CC BY
186
№ 5 травень 2011
исследуемого явления, то естественной является экстраполяция традиционными классическими методами [14].
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Эйнштейн А. О методе теоретической физики // Сб. науч. трудов. М., 1967. - Т.4, - 184 с.
2. Heisenberg W. Der Teil und das Ganze. Munchen, 1969, 212 р.
3. Шредингер Э. Что такое жизнь с точки зрения физики - М., Изд-во иностр. лит., 1947. С.50.
4. Нгуен Тхук Лоан. О некоторых методах синтеза самонастраивающихся систем управления с эталонной моделью // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика, 1971. - № 2. -С. 206 - 215.
5. Вулдридж Д. Механизмы мозга. М.: Мир, 1965. - 465 с.
6. Растригин Л. А. Статистические методы поискаМ.:, Наука, 1968. - 387с.
7. Растригин Л. А. Случайный поиск в задачах оптимизации многопараметрических систем. - Рига.: Знание,1965. - 279 с.
8. Brooks S. H. A Discussion of Random Methods for Seeking Maxims, Operations Research, March-Aprel, 1958, 245 с.
9. Дубров Ю. И., Ковальчук Д. С. К вопросу об автоматической адаптационной оптимизации объектов со стохастическим дрейфом функции цели // Кибернетика. АН УССР. -1971. - № 4. - С.112 - 119.
10. Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления, т. 3, М., Физматгиз, 1963. - 393 с.
11. Федотов В. В. Теория оптимального эксперимента. М.: Наука, 1971 - 437 с.
12. Нейлор К. Как построить свою экспертную систему М.: Энергоатомиздат, 1991 - 280 с.
13. Паск Г. Модель эволюции. //Принципы самоорганизации: М.: Мир, 1966. - С. 284 -
314.
14. Ивахненко А. Г. Свободу выбора вычислительной машине. Эргатические системы управления. К.:, Наукова думка, 1974. - С. 17 - 22.
УДК 69.059.2
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА НАРУЖНОГО УТЕПЛЕНИЯ И ОТДЕЛКИ
ФАСАДОВ ЗДАНИЙ
А. Н. Березюк., проф., К. Б. Дикарев, доц., П. И. Несевря, доц. к. т. н.,
А. А. Скокова, ассист., Н. И. Ермак, студ.
Ключевые слова: наружное утепление, монтаж каркаса с полыми стойками, вентилирование утеплителя, устранение мостиков холода, навесные вентилируемые фасады.
Постановка проблемы. Еще недавно идеи экономии тепловой энергии были для большинства людей абстрактным понятием. Однако в данный момент произошла трансформация взглядов общества. Причиной этому служит значительное повышение цен на энергоресурсы, меняющаяся политика государства в области коммунальных услуг, повышение внимания к охране природы. Распределение потребления энергоресурсов в целом в Украине выглядит следующим образом: промышленность и сельское хозяйство - 50 %, транспорт - 23 %, жилищный сектор 27 %. При этом процент теплопотерь доходит до 40 %. Причем 20 из 40 % теряется по причине недостаточной теплоизоляции наружных стен.
Это означает, что для реконструируемых зданий и для нового строительства необходимо устанавливать дополнительную теплоизоляцию.
В Украине каждый третий жилой дом нуждается в капитальном или текущем ремонте, 36 тыс. домов (из 10,4 млн. жилой фундации общей площадью более 1 млрд. кв. м) занесено в категорию ветхих и 4,7 тыс. - к аварийным. Поэтому в ближайшие годы на реконструкцию потребуется направлять основной поток инвестиций.
В настоящее время во всех регионах Украины большое внимание уделяется энергосберегающим технологиям в строительстве. Так например, в Днепропетровской области десятки миллионов квадратных метров ранее построенного жилья не соответствуют
15
Вісник ПДАБА
современным требованиям по термическому сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций. Такие жилые дома требуют выполнения теплоизоляции крупнопанельных, блочных и кирпичных наружных стен с использованием эффективных методов утепления. [2]
Анализ исследований. Известен способ реконструкции с утеплением, который заключается в том, что к поверхности стены на распорных анкерах прикрепляют кронштейны, к которым на болтах навешивают направляющие. На направляющие навешивают тонкостенные плиты из архитектурного бетона, которые покрывают облицовочными панелями. [2]
Наиболее близким к предлагаемому способу реконструкции зданий является метод, включающий монтаж каркаса с полыми стойками, утепление стенового ограждения и устройство защитного покрытия, непосредственно после монтажа каркаса, формируя при этом между его элементами и покрытием полость, которую потом заполняют утеплителем. Причем защитное покрытие и каркас устанавливают с ранее установленных лесов с последующим заполнением полости между ним и стеной монолитным утеплителем. [8]
Недостатком этого способа является возникновение при эксплуатации так называемых мостиков холода из-за наличия металлического каркаса, к которому непосредственно прикрепляют защитное покрытие, и отсутствие вентилируемой прослойки.
