КЕРАМИЧЕСКАЯ ОБЛИЦОВКА И СЕЙСМОСТОЙКАЯ УСИЛИВАЮЩАЯ КОНСТРУКЦИЯ С ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ (ВАРИАНТЫ)

Область техники
Данное изобретение относится к керамической облицовке и сейсмостойкой усиливающей конструкции (в особенности для деревянных зданий и сооружений), в которой с целью улучшения характеристики влагопроницаемости применяется такая облицовка
Уровень техники
Среди используемых в настоящее время способов строительства деревянных зданий и сооружений можно выделить рамно-стержневой и рамно-стеновой способы (английское название последнего - Platform wood frame building construction method). В Японии наиболее широко распространен рамно-стержневой способ. При строительстве этим способом на каркасе, состоящем из стоек, балок, нижней обвязки и т.д., монтируют раскосные связи и панели, повышая таким образом горизонтальную жесткость и горизонтальный предел текучести всей конструкции в целом и увеличивая ее сейсмостойкость. В Японии наиболее широко применяются панели размером 8×3 «сяку» (2424×909 мм) («сяку» - японская мера длины, равная 30, 3 см - прим. переводчика) и толщиной 12 мм или 9 мм. Эти панели прибивают гвоздями через промежутки, равные 150 мм, по периметру и в местах наложения на промежуточные стойки каркаса, формируя таким образом сейсмостойкую конструкцию.
С другой стороны, в США и Канаде наиболее широко распространен рамно-стеновой способ. При строительстве этим способом на фундаменте фиксируют нижний опорный брус обвязки, а затем через раму пола, зажимая ее, фиксируют стеновую раму. Для формирования стеновой рамы используют стойки, нижнюю обвязку, верхнюю обвязку и т.д., а также панельные элементы. Таким образом увеличивают горизонтальную
жесткость и горизонтальный предел текучести всей конструкции в целом и, как следствие, повышают ее сейсмостойкость. В качестве панельных элементов наиболее широко применяются так называемые плиты ОСП (ориентированная стружечная плита). Стандартные размеры этих элементов следующие: толщина 7/16 дюйма (примерно 11,1 мм), высота и ширина - соответственно 8 футов (примерно 2428,4 мм) и 4 фута (примерно 1219,2 мм). Панельные элементы прибивают гвоздями через промежутки, равные 150~300 мм, по периметру и в местах контакта с промежуточными вертикальными элементами каркаса, формируя таким образом сейсмостойкую конструкцию.
Однако возможны случаи, когда конструкция, имея хорошие показатели по сейсмостойкости, оказывается недостаточно стойкой к давлению ветра и не выдерживает таких природных явлений, как тайфуны, торнадо и т.п. Особенно это относится к рамно-стержневому способу строительства, поскольку в этом случае под влиянием таких факторов, как величина и количество открытых проемов, может произойти нарушение баланса расположения раскосных связей и, кроме того, может оказаться невозможной надежная фиксация раскосных связей на стойках, балках, нижних обвязках и других элементах каркаса с помощью присоединительных деталей, что приводит к снижению прочности всей конструкции в целом.
Кроме того, конструкция, устойчивая к разовым землетрясениям, может оказаться недостаточно прочной в зоне высокой сейсмичности с частыми землетрясениями; она может выдержать некоторое число землетрясений, но в конце концов разрушится. Как показывает опыт, критерии сейсмостойкости приходится ужесточать при каждом новом сильном землетрясении, и тем не менее даже эти жесткие критерии могут оказаться недостаточными при следующем сильном землетрясении.
В Японии, с ее крайне высокой сейсмичностью и частыми тайфунами, строительные стандарты (типы и размеры стеновых панелей, типы и размеры используемых гвоздей и других крепежных деталей, промежутки
между гвоздями и т.д.) регламентируются Законом о строительных стандартах (Building Standard Low) и нормативными документами Министерства земель, инфраструктуры и транспорта Японии (Ministry of Land, Infrastructure and Transport Government of Japan), с тем, чтобы гарантировать достаточный уровень сейсмостойкости возводимых зданий и сооружений.
Что касается сейсмостойкости стеновых конструкций, для строительства которых используются новые способы и материалы, не применявшиеся ранее, то распоряжением министра земель, инфраструктуры и транспорта установлена необходимость проведения отдельных функциональных испытаний на специальном полигоне. На основании результатов этих испытаний министр рассматривает возможность одобрения данного способа строительства и используемых стройматериалов.
Современные технологии повышения ветро- и сейсмостойкости актуальны не только в Японии, но и во всех регионах мира, где существует повышенная сейсмическая активность, а климатические условия способствуют частому возникновению таких природных катаклизмов, как тайфуны, смерчи, ураганы и т.п.
Пример известной стеновой конструкции изображен на фиг.14. Несущая стена 6 зафиксирована на каркасе 5 гвоздями 4. В стене 6 использованы известные керамические облицовочные панели 3, размер которых позволяет располагать каждую панель одним краем на верхнем ригеле 1, а другим - на нижнем ригеле 2.
На всю лицевую поверхность панелей 3 нанесено покрытие (область 10 с покрытием).
Однако используемая в данной несущей стеновой конструкции керамическая облицовка с покрытием является менее проницаемой для внутренних водяных паров, чем, например, гипсокартонные панели, т.е. имеет худшую характеристику по влагопроницаемости изнутри наружу. Одной из основных причин запотевания внутренних стеновых поверхностей является недостаточная вентиляция помещения. При недостатке принудительной (с помощью вентилятора) и естественной (с помощью окон,
дверей) вентиляции происходит быстрое скопление водяных паров в помещении и внутри стеновых конструкций. Данная проблема особенно обостряется в зимнее время, поскольку влага легко конденсируется на внутренней поверхности стен, охлажденных внешним воздухом, что становится причиной гниения конструктивных элементов, таких как стойки и балки. В случае, если стеновая конструкция не является несущей, образующиеся в помещении водяные пары выводятся наружу через гипсокартонные плиты, внутреннюю теплоизоляцию и наружную одностороннюю гидроизоляцию (последняя не пропускает влагу извне внутрь помещения и при этом пропускает водяные пары из помещения наружу). Однако в случае несущей стеновой конструкции ситуация существенно меняется: стеновые панели с низкой влагопроницаемостью перекрывают пути выхода водяных паров, из-за чего последние скапливаются в помещении, и происходит конденсация влаги на внутренней поверхности стеновой конструкции.
