Нужен ли деформационный шов в монолитной фундаментной плите

При проектировании монолитных плитных фундаментов для зданий значительных размеров регулярно возникает вопрос о необходимости устройства деформационных швов. С одной стороны, монолитная конструкция без швов обладает максимальной жесткостью и равномерно распределяет нагрузки на грунтовое основание. С другой стороны, в протяженных плитах возникают значительные температурные и усадочные деформации, которые без швов приводят к образованию трещин, снижению несущей способности и нарушению гидроизоляции.

Решение об устройстве деформационных швов в фундаментной плите принимается на стадии проектирования на основании комплексного анализа размеров здания, инженерно-геологических условий площадки, конструктивной схемы надземной части, климатических факторов. Ошибочное решение в любую сторону приводит либо к излишним затратам на устройство швов там, где они не нужны, либо к дефектам конструкции при их отсутствии в необходимых случаях.

Деформационные швы в монолитной фундаментной плите устраиваются при размерах здания более 40×40 метров, наличии температурных швов в надземной части, существенной неоднородности грунтового основания или примыкании новых секций к существующим зданиям. Для стандартных жилых и общественных зданий размером до 40×40 м на однородных грунтах деформационные швы в фундаментной плите не требуются согласно СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». Решение принимается на основании расчета ожидаемых деформаций и напряжений.

Критерии необходимости деформационных швов

Размеры здания в плане

Основным критерием является соотношение размеров здания к критической длине температурного блока. Для железобетонных каркасных зданий критическая длина составляет 60-80 метров в зависимости от климатического района. При превышении этих размеров в надземной части устраиваются температурные деформационные швы, которые должны продолжаться и в фундаменте.

Для зданий с кирпичными или блочными стенами критические размеры меньше: 40-50 метров для отапливаемых зданий и 30-40 метров для неотапливаемых. Это связано с более низкой деформативностью каменной кладки по сравнению с железобетоном и большей склонностью к трещинообразованию.

Практическое правило: если в надземной части здания предусмотрены температурные деформационные швы, они обязательно продолжаются в фундаментной плите с разрывом арматуры и установкой гидроизоляционных элементов. Исключение — здания на скальных или очень прочных грунтах, где деформации основания пренебрежимо малы.

Неоднородность грунтового основания

Существенная неоднородность физико-механических характеристик грунта под различными участками плиты приводит к неравномерным осадкам, которые вызывают изгиб фундамента и концентрацию напряжений. Критерием существенности является изменение модуля деформации грунта более чем в 1,5 раза на протяжении здания.

Типичные случаи неоднородности:

граница разных геологических слоев проходит под зданием;
локальные включения слабых грунтов (торф, заторфованные супеси);
частичное опирание на скальное основание и частично на дисперсные грунты;
старые засыпанные овраги, котлованы, траншеи коммуникаций;
участки с уплотненным грунтом (фундаменты снесенных зданий) рядом с естественным основанием.

В таких условиях осадочный деформационный шов разделяет фундаментную плиту на независимые блоки, опирающиеся на грунты с близкими характеристиками. Ширина шва назначается по расчету разности осадок смежных блоков с коэффициентом запаса 1,2-1,5.

Переменная этажность здания

Здания с резким изменением этажности (например, 16-этажная башня примыкает к 3-этажному стилобату) создают значительную неравномерность нагрузок на фундаментную плиту. Под высотной частью давление может достигать 300-400 кПа, под низкой — 100-150 кПа. Разница в осадках составляет 30-80 мм в зависимости от типа грунтов.

Согласно СП 22.13330.2016, при перепаде этажности более 5 этажей рекомендуется устройство осадочного шва в фундаменте с разделением на отдельные секции. Альтернативное решение — усиление фундаментной плиты в зоне перепада нагрузок увеличением толщины и интенсивности армирования, что позволяет воспринять изгибающие моменты без трещинообразования.

Таблица критериев устройства швов

Критерий	Шов не требуется	Шов рекомендуется	Шов обязателен
Размеры здания	До 40×40 м	40-60 м в одном направлении	Более 60×60 м
Неоднородность грунта	Однородный слой	Изменение E в 1,5-2 раза	Изменение E более чем в 2 раза
Перепад этажности	До 3 этажей	3-5 этажей	Более 5 этажей
Разность осадок	Менее 30 мм	30-60 мм	Более 60 мм
Пристройка к существующему	—	Через 3+ года после строительства	Всегда при примыкании

Конструктивные решения швов в плитах

Температурно-усадочный шов

Температурно-усадочные швы устраиваются в плитах большой протяженности для компенсации деформаций от перепадов температуры и усадки бетона. Конструктивно шов представляет собой разрез плиты на всю толщину с зазором 20-40 мм, заполненным эластичным материалом.

Армирование: арматура разрывается с заведением концов стержней на длину анкеровки (30-40 диаметров) внутрь каждого блока. Торцы арматуры защищаются от коррозии цементным раствором или специальными колпачками. В верхней и нижней зоне плиты устанавливаются дополнительные стержни вдоль линии шва для усиления кромок.

