Содержание
В.В. Габрусенко
Нормы проектирования (СНиП II-22-81) разрешают принимать минимальную толщину несущих каменных стен для кладки I группы в пределах от 1/20 до 1/25 высоты этажа. При высоте этажа до 5 м в эти ограничения вполне вписывается кирпичная стена толщиной всего 250 мм (1 кирпич), чем и пользуются проектировщики — особенно часто в последнее время.
С точки зрения формальных требований, проектировщики действуют на вполне законном основании и энергично сопротивляются, когда кто-то пытается их намерениям препятствовать.
Между тем тонкие стены наиболее сильно реагируют на всевозможные отклонения от проектных характеристик. Причем даже на такие, которые официально допустимы Нормами правил производства и приемки работ (СНиП 3.03.01-87). В их числе: отклонения стен по смещению осей (10 мм), по толщине (15 мм), по отклонению на один этаж от вертикали (10 мм), по смещению опор плит перекрытия в плане (6…8 мм) и пр.
К чему приводят эти отклонения, рассмотрим на примере внутренней стены высотой 3,5 м и толщиной 250 мм из кирпича марки 100 на растворе марки 75, несущей расчетную нагрузку от перекрытия 10 кПа (плиты пролетом по 6 м с обеих сторон) и веса вышележащих стен. Стена рассчитана на центральное сжатие. Её расчетная несущая способность, определенная по СНиП II-22-81, составляет 309 кН/м.
Допустим, что нижняя стена смещена от оси на 10 мм влево, а верхняя стена — на 10 мм вправо (рисунок). Кроме того, на 6 мм вправо от оси смещены плиты перекрытия. То есть, нагрузка от перекрытия N1 = 60 кН/м приложена с эксцентриситетом 16 мм, а нагрузка от вышележащей стены N2 — с эксцентриситетом 20 мм, тогда эксцентриситет равнодействующей составит 19 мм. При таком эксцентриситете несущая способность стены снизится до 264 кН/м, т.е. на 15%. И это — при наличии всего двух отклонений и при условии, что отклонения не превышают допустимые Нормами значения.
Схема действия усилий на стену при допустимых отклонениях
Если добавить сюда несимметричное нагружение перекрытий временной нагрузкой (справа больше, чем слева) и «допуски», которые позволяют себе строители, — утолщение горизонтальных швов, традиционно плохое заполнение вертикальных швов, некачественная перевязка, искривление или наклон поверхности, «подмолаживание» раствора, чрезмерное использование половняка и т. д. и т. п., — то несущая способность может снизиться еще не менее чем на 20…30%. В итоге перегрузка стены превысит величину 50…60%, за которой начинается необратимый процесс разрушения. Процесс этот проявляется не всегда сразу, бывает — спустя годы после завершения строительства. Причем надо иметь в виду, что чем меньше сечение (толщина) элементов, тем сильнее отрицательное влияние перегрузок, поскольку с уменьшением толщины уменьшается возможность перераспределения напряжений в пределах сечения за счет пластических деформаций кладки.
Если добавить ещё неравномерные деформации оснований (вследствие замачивания грунтов), чреватые поворотом подошвы фундамента, «зависанием» наружных стен на внутренних несущих стенах, образованием трещин и снижением устойчивости, то речь уже пойдет не просто о перегрузке, а о внезапном обрушении.
Сторонники тонких стен могут возразить, что для всего этого нужно слишком большое сочетание дефектов и неблагоприятных отклонений. Ответим им: подавляющее большинство аварий и катастроф в строительстве происходит именно тогда, когда в одном месте и в одно время собирается несколько негативных факторов — в этом случае «слишком много» их не бывает.
Стены частных домов, коттеджей и других малоэтажных зданий делают, как правило, двух- трехслойными с утепляющим слоем. Слой утеплителя располагается на несущей части стены из кирпича или малоформатных блоков. Застройщики часто задаются вопросами:
«Можно ли экономить на толщине стены?»
«А не сделать ли несущую часть стены дома потоньше, чем у соседа или, чем предусмотрено проектом?
На строительных площадках и в проектах увидеть несущую стену из кирпича толщиной 250 мм., а из блоков — даже 200 мм. стало обычным делом.
Нормы проектирования (СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции») независимо от результатов расчета ограничивают минимальную толщину несущих каменных стен для кладки в пределах от 1/20 до 1/25 высоты этажа.
Таким образом, при высоте этажа 2,5 … 3 м. толщина стены в любом случае должна быть больше 120 — 150 мм.