Таким образом, существенным недостатком известных несущих стеновых конструкций является то, что их конструктивные элементы сравнительно быстро портятся под действием водяных паров, образующихся в помещении и скапливающихся с внутренней стороны конструкции.
В качестве пути решения данной проблемы в заявке 10-280580 (бюллетень неакцептованных заявок «Токкай кохо») была предложена влагопроницаемая облицовка для несущих стен (vapor-permeable bearing wall facing material). В данной заявке описана влагопроницаемая облицовка, в которой вывод водяных паров изнутри внешнестеновой конструкции наружу обеспечивается с помощью дренажных отверстий, благодаря чему предотвращается порча стен (библиографическая ссылка 1). Кроме того, в заявке 3417400 (бюллетень акцептованных заявок «Токке кохо») была предложена вентилирующая внешняя стена (ventilating exterior wall), а в заявке 8-120799 («Токкай кохо») - панель с вентилирующим зазором (ventilating layer panel) (библиографические ссылки 2, 3 соответственно). Общим для всех этих заявок является то, что улучшение влагопроницаемости обеспечивается с помощью специально формируемых
отверстий (дренажных или вентиляционных). Однако этот путь решения проблемы имеет существенный недостаток, состоящий в том, что необходимость формирования множества отверстий на этапе изготовления облицовочного материала значительно увеличивает время изготовления и усложняет производственный процесс.
Еще одним способом улучшения влагопроницаемости является использование облицовочного материала, имеющего покрытие не на всей лицевой поверхности. Однако и здесь есть существенный недостаток, состоящий в том, что частичное отсутствие покрытия грозит снижением долговременной прочности облицовочного материала и долговременного предела текучести несущей стены. Особенно заметное ухудшение качества облицовочного материала происходит вблизи мест фиксации облицовки гвоздями или шурупами. Это настолько серьезная проблема, что с учетом этого ухудшения даже заданы понижающие коэффициенты при расчете сейсмостойкости несущих стен на основе результатов контрольных испытаний на полигоне согласно вышеуказанной директиве министра земель, инфраструктуры и транспорта.
Библиографическая ссылка 1: «Токкай кохо», 10-280580
Библиографическая ссылка 2: «Токке кохо», 3417400
Библиографическая ссылка 3: «Токкай кохо», 8-120799
Цель изобретения
Настоящее изобретение направлено на решение изложенных выше проблем. Целью изобретения является разработка керамической облицовки с улучшенной влагопроницаемостью, а также разработка усиливающей сейсмостойкой конструкции здания или сооружения с использованием этой облицовки.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 Предлагаемая керамическая облицовка в практическом примере 1 (вид спереди)
Фиг.2 Сейсмостойкая усиливающая конструкция с использованием предлагаемой керамической облицовки в практическом примере 1 (вид спереди)
Фиг.3 Сейсмостойкая усиливающая конструкция с использованием предлагаемой керамической облицовки в практическом примере 1 (вид в плане)
Фиг.4 Предлагаемая керамическая облицовка в практическом примере 2 (вид спереди)
Фиг.5 Предлагаемая керамическая облицовка в практическом примере 3 (вид спереди)
Фиг.6 Предлагаемая керамическая облицовка в практическом примере 4 (вид спереди)
Фиг.7 Предлагаемая керамическая облицовка в практическом примере 5 (вид спереди)
Фиг.8 Предлагаемая керамическая облицовка в практическом примере 6 (вид спереди)
Фиг.9 Предлагаемая керамическая облицовка в практических примерах 7, 8 (вид спереди)
Фиг.10 Предлагаемая керамическая облицовка в практическом примере 9 (поперечное сечение)
Фиг.11 Предлагаемая керамическая облицовка в практическом примере 10 (поперечное сечение)
Фиг.12 Предлагаемая керамическая облицовка в практическом примере 11 (поперечное сечение)
Фиг.13 Предлагаемая керамическая облицовка в практическом примере 12 (поперечное сечение)
Фиг.14 Несущая стена в сравнительном примере (вид спереди)
Обозначения на чертежах
0065
1 Верхний ригель
2 Нижний ригель
3 Панель (керамическая облицовка)
4 Гвозди
5 Каркас
6 Несущая стена
7 Боковые стойки
8 Промежуточные стойки
9 Панели (керамическая облицовка)
91 Левый край панели 9
92 Правый край панели 9
93 Верхний край панели 9
94 Нижний край панели 9
95 Места фиксации гвоздями
10 Области с покрытием
11 Локальные области с покрытием
12 Области без покрытия
13 Первые области с покрытием (более высокая плотность покрытия)
14 Вторые области с покрытием (менее высокая плотность покрытия)
20 Углубления
21 Выступы
22 Дно
23 Боковые наклонные поверхности
Пути решения проблем
Цель изобретения реализуется с помощью керамической облицовки для стен зданий и сооружений, отличающейся тем, что на ее лицевой поверхности сформированы локальные области с покрытием и области без покрытия, причем области с покрытием включают по меньшей мере некоторые участки с центрами в местах фиксации облицовки гвоздями или шурупами.
Цель изобретения еще более эффективно реализуется с помощью керамической облицовки для стен зданий и сооружений, отличающейся на лицевой поверхности которой сформированы локальные первые области с покрытием, имеющие более высокую плотность покрытия, и вторые области с покрытием, имеющие менее высокую плотность покрытия, при этом первые области включают по меньшей мере некоторые участки с центрами в местах фиксации облицовки гвоздями или шурупами.
Цель изобретения еще более эффективно достигается с помощью керамической облицовки, в лицевой поверхности которой сформированы углубления, на дне которых сформированы указанные области без покрытия.
