Конструктивні рішення криволінійних зовнішніх стін. Зовнішні стіни та їх елементи

Загальні вимоги та класифікація

Однією з найважливіших та складних конструктивних елементів будівлі є зовнішня стіна (4.1).

Зовнішні стіни піддаються численним та різноманітним силовим та несиловим впливам (рис.4.1). Вони сприймають свою масу, постійні та тимчасові навантаження від перекриттів і дахів, впливу вітру, нерівномірних деформацій основи, сейсмічних сил та ін. З зовнішнього боку зовнішні стіни піддаються впливу сонячної радіації, атмосферних опадів, змінних температур і вологості зовнішнього повітря з внутрішньої – вплив теплового потоку, потоку водяної пари, шуму.

4.1. Навантаження та впливу на конструкцію зовнішньої стіни.

Виконуючи функції зовнішньої огороджувальної конструкції та композиційного елемента фасадів, а часто і несучої конструкції, зовнішня стіна повинна відповідати вимогам міцності, довговічності та вогнестійкості, що відповідають класу капітальності будівлі, захищати приміщення від несприятливих зовнішніх впливів, забезпечувати необхідний температурно-вологий. якостями. Одночасно конструкція зовнішньої стіни повинна задовольняти вимогам індустріальності, а також економічним вимогам мінімальної матеріаломісткості та вартості, оскільки зовнішні стіни є найдорожчою конструкцією (20 – 25% вартості всіх конструкцій будівлі).

У зовнішніх стінах зазвичай розташовують віконні отвори для освітлення приміщень та дверні отвори – вхідні та для виходу на балкони та лоджії. У комплекс конструкцій стіни включають заповнення прорізів вікон, вхідних та балконних дверей, конструкції відкритих приміщень. Ці елементи та їх сполучення зі стіною повинні відповідати переліченим вище вимогам. Оскільки статичні функції стін та їх ізоляційні властивості досягаються при взаємодії з внутрішніми конструкціями, що несуть, розробка конструкцій зовнішніх стін включає рішення сполучень і стиків з перекриттями, внутрішніми стінами або каркасом.

Деформаційні шви

Зовнішні стіни, а разом з ними та інші конструкції будівлі при необхідності та в залежності від природно-кліматичних та інженерно-геологічних умов будівництва, а також з урахуванням особливостей об'ємно-планувальних рішень розсікаються вертикальними деформаційними швами(4.2) різних типів: температурно-усадковими, осадовими, антисейсмічними та ін. (Рис.4.2).

4.2. Деформаційні шви: а – температурно-усадковий; б – осадовий І типу; в – осадовий ІІ типу; г – антисейсмічний.

Температурно-усадкові швивлаштовують, щоб уникнути утворення в стінах тріщин і перекосів, що викликаються концентрацією зусиль від впливу змінних температур і усадки матеріалу (кам'яної кладки, монолітних або збірних бетонних конструкцій та ін.). Температурно-усадкові шви розсікають конструкції лише наземної частини будівлі. Відстань між температурно-усадковими швами призначають відповідно до кліматичних умов та фізико-механічних властивостей стінових матеріалів. Так, наприклад, для зовнішніх стін з глиняної цегли на розчині марки М50 і більше відстані між температурно-усадковими швами 40 – 100 м приймають по СНиП ІІ-22-81 «Кам'яні та армокам'яні конструкції». При цьому найменша відстань відноситься до найсуворіших кліматичних умов.

У будинках з поздовжніми несучими стінами шви влаштовують у зоні примикання до поперечних стін або перегородок, у будинках з поперечними несучими стінами шви часто влаштовують у вигляді двох спарених стін. Найменша ширина шва становить 20 мм. Шви необхідно захищати від продування, промерзання та наскрізних протікань за допомогою металевих компенсаторів, герметизації, вкладишів, що утеплюють. Приклади конструктивних рішень температурно-усадкових швів у цегляних та панельних стінах дано на рис.4.3.

Рис.4.3. Деталі влаштування температурних швів у цегляних та панельних будинках: а – з поздовжніми несучими стінами (у зоні поперечної діафрагми жорсткості); б – із поперечними стінами при парних внутрішніх стінах; в – у панельних будинках з поперечними стінами; 1 – зовнішня стіна; 2 – внутрішня стіна; 3 - утеплюючий вкладиш в обгортці з руберойду; 4 – конопатка; 5 – розчин; 6 – нащільник; 7 – плита перекриття; 8 – панель зовнішньої стіни; 9 – те саме, внутрішньої.

Осадові швислід передбачати в місцях різких перепадів поверховості будівлі (осадові шви першого типу), а також за значної нерівномірності деформацій основи за довжиною будівлі, викликаної специфікою геологічної будови основи (осадові шви другого типу). Осадові шви першого типу призначають для компенсації відмінностей вертикальних деформацій наземних конструкцій високої та низької частин будівлі, у зв'язку з чим їх влаштовують аналогічно температурно-садковим лише наземних конструкціях. Конструкція шва в безкаркасних будівлях передбачає влаштування шва ковзання в зоні опирання перекриття малоповерхової частини будівлі на багатоповерховій стіні, у каркасних – шарнірне опирання ригелів малоповерхової частини на колони багатоповерхової. Осадові шви другого типу розрізають будинок на всю висоту - від ковзана до підошви фундаменту. Такі шви в безкаркасних будинках конструюють у вигляді парних рам. Номінальна ширина осадових швів першого та другого типу 20 мм.

Класифікація стін

Конструкції зовнішніх стін класифікують за такими ознаками:

Статичної функції стіни, яка визначається її роллю в конструктивній системі будівлі;

Матеріали та технології зведення, що визначаються будівельною системою будівлі;

Конструктивного рішення - у вигляді одношарової або шаруватої огороджувальної конструкції.

За статичною функцією розрізняють (рис.4.4) несучі стіни (4.3), самонесучі стіни(4.4) та ненесучі стіни (4.5).

