Стены (конструкции, виды, расчет, проектирование). Конструктивные решения наружных и внутренних стен, междуэтажных перекрытий, фундаментов Конструктивные решения наружных стен

Пути дальнейшего повышения энергоэффективности зданий

Снижение энергопотребления в строительном секторе - проблема комплексная; тепловая защита отапливаемых зданий и ее контроль являются лишь частью, хотя и важнейшей, общей проблемы. Дальнейшее снижение нормируемых удельных расходов тепловой энергии на отопление жилых и общественных зданий за счет повышения уровня тепловой защиты на ближайшее десятилетие, по-видимому, нецелесообразно. Вероятно, это снижение будет происходить за счет ввода более энергоэффективных систем воздухообмена (режим регулирования воздухообмена по потребности, рекуперации теплоты вытяжного воздуха и пр.) и за счет учета управления режимами внутреннего микроклимата, например, в ночные часы. В связи с этим потребуется доработка алгоритма расчета расхода энергии в общественных зданиях.

Другая часть общей, пока не решенной проблемы - отыскание уровня эффективной тепловой защиты для зданий с системами охлаждения внутреннего воздуха в теплый период года. В этом случае уровень тепловой защиты по условиям энергосбережения может быть выше, чем при расчетах на отопление зданий.

Это означает, что для северных и центральных регионов страны уровень тепловой защиты может устанавливаться из условий энергосбережения при отоплении, а для южных регионов - из условия энергосбережения при охлаждении. По-видимому, целесообразно объединение нормирования расхода горячей воды, газа, электроэнергии на освещение и другие нужды, а также установление единой нормы по удельному расходу энергии здания.

В зависимости от типа нагрузок наружные стены делятся на:

- несущие стены - воспринимающие нагрузки от собственного веса стен по всей высоте здания и ветра, а также от других конструктивных элементов здания (перекрытий, кровли, оборудования, и т.д.);

- самонесущие стены - воспринимающие нагрузки от собственного веса стен по всей высоте здания и ветра;

- ненесущие (в том числе навесные) стены - воспринимающие нагрузки только от собственного веса и ветра в пределах одного этажа и передающие их на внутренние стены и перекрытия здания (типичный пример - стены-заполнители при каркасном домостроении).

Требования к различным типам стен существенно отличаются. В первых двух случаях очень важны прочностные характеристики, т.к. от них во многом зависит устойчивость всего здания. Поэтому материалы, используемые для их возведения, подлежат особому контролю.

Конструктивная система представляет собой взаимосвязанную совокупность вертикальных (стены) и горизонтальных (перекрытия) несущих конструкций здания, которые совместно обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость.

На сегодняшний день наиболее применяемыми конструктивными системами являются каркасная и стеновая (бескаркасная) системы. Следует отметить, что в современных условиях часто функциональные особенности здания и экономические предпосылки приводят к необходимости сочетания обеих конструктивных систем. Поэтому сегодня все большую актуальность приобретает устройство комбинированных систем.

Для бескаркасной конструктивной системы используют следующие стеновые материалы:

Деревянные брусья и бревна;

Керамические и силикатные кирпичи;

Различные блоки (бетонные, керамические, силикатные;

Железобетонные несущие панели 9панельное домостроение).

До недавнего времени бескаркасная система являлась основной в массовом жилищном строительстве домов различной этажности. Но в условиях сегодняшнего рынка, когда сокращение материалоемкости стеновых конструкций при одновременном обеспечении необходимых показателей теплозащиты является одним из самых актуальных вопросов строительства, все большее распространение получает каркасная система возведения зданий.

Каркасные конструкции обладают высокой несущей способностью, малым весом, что позволяет возводить здания разного назначения и различной этажности с применением в качестве ограждающих конструкций широкого спектра материалов: более легких, менее прочных, но в то же время обеспечивающих основные требования по теплозащите, звуко- и шумоизоляции, огнестойкости. Это могут быть штучные материалы или панели (металлические типа сэндвич либо железобетонные). Наружные стены в каркасных зданиях не являются несущими. Поэтому прочностные характеристики стенового заполнения не так важны, как в зданиях бескаркасного типа.

Наружные стены многоэтажных каркасных зданий посредством закладных деталей крепятся к несущим элементам каркаса или опираются на кромки дисков перекрытий. Крепление может осуществляться и посредством специальных кронштейнов, закрепляемых на каркасе.

С точки зрения архитектурной планировки и назначения здания, наиболее перспективным является вариант каркаса со свободной планировкой - перекрытия на несущих колоннах. Здания такого типа позволяют отказаться от типовой планировки квартир, в то время как в зданиях с поперечными или продольными несущими стенами это сделать практически невозможно.

Хорошо зарекомендовали себя каркасные дома и в сейсмически опасных районах.
Для возведения каркаса используются металл, дерево, железобетон, причем железобетонный каркас может быть как монолитный, так и сборный. На сегодняшний день наиболее часто используется жесткий монолитный каркас с заполнением эффективными стеновыми материалами.

Все большее применение находят легкие каркасные металлоконструкции. Возведение здания осуществляется из отдельных конструктивных элементов на строительной площадке; либо из модулей, монтаж которых производится на стройплощадке.