Цель изобретения еще более эффективно достигается с помощью керамической облицовки, в лицевой поверхности которой сформированы углубления, на дне которых сформированы указанные вторые области с покрытием.
Цель изобретения еще более эффективно достигается с помощью керамической облицовки, в лицевой поверхности которой сформированы локальные выступы и углубления, на боковых поверхностях которых сформированы указанные области без покрытия.
Цель изобретения еще более эффективно достигается с помощью керамической облицовки, в лицевой поверхности которой сформированы
локальные выступы и углубления, на боковых поверхностях которых сформированы указанные вторые области с покрытием.
2
Цель изобретения еще более эффективно достигается с помощью керамической облицовки, в которой сопротивление просачиванию влаги в указанных областях с покрытием составляет 2,67~6,67 м·ч·кПа/г.
2
Цель изобретения еще более эффективно достигается с помощью керамической облицовки, в которой сопротивление просачиванию влаги в указанных первых областях с покрытием составляет 2,67~6,67 м·ч·кПа/г, а в указанных вторых областях с покрытием меньше, чем в первых.
Цель изобретения еще более эффективно достигается с помощью керамической облицовки, отличающейся тем, что ее размер по вертикали составляет (2400~3100) мм, а по горизонтали - 910~2000 мм.
Цель изобретения еще более эффективно достигается с помощью усиливающей сейсмостойкой конструкции здания или сооружения, в которой на лицевую поверхность каркаса, содержащего левую и правую опорные стойки, расположенные одна напротив другой, и соединенные с ними верхний и нижний ригели, наложена предлагаемая керамическая облицовка, на лицевой поверхности которой сформированы локальные области с покрытием и области без покрытия, причем области с покрытием включают по меньшей мере некоторые участки с центрами в местах фиксации облицовки гвоздями или шурупами, а указанная облицовка в местах наложения на каркас зафиксирована на лицевой поверхности ригелей и стоек шурупами или гвоздями через промежутки, равные 30÷200 мм.
Цель изобретения еще более эффективно достигается с помощью усиливающей сейсмостойкой конструкции здания или сооружения, отличающейся тем, что в каркасе, содержащем две опорных стойки, расположенные слева и справа одна напротив другой, и соединенные с ними верхний и нижний ригели, места соединения верхнего или нижнего ригеля с
опорными стойками или сами опорные стойки связаны между собой посредством соединительных или усиливающих элементов, которые либо расположены в местах, исключающих возможность контакта с керамической облицовкой, либо, для исключения возможности их контакта с облицовкой, заделаны в гнутые области, сформированные в верхнем или нижнем ригеле и в каждой из опорных стоек и соответствующие по толщине и конфигурации соединительным или усиливающим элементам, и зафиксированы в этих областях, причем предлагаемая керамическая облицовка наложена на указанный каркас и зафиксирована в местах контакта с ним на лицевой поверхности верхнего и нижнего ригелей и каждой из опорных стоек гвоздями или шурупами через промежутки, равные 30~200 мм.
Эффект от применения изобретения
Керамическая облицовка и использующая ее усиливающая сейсмостойкая конструкция согласно изобретению отличаются улучшенной влагопроницаемость, достигнутой без применения сквозных вентиляционных и дренажных отверстий, и при этом обеспечивают высокие характеристики несущих стен по прочности и сейсмостойкости. Помимо этого, керамические панели являются негорючими или практически негорючими, благодаря чему повышается пожаростойкость всего каркаса в целом. Керамическая облицовка, в отличие от деревянной, практически не подвержена гниению и поэтому обладает значительно более высокой долговечностью.
Таким образом, керамическая облицовка и усиливающая сейсмостойкая конструкция с ее использованием имеют следующие преимущества:
1) Высокая влагопроницаемость (благодаря чему устранена опасность скопления влаги внутри стеновой конструкции);
2) Высокая сейсмостойкость;
3) Высокая пожаростойкость;
4) Высокая долговечность (стойкость к гниению) Все это позволяет сделать вывод о чрезвычайно высокой полезности изобретения.
Наилучшие варианты практический реализации изобретения
Ниже с использованием фиг.1~14 описаны наилучшие варианты практической реализации изобретения. На фиг.1 и фиг.4~13 изображена керамическая облицовка согласно изобретению, а на фиг.2, 3 - усиливающая внешнестеновая конструкция с этой облицовкой.
На фиг.14 изображена известная конструкция несущей стены (сравнительный пример).
Практический пример 1 реализации изобретения (далее по тексту - практический пример)
Как показано на фиг.1, в практическом примере 1 керамическая облицовка 9 имеет покрытие, локально нанесенное на ее лицевую поверхность. Фиксацию облицовки гвоздями 4 (см. ниже) производят только в некоторых местах 95 фиксации, расположенных в локальных областях 11 с покрытием. Вне областей 11 на лицевой поверхности облицовки сформированы области 12 без покрытия.
Как показано на фиг.2, 3, в примере 1 согласно изобретению облицовка 9 наложена на каркас 5, содержащий верхний 1 и нижний 2 ригели, боковые стойки 7 и промежуточные стойки 8. Горизонтальный размер облицовки 9 задан в соответствии с промежутками между стойками 7 таким образом, чтобы левый 91 и правый 92 края облицовки контактировали с передней поверхностью соответствующих стоек 7. Вертикальный размер облицовки 9 задан в соответствии с расстоянием между верхним 1 и нижним 2 ригелями таким образом, чтобы верхний 93 и нижний 94 края облицовки контактировали с передней поверхностью соответствующих ригелей 1, 2.
0025
При фиксации облицовки ее нижний край 94 накладывают на лицевую поверхность нижнего ригеля 2 и прибивают гвоздями 4 вдоль нижней (короткой) стороны через промежутки, равные 100 мм. Далее, в местах контакта левого 91 и правого 92 краев облицовки 9 с боковыми стойками 7 прибивают облицовку гвоздями 4 вдоль левой и правой (длинных) сторон через промежутки, равные 100 мм. Далее, в местах контакта облицовки с промежуточными стойками 8 прибивают облицовку гвоздями 4 вдоль
длинных сторон через промежутки, равные 200 мм. Затем в месте контакта верхнего края 93 облицовки 9 с верхним  ригелем 1 прибивают облицовку гвоздями 4 вдоль верхней (короткой) стороны через промежутки, равные 100 мм.
