CC BY
95
ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЗДАНИИ В СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ЗАКОНЧЕННЫХ РАБОТ ПРИ УСТРОЙСТВЕ КРОВЕЛЬ
SAFETY OF BUILDINGS IN PERFECTION OF A QUALITY MONITORING OF THE FINISHED WORKS AT THE DEVICE OF
ROOFS
С.Д. Сокова S.D. Sokova
МГСУ
В нормативных документах прочность соединения оцинкованных покрытий парапетов с несущими профилями не определяется. Приводится необходимость ввести обязательное испытание крепежа покрытий наиболее простым и эффективным методом при сдаче крыш в эксплуатацию после строительства или ремонта.
In standard documents durability of connection of the zinced coverings ofparapets with bearing profiles isn't defined. Necessity to enter obligatory test offixture of coverings by the most simple and effective method is resulted at delivery of roofs in operation after building or repair.
При приемке работ по устройству или ремонту кровель руководствуются нормативными документами, где определены требования к качеству работ для каждого вида кровель. Но иногда такие элементы крыш, присутствующие почти на любых их типах, как окрытие парапетов оцинкованной сталью, не имеют четких требований по определению прочности их крепления и методов их проверки. При возникновении спорных судебных ситуаций по дефектам окрытия трудно обвинять и подрядную и эксплуатационную организацию. В качестве примера можно привести судебное дело, в котором рассматривался случай сноса некоторых участков окрытий парапета при ураганном ветре. Листы окрытий упали на землю и значительно повредили автомашину. При осмотре парапетов жилого дома в микрорайоне Куркино, ул. Соколово-Мещерская, дом 2 было установлено: крыша плоская с рулонным покрытием и парапетами высотой более 450мм, покрытыми оцинкованной сталью толщиной 0,6-0,7мм по несущим Н-образным профилям и защелкивающимся замком (рис.1 ); Н-образные костыли выходят за плоскость вертикальной поверхности от 7мм до 30мм; отлив из оцинкованной стали по вертикали имеет размер h 2 =65-70мм.; покрытие парапетов восстановлено по Н-образным профилям с дополнительным креплением к вертикальной поверхности парапетов.
Причина обрушения кровельного отлива с крыши дома состояла в том, что кровельный отлив имел недостаточно прочное соединение с Н-образным костылем.
Рис.1 Конструкция окрытия парапета
Несущий Н-образный профиль имел неравномерный шаг (от 510мм до 1000мм) и неравномерный минимальный вынос за пределы парапета (от 10мм до 35мм). Минимальный вынос несущего профиля должен быть не менее 20мм (рис.2), а шаг установки костылей - не более 600-700мм [1,2]. По этим причинам покрытие из оцинкованной стали не имело достаточного зацепления за костыль, т.е. площадь сцепления с несущим профилем занижена. Поэтому при сильном ветре листы покрытия из-за недостаточной площади сцепления сорвало.
Рис. 2 Минимальный вынос окрытия парапета и шаг установки его несущих профилей
Данные ошибки были допущены при монтаже покрытий парапета: эта работа принимается по акту скрытых работ и эксплуатационная организация не проверяет механическую прочность сцепления покрытия парапета за отсутствием соответствующих методик и отсутствие такой проверки в правилах и нормах эксплуатации жилищного фонда.
