перешли в Москве (МНИИТЭП), Барнауле, Йошкар-Оле (КБ им.А.А.Якушева), Риге (ЛатНИИ- СА), Ташкенте (ТашЗНИИЭП) и в других регионах .
Интерес к безрулонным кровлям объясняется очевидными их преимуществами перед традиционными кровлями с рулонным покрытием: исключение трудоемких процессов приготовления битумной мастики, подачи ее на крышу, наклейки многослойного ковра и мокрых процессов по устройству стяжки для образования уклонов в условиях строительной площадки; обеспечение возможности круглогодичного и всепогодного монтажа крыш; сокращение сроков возведения зданий; снижение трудоемкости и стоимости возведения крыш; улучшение их эксплуатационных качеств и надежности.
На первом этапе внедрения безрулонных кровель они применялись в комплексе с так называемыми холодными чердаками, т.е. не имели в своем составе утепляющего слоя. Безрулонные крыши с холодными чердаками сохранили общий недостаток, присущий этому типу чердаков: большое количество отверстий и проемов для выпусков стояков инженерных коммуникаций и связанные с этим трудоемкие работы по устройству примыканий.
С возникновением и распространением в 70-х годах конструкции теплых чердаков, позволяющих существенно экономить расход тепла на отопление, кровельные покрытия необходимо было выполнять утепленными. Они выпускались в двух вариантах:
1. Трехслойные плоские железобетонные плиты с рулонным покрытием;
2. Безрулонные двухслойные плиты с нижним утепляющим слоем из легкого бетона.
В таком варианте были запроектированы и внедрены безрулонные кровли в Ялте, Мингечауре, Кировабаде, Сумгаите, Гори (КБ им.А.А.Якушева), а для городов Сочи-Адлер и Батуми была разработана конструкция теплых чердаков с однослойными неутепленными плитами безрулонной кровли.
Двухслойные плиты имеют недостаток, связанный с применением на одной технологической линии двух видов бетонов - тяжелого и легкого. Кроме того, при повышении современных требований к теплозащите зданий применение легких бетонов для утепления кровельных плит не всегда возможно и требует специального обоснования.
В Центре проектирования и экспертизы НИИЖБ разработана конструкция нового типа сборной железобетонной безрулонной кровли крыш с теплым чердаком для применения в широкой гамме типовых и индивидуальных проектов 9-24-этажных жилых домов серии И-155. Железобетонные конструкции производятся на Домодедовском ЗЖБИ, входящем в группу компаний ЗАО «СУ-155». Они прошли производственные испытания и эксплуатационное апробирование с 2003 г. в построенных жилых зданиях г. Москвы.
На рис.1 показано конструктивное решение теплого чердака с безрулонной кровлей 16-этажной рядовой блок-секции.
Чердачное пространство крыши образовано утепленными трехслойными наружными фризовыми панелями и утепленными трехслойными плитами покрытия и обогревается теплым воздухом, поступающим из вытяжной вентиляции квартир, а также тепловыделениями трубопроводов отопления и горячего водоснабжения и тепловыделениями через чердачное перекрытие. Чердачное пространство выполняет функции вентиляционной камеры статического давления, выброс воздуха из которой осуществляется через вытяжные шахты.
Наружные стеновые панели чердака, а также внутренние конструкции, обеспечивающие пространственную жесткость и устойчивость - рамы и контрфорсы - запроектированы с учетом возможности их изготовления в метеллоформах и по технологии Домодедовского ЗЖБИ. Наружные продольные стены, на которые опираются плиты покрытия, выполнены с утолщенным внутренним бетонным слоем, равным 100 мм.
Покрытие чердака выпопнено из трехслойных железобетонных плит с выступающими вверх бортовыми ребрами, образующих наклонные поверхности с уклоном 5% для стока атмосферных вод, и лотковых плит, служащих для сбора и отвода этих вод в систему внутреннего водостока. Стыки плит перекрываются П-образными железобетонными нащельниками. Плиты покрытия и лотковые плиты совмещают несущие, теплозащитные и гидроизоляционные функции и выполнены в виде монтажных элементов полной заводской готовности.