Области 11 с покрытием расположены только в местах контакта облицовки 9 с верхним 1 и нижним 2 ригелями и боковыми 7 и промежуточными 9 стойками каркаса 5, а также вокруг этих мест контакта. Облицовку 9 прибивают гвоздями 4 через заданные промежутки только в заданных позициях фиксации 95, расположенных в областях 11 с покрытием.
Практический пример 2
Как показано на фиг.4, в примере 2 на лицевой поверхности облицовки 9 сформированы локальные первые области 13 с покрытием, имеющие более высокую плотность покрытия, и вторые области 14 с покрытием, имеющие менее высокую плотность покрытия. Гвозди 4 забивают только в областях 13.
Гвозди 4, используемые в сравнительном примере, а также в практических примерах 1, 2, иллюстрирующих наилучший вариант практической реализации изобретения, выполнены гладкими и имеют диаметр 2,75 мм и длину 50 мм. В каждом из практических примеров промежутки между гвоздями 4 при фиксации облицовки 9 на верхнем 1 и нижнем 2 ригелях и боковых стойках выбраны равными 100 мм, исходя из того, что если промежутки между гвоздями будут меньше 30 мм, это приведет к появлению трещин в облицовке, а если эти промежутки будут больше 200 мм, это приведет к снижению прочности и предела текучести конструкции. Таким образом, оптимальным является промежуток между гвоздями, близкий к середине диапазона 30~200 мм. По этим же причинам промежутки между гвоздями 4 при фиксации облицовки 9 на промежуточных стойках 8 выбраны равными 200 мм (промежутки менее 30 мм приводят к образованию трещин в облицовке, а промежутки более 200 мм - к искривлению облицовки, ее выгибанию наружу и, как следствие, к снижению предела текучести конструкции).
Нижний ригель в области первого яруса каркаса контактирует с нижней обвязкой, а в области второго и последующих ярусов - с обрешеткой, балками и брусьями. Верхний ригель в области второго и последующих ярусов каркаса контактирует с обрешеткой, балками и брусьями.
Практический пример 3
Как показано на фиг.5, в практическом примере 3 в местах 95 забивания гвоздей сформированы локальные круглые области 11 с покрытием. На остальной части лицевой поверхности сформированы области 12 без покрытия.
В данном примере места забивания гвоздей 4 (на фиг.5 не показаны) те же, что и в практических примерах 1, 2, однако общая площадь областей с покрытием меньше, чем в примере 1, и поэтому данная облицовка будет иметь более низкое сопротивление просачиванию влаги (т.е. повышенную влагопроницаемость). При этом само собой разумеется, что в примере 3 сопротивление просачиванию влаги будет значительно меньше (т.е. влагопроницаемость значительно больше), чем в сравнительном примере.
Практический пример 4
Как показано на фиг.6, в практическом примере 4 в местах 95 забивания гвоздей локально сформированы круглые первые области 13 с покрытием, имеющие более высокую плотность покрытия, а на остальной части лицевой поверхности облицовки сформированы вторые области 14 с покрытием, имеющие менее высокую плотность покрытия. В примере 4 области 14 сформированы в тех же местах, в которых в примере 3 сформированы области 13 без покрытия, а области 13 - в тех же местах, в которых в примере 3 сформированы области 11 с покрытием.
В данном примере места забивания гвоздей 4 (на фиг.6 не показаны) те же, что и в практических примерах 1, 2, однако общая площадь областей 13 меньше, чем площадь областей 11 в примере 2, и поэтому данная облицовка будет иметь более низкое сопротивление просачиванию влаги (т.е. повышенную влагопроницаемость). При этом само собой разумеется, что в
примере 4 сопротивление просачиванию влаги будет значительно меньше (т.е. влагопроницаемость значительно больше), чем в сравнительном примере.
Практический пример 5
Как показано на фиг.7(а)~(с), в практическом примере 5 площадь локальных областей 11 с покрытием больше, а площадь областей 12 без покрытия - меньше, чем в практическом примере 1. Поэтому в примере 5 сопротивление просачиванию влаги будет несколько больше, чем в примере
1. но в целом эффект от применения изобретения будет примерно таким же, как в примере 1.
Практический пример 6
Как показано на фиг.8(а)~(с), в практическом примере 6 площадь первых областей 13 с покрытием больше, а площадь вторых областей 14 с покрытием - меньше, чем в примере 2. Поэтому в примере 6 сопротивление просачиванию влаги будет несколько больше, чем в примере 3, но в целом эффект от применения изобретения будет примерно таким же, как в примере 2.
Практические примеры 7, 8
Как показано на фиг.9(а), (b), в практических примерах 7, 8 соответственно области 11 с покрытием и первые области 13 с покрытием увеличены в продольном направлении облицовки 9 в области ее верхнего края 93 (в большей степени) и в области ее нижнего края 94 (в меньшей степени). Это сделано с учетом того, что при проведении строительно-монтажных работ часто возникает необходимость обрезки верхних и нижних краев облицовки для ее подгонки под величину промежутка между верхним и нижним ригелями. Увеличенная площадь областей с покрытием оставляет возможность для фиксации облицовки гвоздями даже в том случае, когда ее край обрезан на значительную величину, и благодаря этому обеспечено значительное упрощение строительно-монтажных работ. В примерах 7, 8 влагопроницаемость облицовки практически такая же, как и в примере 2,
однако увеличение площади краевых областей с покрытием позволяет более свободно обрезать кромки облицовки в соответствии с конкретными размерами и технологическими нуждами и устраняет опасность того, что при слишком значительной обрезке края облицовки будет удален весь участок с покрытием, и гвозди придется забивать в область, не имеющую покрытия, что может в дальнейшем ускорить порчу облицовки (см. выше).