Цель. Усовершенствование способа утепления зданий, в котором особенности исполнения его технологических операций позволяют существенно уменьшить теплопотери здания через ограждающие конструкции.
Задачи данной работы:
- оценка существующих методов утепления;
- систематизация и усовершенствование методов наружного утепления фасадов зданий.
Изложение основного содержания работы. Архитектурно-художественное оформление
наружных стен играет особенно важную роль, более существенную, чем в отношении других элементов ограждающих конструкций здания. Следовательно, систему теплоизоляции для них нужно выбирать так, чтобы были, по возможности, учтены все пожелания к архитектурному решению и, соответственно, приняты в расчет все существующие правила и технические нормы. При этом для старых домов, как правило, возможны два подхода: во-первых, можно максимально сохранить стиль имеющейся постройки, а во-вторых, радикально изменить архитектурное решение, использовав для этого новые материалы.
При планировании и осуществлении работ по реконструкции необходимо соблюдать все технические нормы и требования, относящиеся к несущей способности, звуко- и теплоизоляции. В зависимости от высоты здания, использования прилегающих территорий и расстояний от расположенных по соседству зданий, элементы ограждающих конструкций здания должны быть выполнены из материалов с нормальной возгораемостью (строительный класс В2), трудновозгораемых (строительный класс В1) или негорючих (строительный класс А1).
Наружная теплоизоляция представляет наиболее широкие возможности по реализации конструкции стен, максимально свободных от «тепловых мостиков». Она же представляет собой наиболее простое решение с точки зрения строительной физики, так как при этом возникает меньше всего проблем. Необходимая для выравнивания температур аккумулирующая тепловая емкость находится на тепловой внутренней стороне стены и служит как для препятствования диффузии, иак и в качестве герметизирующего слоя. Одновременно с этим точка росы имеющейся наружной стены сместится так, что стена постоянно будет просушиваться.
Свое название фасадная система получила от наличия воздушного зазора между стеной и декоративной панелью, который, в свою очередь, сильно снижает теплопотери здания. На имеющейся наружной стене здания монтируется несущая конструкция для наружной оболочки. Между элементами этой несущей конструкции устанавливается теплоизоляция. Снаружи устанавливается диффузионно-проницаемый лист для защиты от влаги, которая при проливном дожде просачивается через швы фасада, и от сильного охлаждения изолирующего слоя, прежде всего в стыковых зазорах. Этот ветровой щит в ходе строительных работ служит в качестве средства защиты от дождя. Между ветровым щитом и внешней обшивкой оставляется сквозная система воздушных каналов с подводящими и отводящими отверстиями сверху и снизу, предназначенная для отвода просачивающейся влаги и конденсата. Внешняя обшивка служит для защиты от атмосферных воздействий и одновременно предоставляет широкие возможности по художественному оформлению фасада [3].
16
№ 5 травень 2011
В 2006 г. с введенным в действие ДБН В.2.6.-31:2006 “Теплова ізоляція будівель” [6] в Украине значительно увеличено нормативное термического сопротивления теплопередаче наружных ограждений жилищно-гражданских зданий и сооружений. Величины необходимого термического сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций были увеличены в несколько раз.
Решением для повышения термического сопротивления является замена теплоизоляционных материалов на более высококачественные и экологически чистые. Требования современных стандартов на теплоизоляцию могут быть достигнуты только при использовании новой наружной теплоизоляции, что неизбежно приведет к необходимости обновления фасада.
Исследования показывают, что теплопотери отапливаемых зданий происходят:
- из-за теплопроводности стен и крыши (до 50 %);
- путем конвенции (теплообмена) внутреннего и наружного воздуха (до 35 %);
- за счет теплового излучения окон (до 15 %) [7].
Приведенные данные показатели свидетельствуют о том, что половина всех теплопотерь зданий происходит через стены, поэтому при выборе конструкции утеплителя и технологии утепления наружных стен этому фактору следует уделять первостепенное значение.