Правила эксплуатации крыш жилых зданий [3] эксплуатационной организацией нарушены не были, т.к. в основных нормативных документах по эксплуатации зданий прочность соединения оцинкованных покрытий парапетов с несущими профилями и с парапетами не определяется. Анализ нормативных документов [1,2, 3, 4, 5, 8] показал, что парапеты и брандмауэры высотой более полуметра покрывают металлическими картинами с загнутыми на вертикальную часть стены кромками шириной 10см. Если парапеты и брандмауэры более низкие, картины на них соединяют с фартуками - для защиты стен здания. Крепление производится с помощью специального Т-образного костыля из полосовой стали. Костыли - прибиваются гвоздями длиной 50мм на рас-
стоянии через 65-70см друг от друга. Следят за тем, чтобы покрытие парапетов, венчалось капельником. Анкеровку обеспечивают выступы снизу и сверху фиксирующих пластин. Поскольку наружный элемент покрытия парапета проталкивается поверх фиксирующей пластины, обратный край покрытия в результате защелкивания сцепляется с угловыми выступами. Тем самым обеспечивается безопасное соединение даже на случай суровых ветров. Согласно п.9-3. [4] верхняя часть парапета должна быть отделана кровельной сталью, закрепляемой костылями или покрыта парапетными плитками с герметизацией швов между ними. Не самая высокая надежность традиционных парапетных покрытий объясняется помимо прочего и тем, что они требуют регулярных осмотров и тщательного обслуживания. Учитывая ветровую нагрузку, вспомогательные конструкции требуется закрепить максимально надежно, используя только защищенный от коррозии крепеж. Однако норм механического определения прочности соединения оцинкованного отлива с Н-образным костылем нет. Пока этот вопрос не описывается ни одним техническим регламентом, СНиПом или любыми методическими документами. Выносы профилей и их высота регламентируются в зависимости от высоты здания (высотной отметки парапетного покрытия) [1, 2, 8]. Крепление профилей (парапетных крышек) к парапетам может производиться несколькими способами. Самыми распространенными из них являются:
Крепление парапетных крышек с помощью костылей из стальной полосы, толщиной 4-5 мм и шириной 40-60 мм, предварительно сваренных в Т-образный профиль для увеличения площади соприкосновения. Эта техника самая распространенная в России, несмотря на значительную трудоемкость исполнения. Из минусов такой техники можно отметить: низкую коррозионную стойкость Т-профилей и, как следствие, потеки ржавчины на фасадах, точечное крепление достаточно большой площади парапетной крышки, что приводит к разбалтыванию крепежных элементов, возможному отрыву профиля от значительной ветровой нагрузки и, следовательно, к дополнительным эксплуатационным затратам.
Крепление парапетных крышек с помощью так называемых фальшпланок из оцинкованной или нержавеющей стали (в зависимости от материала покрытия) толщиной от 1 мм. Этот вариант достаточно практичен в исполнении, не требует дополнительных ресурсов (сварки) и более надежен из-за равномерного распределения ветровой нагрузки по всем узлам крепления.
Крепление парапетных крышек наклеиванием на основание в комбинации с фальшпланками или с Т-профилями. Рекомендуется к выполнению при ширине парапетных профилей от 600мм. Крепление этим способом наиболее восприимчиво к ветровым нагрузкам, более долговечно из-за появления дополнительного слоя гидроизоляции (равномерный слой клея, который забивает поры основания). Для этого способа применяются специальные клеевые составы на битумной, полиуретановой или каучуковой основе.
Стыковку парапетных профилей можно производить несколькими способами:
Внахлест. Самый простой, дешевый и распространенный профиль, но далеко не самый надежный и герметичный. Допускается к применению при ширине профиля до 300 мм и вентилируемом основании;
В одинарный фальц (зацеп). Простой и то же достаточно распространенный способ. При наличии вентилируемого основания допускается к применению при ширине профилей до 450 мм;
В стык, через подкладочный профиль или UDS-соединитель. Применяется в основном в комбинации с креплением профилей к основанию через фальшпланку или наклеиванием. Ширина профиля в этом случае регламентируется в зависимости от способа крепления профиля к основанию;
Во внешнюю или внутреннюю планку. Рекомендуется к применению при наличии вентилируемого основания до 600мм ширины профиля, а при клеевом соединении - и более;
В двойной вертикальный фальц. Рекомендуется к применению при наличии вентилируемого основания от 600мм ширины парапетного профиля.
Крепление профилей между собой клепками, саморезами и т.д. не допускается, так как это приведет к возникновению дополнительного напряжения в материале покрытия из-за температурных колебаний и, как следствие, к волнообразованию и расшатыванию узлов крепления, значительному снижению срока эксплуатации.