На несущую стену действует вертикальная сжимающая нагрузка от веса самой стены и вышележащих конструкций (стен, перекрытий, крыши, снега, эксплуатационной нагрузки). Расчетное сопротивление сжатию кладки из кирпича и блоков зависит от марки кирпича или класса блоков по прочности на сжатие и марки строительного раствора.
Для малоэтажных зданий, как показывают расчеты, прочность на сжатие стены толщиной 200-250 мм из кирпича обеспечивается с большим запасом. Для стены из блоков, при соответствующем выборе класса блоков, проблем обычно также не бывает.
Кроме вертикальных нагрузок, на стену (участок стены) действуют горизонтальные нагрузки, вызванные, например, напором ветра или передачей распора от стропильной системы крыши.
Кроме этого, на стену действуют вращающие моменты, которые стремятся повернуть участок стены. Эти моменты связанны с тем, что нагрузка на стену, например, от плит перекрытий или от слоя утеплителя и облицовки фасада, приложена не по центру стены, а смещена к боковым граням. Сами стены имеют отклонения от вертикали и прямолинейности кладки, что также приводит к возникновению дополнительных напряжений в материале стены.
Горизонтальные нагрузки и вращающие моменты создают изгибающую нагрузку в материале на каждом участке несущей стены.
Как сделать стены прочными и устойчивыми
Прочность, устойчивость стен толщиной 200-250 мм и менее, к изгибающим нагрузкам не имеет большого запаса. Поэтому, устойчивость стен указанной толщины для конкретного здания обязательно должна быть подтверждена расчетом.
Для строительства дома со стенами такой толщины необходимо выбирать готовый проект с соответствующими толщиной и материалом стен. Корректировку проекта с иными параметрами под выбранные толщину и материал стен обязательно поручаем специалистам.
Практика проектирования и строительства жилых малоэтажных домов показала, что несущие стены из кирпича или блоков толщиной более 350 — 400 мм. имеют хороший запас прочности и устойчивости, как к сжимающим, так и к изгибающим нагрузкам, в подавляющем большинстве конструктивных исполнений здания.
Стены дома, наружные и внутренние, опирающиеся на фундамент, образуют совместно с фундаментом и перекрытием единую пространственную структуру (остов), которая совместно сопротивляется нагрузкам и воздействиям.
Создание прочного и экономичного остова здания — инженерная задача, требующая высокой квалификации, педантичности и культуры от участников строительства.
Дом с тонкими стенами более чувствителен к отклонениям от проекта, от норм и правил строительства.
Застройщику необходимо понимать, что прочность, устойчивость стен снижается, если:
- уменьшается толщина стены;
- увеличивается высота стены;
- увеличивается площадь проемов в стене;
- уменьшается ширина простенка между проемами;
- увеличивается длина свободного участка стены, не имеющего подпора, сопряжения с поперечной стеной;
- в стене устраиваются каналы или ниши;
Прочность, устойчивость стен меняется в ту или иную сторону если:
- изменить материал стен;
- изменить тип перекрытия;
- изменить тип, размеры фундамента;
Дефекты, снижающие прочность, устойчивость стен
Нарушения и отступления от требований проекта, норм и правил строительства, которые допускают строители (при отсутствии должного контроля со стороны застройщика), снижающие прочность, устойчивость стен:
- используются стеновые материал (кирпич, блоки, раствор) с пониженной прочностью по сравнению с требованиями проекта.
- не выполняется анкеровка металлическими связями перекрытия (плит, балок) со стенами согласно проекта;
- отклонения кладки от вертикали, смещение оси стены превышают установленные технологические нормы;
- отклонения прямолинейности поверхности кладки превышают установленные технологические нормы;
- недостаточно полно заполняются раствором швы кладки. Толщина швов превышает установленные нормы.
- чрезмерно много в кладке используются половинки кирпича, блоки со сколами;
- недостаточная перевязка кладки внутренних стен с наружными;
- пропуски сетчатого армирования кладки;
Застройщику необходимо во всех перечисленных выше случаях изменения размеров или материалов стен и перекрытий обязательно обращаться к профессионалам-проектировщикам для внесения изменений в проектную документацию. Изменения в проекте должны быть заверены их подписью.
Предложения вашего прораба типа «давай сделаем проще» обязательно должны быть согласованы с профессиональным проектировщиком. Контролируйте качество строительных работ, которые делают подрядчики. При выполнении работ собственными силами не допускайте указанных выше дефектов строительства.
Нормами правил производства и приемки работ (СНиП 3.03.01-87) допускается: отклонения стен по смещению осей (10 мм), по отклонению на один этаж от вертикали (10 мм), по смещению опор плит перекрытия в плане (6…8 мм) и пр.