Данная технология имеет несколько основных достоинств. Во-первых, - это быстрое возведение сооружения (короткий срок строительства). Во-вторых, - возможность формирования больших пролетов. И наконец, - легкость конструкции, уменьшающая нагрузку на фундамент. Это позволяет, в частности, устраивать мансардные этажи без усиления фундамента.

Особое место среди металлических каркасных систем занимают системы из термоэлементов (стальных профилей с перфорированными стенками, прерывающими мостики холода).

Наряду с железобетонными и металлическими каркасами давно и хорошо известны деревянные каркасные дома, в которых несущим элементом является деревянный каркас из цельной или клееной древесины. По сравнению с рублеными деревянные каркасные конструкции отличаются большей экономичностью (меньше расход древесины) и минимальной подверженностью усадке.

Несколько особняком стоит еще один способ современного возведения стеновых конструкций - технология с применением несъемных опалубок. Специфика рассматриваемых систем заключается в том, что сами элементы несъемной опалубки не являются несущими. элементами конструкции. В процессе строительства сооружения, путем установки арматуры и заливки бетоном, создается жесткий железобетонный каркас, удовлетворяющий требованиям по прочности и устойчивости.

Общие требования и классификация

Одной из наиболее важных и сложных конструктивных элементов здания является наружная стена (4.1).

Наружные стены подвергаются многочисленным и разнообразным силовым и несиловым воздействиям (рис.4.1). Они воспринимают собственную массу, постоянные и временные нагрузки от перекрытий и крыш, воздействия ветра, неравномерных деформаций основания, сейсмических сил и др. С внешней стороны наружные стены подвержены воздействию солнечной радиации, атмосферных осадков, переменных температур и влажности наружного воздуха, внешнего шума, а с внутренней – воздействию теплового потока, потока водяного пара, шума.

Рис.4.1. Нагрузки и воздействия на конструкцию наружной стены.

Выполняя функции наружной ограждающей конструкции и композиционного элемента фасадов, а часто и несущей конструкции, наружная стена должна отвечать требованиям прочности, долговечности и огнестойкости, соответствующим классу капитальности здания, защищать помещения от неблагоприятных внешних воздействий, обеспечивать необходимый температурно-влажностный режим ограждаемых помещений, обладать декоративными качествами. Одновременно конструкция наружной стены должна удовлетворять требованиям индустриальности, а также экономическим требованиям минимальной материалоемкости и стоимости, так как наружные стены являются наиболее дорогой конструкцией (20 – 25% стоимости всех конструкций здания).

В наружных стенах обычно располагают оконные проемы для освещения помещений и дверные проемы – входные и для выхода на балконы и лоджии. В комплекс конструкций стены включают заполнение проемов окон, входных и балконных дверей, конструкции открытых помещений. Эти элементы и их сопряжения со стеной должны отвечать перечисленным выше требованиям. Поскольку статические функции стен и их изоляционные свойства достигаются при взаимодействии с внутренними несущими конструкциями, разработка конструкций наружных стен включает решение сопряжений и стыков с перекрытиями, внутренними стенами или каркасом.

Деформационные швы

Наружные стены, а вместе с ними и остальные конструкции здания при необходимости и в зависимости от природно-климатических и инженерно-геологических условий строительства, а также с учетом особенностей объемно-планировочных решений рассекаются вертикальными деформационными швами (4.2) различных типов: температурно-усадочными, осадочными, антисейсмическими и др. (рис.4.2).

Рис.4.2. Деформационные швы: а – температурно-усадочный; б – осадочный І типа; в – осадочный ІІ типа; г – антисейсмический.

Температурно-усадочные швы устраивают во избежание образования в стенах трещин и перекосов, вызываемых концентрацией усилий от воздействия переменных температур и усадки материала (каменной кладки, монолитных или сборных бетонных конструкций и др.). Температурно-усадочные швы рассекают конструкции только наземной части здания. Расстояния между температурно-усадочными швами назначают в соответствии с климатическими условиями и физико-механическими свойствами стеновых материалов. Так, например, для наружных стен из глиняного кирпича на растворе марки М50 и более расстояния между температурно-усадочными швами 40 – 100 м принимают по СНиП ІІ-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции». При этом наименьшее расстояние относится к наиболее суровым климатическим условиям.

В зданиях с продольными несущими стенами швы устраивают в зоне примыкания к поперечным стенам или перегородкам, в зданиях с поперечными несущими стенами швы часто устраивают в виде двух спаренных стен. Наименьшая ширина шва составляет 20 мм. Швы необходимо защищать от продувания, промерзания и сквозных протечек с помощью металлических компенсаторов, герметизации, утепляющих вкладышей. Примеры конструктивных решений температурно-усадочных швов в кирпичных и панельных стенах даны на рис.4.3.

Рис.4.3. Детали устройства температурных швов в кирпичных и панельных зданиях: а – с продольными несущими стенами (в зоне поперечной диафрагмы жесткости); б – с поперечными стенами при парных внутренних стенах; в – в панельных зданиях с поперечными стенами; 1 – наружная стена; 2 – внутренняя стена; 3 – утепляющий вкладыш в обертке из рубероида; 4 – конопатка; 5 – раствор; 6 – нащельник; 7 – плита перекрытия; 8 – панель наружной стены; 9 – то же, внутренней.

