В техническом отношении любое сооружение, в том числе и подземное, является весьма сложным формированием. На всех этапах его существования, начиная с возведения и заканчивая ликвидацией, существует совершенно определенная взаимосвязь между его отдельными частями. Только внешне сооружение кажется неподвижным.

В действительности любое сооружение - как в целом, так и его отдельные части и элементы - находится в более или менее постоянном движении, которое вызвано изменениями объема, статическими воздействиями строительных конструкций, динамическими воздействиями от внешних периодических нагрузок, деформациями основания и фундамента и пр. Действие сил от этих воздействий концентрируется в наиболее слабых местах, особенно в стыках конструкций, а также в местах, где происходит изменение формы сооружения или его отдельных элементов или изменения структуры строительного материала.

Перечисленные воздействия являются основными причинами возникновения напряжений и деформаций в конструкции сооружения и его отдельных частей. Качество возведения и долговечность сооружения, особенно из сборных элементов, непосредственно связаны с решением вопросов по обустройству необходимых стыков и швов для всех конструкций и элементов, из которых оно состоит. Сопряжение отдельных строительных элементов из материалов с неодинаковой долговечностью и физическими свойствами предъявляет особенно высокие требования к техническому решению стыков. Любой стык в сборном сооружении следует рассматривать с учетом статических и динамических воздействий, что часто приводит к необходимости устройства свободного деформационного шва.

В техническом отношении решение по обустройству швов и стыков, основанное на строгом определении их функционального назначения, является сложной задачей. Можно указать на ряд факторов, осложняющих решение, влияние которых до сих пор исследуется и уточняется. К ним относятся: влияние продолжительности строительства на возникновение деформаций; определение необходимых допусков элементов конструкций и сооружения в целом; уменьшение жесткости сооружения; осадка сооружения; усадка и увеличение объема строительных материалов и т.п.

Известно, что большая часть дефектов проявляется в виде деформаций элементов и возникновении трещин. Повреждение стыка или возникновение трещины наступают в тот момент, когда напряжение, вызванное различными причинами, превышает предел по несущей способности материала конструкции.

Исходя из этого, важной проблемой при проектировании сооружений, а тем более подземных, является задача по обустройству стыков и швов, где концентрируются и/или релаксируются напряжения вследствие деформаций от различного вида нагрузок.

В подземных сооружениях элемент уплотнения шва или стыка чаще всего является частью гидроизоляционной мембраны сооружения и должен сохранять ее сплошность и обеспечивать надежную защиту от внешних воздействий.

Как правило, современные сооружения изготавливаются из бетона с маркой по водонепроницаемости не ниже W4 и поэтому наиболее уязвимы для воздействия окружающей среды именно в местах возникновения трещин, наличия стыков, швов и т.п. Для защиты от воды эти узлы конструкций имеют решающее значение.

Рассмотренные явления деформаций строительных конструкций достаточно серьезны и могут, если их не учесть при проектировании и не оценить их воздействие на элементы конструкции деформационных швов, привести к повреждениям в процессе эксплуатации.

Учет и оценка возможных деформаций элементов строительных конструкций в первую очередь должны выполняться на первой стадии - стадии проектирования. Вторая стадия этого положения осуществляется при выполнении работ по обустройству деформационных швов.

Основные положения при проектировании и разработке конструкции деформационных швов можно сформулировать в виде пяти основных заданий на проектирование.

Первое задание на проектирование состоит в определении функционального назначения деформационного шва.

Прежде чем приступить к проектированию и обустройству системы деформационного шва, необходимо определить его основное предназначение в зависимости от места установки и характера ожидаемых деформаций, локализующихся в зазоре деформационного шва.

Конструкция системы деформационного шва не должна препятствовать возможным перемещениям в шве.

Уплотнительный элемент деформационного шва должен быть достаточно эластичным и долговечным. В большинстве случаев должна гарантироваться водонепроницаемость.

На основании этих требований в зависимости от основных конструктивных и эксплуатационных требований деформационные швы по функциональному назначению можно при проектировании подразделить на следующие группы:

а) по направлению движения:

по восприятию движения, перпендикулярно к плоскости шва;

по восприятию вертикального перемещения;

по восприятию движения вдоль плоскости шва;

по восприятию различных видов кручения;

по восприятию различных комбинаций всех упомянутых видов движения;

б) по изоляционным требованиям:

закрытые швы, уплотненные;

закрытые швы, с декомпрессионной пустотой;

открытые швы, частично уплотненные;

в) по месту расположения в конструкции сооружения:

в конструкциях покрытия;

в конструкциях перекрытия;

в конструкциях вертикальных несущих стен;

в конструкциях фундаментов;

на фасадных частях конструкций;

г) по виду конструкций субстрата:

в блочных конструкциях;

в сборных железобетонных конструкциях;

в монолитных железобетонных конструкциях;

в стальных конструкциях;

в любом возможном сочетании упомянутых конструкций;

д) по виду уплотнительного материала:

уплотняемые мастиками и герметиками;

уплотняемые различными полимерными лентами;

уплотняемые различными профилями, шпонками, муфтами;

уплотняемые листовыми материалами;

обустраиваемые сочетанием этих видов уплотнений.

Второе задание на проектирование состоит в определении на основании анализа возможных причин и характера работы шва для прогнозируемых деформаций конструкции. В результате выполнения этого задания определяются количественные характеристики всех воздействующих нагрузок, исходные параметры элементов конструкции деформационного шва.

Третье задание на проектирование включает в себя проектный расчет параметров и размеров конструкции деформационного шва. Исходными данными для выполнения этого расчета являются результаты, полученные при выполнении 2-го задания на проектирование. При расчете определяется величина зазора деформационного шва в зависимости от времени и условий возведения конструкции. Также в зависимости от характера и величин воздействующих нагрузок рассчитываются значения деформаций, воспринимаемых уплотнительным элементом деформационного шва в процессе эксплуатации.

Четвертое задание на проектирование заключается в определении основных требований к уплотнительным элементам деформационного шва. Прежде всего в зависимости от требуемой степени надежности и ответственности конструкции устанавливается количество ступеней защиты в зазоре деформационного шва. В соответствии с этим определяются конструктивные требования к уплотнительным элементам деформационного шва, такие, которые будут обеспечивать надежную работу данного узла конструкции в процессе эксплуатации при:

уравновешивании или снятии деформаций конструкции;

наличии дополнительной защиты;

специальной защите;

отсутствии герметичности;

необходимости герметичности;

наличии системы водоотвода;

отсутствии системы водоотвода.

Кроме того, определяется необходимость сопряжения уплотнительных элементов деформационного шва с гидроизоляционной мембраной в системе гидроизоляции сооружения. На основании этих требований устанавливаются порядок и способы монтажа уплотнительных элементов конструкции деформационного шва.

Пятое задание на проектирование заключается в подборе вида и типа материалов уплотнительных элементов, технические и эксплуатационные характеристики которых отвечают всем требованиям проекта. При подборе этих материалов следует учесть, что они должны обеспечивать необходимый коэффициент запаса надежности. После выбора уплотнительных материалов уточняются технология и условия их монтажа.

Блок-схема выполнения этих заданий представлена на рис.32.

Результатом проектирования являются рабочие чертежи конструкции деформационного шва и регламент на выполнение работ по его установке. Помимо основных конструктивных решений проектные материалы должны содержать указания по:

типу и характеристикам материала уплотнения;

величине обустраиваемого зазора деформационного шва;

температуре обустройства зазора шва;

температуре монтажа уплотнителя;

условиям выполнения работ при установке уплотнителя.

Список использованных источников