Чем тоньше стены, тем более они нагружены, тем меньше у них запас прочности. Нагрузка на стену помноженная на «ошибки» проектировщиков и строителей может оказаться чрезмерной (на фото).
Процессы разрушения стены проявляются не всегда сразу, бывает — спустя годы после завершения строительства.
Принципы конструирования дома с минимальной толщиной стен хорошо видны на следующих фото. В конструкциях дома с тонкими стенами широко применяют элементы из монолитного железобетона.
Простая архитектурная форма дома позволяет использовать для строительства общедоступные материалы и способствует оптимизации затрат на строительство.
Дом имеет 114 м 2 полезной площади и рассчитан на семью из 4 -5 человек. На мансарде расположены три спальни и ванная комната.
На первом этаже вдоль южного фасада с большими окнами находятся просторная гостиная совмещенная со столовой и кухней. В другой части имеются кабинет, санузел и техническое помещение.
Для кладки наружных стен дома использованы силикатные блоки. Толщина стен 180 мм. Тонкие стены увеличивают полезную площадь дома.
Дом спроектирован так, что в нем нет внутренних несущих стен. Внутри дома имеется несущая балка, которая опирается на две колонны внутри и две колонны, встроенные в кладку наружных стен. Сама балка и колонны выполнены из монолитного железобетона. Такое решение позволяет выполнить свободную планировку помещений на этаже.
Для увеличения устойчивости стен к нагрузкам, в уровне перекрытия первого этажа имеется монолитный железобетонный пояс. Участок стены с широкими, высокими окнами и узкими простенками на южном фасаде также выполнен из монолитного железобетона.
Крыша дома опирается на монолитный железобетонный пояс поверх стен мансарды. В аттиковых стенах мансарды, на которые опирается мауэрлат крыши, устроены железобетонные колонны. Необходимость устройства в наружных стенах колонн вызвана тем, что эти стены не имеют поперечных связей внутри мансарды. Отсутствие поперечных стен позволяет выполнить свободную планировку помещений мансарды.
Опалубка для устройства монолитной колонны в наружной стене дома. Колонна служит опорой для несущей балки внутри дома.
Устройство опалубки для монолитных колонн по краям широких оконных проемов.
На заднем плане видна опалубка для колонн внутри дома. Две колонны внутри расположены на одной оси с колоннами, встроенными в наружные стены.
Перекрытия в доме сборно-монолитные часторебристые находятся в одном уровне с монолитным железобетонным поясом стен.
Монолитное перекрытие, выполненное заодно с монолитным поясом стен, создают совместно со стенами единую и прочную пространственную конструкцию — остов дома.
Аттиковые стены мансарды высотой 1,3 м., на которые опирается мауэрлат крыши, усилены монолитными колоннами, встроенными в кладку.
Опалубка для устройства монолитных колонн и пояса стен мансарды. 
Южный фасад дома с проемами для высоких больших окон. Внутри видна монолитная балка, которая опирается на две колонны внутри и две колонны, встроенные в кладку наружных стен.
Стропила каждого ската крыши вверху опираются на ферму, концы которой, в свою очередь, лежат на противоположных щипцовых стенах мансарды. Такое решение позволило отказаться от промежуточных стоек коньковой балки. В результате, пространство внутри мансарды свободно для планировки. Угол наклона скатов крыши 42 о .
Фундамент дома — монолитная железобетонная плита толщиной 250 мм. Плита фундамента лежит на слое утеплителя. Опалубка несъемная из утеплителя. По периметру фундамента, под отмостку, уложены плиты утеплителя. Такое решение исключает промерзание грунта под фундаментом.
Советы застройщику
Толщину стен 200-250 мм из кирпича или блоков безусловно целесообразно выбрать для одноэтажного дома или для верхнего этажа многоэтажного.
Дом в два или три этажа с толщиной стен 200-250 мм. стройте при наличии в вашем распоряжении готового проекта, привязанного к грунтовым условиям места строительства, квалифицированных строителей, и независимого технического надзора за строительством.
В иных условиях для нижних этажей двух- трехэтажных домов надежнее стены толщиной не менее 350 мм.
Для обеспечения прочности и устойчивости частного дома с минимальной толщиной стен, стало стандартом устройство монолитного железобетонного пояса. Пояс размещают по верху наружных и внутренних несущих стен на каждом этаже дома. Балки и плиты перекрытий, мауэрлат крыши обязательно соединяют (анкеруют) металлическими связями с железобетонным поясом на стенах дома.
О том, как сделать несущие стены толщиной всего 190 мм., читайте здесь.
Особенности монолитных зданий.