При расположении теплоизоляционных материалов со стороны помещения их сравнительно высокое водопоглощение отрицательно влияет на теплотехнические показатели наружных стен. В этом случае возможна конденсация водяных паров и как следствие -накопление влаги в конструкции при температуре наружного воздуха ниже и близкой к нулю.
Достоинства навесных вентилируемых фасадов:
- повышение прочности фасада;
- снижение инвестиционных расходов на отопительную систему из-за уменьшения потребности в тепловой мощности;
- предотвращение усадочных и механических деформаций стены благодаря малым колебаниям температуры в конструкционном слое;
- обеспечение высокого уровня энергосбережения;
- снижение затрат на отопление здания до 60 %;
- своевременное удаление влаги, сконцентрированной внутри системы наружной теплоизоляции, делает невозможным образование плесени и грибка на поверхности стен, внутри конструкции, позволяет аккумулировать тепло в ограждающей конструкции, создавая благоприятный климат внутри здания;
- увеличение срока службы несущих стен благодаря уменьшению возникающих температурных деформаций. Все резкие колебания наружной температуры воспринимаются утеплителем, препятствующим разрушению бетона и коррозии стальной арматуры в случае выполнения несущих стен из бетона; повышение звукоизоляции наружных стен;
- безвредность материалов для здоровья человека;
- ремонтопригодность элементов фасада;
- высокая скорость монтажа фасадной системы;
- эстетичный вид фасада;
- возможность выполнения работ круглогодично из-за отсутствия мокрых технологических процессов [4].
Исходя из вышеизложенного, можно считать, что навесной вентилируемый фасад является одним из наиболее востребованных элементов конструкции в современном строительстве [4].
Навесные фасады с вентиляционными каналами соответствуют повышенным требованиям к диффузионной способности и стойкости против атмосферных воздействий. Кирпичные фасады могут впоследствии пропитываться бесцветной пропиткой, в то время как с оштукатуренных фасадов краска, не обладающая диффузионной способностью, должна быть удалена и заменена на отделочный материал с открытыми порами. Если в защитном покрытии, защищающем здание от атмосферных воздействий (например, в наружном слое штукатурки), в результате установки теплоизоляции в воздушном зазоре или внутренней теплоизоляции возникают термические напряжения, то это приводит к образованию тонких трещин и потере функциональности и внешнего вида.
При ремонте зданий необходимо производить утепление наружных стен, которое можно выполнить изнутри или снаружи (со стороны фасада) помещений. Несущие конструкции для
17
Вісник ПДАБА
навески фасадных панелей и фиксации теплоизоляционных плит имеют много вариантов. Эти конструкции должны обладать высокой степенью устойчивости к воздействиям от ветровой нагрузки; достаточной прочностью на изгиб от массы панелей; антикоррозийной устойчивостью; определенной податливостью при возможных подвижках стен здания и самих панелей; возможностью выравнивания неровностей стен за счет корректировки при навеске панелей; легкостью и высокой скоростью монтажа [1].
Процесс утепления начинается с проекта фасадной конструкции. В этом проекте уже могут быть созданы предпосылки для проведения теплоизоляционных работ с проблемами теплофизического характера, влияющие в конечном итоге на теплозащитные свойства ограждения и его долговечность [5].
В предложенном способе наружного утепления стенового ограждения на подмостках дополнительно устраивают поддерживающие щиты с движущимися пустотообразователями и с возможностью регулирования их положения. Также непосредственно на них временно устанавливают защитное покрытие (рис. 1). Этот метод включает закрепление из предварительно установленных подмостков защитного покрытия с движущимися пустотообразователями (рис. 2). Их назначением является образование пустот для возможности дальнейшего вентилирования утеплителя с последующим заполнением пустот между защитным покрытием и стеной монолитным утеплителем (рис. 3).
Данная система способствует сохранению тепла в помещении, препятствует появлению сырости и существенно уменьшает количество строительного материала, необходимого для возведения стен зданий.
Рис. 1. Способ наружного утепления стенового ограждения в аксонометрии: 1 -закрепление подмостков; 2 - поддерживающий щит; 3 - движущиеся пустотообразователи; 4 - домкраты;5 - защитное покрытие; 6 - анкерные выпуски; 7 - закрепки; 8 - монолитный
утеплитель
18
№ 5 травень 2011
1
О
Рис. 2. Способ наружного утепления стенового ограждения, вид сверху:1 - закрепление подмостков; 2 - поддерживающий щит; 3 - движущиеся пустотообразователи; 4 -домкраты; 5 - защитное покрытие; 6 - анкерные выпуски; 7 - закрепки; 8 - монолитный
утеплитель
Рис. 3. Сечение наружного утепления стенового ограждения. 1 - закрепление подмостков; 2 - поддерживающий щит; 3 - движущиеся пустотообразователи; 4 - домкраты; 5 -защитное покрытие; 6 - анкерные выпуски; 7 - закрепки; 8 - монолитный утеплитель.