В Германии и странах Европейского Союза важные детали исполнения профилей прописываются в различных сводах правил проведения строительных работ. В Германии наряду с правилами выполнения жестяных работ, установленными ZVSHK («Центральным объединением по системам отопления, кондиционирования и канализационным системам») и DIN 18339, существуют также специальные нормативы, разработанные специалистами по проведению кровельных работ и производителями легких металлоконструкций.). Для облицовки парапетов плоской кровли применяются металлическая окантовка, выполненная вручную, или профили промышленного изготовления. Профили подразделяются на несущие и ненесущие.
Детали парапетов различных форм и конструкций, крепящиеся к строению на устойчивых к коррозии кронштейнах и крепежах, называются «несущие системы». Их изготавливают из металлических профилей достаточной толщины (свыше 1,25мм). Несущие системы более устойчивы к воздействию ветра.
Другой вариант - монтаж окантовочных листов на опорные и вспомогательные конструкции. Такие профили называются «ненесущими». Толщина металла для таких профилей должна варьироваться в пределах от 0,4 до 0,8мм.(табл.1) Для соединения профилей встык рекомендуется применять стоячий и двойной фальц или планки-накладки. При использовании накладных элементов допускается применение техники лежачего фальца.
Необходимо учитывать линейное расширение/сжатие металла при изменении температуры воздуха. Если окантовка крыши жестко закреплена при помощи стоячего фальца, а также при прямом монтаже профилей к краю крыши, можно с большой вероятностью предположить, что из-за растяжения металла возникнут повреждения материала. В связи с этим для фиксации строительных конструкций наряду с брусковой техникой фальцевания и стоячим фальцем в различных исполнениях допускается применение наклеивающихся или накладывающихся стыковых планок, а также - накладок-компенсаторов.
Таблица 1.
Толщина материала в зависимости от назначения парапета, мм
Парапет Сталь Медь Алюминий Нержавейка
Неэксплуатируемый 0,6 0,6 0,7 0,4
Несущий (без нагрузок) 0,7 0,7 0,8 0,7
Окантовка кровли (без нагрузок) 0,7 0,7 1,2 0,7
ВЕСТНИК _МГСУ
Таблица 2.
Расчет
размеров отливов
Высота зданий,м Размер фронтонной стороны, мм Допустимый вынос отлива Примечание
Н Ь 1 Ь 2 а Содержащиеся в дождевой воде частицы грязи и оксида металла могут вызвать подтеки на стенах. Чтобы этого избежать, ширина отливов должна составлять не менее 40-50 мм
до 8 25 >50 20
8-20 >80
Свыше 20 >100
Таблица 3
Минимальное перекрытие парапетного фартука в зависимости от высоты здания
Высота до 8м >50мм
Выше 8м >80мм
Выше 20м > 100мм
О ч
>
Г ш
К
о
Л
г
ч 40 60
4
\ лп ко
/ N
и
Ь,
60 100
к
Ь,
I,
8
Рис.3 Размер выноса отливов парапета
Как видно из вышесказанного нормативы соединения покрытия парапетов в России в основном задаются размерами выноса несущих профилей за парапет, размерами высоты отливов (таблица 2 и 3) и шагом расположения Н-образных профилей. Эти размеры не были соблюдены при устройстве парапетов во время возведения здания.
Какую же силу ветра в соответствии с техническими нормативами и правилами должны выдерживать элементы крыши жилого дома, в том числе конструкция отлива? По ветровым нагрузкам согласно [6] Москва относится к 1району. Согласно нормативу [7] средняя скорость ветра в первом ветровом районе за период со средней температурой воздуха менее 80С для Москвы составляет 3,8м/сек. Максимальная из средних скоростей ветра по румбам 4,9м/сек. Минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль 0 м/сек. Кровля условно делится на три зоны: угловую, парапетную и центральную.