Наиболее плодотворным решением в строительстве бетонных зданий за последние 30-40 лет явилось монолитное домостроение. Цельномонолитные гражданские и промышленные здания позволили повысить архитектурное разнообразие и выразительность городской застройки (рис. 1). По сравнению с панельными зданиями монолитные характеризуются значительной экономией арматурной стали (до 25%) и цемента (до 15%), снижением трудоемкости до 10 – 15%, себестоимости сооружения до 15%. В монолитных бескаркасных зданиях основными несущими конструкциями служат вертикальные диафрагмы, образованные монолитными внутренними поперечными или продольными несущими стенами, и связывающие их монолитные междуэтажные перекрытия.
В зависимости от расположения диафрагм в плане различают диафрагмы в виде пилонов и стволов (рис.2).
Рис. 1. Виды диафрагм жесткости в монолитных зданиях.
А – пилоны; Б – стволы: 1 – сплошные; 2 – рамные.
Плоские диафрагмы (пилоны, рис. 1, А) представляют собой монолитные стены, расположенные в плане с определенным шагом. Высота пилонов соответствует высоте здания от подошвы фундамента до покрытия. Графически пилон представляется в виде консольной полосы, жестко защемленной в уровне подошвы фундамента. В этом случае конструктивная система монолитного бескаркасного здания с перекрестным расположением несущих стен.
Плоские диафрагмы, объединенные в одну пространственную конструкцию, образуют ствол здания. Конструктивно стволы могут быть сплошными и рамными (рис.1, Б). В плане здания ствол представляет собой ядро жесткости, в котором размещены вертикальные коммуникации. В зданиях с ядром жесткости стены расположены вокруг ядра и образуют оболочку здания. В этом случае конструктивная система монолитного бескаркасного здания называется ствольно — оболочковой.
В зданиях ствольно – оболочковой конструктивной системы стены, расположенные вокруг ствола, могут располагаться:
— на самостоятельных фундаментах;
— на одной, двух или нескольких консолях, жестко заделанных в стволе.
Таким образом, конструктивная система монолитных бескаркасных зданий зависит от расположения диафрагм жесткости в плане здания (рис. 3).
Рис. 3. Виды конструктивных систем бескаркасных монолитных зданий.
Стены монолитных многоэтажных зданий
Конструкция наружных и внутренних стен монолитного здания зависит от конструктивной системы и технологической системы его возведения. Железобетонные стены многоэтажных зданий возводят сплошными из керамзитобетона, двух – или трехслойными (рис. 4). Шаг несущих стен составляет 7,2 м и более.
Рис. 4. Конструкция стен монолитных многоэтажных зданий. А — однослойная конструкция стены; Б – многослойная конструкция стены; Б-1 — двухслойная стена; Б-2 – трехслойная стена; Б-3 – трехслойная стена с внешним слоем из кирпичной кладки; 1 – блоки из пенополистирола, бетонных пустотелых блоков или ДСП; 2 – специальные стальные стяжки; 3 – керамзитобетон; 4 – защитный наружный штукатурный слой; 5 — штукатурный слой или гипсокартон; 6 – защитная арматурная сетка; 7 – облицовочный слой из кирпичной кладки.
Однослойные стены.Однослойные конструкции стен получили наибольшее применение в строительстве многоэтажных зданий высотой 100 – 150 м (рис. 4, А). Достоинством таких стен связано с использованием легкого монолитного бетона на пористых заполнителях. Для несущих и ограждающих конструкций используется один вид бетона — керамзитобетон класса В15 с плотностью до 1600 кг/м 2 .
Толщина внешних стен из керамзитобетона составляет 400 – 500 мм или 350 – 400 мм при устройстве внешнего слоя утеплителя. Толщина внутренних стен 160 – 200 мм.
Многослойные стены.Многослойные стены применяют для зданий высотой 50 – 60 м (не выше 15 – 17 этажей). Многослойные стены имеют один или два слоя утеплителя толщиной 50 – 150 мм из блоков пенополистирола, доломита или ДСП. Для внешних стен толщину блоков утеплителя с наружной стороны принимают 150 мм, с внутренней — 50 мм. Для внутренних стен толщину блоков утеплителя принимают по 50 мм с обеих сторон. Обычно блоки утеплителя используют в качестве оставляемой опалубки при возведении стен. Несущий слой стены выполнен из тяжелого бетона. Толщина несущего слоя железобетона во внешних и внутренних стенах составляет 150 – 200 мм (рис. 4, Б).
| | | следующая лекция ==> | |
| Серверы и рабочие станции | | | Примеры составления математических моделей задач линейного программирования |
Дата добавления: 2017-05-18 ; просмотров: 7236 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