Выводы. Предложенный способ навесных вентилируемых фасадов исключает металлические соединения между защитным покрытием и стеной, что чаще всего способствует возникновению “мостиков холода”, а также утеплитель вентилируется за счет созданной воздушной прослойки.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Габриель И. Реконструкция зданий по стандартам энергоэффективного дома / И. Габриель, Х. Ладенер. - СПб.: БХВ-Петербург, 2011. - 480 с.: ил. - (Строительство и архитектура).
2. Монастырев П. В. Технология устройства дополнительной теплозащиты стен жилых зданий / П. В. Монастырев, М. В. Монастырева. - ТГТУ: Тамбов, 1997. - С. 292.
3. Сарнацкий Е. В. Энергоактивные здания / Е. В. Сарнацкий, Н. П. Селиванов. - М.: Стройиздат, 1988. - 305 с.
4. Табунщиков Ю. А. Энергоэффективные здания / Ю. А. Табунщиков, М. М. Бродач, Н. В. Шилкин, - М.: АВОК-ПРЕСС, 2003. - 160 с.
5. Samuel C. La conception bioclimatique / S. Courgey, J.-P. Oliva; Mens, France, 2008. - 227 p.
6. Теплова ізоляція будівель: ДБН В.2.6.-31:2006 — Офіц. вид. — К. : Державні будівельні норми 2006. —74 с.
19
Вісник ПДАБА
7. Будівельна теплотехніка. СНиП 11-3-79**2— Офіц. вид. — К. : Строительные нормы и правила 1979. —98 с.
8. Пат. № 2002032086 Украина. Способ реконструкции домов. / Березюк А. Н.; заявитель и патентообладатель ПГАСА; заявл. 15.03.02, бюл. 7 Е04023/00.
УДК 624.046.3
ОЦІНКА НАДІЙНОСТІ ПОЗАЦЕНТРОВО СТИСНУТОГО ЗАЛІЗОБЕТОННОГО ЕЛЕМЕНТА ПРЯМОКУТНОГО ПЕРЕРІЗУ ІМОВІРНІСНИМ МЕТОДОМ
М. В. Савицький д. т. н., проф., Т. Ю. Шевченко,доц., к. т. н., А.Ю. Цегельник магістр
Ключові слова: надійність, імовірнісний метод, малий ексцентриситет, позацентрово стиснутий елемент, характеристики матеріалів.
Постановка проблеми. Надійність будь-якої конструкції характеризується здатністю виконувати задані функції, зберігаючии свої експлуатаційні показники протягом відведеного часу. Імовірнісний розрахунок надійності залізобетонних конструкцій, що згинаються по міцності перерізів, нормальних та похилих до повздовжньої осі, був запропонований у [3 - 4]. У даній роботі розрахунок був проведений для трьох варіантів міцності позацентрово стиснутих прямокутних елементів з малими ексцентриситетами, залежно від урахування змінності параметрів.
Актуальність. Існуючі методи розрахунку міцності залізобетонних конструкцій не враховують усіх параметрів, які мають вплив на надійність конструкції, а саме нормовану змінність міцнісних характеристик матеріалів та геометричні характеристики елемента.
Метою дослідження є розвиток методів розрахунку конструкцій на надійність, зокрема позацентрово стиснутих елементів з малими ексцентриситетами.
Виклад основного матеріалу. Мінливість міцнісних та геометричних характеристик матеріалу можливо врахувати, якщо для розрахунку застосувати імовірнісні методи. Серед розповсюджених методів (лінеарізації, послідовної заміни випадкових аргументів, числової лінеаризації, статистичних випробувань) найбільш раціональним є метод лінеарізації, який використовується для функцій міцності, що записуються у явному вигляді аналітичними виразами. Цей метод дозволяє знаходити частинні похідні за змінними параметрами, дисперсії міцності та середньоквадратичні відхилення міцності.
Для зручності розрахунків був побудований алгоритм та написана программа у математичному пакеті Mathcad версії 14.0.0.163. Імовірнісний розрахунок був виконаний для залізобетонного елемента (рис. 1.).
Рис.1. Позацентрово стиснутий залізобетонний елемент з малим ексцентриситетом
20