Гидроизоляция: по центру шва устанавливается гидрошпонка типа ХВ (холодный шов, внутренняя) шириной, соответствующей толщине плиты. Для плит толщиной 500 мм применяется шпонка ХВ-320, для 800 мм — ХВ-400 (специальное изготовление) или две параллельные ХВ-240 на расстоянии 200 мм друг от друга.

Защита от грунтовых вод: снизу плиты устраивается дополнительный слой гидроизоляции из наплавляемых или наклеиваемых материалов с перехлестом через шов не менее 300 мм в каждую сторону. Используются эластичные мембраны типа Технониколь Барьер или Икопал.

Осадочный шов

Осадочные швы разделяют здание на отдельные секции, способные осаживаться независимо друг от друга. Ширина шва определяется расчетом максимальной разности осадок смежных блоков с учетом коэффициента надежности 1,3-1,5.

Расчет ширины шва:

B = 1,5 × ΔS + 20 мм

где ΔS — расчетная разность осадок смежных блоков, мм.

Например, при ожидаемой разности осадок 40 мм: B = 1,5 × 40 + 20 = 80 мм. Принимается шов шириной 80-100 мм.

Конструкция шва: плита полностью разрезается на две независимые части. Торцы бетонируются с установкой опалубки. Между блоками устанавливается упругий заполнитель из экструдированного пенополистирола толщиной 50-80 мм, затем слой гидроизоляционной мембраны, внешнее заполнение — герметик полиуретановый.

Антивибрационный шов

Для зданий со специфическими условиями эксплуатации (наличие вибрирующего оборудования, близость железнодорожных путей, метро) устраиваются антивибрационные швы, разделяющие виброактивные и виброчувствительные зоны.

Конструкция включает полный разрез плиты с установкой виброизолирующих прокладок из эластомеров или специальных виброгасящих материалов. Ширина шва 50-100 мм, заполнение — многослойное с использованием вибродемпфирующих мастик.

Проектируете? Мы готовы на всё, чтобы увидеть свой материал в Ваших проектах. Мы нацелены на долгосрочное и взаимовыгодное сотрудничество с проектными бюро и индивидуальными проектировщиками! Сопровождаем проект на всех стадиях развития!

Альтернативы деформационным швам

Постнапряженное армирование

Применение предварительно напряженной арматуры позволяет увеличить критические размеры температурных блоков до 100-120 метров без устройства швов. Обжатие бетона усилием предварительного напряжения компенсирует растягивающие напряжения от температурных деформаций и ограничивает раскрытие трещин.

Технология: в плиту закладываются каналообразователи (гофрированные трубы диаметром 50-100 мм), после набора бетоном 70% прочности протягиваются высокопрочные арматурные канаты, натягиваются домкратами до расчетного усилия (обычно 0,6-0,7 от разрывного) и закрепляются на анкерах. Каналы инъецируются цементным раствором для защиты канатов от коррозии.

Экономическая эффективность: стоимость постнапряжения составляет 15-25% от стоимости конструкций плиты, что сопоставимо с затратами на устройство деформационных швов с учетом усложнения гидроизоляции и снижения жесткости здания.

Усиленное армирование

Увеличение процента армирования плиты с 0,3-0,5% (минимальное по нормам) до 1,0-1,5% позволяет воспринять температурные и усадочные деформации с образованием сетки мелких трещин шириной раскрытия менее 0,3 мм, что не критично для несущей способности и долговечности.

Распределенное армирование выполняется сетками из стержней диаметром 12-16 мм с шагом 150-200 мм в двух направлениях в верхней и нижней зонах плиты. Дополнительно устанавливаются антиусадочные сетки из стержней диаметром 8-10 мм с шагом 100-150 мм в уровне 1/4 и 3/4 высоты сечения.

Компенсирующие добавки в бетон

Применение расширяющих добавок типа НЦ (нитрат кальция), алюминатные цементы, специальные добавки типа UEA компенсирует усадочные деформации бетона. При твердении такие бетоны расширяются на 0,1-0,3%, что полностью или частично компенсирует последующую усадку 0,3-0,5%.

Технология требует строгого соблюдения режима твердения: влажный уход минимум 14 суток при температуре не ниже +15°C, защита от быстрого высыхания полиэтиленовыми пленками. Стоимость бетона увеличивается на 20-30%, но исключаются затраты на швы.

Оптовые скидки

Присылайте Ваши заявки - убедитесь в этом!

Доставка - молния

День - в - день отгрузим до ТК или привезем.

Адекватная поддержка

На этапе проектирования и строительства.

Ждем Ваших звонков

+7 (495) 780 21 92

С понедельника по пятницу. С 9 до 18.