Ветровую нагрузку следует определять как сумму средней и пульсационной составляющих. Согласно п.6.2 [6] пульсационную нагрузку для данного здания можно не учитывать, т.к. высота здания меньше 40м и отношение высоты здания к минимальному размеру здания в плане меньше 10. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте г над поверхностью земли следует определять по формуле: ^т ~
где Щ) - нормативное значение ветрового давления (см. п.6.4 [6] );
^ - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (см. п.6.5 [6]);
с - аэродинамический коэффициент (см. п.6.6 [6] ).
Расчётное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте т над поверхностью земли определяется по формуле: W=Wo*k
Wo - нормативное значение ветровой нагрузки, принимаемое по таблице ветрового района РФ. (для Москвы 23кгс/м2). Ветровая нагрузка для данного здания высотой 20-21м вычисляется: W=Wo*k=23x0,85=0,23кПa х 0,85=19кгс/м2 (0,19кПа).
В соответствии с п.6.5 СНиП 2.01.07-85* ветровая нагрузка на кровлю в парапетной зоне q = 39,68 кг/м2. В соответствии с п.6.3 СНиП 2.01.07-85* ветровая нагрузка на кровлю в центральной зоне q = 11,91 кг/м2. Необходимая прочность крепежа на вырыв в центральной зоне не менее - 2,98 кгс. Необходимая прочность крепежа на вырыв в парапетной (краевой) зоне, не менее - 9,92 кгс.
При направлении ветра ближе к 450 повышается отрывающая сила, но фактическое направление ветра на здание службы гидрометеоцентра не фиксируют.
При расчете креплений элементов ограждения к несущим конструкциям в углах здания и по внешнему контуру покрытия следует ун-т-тать местное отрицательное давление ветра с аэродинамическим коэффициентом се --2, распределенное вдоль поверхности парапета на ширину 1,5м. Покрытие парапетов из оцинкованной стали навешивается на несущий Н-образный профиль негерметично, поэтому в зависимости от направления и порывов ветра срывающая нагрузка может увеличиваться. К тому же листы не имеют равномерного крепления в приведенном примере.
Согласно требованиям технического обслуживания, указанным в «Правилах и нормах технической эксплуатации жилищного фонда» в п.4.6.1.и 4.6.2.3. «необходимо обеспечить исправность всех выступающих над поверхностью кровель элементов дымовых и вентиляционных труб, дефлекторов, выходов на крышу, парапетов, антенн, архитектурных деталей и т.д.», а также выполнение технических осмотров и профилактических работ в установленные сроки. Покрытие парапетов кровельной сталью
выполнено по всему периметру с закреплением на Н-образных костылях с закреплением в оцинкованных листов между собой в фальц. Визуальных изменений в покрытии парапетов оцинкованными кровельными листами не наблюдалось. Других методов инструментального контроля, кроме визуального наблюдения за покрытием парапетов при техническом обслуживании кровли во время ее эксплуатации в нормативных документах и инструкциях нет. Проверка прочностных характеристик соединения оцинкованной стали с несущими Н-образными накладными профилями ни в одном нормативном документе по эксплуатации зданий не оговаривается.
При сдаче в эксплуатацию здания согласно ТСН 12-309-2000 (МГСН 8.01-00). «Приемка и ввод в эксплуатацию законченных строительством объектов. Основные положения» [9] и СНиП 3.01.04-87 «Изоляционные и отделочные покры-тия»проверяются все акты на скрытые работы. Расположение несущих профилей и их крепеж относятся к скрытым работам. При приемке таких выполненных работ их освидетельствуют актами скрытых работ, а приемка готовой кровли должна оформляется актом с оценкой качества работ. Срок службы металлических (оцинкованных) покрытий парапетов составляет 30лет. Эксплуатационная организация, приняв новостройку на техобслуживание, проверяет акты скрытых работ и проводит визуальные осмотры. При наличии этих актов и осмотров эксплуатационная служба не сомневается в надежности крепления покрытия парапетов.