4.4. Класифікація зовнішніх стін за несучою здатністю: а – несучі; б - самонесучі; в - несучі

Ненесучі стіни поверхово оперті на суміжні внутрішні конструкції будівлі (перекриття, стіни, каркас).

Несучі і самонесучі стіни сприймають поряд з вертикальними і горизонтальними навантаженнями, будучи вертикальними елементами жорсткості споруд. У будинках з зовнішніми стінами, що не несуть, функції вертикальних елементів жорсткості виконують каркас, внутрішні стіни, діафрагми або стовбури жорсткості.

Несучі та несучі зовнішні стіни можуть бути застосовані в будинках будь-якої поверховості. Висота самонесучих стін обмежена з метою запобігання несприятливим в експлуатаційному відношенні взаємним зміщенням самонесучих та внутрішніх несучих конструкцій, що супроводжуються місцевими пошкодженнями обробки приміщень та появою тріщин. У панельних будинках, наприклад, допустиме застосування самонесучих стін при висоті будівлі не більше 4 поверхів. Стійкість самонесучих стін забезпечують гнучкі зв'язки із внутрішніми конструкціями.

Несучі зовнішні стіни застосовують у будинках різної висоти. Гранична поверховість несучої стіни залежить від несучої здатності та деформативності її матеріалу, конструкції, характеру взаємозв'язків із внутрішніми конструкціями, а також від економічних міркувань. Так, наприклад, застосування панельних легкобетонних стін доцільно в будинках висотою до 9 – 12 поверхів, що несуть цегляних зовнішніх стін – у будинках середньої поверховості, а стін сталевої решітчастої оболонкової конструкції – у 70 – 100 поверхових будинках.

За матеріалом розрізняють чотири основні типи конструкцій стін: бетонні, кам'яні, з небетонних матеріалів та дерев'яні. Відповідно до будівельної системи кожен тип стіни містить кілька видів конструкцій: бетонні стіни - з монолітного бетону, великих блоків або панелей; кам'яні стіни – цегляні або із дрібних блоків, стіни з кам'яних великих блоків та панелей; дерев'яні стіни – рубані, каркасно-щитові, щитові та панельні.

Зовнішні стіни можуть бути одношарової або шаруватої конструкції. Одношарові стіни зводять з панелей, бетонних або кам'яних блоків, монолітного бетону, каменю, цегли, дерев'яних колод або брусів. У шаруватих стінах виконання різних функцій покладено різні матеріали. Функції міцності забезпечують бетон, камінь, дерево; функції довговічності – бетон, камінь, дерево або листовий матеріал (алюмінієві сплави, емальована сталь, азбестоцемент або ін.); функції теплоізоляції – ефективні утеплювачі (мінераловатні плити, фіброліт, пінополістирол та ін.); функції пароізоляції - рулонні матеріали (прокладочний руберойд, фольга та ін), щільний бетон або мастики; декоративні функції – різноманітні облицювальні матеріали. До шарів такої огороджувальної конструкції може бути включений повітряний прошарок. Замкнена – для підвищення опору теплопередачі, вентильована – для захисту приміщення від радіаційного перегріву або для зменшення деформацій зовнішнього облицювального шару стіни.

Запитання 4.1.Чи можуть стіни називатися несучими, якщо вони сприймають навантаження не лише від власної ваги, а й інших елементів будівлі?

4.1. відповідь: так

4.1. відповідь: НІ

Конструктивні рішення стін

Товщину зовнішніх стін вибирають по найбільшій з величин, отриманих в результаті статичного та теплотехнічного розрахунків, і призначають відповідно до конструктивних і теплотехнічних особливостей огороджувальної конструкції.

У повнозбірному бетонному будинку розрахункову товщину зовнішньої стіни пов'язують з найближчою більшою величиною з уніфікованого ряду товщин зовнішніх стін, прийнятих при централізованому виготовленні формувального обладнання 250, 300, 350, 400 мм для панельних і 300, 400, 500 мм для круп.

Розрахункову товщину кам'яних стін узгоджують із розмірами цегли або каменю і приймають рівною найближчою більшою конструктивною товщиною, що отримується при кладці. При розмірах цегли 250х120х65 або 250х120х88 мм (модульна цегла) товщина стін суцільної кладки в 1; 1,5; 2; 2,5 і 3 цеглини (з урахуванням вертикальних швів по 10 мм між окремими каменями) становить 250, 380, 510, 640, та 770 мм.

Конструктивна товщина стіни з пиляного каменю або легко бетонних дрібних блоків, уніфіковані розміри яких становлять 390×190×188 мм, при кладці в один камінь дорівнює 390 та 1,5 – 490 мм.

Конструювання стін засноване на всебічному використанні властивостей матеріалів і вирішує завдання створення необхідного рівня міцності, стійкості, довговічності, ізоляційних та архітектурно-декоративних якостей.

Відповідно до сучасних вимог економного витрачання матеріалів при проектуванні малоповерхових житлових будівель з кам'яними стінами намагаються використати максимальну кількість місцевих будівельних матеріалів. Наприклад, в районах, віддалених від транспортних магістралей, для зведення стін використовують дрібне каміння місцевого виробництва або монолітний бетон у поєднанні з місцевими утеплювачами та на місцевих заповнювачах, для яких потрібний тільки цемент, що привіз. У селищах, розташованих поблизу індустріальних центрів, проектують будинки зі стінами з великих блоків або панелей, що виготовляються на підприємствах цього регіону. В даний час все ширше застосування кам'яні матеріали отримують при будівництві будинків на садово-городніх ділянках.