Практический пример 9
В практическом примере 9 (фиг.10(a)~(d)) в лицевой поверхности облицовки сформировано множество углублений 20; также на этой поверхности сформированы локальные области 11 с покрытием, а на дне 22 и боковых наклонных 23 поверхностях углублений 20 сформированы области 12 без покрытия. Способ крепления облицовки в примере 9 тот же, что и в примере 1 (на фиг.10 не показан). Путем формирования углублений 20 увеличена общая площадь областей 12 без покрытия (благодаря добавлению боковых поверхностей 13 углублений), и тем самым повышена влагопроницаемость облицовки.
Практический пример 10
В практическом примере 10 (фиг.11(a)~(d)) в лицевой поверхности облицовки сформировано множество углублений аналогично примеру 9. Помимо этого, на лицевой поверхности облицовки сформированы первые области 13 с покрытием, имеющие более высокую плотность покрытия, а на дне 20 и боковых (наклонных) поверхностях углублений сформированы вторые области 14 с покрытием, имеющие менее высокую плотность покрытия. Способ крепления облицовки в примере 10 тот же, что и в примере 2 (на фиг.11 на показан). Путем формирования углублений 20 увеличена общая площадь областей 14 с меньшим количеством покрытия (благодаря добавлению боковых поверхностей 23 углублений), и тем самым повышена влагопроницаемость облицовки.
Практический пример 11
В практическом примере 11 (фиг.12(a)~(d)) на лицевой поверхности облицовки сформировано множество выступов 21, и на верхней поверхности выступов сформированы локальные области 11 с покрытием, а на остальной части поверхности облицовки - области 12 без покрытия. Способ фиксации облицовки в примере 11 тот же, что и в примере 1 (на фиг.12 не показан). Путем формирования выступов 21 увеличена площадь области 12 без покрытия (благодаря добавлению боковых наклонных поверхностей 23 выступов 21), и тем самым повышена влагопроницаемость облицовки.
В практическом примере 12 (фиг.13(a)~(d)) на лицевой поверхности облицовки сформировано множество выступов 21, и на верхней поверхности этих выступов сформированы первые области 13 с покрытием, имеющие более высокую плотность покрытия, а на остальной части лицевой поверхности сформированы вторые области 14 с покрытием, имеющие менее высокую плотность покрытия. Способ фиксации облицовки в примере 12 тот же, что и в примере 2 (на фиг.13 не показан). Путем формирования выступов 21 увеличена общая площадь областей 14 (благодаря добавлению боковых поверхностей 23), и тем самым повышена влагопроницаемость облицовки.
Каркас может быть сформирован с использованием соединительных или усиливающих металлических элементов (на фиг.13 не показаны), но и к такому каркасу все рассмотренные выше примеры 1-12 применимы в полном объеме.
В случае, если соединительные или усиливающие элементы выполняют функцию сейсмостойких элементов, а каркас - функцию несущей стеновой конструкции, облицовка в примерах 1~12 позволяет сформировать комбинированную несущую стену.
Для подтверждения эффективности данного изобретения были проведены сравнительные испытания, объектами которых стали, с одной стороны, керамическая облицовка в практических примерах согласно
изобретению и усиливающая сейсмостойкая конструкция, в которой она использована (практические примеры 1, 2), а с другой стороны - известная облицовка и усиливающая сейсмостойкая конструкция, в которой она использована (сравнительный пример). Результаты испытаний приведены в табл.1~5.
Методика испытаний на влагопроницаемость
Испытания на влагопроницаемость проводились «чашечным» способом, описанным в разделе «Методика измерения влагопроницаемости строительных материалов Промышленного стандарта Японии JIS А 1324. Испытанию была подвергнута не вся стеновая конструкция, а только ее отдельные элементы.
Базовое испытание
Таблица 1
Условия и результаты базовых испытаний на влагопроницаемость
Базовый испытуемый образец 1
Базовый испытуемый образец 2
Базовый испытуемый образец 3, (сравнительный пример, известная техника)
Приблизительная конфигурация испытуемого образца в плане
<img he="15" wi="17" file="00000002.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img he="15" wi="17" file="00000003.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img he="15" wi="17" file="00000004.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
Испытуемый образец
Керамическая облицовка
Размеры испытуемого образца, мм
290×290
Толщина образца, мм
9
Зона воздействия влаги
Внутри квадрата 250×250 мм
Вид покрытия
Акриловое эмульсионное
Плотность покрытия, г/м<sup>2</sup>
➀: Нет
➁:75
➂:130
Сопротивление просачиванию влаги, м<sup>2</sup>·ч·кПа/г (м<sup>2</sup>·ч·мм·рт.ст.)
0,56 (4,2)
1,49 (11,2)
3,31 (24,8)
Результат
Отлично
Хорошо
-
Примечание: чем меньше сопротивление просачиванию влаги, тем лучше влагопроницаемость
Сравнительное испытание
Таблица 2
Условия сравнительных испытаний на влагопроницаемость
Пример 1 согласно изобретению
Пример 2 согласно изобретению
Сравнительный пример (известная техника)
Приблизительная конфигурация испытуемого образца в плане
<img he="15" wi="22" file="00000005.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img he="15" wi="22" file="00000006.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img he="15" wi="17" file="00000004.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
Испытуемый образец
Керамическая облицовка
Размеры испытуемого образца, мм
290×290
Толщина
испытуемого образца, мм
9
Зона воздействия влаги
Внутри квадрата 250×250 мм
➀: Область без покрытия
➁: Вторая область с покрытием (менее высокая
Характеристики покрытия
➂: Локальная область с покрытием
плотность покрытия)➂: Первая область с покрытием (более высокая плотность покрытия)
➂: Сплошная область с покрытием
Относительная
площадь
➀:50
➁:50
➂:100
поверхности с
➂:50
➁:50
покрытием, %
Примечание
Характеристики покрытия ➁-➂ те же, что и в табл.1
Результаты сравнительных испытаний на влагопроницаемость
Таблица 3
Результаты сравнительных испытаний на влагопроницаемость
Пример 1 согласно изобретению
Пример 2 согласно изобретению
Сравнительный пример (известная техника)
Сопротивление просачиванию
0,85
1,93
3,31
влаги, м<sup>2</sup>·ч·кПа/г (м<sup>2</sup>·ч·мм·рт.ст.)