Расчет ветровых нагрузок проводится по усредненным показателям скорости ветра, его преобладающему направлению, а изменение этих показателей может привести к дополнительным проявлением дефектов.
В п. 2-2-3. «Рекомендаций по проектированию озеленения и благоустройства крыш жилых и общественных зданий и других искусственных оснований» 2000г. и «Пособии по озеленению и благоустройству эксплуатируемых крыш жилых и общественных зданий, подземных и полуподземных гаражей, объектов гражданской обороны и других сооружений» указывается, что существенное влияние на конструкции эксплуатируемой крыши оказывает ветер. Потоки ветра, встречая на своем пути препятствие в виде здания, обходят его, в результате вокруг него образуются области положительного и отрицательного давления. Величина возникающего отрицательного давления, оказывающего на крышу отрывающее действие, зависит от многих факторов. Наиболее неблагоприятен ветер, дующий на здание под углом 45 °. Отрывающая сила ветра может оказаться достаточной для повреждения кровли (образования вздутий, отрыва части покрытий и т.п.). Особенно отрывающая сила ветра проявляется, когда усиливается давление внутри здания из-за проникновения воздуха через щели в конструкциях. Так как оцинкованное покрытие лежит на парапетной стене свободно, то при определенном направлении и силе ветра потоки воздушных масс с силой проникают в щели под покрытие, что может привести к отрыву листов.
Когда ветра нет, давление на внешнюю сторону кровли такое же, как на внутреннюю. Поэтому при скорости ветра равной нулю, кровельная система находится в состоянии равновесия. Но как только появляется ветер, давление на внешнюю сторону кровли падает. В то же время, давление на внутреннюю сторону кровли остается прежним. Поскольку изнутри давление теперь больше, чем снаружи, возникает сила, воздействующая на кровлю и заставляющая ее подниматься, вот почему это явление получило название "wind uplift" (ветровой подъем). Нагрузка, возникающая при такой разнице давления воздуха, получила названг^ '1 "^"огласпо п.6.6. [6] при определении компонентов ветровой нагрузки " J ' ! 11 1 ' * следует использовать "" ответстг;"эщие значения аэродинамических коэффициентов: вис „ то да~~ения с*' трения L , внутреннего давления с> и лобового сопротивления * или С-г , принимаемых по обязательному приложению 4, где стрелками показано направление ветра.
Знак "плюс" у коэффициентов или соответствует направлению давления ветра на соответствующую поверхность, знак "минус" - от поверхности. Промежуточные значения нагрузок следует определять линейной интерполяцией.
В случаях, не предусмотренных обязательным приложением 4 [6] (иные формы сооружений, учет при надлежащем обосновании других направлений ветрового потока или составляющих общего сопротивления тела по другим направлениям и т. п.), для плоских сплошных конструкций наветренные св=+0,8, подветренные св= -0,6; аэродинамические коэффициенты допускается принимать по справочным и экспериментальным данным или на основе результатов продувок моделей конструкций в аэродинамических трубах.
Удерживающее усилие (Ру) должно быть больше ветрового отсоса (WB). Расчет следует производить на нормативную величину средней составной ветровой нагрузки, действующей на той или другой высоте от поверхности земли. Достаточность закрепления покрытия определяется из условия: Ру > WB,
где Ру - удерживающее усилие, кгс/м2 , определяемое по формуле: Ру = F + G, где F - прочность способа закрепления) на отрыв, кгс/см2.
Закрепление стали против ветрового отсоса при неравномерном шаге и неравномерном выносе кронштейнов-костылей подсчитать сложно, а следовательно, нельзя подсчитать и удерживающее усилие. В данном случае отрывающее усилие значительно превышает удерживающее усилие.