При проектуванні малоповерхових будинків зазвичай використовують дві схеми конструктивного рішення зовнішніх стін – суцільні стіни з однорідного матеріалу та полегшені багатошарові стіни із матеріалів різної щільності. Для зведення внутрішніх стін використовують лише суцільну кладку. При проектуванні зовнішніх стін за схемою суцільної кладки перевагу надають менш щільним матеріалам. Такий прийом дозволяє досягти мінімальної товщини стін по теплопровідності і повніше використовувати несучу здатність матеріалу. Будівельні матеріали великої густини вигідно використовувати у поєднанні з матеріалами малої густини (полегшені стіни). Принцип пристрою полегшених стін заснований на тому, що несучі функції виконує шар (шари) із матеріалів великої щільності (γ > 1600 кг/м 3 ), а утеплювачем служить матеріал малої щільності. Наприклад, замість суцільної зовнішньої стіни з глиняної цегли товщиною 64 см можна використовувати полегшену конструкцію стіни з шару тієї ж цегли товщиною 24 см, з утеплювачем з фіброліту товщиною 10 см. Така заміна призводить до зниження маси стіни в 2,3 рази.

Для виготовлення стін малоповерхових будинків використовують штучні та природні дрібні камені. В даний час у будівництві використовують штучні випалювальні камені (цегла глиняна повнотіла, пустотіла, пориста і керамічні блоки); безвипалове каміння (силікатна цегла, пустотілі блоки з важкого бетону та блоки суцільні з легкого бетону); природне дрібне каміння – рваний бут, пиляне каміння (туф, пемза, вапняк, піщаник, черепашник та ін.).

Розмір і вага каменів проектують відповідно до технології ручної кладки та з урахуванням максимальної механізації робіт. Стіни викладають із каменів із заповненням зазору між ними розчином. Найчастіше використовують цементно-піщані розчини. Для кладки внутрішніх стін використовують звичайний пісок, а зовнішніх стін пісок малої щільності (перлітовий та інших.). Кладку стін ведуть із обов'язковим дотриманням перев'язки швів(4.6) по рядах.

Як було зазначено, ширина кладки стіни завжди кратна числу половинок цегли. Ряди, що виходять на фасадну поверхню кладки, називають лицьовою верстою, а звернені на внутрішній бік – внутрішньою верстою. Ряди кладки між внутрішньою та лицьовою верстою називають забуткою. Цеглини, укладені довгою стороною вздовж стіни, утворюють ложковий ряд, а покладені поперек стіни – тичковий ряд. Система кладки(4.7) утворюється певним розташуванням каміння у стіні.

Рядність кладки визначається кількістю ложкових та тичкових рядів. При рівномірному чергуванні ложкових та тичкових рядів виходить дворядна (ланцюгова) система кладки (рис.4.5б). Менш трудомістка багаторядна система кладки, при якій один тичковий ряд цеглин перев'язує п'ять ложкових рядів (рис.4.5а). У стінах із дрібних блоків, що зводяться за багаторядною системою, один тичковий ряд перев'язує два ложкові ряди кладки (рис.4.5в).

4.5. Види ручної кладки стін: а) – багаторядна цегляна кладка; б) - ланцюгова цегляна кладка; в) - багаторядна кам'яна кладка; г) – ланцюгова кам'яна кладка

Суцільну кладку з каміння великої щільності використовують тільки для зведення внутрішніх стін і стовпів та зовнішніх стін неопалюваних приміщень (рис.4.6а-ж). У деяких випадках цю кладку використовують для зведення зовнішніх стін багаторядною системою (рис.4.6а-в, д). Дворядну систему кладки каміння використовують лише у необхідних випадках. Наприклад, у керамічних каменях щілини порожнин рекомендується розташовувати поперек теплового потоку з метою зниження теплопровідності стіни. Це досягається за ланцюгової системи кладки.

Полегшені зовнішні стіни проектують двох типів – з утеплювачем між двома стінами суцільної кладки або з повітряним прошарком (рис.4.6і-м) та з облицюванням утеплювачем стіни суцільної кладки (рис.4.6н, о). У першому випадку розрізняють три основні конструктивні варіанти стін – стіни з горизонтальними випусками анкерного каміння, стіни з вертикальними діафрагмами з каміння (колодцева кладка) та стіни з горизонтальними діафрагмами. Перший варіант використовується тільки у випадках застосування як утеплювач легкого бетону, який замонолічує анкерне каміння. Другий варіант прийнятний для утеплювача у вигляді заливання легкого бетону та укладання термовкладишів (рис.4.6к). Третій варіант використовують при утеплювачах із сипких матеріалів (рис.4.6л) або з легко бетонного каміння. Суцільна кладка стін з повітряним прошарком (рис.4.6м) також відноситься до категорії полегшених стін, так як замкнутий повітряний прошарок виконує функції шару утеплювача. Товщину прошарків доцільно приймати рівною 2 см. Збільшення прошарку практично не дає збільшення термічного опору, а зменшення різко знижує ефективність такої теплоізоляції. Найчастіше повітряний прошарок використовують у поєднанні з плитами утеплювача (рис.4.6к, о).

Рис.4,6, Варіанти ручної кладки стін малоповерхових житлових будівель: а), б) - суцільні зовнішні стіни з цегли; в) – суцільна внутрішня цегляна стіна; д), ж) - суцільні зовнішні стіни з каміння; г), е) - суцільні внутрішні стіни з каміння; і)-м) – полегшені стіни із внутрішнім утепленням; н), о) – полегшені стіни із зовнішнім утепленням; 1 – цегла; 2 – штукатурка або облицювання листами; 3 – камінь штучний; 4 – утеплювач плитний; 5 - повітряний прошарок; 6 – пароізоляція; 7 – дерев'яна антисептована рейка; 8 – засипка; 9 – розчинна діафрагма; 10 – легкий бетон; 11 - камінь природний морозостійкий

Для утеплення кам'яних стін з боку вулиці застосовують жорсткий плитний утеплювач з легких бетонів, піноскла, фіброліту у поєднанні з атмосферостійким та міцним облицюванням (листи азбестоцементу, дошки та ін.). Варіант утеплення стін зовні ефективний лише за відсутності доступу холодного повітря в зону контакту шару, що несе, з шаром утеплення. Для утеплення зовнішніх стін з боку приміщення використовують напівжорсткий плитний утеплювач (очерет, соломит, мінераловата та ін.), що розташовується впритул до поверхні перших або з утворенням повітряного прошарку, товщиною 16 - 25 мм – «на відносі». Плити «на відносі» кріплять до стіни металевими зигзагоподібними скобами або прибивають до дерев'яних антисептованих рейок. Відкриту поверхню шару утеплення закривають листами сухої штукатурки. Між ними і шаром утеплення обов'язково мають у своєму розпорядженні шар пароізоляції з пергаміну, поліетиленової плівки, металевої фольги та ін.