(6,4)
(14,5)
(24,8)
Результаты
Отлично
Хорошо
-
Примечание: чем меньше сопротивление просачиванию влаги, тем лучше влагопроницаемость
Методика испытаний на текучесть несущих стен
Испытания на текучесть несущих стен проводились согласно следующим нормативным документам:
1) Пункт 56 статьи 77 Закона о строительных стандартах и изданный на основании этого Закона приказ Министерства, относящийся к Квалификационно-проверочной комиссии и прочее;
2) Графа 8 табл.1 пункта 4 статьи 46 Приказа о введении в действие Закона о строительных стандартах ((приказ опубликован в бюллетене «Методика проведения испытаний и оценки деревянных несущих стен», издаваемом Организацией по оценке функциональных характеристик объектов промышленности и инфраструктуры на основании пункта 2 статьи 71 Закона о строительных стандартах. Данная методика испытаний в целом соответствует приведенным ниже нормативным документам:
1. Japanese Industrial Standard. (1994). JIS A 1414 Methods of Performance Test of Panels for Building Construction (Японские промышленные стандарты. (1994). JIS A 1414 Методика функциональных испытаний панелей и строительных конструкций). (6.14)
2. ASTM E564-95. (1995). Standard Method of Static Load Test for Shear Resistance of Framed Walls for Buildings, American Society for Testing and Materials (Стандартная методика испытаний под статической нагрузкой на сопротивление сдвигу рамных стеновых конструкций зданий; Американское общество по испытаниям и материалам).
3. ASTM E72-02. (2002). Standard Methods of Conducting Strength Tests of Panels for Building Construction, American Society for Testing and Materials (Стандартная методика проведения испытаний на прочность панелей и строительных конструкций; Американское общество по испытаниям и материалам).
Условия проведения испытаний
Таблица 4
Условия проведения испытаний
Пример 1 согласно изобретению
Пример 2 согласно изобретению
Сравнительный пример (применяемая ныне техника)
Размеры рамно-стержневого модуля, мм, длина, высота
1820×2730
Материалы рамно-стержневого модуля
Верхний ригель: американская сосна;
Нижний ригель, боковые и промежуточные стойки:
криптомерия
Размеры элементов рамно-стержневого модуля, мм
Верхний ригель: 180×105
Нижний ригель: 105×105
Боковые стойки: 105×105
Промежуточные стойки: 105×45
Керамическая облицовка толщиной 9 мм
910 мм (короткая сторона) ×2730 мм (длинная сторона)
Акриловое эмульсионное покрытие
Характеристики покрытия:
Характеристики покрытия:
Характеристики покрытия:
Панельные элементы конструкции
- Локальные области с покрытием: сопротивление просачиванию влаги 3,31 м<sup>2</sup>·ч·кПа/г- Области без покрытия: сопротивление просачиванию влаги 0,56 м<sup>2</sup>·ч·кПа/г
- Первые области с покрытием (более высокая плотность покрытия): сопротивление просачиванию влаги 3,31 м<sup>2</sup>·ч·кПа/г- Вторые области с покрытием (менее высокая плотность покрытия): сопротивление просачиванию влаги 1,49 м<sup>2</sup>·ч·кПа/г
Покрытие на всей лицевой поверхности: сопротивление просачиванию влаги 3,31 м<sup>2</sup>·ч·кПа/г
Промежутки
Левый и правый края облицовки, фиксация на боковых
Между
стойках: 100
гвоздями,
Центральная часть облицовки, фиксация на промежуточных
мм
стойках: 200
Нижний край облицовки, фиксация на нижнем ригеле: 100
Верхний край облицовки, фиксация на верхнем ригеле: 100
Тип гвоздей
Гладкие; диаметром 2,75 мм и длиной 50 мм
Результаты испытаний несущих стен на сопротивление сдвигу (предел текучести)
Таблица 5
Зависимость между углом деформации и нагрузкой в примерах 1, 2 согласно изобретению и сравнительном примере
Сопротивление сдвигу (предел текучести), кН
Угол деформации, рад
Пример 1 согласно изобретению
Пример 2 согласно изобретению
Сравнительный пример (известная техника)
1/450
7,25
8,35
7,80
1/300
9,15
10,75
9,80
1/200
11,85
13,80
12,75
1/150
13,70
15,60
14,55
1/100
16,95
19,30
17,80
1/75
19,05
21,25
19,75
1/50
22,35
24,05
23,45
Результаты испытаний
Как следует из результатов сравнительных испытаний, влагопроницаемость облицовки в примерах 1, 2 выше, чем в сравнительном примере. С другой стороны, результаты испытаний несущих стен на сопротивление сдвигу показывают, что по данному показателю примеры 1, 2 и сравнительный пример практически не отличаются. Наличие областей без покрытия, как в примере 1, и областей с низкой плотностью покрытия, как в примере 2, не оказывает никакого отрицательного влияния на сопротивление сдвигу.
Даже в случае, когда покрытие нанесено только на некоторые локальные области лицевой поверхности облицовки, в результате чего общая площадь покрытия уменьшена (пример 1), облицовка и использующая ее сейсмостойкая усиливающая конструкция сохраняют высокую сейсмостойкость при хорошей влагопроницаемости.
Даже в случае, когда на лицевой поверхности покрытия сформированы первые области с покрытием, имеющие более высокую плотность покрытия, и вторые области с покрытием, имеющие менее высокую плотность покрытия (пример 2), облицовка и сейсмостойкая усиливающая конструкция с ее использованием сохраняют высокую сейсмостойкость при хорошей влагопроницаемости.