Ждем Ваших заявок

INFO@GEOISOL.RU

Всегда

Sort By

Аквастоп, Гидрошпонки, ДО
Гидрошпонка Аквастоп ДO-220/25-4/25 EPДM

Гидрошпонка Аквастоп ДО-220/25-4/25 EPDM — надежный и эффективный материал для герметизации деформационных швов. Произведенная на заводе Аквастоп в России, она сочетает в себе высокое качество и прочность. Шпонка обладает прямой…

1830.00 ₽

В корзину
Аквастоп, Гидрошпонки, ДО
Гидрошпонка Аквастоп ДO-220/25-4/25 ПВХ

Гидрошпонка Аквастоп ДО-220/25-4/25 ПВХ — это надежный и эффективный материал для гидроизоляции инженерных деформационных швов. Она производится из качественного ПВХ компанией Аквастоп в России и имеет прямую форму сечения. Одним…

955.00 ₽

В корзину
Аквастоп, Гидрошпонки, ДО
Гидрошпонка Аквастоп ДO-240/20-4/25 ПВХ

Гидрошпонка Аквастоп ДО-240/20-4/25 ПВХ — это надежный и качественный инженерный материал, который выпускается российским заводом Аквастоп. Он предназначен для использования в строительстве и служит для герметизации и гидроизоляции деформационных швов….

1079.00 ₽

В корзину
Аквастоп, Гидрошпонки, ДО
Гидрошпонка Аквастоп ДO-270/25-6/25 EPДM

Гидрошпонка Аквастоп ДО-270/25-6/25 EPDM — это идеальное решение для герметизации деформационных швов в строительстве. Разработанная российским заводом Аквастоп, эта гидроизоляционная шпонка обладает высокой прочностью и устойчивостью к экстремальным температурам (-50/82)….

2432.00 ₽

В корзину

Ошибки проектирования и последствия

Отсутствие швов при необходимости

Трещинообразование в плитах без деформационных швов при превышении критических размеров происходит в первые 6-12 месяцев эксплуатации. Ширина раскрытия трещин достигает 0,5-2,0 мм, что приводит к фильтрации грунтовых вод в подвал, коррозии арматуры, снижению несущей способности на 20-40%.

Устранение дефекта в эксплуатируемом здании: нарезка деформационных швов алмазным инструментом с усилением кромок инъекцией эпоксидных смол, установка наружных гидрошпонок с наружной стороны плиты (требует откопки фундамента), инъекционная гидроизоляция трещин. Стоимость ремонта превышает затраты на устройство швов на стадии строительства в 3-5 раз.

Излишние швы

Устройство деформационных швов в небольших зданиях (менее 30×30 м) на однородных грунтах приводит к неоправданному удорожанию конструкции на 5-10%, усложнению гидроизоляции (швы — потенциальные места протечек), снижению общей жесткости здания.

Для жилых зданий высотой до 10 этажей размерами до 40×40 метров на слабосжимаемых грунтах (песок средней плотности, супеси твердые) монолитная плита без швов обеспечивает оптимальное соотношение надежности и стоимости.

Некачественное выполнение швов

Типичные дефекты: недостаточная ширина шва (менее расчетной разности осадок), отсутствие или повреждение гидрошпонки, некачественная стыковка фрагментов шпонки, незаполнение шва герметиком. Следствие — протечки грунтовых вод с интенсивностью до 5-10 литров/час на погонный метр шва при напоре 3-5 метров.

Ремонт выполняется инъекционными методами с закачкой полиуретановых смол через пакеры, установленные в шпуры по линии шва. Эффективность восстановления 70-90% при своевременном обнаружении дефекта.

Заключение

Решение о необходимости устройства деформационных швов в монолитной фундаментной плите принимается на стадии проектирования на основании комплексного анализа размеров здания, инженерно-геологических условий, конструктивной схемы, температурного режима эксплуатации. Критериями являются размеры в плане (более 40-60 м требуют температурных швов), неоднородность грунтового основания (изменение модуля деформации более чем в 1,5 раза), переменная этажность (перепад более 5 этажей), примыкание к существующим зданиям.

Основные выводы:

для типовых жилых зданий размером до 40×40 м на однородных грунтах деформационные швы не требуются;
при размерах 40-60 м необходим расчетный анализ температурных и усадочных деформаций;
при размерах более 60 м или наличии температурных швов в надземной части швы в фундаменте обязательны;
неоднородность грунтов с изменением характеристик в 2 раза и более требует осадочных швов;
альтернативы швам — постнапряженное армирование, усиленное армирование, компенсирующие добавки в бетон.

Конструктивные решения швов включают полный разрез плиты с разрывом арматуры, установку гидрошпонок типа ХВ шириной, соответствующей толщине плиты, заполнение зазора эластичными материалами, дополнительную наружную гидроизоляцию. Ширина осадочного шва определяется расчетом разности осадок с коэффициентом запаса 1,3-1,5.

Ошибки в проектировании деформационных швов (отсутствие швов при необходимости или излишние швы) приводят либо к дефектам конструкции с затратным ремонтом, либо к неоправданному удорожанию строительства. Качество выполнения швов критично для гидроизоляции подземной части здания — дефекты монтажа гидрошпонок являются основной причиной протечек в эксплуатируемых зданиях.

Современные нормативные документы (СП 22.13330.2016, СП 63.13330.2018) содержат рекомендации по назначению деформационных швов, но окончательное решение принимается проектировщиком на основании анализа конкретных условий строительства и технико-экономического сравнения вариантов.