Вивчіть та проаналізуйте вищевикладений матеріал і дайте відповідь на запропоноване питання.

Запитання 4.2.Чи можуть ряди цегли, покладені довгою стороною вздовж стіни, називатися тичковими рядами?

4.2. відповідь: так

Вивчіть та проаналізуйте вищевикладений матеріал і дайте відповідь на запропоноване питання.

Запитання 4.2.Чи можуть ряди цегли, покладені довгою стороною вздовж стіни, називатися тичковими рядами?

4.2. відповідь: так

4.1. протвіт: так(адреса файлу Блок 3)

Ваша відповідь вірна, т.к. стіни є несучими лише тоді, коли вони сприймають навантаження від власної ваги і від інших конструктивних елементів будівлі.

Переходьте до питання 4.2

.1.відповідь: так

4.1. протвіт: НІ(адреса файлу Блок 3)

Ваша відповідь НЕвірна, т.к. Ви не врахували, що стіни, що не сприймають навантаження від інших елементів будівлі, відносяться до категорій або самонесучих, або ненесущих.

Поверніться до читання тексту

.1.відповідь: НІ

Конструктивні рішення стін

Вивчіть та проаналізуйте вищевикладений матеріал і дайте відповідь на запропоноване питання.

Стіни є основними конструкціями будівлі, що несуть і захищають. Вони повинні бути міцними, жорсткими і стійкими, мати необхідну вогнестійкість і довговічність, бути малотеплопровідними, теплостійкими, досить повітро- і звуконепроникними, а також економічними.
Здебільшого зовнішні на будівлі сприймаються покрівлями і стінами (рис.2.13).

У стіни розрізняють три частини: нижня – цоколь, середня – основне поле, верхня – антаблемент (карниз).

Малюнок 2.13 Зовнішні дії на будівлю: 1 - постійні та тимчасові вертикальні силові дії; 2 – вітер; 3 - особливі силові дії (сейсмічні або ін.); 4-вібрації; 5 - бічне тиск грунту; 6- тиск грунту (відсіч); 7 - ґрунтова волога; 8 – шум; 9 – сонячна радіація; 10 – атмосферні опади; 11 - стан атмосфери (змінна температура та вологість, наявність хімічних домішок)

За характером сприйняття та передачі навантаженьстіни (зовнішні та внутрішні) поділяються на несучі, самонесучі та навісні (при несучому каркасі) (рис.2.14). Несучі стіни повинні забезпечувати міцність, жорсткість і стійкість будівлі від впливу вітрових навантажень, а також навантажень, що припадають на перекриття та покриття, передаючи зусилля через фундаменти на основу. Самонесучі стіни повинні зберігати свою міцність, жорсткість і стійкість при впливі навантаження від вітру, від власної ваги та лежачої частини стіни. Начіпні стіни, призначені тільки для захисту приміщень від атмосферних впливів (холод, шум), конструюють із застосуванням високоефективних теплоізоляційних матеріалів легкими багатошаровими. Вони зазвичай передають навантаження (вітрову) в межах однієї панелі і від власної маси на елементи несучого каркасу будівлі.

За характером розміщення у будівлірозрізняють стіни зовнішні, т. е. які захищають будинок, і внутрішні — розділяючі приміщення.

По виду застосовуваних матеріалівстіни можуть бути дерев'яними (з колод, брусчасті, каркасно-щитові та ін.), з кам'яних матеріалів, бетону, залізобетону, а також багатошаровими (із застосуванням як теплоізолюючий шар високоефективних теплоізолюючих матеріалів).

Основні частини зовнішніх стін - цоколі, прорізи, простінки, перемички, пілястри, контрфорси, фронтон, карнизи та парапети (рис.2.14). Цоколь – нижня частина стіни, що примикає до фундаменту. Стіни мають отвори для вікон, дверей та воріт. Ділянки стін між прорізами називають простінками, над прорізами - перемичками. Вінчаючий карниз - верхня частина стіни, що виступає. Парапет - частина стіни, що захищає дах у будівлях із внутрішнім водовідведенням.

Малюнок 2.14 Конструкції стіни: а - що несе у безкаркасній будівлі; б - те ж у будівлі з неповним каркасом; в - самонесуча; г – навісна; д – основні частини стін; 1- фундамент; 2 – стіна; 3 – перекриття; 4 – ригель; 5 – колона; 6 – фундаментна балка; 7 - обв'язувальна балка; 8 – цоколь; 9 - отвір; 10 – карниз; 1 - простінок; 12 - перемичка

У каркасних одноповерхових промислових будівлях, що мають великі прорізи, значну висоту і довжину стін, для забезпечення їх стійкості застосовують фахверк, що є, залізобетонний або сталевий каркас, який підтримує стіни, а також сприймають вітрове навантаження і передає її на основний каркас будівлі.

За конструктивним рішенням стіни можуть бути суцільними, або шаруватими.

Стіни - найдорожчі конструкції. Вартість зовнішніх стін та внутрішніх складає до 35% вартості будівлі. Отже, ефективність конструктивного вирішення стін суттєво відбивається на техніко-економічних показниках усієї будівлі.

При виборі та проектуванні конструкції стін цивільних будівель необхідно:

знижувати матеріаломісткість, трудомісткість, кошторисну вартість та собівартість;
застосовувати найбільш ефективні матеріали та стінові вироби;
знижувати масу стінок;
максимально використовувати фізико-механічні властивості матеріалів;
використовувати матеріали з високими будівельними та експлуатаційними якостями, що забезпечують довговічність стін.