Приведенное выше описание относится, главным образом, к рамно-стержневому способу формирования каркаса, однако керамическая облицовка и сейсмостойкая усилительная конструкция с ее использованием согласно изобретению применимы и при других способах формирования каркаса, в частности при рамно-стеновом и рамно-бревенчатом способах.
В каркасе сейсмостойкой усиливающей конструкции в качестве стандартных модулей могут использоваться «дюймовые» модули, «метрические» модули и модули «сяку». В «дюймовых» модулях расстояние между боковыми и промежуточными стойками составляет 16 дюймов (примерно 406,4 мм) и 24 дюйма (примерно 609,6 мм). В «метрических» модулях указанное расстояние составляет 500 мм, а в модулях «сяку» - 1,5 «сяку» (примерно 455 мм). При вертикальном монтаже керамической облицовки на таких каркасах в случае модулей «сяку» горизонтальный размер облицовки должен составлять 910~1820 мм, а в случае «метрических» модулей - 1000~2000 мм.
Например, в случае модулей «сяку» при монтаже облицовки размером 910 мм по горизонтали и 3030 мм по вертикали на рамно-стержневом каркасе размером 1820 мм по горизонтали и 2727 мм по вертикали следует использовать две облицовочные панели, обрезанные по высоте до 2727 мм.
Аналогично, в случае «метрических» модулей при монтаже облицовки размером 1000 мм по горизонтали и 3030 мм по вертикали на рамно-стержневом каркасе размером 2000 мм по горизонтали и 3000 мм по вертикали следует использовать облицовочную панель, обрезанную по высоте до 3000 мм.
При этом желательно, чтобы толщина облицовки была не менее 9 мм, но в зависимости от конкретных технологических нужд и требований к пределу текучести возможна и меньшая толщина.
В каркасе сейсмостойкой усиливающей конструкции в качестве стандартных модулей могут использоваться «дюймовые» модули, «метрические» модули и модули «сяку». В «дюймовых» модулях расстояние между боковыми и промежуточными стойками составляет 16 дюймов (примерно 406,4 мм) и 20 дюймов (примерно 508,0 мм). В «метрических» модулях указанное расстояние составляет 500 мм, а в модулях «сяку» - 1,5 «сяку» (примерно 455 мм). При вертикальном монтаже керамической облицовки на таких каркасах в случае «дюймовых» модулей горизонтальный размер облицовки должен составлять от 1219,2 мм (4 фута, или 48 дюймов) до 1828,8 мм (6 футов, или 72 дюйма), в случае «метрических» модулей -1000~2000 мм, а в случае модулей «сяку» - 910~1820 мм.
Например, в случае «дюймовых» модулей, при монтаже облицовки размером 1219,2 мм (4 фута, или 48 дюймов) по горизонтали и 3048 мм (10 футов, или 120 дюймов) по вертикали на каркасе размером 1219,2 мм (4 фута, или 48 дюймов) по горизонтали и 2438 мм (8 футов, или 96 дюймов) по вертикали следует использовать облицовочные панели, обрезанные по высоте до 2438,4 мм.
Аналогично, в случае «метрических» модулей при монтаже облицовки размером 1000 мм по горизонтали и 3030 мм по вертикали на каркасе размером 2000 мм по горизонтали и 3000 мм по вертикали следует использовать облицовочные панели, обрезанные по высоте до 3000 мм, а в случае модулей «сяку», при монтаже облицовки размером 910 мм (3 «сяку») по горизонтали и 3030 мм (10 «сяку») по вертикали на каркасе размером 1820 мм (6 «сяку») по горизонтали и 2727 мм (9 «сяку») по вертикали следует использовать две облицовочные панели, обрезанные по высоте до 2727 мм (9 «сяку».
При этом желательно, чтобы толщина облицовки была не менее 9 мм, но в зависимости от конкретных технологических нужд и требований к пределу текучести возможна и меньшая толщина.
Для керамической облицовки можно использовать самые разные типы лицевых покрытий, например акрилоуретановые, акриловые, акрилосиликоновые, фторполимерные и другие органические, а также неорганические покрытия. Эти покрытия могут применяться как по отдельности, так и в комбинации. Кроме того, в комбинации с указанными покрытиями или вместо них можно использовать порозаполнители (sealer) различных типов. Покрытия можно наносить в один или несколько слоев.
2
2
2
Предпочтительно, чтобы сопротивление просачиванию влаги в указанных локальных областях с покрытием, а также в первых областях с покрытием, имеющих более высокую плотность покрытия, чем во вторых областях с покрытием, было равно 2,67~6,67 м·ч·кПа/г, но допустимо, чтобы сопротивление превышало 6,67 м·ч·кПа/г. В этом случае будет уменьшена степень снижения долговременной прочности облицовки и долговременного предела текучести несущих стен. Если же высокие долговременные характеристики несущих стен изначально не планируются, то допустимо, чтобы сопротивление просачиванию в указанных локальных и первых областях было меньше 2,67 м·ч·кПа/г.
Для дополнительного повышения влагопроницаемости предпочтительно, чтобы величина сопротивления просачиванию в указанных вторых областях с покрытием была значительно меньше, чем в первых областях.
Предпочтительно также, чтобы указанные локальные и первые области с покрытием занимали как минимум круглые участки радиусом 30 мм с центрами в местах фиксации облицовки гвоздями или шурупами.
Круг радиусом 30 мм очерчивает зону, в которой наиболее значительны напряжения, возникающие из-за воздействия на облицовку крепежной детали, в частности гвоздя или шурупа. Если локальные и первые области с покрытием будут меньше, чем круги радиусом 30 мм, возникнет тенденция к снижению предела текучести в местах фиксации облицовки гвоздями или шурупами. Исходя из этого, предпочтительно, чтобы локальные и первые области с покрытием представляли собой круги радиусом не менее 30 мм с центрами в указанных местах фиксации. Если нужно повысить предел текучести несущих стен, следует увеличить радиус указанных кругов. И наоборот, если высокий предел текучести изначально не планируется, радиус кругов можно уменьшить.