Поскольку серия И-155, разработанная ГИПРОНИИ РАН, отличается большим разнообразием типов жилых домов (рядовые и угловые секции, дома-башни, коммерческий и муниципальный варианты и т.д.), а также шагов несущих стен (от 2,4 до 7,2 м), то разработанная в настоящее время номенклатура панелей безрулонной кровли насчитывает 42 типоразмера изделий (92 монтажные марки).
Плиты кровли соответствовали грузоподъемности монтажных кранов 8 тс. Плиты покрытия и лотки запроектированы на расчетную снеговую нагрузку 180 кг/м2 и с учетом возможности образования снеговых мешков в районе машинного помещения. Плиты покрытия железобетонные трехслойные толщиной 250 мм. Кровельные плиты имеют бортовые ребра высотой 150 мм. Плиты длиной более 5 м выполняли преднапряженными, остальные - без предварительного напряжения арматуры.
Все плиты и лотки соответствуют 1-ой категории трещиностойко- сти, т.е. в них не допускается образование трещин на всех стадиях изготовления, хранения,транспортирования, монтажа и эксплуатаци Класс бетона по прочности на сжатие - В25, лотковые плиты аналогичной конструкции изготовляли из бетона класса В40. Конфигурация сечения, высота ребер и армирование плит и лотков подобраны таким образом, чтобы в рабочем положении верхняя смачиваемая поверхность полки плит находилась в сжатой зоне сечения. Несущие функции плит и лотков обеспечиваются совместной работой бетонных слоев, монолитно соединенных между собой железобетонными шпонками (жесткими дискретными связями), образующихся в ребрах в процессе формования изделия. Шаг шпонок переменный и соответствует эпюре поперечных сил по длине рабочего пролета. Шпонки рассчитаны на возникающие касательные усилия исключает возможность образования конденсата. Такое решение конструкции плит безрулонных кровель является новым и ранее не разрабатывалось.
Армирование преднапряженных плит кровли выполняется установкой по одному стержню 014 мм класса Ат-800 по ГОСТ 10884 в каждом ребре плиты; лотки армируются стержнями 016 мм в количестве, соответствующем длине и ширине изделия. Натяжение арматуры производится электротермическим способом на упоры формы. Предварительное напряжение до обжатия бетона (без учета потерь) - 590 МПа. Передаточная прочность бетона при отпуске напряжения должна быть не менее 16 МПа для плит и 23 МПа для лотков.
Основные гидроизоляционные функции выполняет бетон плит покрытия повышенных марок по морозостойкости и водонепроницаемости.
Плиты покрытия могут выполняться и применяться в двух вариантах; с защитной мастичной окраской и без поверхностной гидроизоляции. В зависимости от выбранного варианта к бетону панелей предъявляются различные требования (см. табл. 1).
Гидроизоляционная защитная мастика наносится на верхнюю поверхность в заводских условиях. Плиты формуются в положении “лицом вниз” на виброустановках ударного действия и переворачиваются в рабочее положение с помощью кантователя вместе с формой. Тепловлажностная обработка отформованных изделий производится по “мягкому режиму.
Перед началом массового производства на Домодедовском заводе ЖБИ провели заводские испытания основных типов плит и лотков нагружением для контроля прочности, жесткости и трещиностойкости по ГОСТ 8829. Испытания показали полное соответствие всех контрольных параметров расчетным данным. Величина коэффициента безопасности “С” по ГОСТ 8829 во всех случаях была не менее 1,6.
На рис. 2 приведен график “нагрузка - прогиб” испытания плиты кровли.
Сравнение технико-экономических показателей крыш жилых домов серии И-155 с рулонным покрытием и безрулонных крыш приведено в табл. 2.
Бетон и железобетон, 2007 №2