У теплотехнічному відношенні огороджувальні частини будівель повинні відповідати таким вимогам:

чинити необхідний опір проходженню через них тепла;
не мати на внутрішній поверхні температури, що значно відрізняється від температури повітря приміщень для того, щоб поблизу огорож не відчувалося холоду, а на поверхні не утворився конденсат;
володіння достатньою теплостійкістю (тепловою інерцією), щоб коливання зовнішньої та внутрішньої температури менше відбивалися на коливаннях температури внутрішньої поверхні.
зберігати нормальний вологий режим, тому що зволоження знижує теплозахисні властивості огорожі.

Цегляні стіни. Матеріалами для кладки служать цегла: звичайний глиняний, силікатний, пустотілий пластичного пресування; пустотіла цегла напівсухого пресування. Так, в умовах Алмати товщина стіни становить 510 мм (2 цеглини), а для внутрішніх несучих стінок - 380мм (півтора цеглини) і навіть 250мм. Можуть застосовуватися керамічні пустотілі камені та дрібні бетонні блоки (наприклад, 490x340x388). Марки цегли 50 – 150.

Цегла глиняна звичайна виготовляється розмірами 250x120x65 мм (88 мм) має об'ємну масу 1700 - 1900 кг/м 3 .
Ефективну глиняну цеглу випускають пустотілою і легковагою. Об'ємна маса пустотілої цегли 1300 - 1450 кг/м 3 , легковагої 700 - 1000 кг/м 3 і більше.

Силікатна цегламає об'ємну масу 1800 - 2000 кг/м3; розміри 250×120×65 (88 мм).

Цегла шлаковамає об'ємну масу 1200 -1400 кг/м3.
Пустотілі керамічні камені відрізняються від пустотілої цегли розмірами по висоті (138, 188, 298 мм), формою та розташуванням порожнеч. Керамічні камені пластичного пресування з 7 та 18 порожнеча та мають розміри 250x120x138 мм, об'ємну масу 1400 кг/м 3

Легкобетонне каміннябувають суцільні та порожнисті об'ємною масою 1100 - 1600 кг/м 3 .

Розміри каміння з щілинними ненаскрізними пустотами 190x390x188 і 90x390x188, трипустотні -120x250x138 мм.

Найкращі теплотехнічні показники мають каміння зі щілинними пустотами.

Лицьова цегла та каміння поділяють на профільні та рядові (суцільні та порожнисті).

Плити керамічні фасонні бувають заставні та прихилені.

Крім керамічних виробів, для облицювання стін можуть застосовуватися бетонні та інші безвипалювальні плити та каміння. Природні камені та плити із:природного каменю застосовують для кладки фундаментів та стін, для облицювання (у вигляді облицювальних плит-пиляних, колотих, тесаних, шліфованих). З природного каменю роблять також підлогу, підвіконня та сходові сходи. Суцільну кладку зі звичайної цегли та важких кам'яних матеріалів застосовують обмежено - там, де потрібна підвищена міцність, а також у приміщеннях з підвищеною вологістю. В інших випадках рекомендується; застосовувати полегшені кладки.
Кладка ведеться на важких (піщаних) чи легких (шлакових) розчинах марок 10; 25 - 50 та 100.

Суцільна кладка ведеться за багаторядною (ложковою) або однорядною (ланцюговою) системою перев'язки швів, кладка вузьких простінків (шириною не більше 1,0 м) так само, як і кладка цегляних стовпів, ведеться за трирядною системою. Товщина горизонтальних швів прийнята рівний 12 мм, вертикальних 10 мм. Для полегшення та утеплення у стіні залишають колодязі, заповнені легким бетоном.

Рисунок 2.15 Стіни з цегли та керамічного каміння: а- однорядна; б- багаторядна; в – системи Л.І. Оніщика; г-цегляно-бетонна; д-колодцева; е- з повітряним прошарком; ж - із плитним утеплювачем; 1- тичок; 2-ложки; 3-легкий бетон; 4-повітряний прошарок; 5-штукатурка; 6-плитний утеплювач; 7-затирання.

Стіни із великих блоків.Будинки з великих блоків споруджують без каркасів та з каркасами (рис.2.16.). За призначенням великі блоки поділяються на блоки для зовнішніх та внутрішніх стін, для стін підвалів та цоколів, та спеціальні блоки (карнизні, для санвузлів тощо). Матеріалом для великих блоків служать легкі бетони класом не нижче В5 (шлакобетон, керамзитобетон, пористий бетон крупнопористий бетон, бетон на пористих щебенях) об'ємною вагою 1000; 1400 та 1600 кг/м 3 .
Бетонні блоки для зовнішніх стінок мають товщину 300; 400 та 500 мм, для внутрішніх стін 300 мм. Зовнішня поверхня блоків офактурюється декоративним бетоном або облицювальними плитками, а внутрішня поверхня готується під оздоблення.

Стіни із великих панелей.По конструктивному рішенню панелі поділяються на одношарові та багатошарові (рис.2.17). Одношарові панелі виготовляють з легких бетонів об'ємною вагою до 1200 кг/м 3 , що мають необхідну морозостійкість і теплозахисні якості.

Багатошарові панелі (двошарові та тришарові) складаються з несучої оболонки, що сприймає всі навантаження та утеплювача. Зовнішня поверхня панелей може бути офактурена декоративним шаром товщиною 20мм на білому та кольоровому цементі, фанерована керамічними плитками та ін. Внутрішня поверхня панелей повинна мати оздоблювальний шар товщиною 10 мм.

Передача вертикальних зусиль у горизонтальних стиках між панелями є найбільш складним завданням великопанельного будівництва.

Малюнок 2.16. Крупноблочні стіни цивільних будівель: а - двох-, трьох- та чотирирядне розрізування зовнішніх несучих стін; б-основні типи стінових блоків; в - дворядна розрізка самонесучих стін; I,II,III,IV -ряди блоків;г - схеми розташування блоків в аксонометрії; блоки: 1- простінковий; 2 – перемичковий; 3 – підвіконний; 4-поясний.