Выступы и углубления в примерах 9~11 могут быть подвергнуты скругляющей обработке. Форма поперечного сечения выступов и углублений является произвольной: они могут быть как прямолинейными, так и криволинейными. Предпочтительно, чтобы глубина углублений (высота выступов) составляла не менее 0,5 мм. В плане форма углублений и выступов также является произвольной: они могут иметь прямолинейную, криволинейную, круглую, овальную, треугольную и любую другую необходимую форму, а также вид геометрического узора, пиктограмм, букв, цифр и т.п. Могут быть сформированы выступы (углубления) одинаковой формы или комбинации из выступов (углублений) различной формы. Размер в плане углублений и выступов должен составлять не менее 1 мм. При этом на лицевой поверхности облицовки, а также на дне и боковых поверхностях углублений может быть сформирован более мелкий рельеф или канавки. В качестве примера можно привести панель, на лицевой поверхности которой сформированы выступы в виде рисунка кирпичной кладки, в этих выступах сформированы мелкие канавки, а в углублениях между «кирпичами» рисунка кирпичной кладки сформирован мелкий рельеф с текстурой затвердевшего строительного раствора.
При отсутствии углублений и выступов на лицевой поверхности облицовки форма в плане указанных областей без покрытия и вторых областей с покрытием является произвольной: они могут иметь прямолинейную, криволинейную, круглую, овальную, треугольную и любую другую удобную форму, а также вид геометрического узора, пиктограмм, букв, цифр и т.п. Могут быть сформированы области какой-либо одной формы или комбинации из областей различной формы. Размер в плане областей без покрытия и вторых областей должен составлять не менее 1 мм.
Для нанесения покрытия на облицовку можно использовать валик, позволяющий наносить покрытие сплошными полосами, линиями или пятнами. Кроме того, можно использовать распылительный, струйный, электростатический и другие подобные способы нанесения, позволяющие наносить покрытие мелкими точками.
В указанных вторых областях с покрытием, имеющих меньшую плотность покрытия, чем в первых областях, с помощью, например, пескоструйной обработки лицевой поверхности после обычного нанесения покрытия можно формировать мелкие участки без покрытия. Тем самым во вторых областях достигается такой же уровень влагопроницаемости, что и в первых областях.
Для обеспечения достаточной влагопроницаемости облицовки, независимо от наличия или отсутствия углублений и выступов, предпочтительно формировать на лицевой поверхности облицовки как можно больше указанных областей без покрытия и вторых областей с уменьшенной плотностью покрытия; при этом число и суммарную площадь этих областей следует определять, исходя из конкретных требований к влагопроницаемости и внешнему виду конструкции.
Керамическая облицовка может использоваться в качестве как внутренней, так и внешней облицовки. Для дополнительного повышения долговечности несущей стеновой конструкции полезно провести чистовую обработку лицевой поверхности облицовочных панелей на внешней стене. Кромки облицовочных панелей следует подвергнуть зенкованию. Смежные облицовочные панели можно сплачивать встык, внахлест или шпунтовым соединением. Эти виды соединения можно применять как по отдельности, так и в комбинации. В случае внутренней облицовки монтаж можно производить, например, путем соединения смежных облицовочных панелей встык зенкованными торцами, с последующим заполнением швов между панелями замазкой или другим заполнителем для формирования гладкой бесшовной поверхности.
В случае монтажа облицовки на внешней стене на лицевую поверхность облицовочной панели полезно предварительно наклеить гидроизоляционный лист, непроницаемый для внешней влаги (дождя, снега и т.п.) и в то же время проницаемый для внутренних водяных паров, образующихся в помещении. Этот лист должен иметь стандартную форму и размеры, соответствующие форме и размерам облицовочной панели.  В качестве примера можно привести гидроизоляционные листы «Тайбек» производства фирмы Дюпон. Предпочтительно, чтобы в областях стыка смежных облицовочных панелей как по горизонтали, так и по вертикали гидроизоляционные листы несколько выступали одной стороной наружу от соответствующих кромок стыкуемых панелей таким образом, чтобы они накладывались друг на друга. Это позволяет повысить производительность строительно-монтажных работ благодаря снижению числа операций по наклеиванию гидроизоляционных листов непосредственно на месте проведения работ.
Предпочтительно также, чтобы в верхней, нижней, левой и правой краевых областях облицовочных панелей расстояние от мест фиксации гвоздями или шурупами до кромки панели составляло не менее 15 мм. Это объясняется тем, что при меньшем расстоянии в панели могут образовываться трещины. В качестве гвоздей предпочтительно использовать гладкие гвозди из нержавеющей стали согласно стандарту JIS А 5508, диаметром не менее 2,75 мм и длиной не менее 50 мм. При этом, как и в случае толщины облицовочных панелей, в зависимости от конкретных технологических нужд и требований к сейсмостойкости конструкции можно использовать и другие типы гвоздей, например, обычные гвозди из ковкого чугуна, гвозди для гипсокартонных плит и т.д. Можно также использовать гвозди другого диаметра, другой длины или формы, но при этом все используемые гвозди должны соответствовать указанному стандарту.
В случае фиксации облицовки шурупами предпочтительно использовать самонарезающие шурупы с потайной головкой под крестовую отвертку (cross recessed countersunk head tapping screws) диаметром не менее 3 мм и длиной не менее 30 мм согласно стандарту JIS В 1122, либо шурупы с грубой резьбой (coarse thread). При этом, так же, как и в вышеуказанных случаях, в зависимости от конкретных технологических нужд и требований к сейсмостойкости конструкции можно использовать и другие типы шурупов, в частности, шурупы для гипсокартонных панелей, самонарезающие шурупы для подвесных потолков и т.п.Можно также использовать шурупы другого диаметра, длины и формы, при этом все используемые шурупы должны соответствовать указанному стандарту. При фиксации облицовки шурупами, во избежание образования трещин в кромочной области облицовочной панели, следует предварительно проделать в ней наметочные отверстия диаметром, равным или несколько меньшим диаметра шурупов, и только затем ввинчивать шурупы через эти отверстия в помощью электрического винтоверта.