Согласно Федеральному закону ФЗ N 384 от 30 декабря 2009 г. «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» ст.3 п.6 механической безопасности, ст.7 Строительные конструкции и основание здания или сооружения должны обладать такой прочностью и устойчивостью, чтобы в процессе строительства и эксплуатации не возникало угрозы причинения вреда жизни или здоровью людей, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни и здоровью животных и растений в результате:
1)разрушения отдельных несущих строительных конструкций или их частей;
2)разрушения всего здания, сооружения или их части;
3) деформации недопустимой величины строительных конструкций, основания здания или сооружения и геологических массивов прилегающей территории;
4)повреждения части здания или сооружения, сетей инженерно-технического обеспечения или систем инженерно-технического обеспечения в результате деформации, перемещений либо потери устойчивости несущих строительных конструкций, в том числе отклонений от вертикальности.
В отечественных и европейских нормативах DIN 18339, как было отмечено выше, указывается размер выноса отлива, его высота и шаг несущих профилей, что гарантирует для стали толщиной 0,6мм достаточное сцепление с несущим профилем. При устройстве кровли во время строительства приведенного в примере здания эти размеры явно не соблюдены. При эксплуатации покрытие парапетов оценивается только визуально: наличие вмятин, коробления, негерметичность соединения листов. Все результаты визуального осмотра парапетного покрытия не могут дать представления о прочности их соединения с несущим Н-образным костылем, тем более, что сами несущие конструкции достаточно прочно соединены с парапетом, т.к. при срыве покрытия костыли остались на месте. Из всего вышесказанного можно заключить, что на сегодняшний день нет методик по определению механической прочности закрепления оцинкованного покрытия парапетов ни при приемке работ после их монтажа или ремонта (рис.4), ни в правилах эксплуатации конструктивных элементов крыш.
Рис. 4 Общий вид отремонтированного окрытия парапета
Список литературы
1.С0-002-02495342-2005 Кровли зданий и сооружений. Проектирование и строительство. ОАО « ЦНИИПромзданий» Москва 2005 г.
2. Кровли. Руководство по проектированию, устройству, правилам приемки и методам оценки качества» ЦНИИПромзданий, Москва, 2002г.
3. МДК 2-03.2003 «Правила и нормы технической эксплуатации жилищного фонда», Госстрой России, М.. 2003
4. СНиП 3.04.01-87 «Изоляционные и отделочные покрытия»
5. Кровли. Руководство по проектированию, устройству, правилам приемки и методам оценки качества» ЦНИИПромзданий, Москва, 2002г.
6. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия
7. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология.
8. МДС 12-33.2007 Кровельные работы, ЦНИИОМТП, 2007г.
9. ТСН 12-309-2000 (МГСН 8.01-00) «Приемка и ввод в эксплуатацию законченных строительством объектов. Основные положения»
The list of references
1. CO-002-02495342-2005 Roofs of buildings and constructions. Designing and building. Open Society "ЦНИИПромзданий" Moscow 2005
2. Roofs. A management on designing, the device, acceptance procedures and methods of an estimation of quality »ЦНИИПромзданий, Moscow, 2002r.
3. МДК 2-03.2003"Rules and norms of technical operation of available housing», Gosstroy of Russia, M. 2003
4. СНиП 3.04.01-87"Izoljatsionnye and finishing coverings»
5. Roofs. A management on designing, the device, acceptance procedures and methods of an estimation of quality »ЦНИИПромзданий, Moscow, 2002r.
6. СНиП 2.01.07-85* Loadings and influences
7. СНиП 23-01-99*. Building climatology.
8. МДС 12-33.2007 Roofing works, ЦНИИОМТП, 2007г.
9. ТСН 12-309-2000 (МГСН 8.01-00) «Acceptance and commissioning of the objects finished by building. Substantive provisions»
Ключевые слова: ремонт, покрытие парапета, крепление кровельных отливов, ветровая нагрузка Keywords: repair, a parapet covering, fastening of coverings of parapets, wind loading
e-mail автора: Sersok 07@mail.ru Рецензент: Сурков Юрий Михайлович, к.т.н., генеральный директор «ГазСтройСертификация»