Рисунок 2.17 Панельні стіни цивільних будівель: Розрізання зовнішніх стін: а-однорядна з панелями на кімнату; б-те на дві кімнати; в-дворядне розрізання конструкції панелей; г-одношарової бетонної; д - двошарової залізобетонної; е - те ж тришарове; ж - із прокатних плит; 1- панель з отвором; 2- стрічкова панель; 3- простінкова панель; 4 – арматурний каркас; 5 – легкий бетон; 6 – декоративний бетон; 7 – утеплювач; 8 – опалювальна панель; 9 – залізобетонна плита; 10 – прокатна плита.

У практиці знайшли застосування чотири основні типи сполук (рис.2.18.):

платформний стик, особливістю якого є спирання перекриттів половину товщини поперечних стінових панелей, тобто. ступінчаста передача зусиль, за якої зусилля з панелі на панель передаються через опорні частини плит перекриттів;
зубчастий стик, що представляє модифікацію стику платформенного типу забезпечує більш глибоке опирання плит перекриттів, які на кшталт «хвиля ластівки» спираються на всю ширину стінової панелі, але зусилля з панелі на панель передаються не безпосередньо, а через опорні частини плит перекриттів;
контактний стикз опиранням перекриттів на виносні консолі та безпосередньою передачею зусиль з панелі на панель;
контактно-гніздовийстик з опорою панелей також за принципом безпосередньої передачі зусиль з панелі на панель і опорою перекриттів через консолі або ребра («пальці»), що виступають із самих плит і укладаються в спеціально залишені в поперечних панелях гнізда.

Платформний стикзастосований для всіх типів дев'ятиповерхових будинків, а також у порядку експерименту - у 17-поверхових та 25-поверхових будинках з вузьким кроком поперечних несучих стін.

Рисунок 2.18 Типи горизонтальних стиків між панелями, що несуть: а- платформенний; б-зубчастий; в-контактний на виносних консолях; г-контактно-гніздовий

Дата публікації: 12 Січня 2007 року

Пропонована до вашої уваги стаття присвячена конструкції зовнішніх стін сучасних будівель за показниками їх теплозахисту та зовнішнього вигляду.

Розглядаючи сучасні будинки, тобто. будівлі, які існують нині, слід їх розділяти на будівлі, спроектовані до та після 1994 р. Відправною віхою у зміні принципів конструктивного вирішення зовнішніх стін у вітчизняних будинках є наказ Держбуду України № 247 від 27.12.1993 р., яким встановлювалися нові нормативи по теплоізоляції огороджувальних конструкцій житлових та громадських будівель. Надалі наказом Держбуду України № 117 від 27.06.1996 р. було запроваджено поправки до СНиП II -3-79 «Будівельна теплотехніка», які встановили принципи проектування теплоізоляції нових та реконструйованих житлових та громадських будівель.

Після шести років дії нових норм уже не виникають питання щодо їх доцільності. Роки практики показали, що було зроблено правильний вибір, який, водночас, потребує ретельного багатостороннього аналізу та її подальшого розвитку.

У будівель, спроектованих до 1994 р. (на жаль, будівництво будівель за старими теплоізоляційними нормативами зустрічається і досі), зовнішні стіни виконують і несучі, і захисні функції. Причому несучі характеристики забезпечувалися за досить незначних товщин конструкцій, а виконання функцій, що захищають, вимагало істотних матеріальних витрат. Тому здешевлення будівництва йшло шляхом апріорі низької енергоефективності через відомі причини для багатої енергоносіями країни. Ця закономірність відноситься рівною мірою як до будівель з цегляними стінами, так і до будівель з великорозмірних бетонних панелей. У тепловому відношенні різницю між цими будинками полягали лише у ступені термічної неоднорідності зовнішніх стін. Стіни з цегляної кладки можна розглядати як досить однорідні у термічному відношенні, що є перевагою, тому що рівномірне температурне поле внутрішньої поверхні зовнішньої стіни – це один із показників теплового комфорту. Однак для забезпечення теплового комфорту необхідно, щоб абсолютне значення температури поверхні було досить високим. А для зовнішніх стін будівель, створених за нормативами до 1994 р., максимальної температури внутрішньої поверхні зовнішньої стіни при розрахункових температурах внутрішнього і зовнішнього повітря могло бути тільки 12°С, що для умов теплового комфорту недостатньо.

Зовнішній вигляд стін із цегляної кладки також залишав бажати кращого. Це зумовлено тим, що вітчизняні технології виготовлення цегли (і глиняної, і керамічної) були далекі від досконалості, в результаті і цегла в кладці мала різні опіки. Дещо краще виглядали будівлі з силікатної цегли. В останні роки в нашій країні з'явилася цегла, виготовлена за всіма вимогами сучасних світових технологій. Це відноситься до Кор-Чувацького заводу, де випускають цеглу з прекрасним зовнішнім виглядом і відносно хорошими теплоізоляційними характеристиками. З таких виробів можна будувати будівлі, зовнішній вигляд яких не поступатиметься іноземним аналогам. Багатоповерхові будинки в нашій країні в основному будувалися з бетонних панелей. Для цього типу стін характерна суттєва термічна неоднорідність. В одношарових керамзито-бетонних панелях термічна неоднорідність обумовлена наявністю стикових з'єднань (фото 1). Причому на її ступінь, крім конструктивної недосконалості, ще суттєво впливає так званий людський фактор – якість ущільнення та утеплення стикових з'єднань. Оскільки ця якість за умов радянської будівництва було низьким, те й стики протікали і промерзали, підносячи жителям все «принади» сирих стін. Крім того, повсюдне недотримання технології виготовлення керамзито-бетону призводило до підвищеної щільності панелей та низької теплоізоляції.

Не набагато краще були справи і в будівлях з тришаровими панелями. Оскільки ребра жорсткості панелей обумовлювали термічну неоднорідність конструкції, проблема стикових з'єднань залишалася актуальною. Зовнішній вигляд бетонних стін був дуже невибагливий (фото 2) – кольорових бетонів у нас не було, а фарби були не надійні. Розуміючи ці проблеми, архітектори намагалися надати різноманітність будинкам за рахунок нанесення плитки на зовнішню поверхню стін. З точки зору законів тепломасообміну та циклічних температурно-вологісних впливів таке конструктивно-архітектурне рішення є абсолютним нонсенсом, що і підтверджується зовнішнім виглядом наших будинків. При проектуванні
після 1994 р. визначальною стала енергоефективність споруди та її елементів. Тому переглянуті сформовані принципи проектування будівель та їх конструкцій, що захищають. В основу забезпечення енергоефективності суворе дотримання функціонального призначення кожного елемента конструкції. Це відноситься як до будівлі в цілому, так і до конструкцій, що захищають. У практику вітчизняного будівництва впевнено увійшли так звані каркасно-монолітні будівлі, де функції міцності виконує монолітний каркас, а зовнішні стіни несуть тільки огороджувальні (тепло- і звукоізоляційні) функції. У той самий час збереглися і успішно розвиваються конструктивні принципи будинків із зовнішніми стінами. Останні рішення цікаві ще й тим, що вони повністю застосовні для реконструкції тих будівель, які були розглянуті на початку статті та повсюдно вимагають реконструкції.

Конструктивним принципом зовнішніх стін, які однаково можуть застосовуватися для будівництва нових будівель і для реконструкції існуючих, є суцільне утеплення та утеплення з повітряним прошарком. Ефективність даних конструктивних рішень визначається оптимальним підбором теплофізичних характеристик багатошарової конструкції - несучої або самонесучої стіни, утеплювача, фактурних шарів, зовнішнього оздоблювального шару. Матеріал основної стіни може бути будь-яким і визначальні вимоги до нього - міцнісні та несучі.

Теплоізоляційні характеристики в цьому рішенні стіни повністю описуються теплопровідністю утеплювача, як якого використовуються пінополістирол ПСБ-С, мінераловатні плити, пінобетон, керамічні матеріали. Пінополістирол - теплоізоляційний матеріал з низькою теплопровідністю, довговічний та технологічний при утепленні. Його виробництво налагоджено на вітчизняних заводах (комбінати «Стироль» в Ірпені, заводи у Горлівці, Житомирі, Бучі). Основний недолік - матеріал горючий і за вітчизняними пожежними нормами має обмежене застосування (для малоповерхових будівель, або за наявності значного захисту з негорючого облицювання). При утепленні зовнішніх стін багатоповерхових будівель до ПСБ-С висуваються ще й певні вимоги щодо міцності: щільність матеріалу має бути не менше 40 кг/м3.

Мінераловатні плити – теплоізоляційний матеріал із низькою теплопровідністю, довговічний, технологічний при утепленні, відповідає вимогам вітчизняних пожежних норм для зовнішніх стін будівель. На ринку України, як і на ринках багатьох інших країн Європи, застосовуються мінераловатні плити концернів ROCKWOOL, PAROC, ISOVER та ін. Характерною особливістю цих фірм є широка палітра виробів - від м'яких плит до жорстких. При цьому кожне найменування має строго адресне призначення - для утеплення покрівлі, всередині стін, фасадне утеплення та ін. Наприклад, для фасадного утеплення стін за конструктивними принципами фірма ROCKWOOL випускає плити «FASROCK», а фірма PAROC -плити L-4. Характерною особливістю цих матеріалів є їх висока формостійкість, що особливо важливо при утепленні з вентильованим повітряним прошарком, низька теплопровідність та гарантована якість виробів. По теплопровідності ці мінера-ловатні плити за рахунок своєї структури не гірші за пінополістирол (0,039-0,042 ВтДмК). Адреса виготовлення плит обумовлює експлуатаційну надійність утеплення зовнішніх стін. Зовсім не прийнятне застосування для конструктивних варіантів матів або м'яких мінераловатних плит. На жаль, у вітчизняній практиці зустрічаються рішення утеплення стін з вентильованим повітряним прошарком, коли як утеплювач використовують мінераловатні мати. Теплова надійність подібних виробів викликає серйозні побоювання, і факт досить широкого їх застосування може пояснюватись лише відсутністю в Україні системи введення в експлуатацію нових конструктивних рішень. Важливим елементом конструкції стін з фасадним утепленням є зовнішній захисно-декоративний шар. Він не тільки визначає архітектурне сприйняття будівлі, але й обумовлює вологий стан утеплювача, будучи одночасно захистом від атмосферних впливів та для суцільного утеплення елементом видалення пароподібної вологи, що потрапляє в утеплювач під впливом сил тепло- масообміну. Тому особливого значення набуває оптимальний підбір: утеплювач – захисно-оздоблювальний шар.

Вибір захисно-оздоблювальних шарів визначається насамперед економічними можливостями. Фасадне утеплення з вентильованим повітряним прошарком в 2-3 рази дорожче, ніж суцільне утеплення, що визначається вже не енергоефективністю, оскільки шар утеплювача в обох випадках один і той же, а вартістю захисно-оздоблювального шару. При цьому в загальній вартості системи утеплення ціна безпосередньо утеплювача може становити (особливо для зазначених вище некоректних варіантів застосування дешевих неплитних матеріалів) всього 5-10%. Розглядаючи фасадне утеплення, не можна не зупинитись на утепленні приміщень зсередини. Така вже властивість нашого народу, що у всіх практичних починаннях, незважаючи на об'єктивні закони, він шукає неординарних шляхів, чи то соціальні революції, чи будівництво-реконструкція будівель. Внутрішнє утеплення приваблює всіх своєю дешевизною - витрати тільки на утеплювач, а його вибір досить широкий, тому що немає необхідності в суворій відповідності критеріям надійності, отже, вартість утеплювача вже буде не високою при тих же теплоізоляційних показниках, обробка мінімальна - будь-який листовий матеріал та шпалери. , трудовитрати мінімальні Знижується корисний обсяг приміщень – це дрібниці, порівняно з постійним тепловим дискомфортом. Ці аргументи були б хороші, якби подібне рішення не суперечило закономірностям формування нормального тепловологого режиму конструкцій. А нормальним цей режим можна назвати лише за умови ненакопичення в ньому вологи в холодну пору року (тривалість якого для Києва становить 181 добу - рівно половина року). При невиконанні цієї умови, тобто при конденсації пароподібної вологи, яка потрапляє в зовнішню конструкцію під дією сил тепло- масообміну, в товщі конструкції відбувається намокання матеріалів конструкції і, насамперед, теплоізоляційного шару, теплопровідність якого при цьому збільшується, що викликає ще більшу інтенсивність подальшої конденсації пароподібної вологи. Результат – втрата теплоізоляційних властивостей, утворення цвілі, грибків та інші неприємності.

На графіках 1, 2 представлені характеристики тепловлажностного режиму стін при внутрішньому утепленні. Як основна стіна розглянута керамзитобетонна стіна, як теплоізолюючі шари - найчастіше застосовується пінобетон і ПСБ-С. Для обох варіантів спостерігається перетин ліній парціального тиску водяної пари е і насиченої водяної пари Е, що сигналізує про можливість конденсації пар вже в зоні перетину, яка знаходиться на межі утеплювач - стіна. До чого призводить таке рішення на вже експлуатованих будинках, де стіни знаходилися в незадовільному тепловологому режимі (фото 3) і де спробували подібним рішенням цей режим покращити, видно на фото 4. Зовсім інша картина спостерігається при зміні місць доданків, тобто розміщення шару утеплювача на фасадної сторони стіни (графік 3).

Графік №1

Графік №2

Графік №3

Необхідно відзначити, що ПСБ-С є матеріалом із закритопористою структурою та з низьким коефіцієнтом паропроникності. Однак і для такого виду матеріалів, як і при використанні мінераловатних плит (графік 4), створюваний при утепленні механізм термовла-гоперенесення забезпечує нормальний вологий стан стіни, що утеплюється. Таким чином, якщо і доводиться вибирати внутрішнє утеплення, а це може бути для будівель з архітектурною цінністю фасаду, необхідно ретельно оптимізувати склад теплоізоляції, щоб уникнути чи хоча б мінімізувати наслідки режиму.

Графік №4

Стіни будівель колодцевої цегляної кладки

Теплоізолюючі властивості стін визначаються шаром утеплювача, вимоги до якого зумовлюються його теплоізоляційними характеристиками. Міцні властивості утеплювача, його стійкість до атмосферних впливів для такого типу конструкцій не відіграють визначальну роль. Тому як утеплювач можуть використовуватися плити ПСБ-З щільністю 15-30 кг/м3, м'які мінераловатні плити і мати. При проектуванні стін такої конструкції необхідно обов'язково розраховувати наведений опір теплопередачі, що враховує вплив суцільних перемичок цегляних на інтегральний тепловий потік через стіни.

Стіни будівель каркасно-монолітної схеми.

Характерною особливістю цих стін є можливість забезпечення рівномірного температурного поля на досить великій площі внутрішньої поверхні зовнішніх стін. У той самий час несучі колони каркаса є потужними теплопровідними включеннями, що зумовлює необхідність обов'язкової перевірки відповідності температурних полів нормативним вимогам. Найбільш поширене як зовнішній шар стін цієї схеми використання цегляної кладки в чверть цегли, 0,5 цегли або в одну цеглу. При цьому використовується якісна імпортна або вітчизняна цегла, що надає будинкам привабливого архітектурного вигляду (фото 5).

З точки зору формування нормального вологого режиму найбільш оптимальним є застосування зовнішнього шару в чверть цегли, однак це вимагає високої якості як самої цегли, так і роботи з влаштування кладки. На жаль, у вітчизняній практиці для багатоповерхових будівель не завжди може забезпечуватись надійна кладка навіть у 0,5 цегли, і тому в основному використовується зовнішній шар в одну цеглу. Таке рішення вже вимагає ретельного аналізу тепловологого режиму конструкцій, тільки після якого можна приймати висновок про життєздатність конкретної стіни. Як утеплювач в Україні широко використовується пінобетон. Наявність повітряного прошарку, що вентилюється, дозволяє видаляти вологу з шару утеплювача, що гарантує нормальний тепловологісний режим конструкції стіни. До недоліків цього рішення слід віднести те, що в теплоізоляційному відношенні зовсім не працює зовнішній шар в одну цеглу, зовнішнє холодне повітря безпосередньо обмиває утеплювач з пінобетону, що зумовлює необхідність пред'явлення високих вимог до морозостійкості. Враховуючи те, що для теплоізоляції слід використовувати пінобетон щільністю 400 кг/м3, а в практиці вітчизняного виробництва часто спостерігається порушення технології, і пінобетон, який використовується в таких конструктивних рішеннях, має фактичну щільність вище за зазначену (до 600 кг/м3), дане конструктивне рішення вимагає ретельного контролю при монтажі стін та прийманні будівлі. В даний час розроблені і знаходяться в

стадії передзаводської готовності (будується виробнича лінія) перспективні тепло- звукоізоляційні та, одночасно, оздоблювальні матеріали, які можуть застосовуватися в конструкціях стін будівель каркасно-монолітної схеми. До таких матеріалів відносяться плити та блоки на основі керамічного мінерального матеріалу «Сіоліт». Дуже цікавим рішенням конструкцій зовнішніх стінок є світлопрозора ізоляція. При цьому формується такий вологий режим, при якому відсутня конденсація парів у товщі утеплювача, а світлопрозора ізоляція є не лише тепловою ізоляцією, а й джерелом теплоти в холодну пору року.

Головна > Цивільне будівництво

Конструктивні рішення криволінійних зовнішніх стін. Зовнішні стіни та їх елементи

Конструктивні рішення стін

Рекомендуємо також