Осадочные швы следует предусматривать в местах резких перепадов этажности здания (осадочные швы первого типа), а также при значительной неравномерности деформаций основания по протяженности здания, вызванной спецификой геологического строения основания (осадочные швы второго типа). Осадочные швы первого типа назначают для компенсации различий вертикальных деформаций наземных конструкций высокой и низкой частей здания, в связи с чем их устраивают аналогично температурно-усадочным только в наземных конструкциях. Конструкция шва в бескаркасных зданиях предусматривает устройство шва скольжения в зоне опирания перекрытия малоэтажной части здания на стены многоэтажной, в каркасных – шарнирное опирание ригелей малоэтажной части на колонны многоэтажной. Осадочные швы второго типа разрезают здание на всю высоту – от конька до подошвы фундамента. Такие швы в бескаркасных зданиях конструируют в виде парных рам. Номинальная ширина осадочных швов первого и второго типа 20 мм.

Классификация стен

Конструкции наружных стен классифицируют по следующим признакам:

Статической функции стены, определяемой ее ролью в конструктивной системе здания;

Материала и технологии возведения, определяемыми строительной системой здания;

Конструктивного решения – в виде однослойной или слоистой ограждающей конструкции.

По статической функции различают (рис.4.4) несущие стены (4.3), самонесущие стены (4.4) и ненесущие стены (4.5).

Рис.4.4. Классификация наружных стен по несущей способности: а – несущие; б – самонесущие; в - ненесущие

Ненесущие стены поэтажно оперты на смежные внутренние конструкции здания (перекрытия, стены, каркас).

Несущие и самонесущие стены воспринимают наряду с вертикальными и горизонтальные нагрузки, являясь вертикальными элементами жесткости сооружений. В зданиях с ненесущими наружными стенами функции вертикальных элементов жесткости выполняют каркас, внутренние стены, диафрагмы или стволы жесткости.

Несущие и ненесущие наружные стены могут быть применены в зданиях любой этажности. Высота самонесущих стен ограничена в целях предотвращения неблагоприятных в эксплуатационном отношении взаимных смещений самонесущих и внутренних несущих конструкций, сопровождающихся местными повреждениями отделки помещений и появлением трещин. В панельных домах, например, допустимо применение самонесущих стен при высоте здания не более 4 этажей. Устойчивость самонесущих стен обеспечивают гибкие связи с внутренними конструкциями.

Несущие наружные стены применяют в зданиях различной высоты. Предельная этажность несущей стены зависит от несущей способности и деформативности ее материала, конструкции, характера взаимосвязей с внутренними конструкциями, а также от экономических соображений. Так, например, применение панельных легкобетонных стен целесообразно в домах высотой до 9 – 12 этажей, несущих кирпичных наружных стен – в зданиях средней этажности, а стен стальной решетчатой оболочковой конструкции – в 70 – 100 этажных зданиях.

По материалу различают четыре основных типа конструкций стен: бетонные, каменные, из небетонных материалов и деревянные. В соответствии со строительной системой каждый тип стены содержит несколько видов конструкций: бетонные стены – из монолитного бетона, крупных блоков или панелей; каменные стены – кирпичные или из мелких блоков, стены из каменных крупных блоков и панелей; деревянные стены – рубленые, каркасно-щитовые, щитовые и панельные.

Наружные стены могут быть однослойной или слоистой конструкции. Однослойные стены возводят из панелей, бетонных или каменных блоков, монолитного бетона, камня, кирпича, деревянных бревен или брусьев. В слоистых стенах выполнение разных функций возложено на различные материалы. Функции прочности обеспечивают бетон, камень, дерево; функции долговечности – бетон, камень, дерево или листовой материал (алюминиевые сплавы, эмалированная сталь, асбестоцемент или др.); функции теплоизоляции – эффективные утеплители (минераловатные плиты, фибролит, пенополистирол и др.); функции пароизоляции – рулонные материалы (прокладочный рубероид, фольга и др.), плотный бетон или мастики; декоративные функции – различные облицовочные материалы. В число слоев такой ограждающей конструкции может быть включена воздушная прослойка. Замкнутая – для повышения ее сопротивления теплопередаче, вентилируемая – для защиты помещения от радиационного перегрева либо для уменьшения деформаций наружного облицовочного слоя стены.

Вопрос 4.1. Могут ли стены называться несущими, если они воспринимают нагрузку не только от собственного веса, но и от других элементов здания?

4.1. ответ: да

4.1. ответ: НЕТ

Конструктивные решения стен

Толщину наружных стен выбирают по наибольшей из величин, полученных в результате статического и теплотехнического расчетов, и назначают в соответствии с конструктивными и теплотехническими особенностями ограждающей конструкции.

В полносборном бетонном домостроении расчетную толщину наружной стены увязывают с ближайшей большей величиной из унифицированного ряда толщин наружных стен, принятых при централизованном изготовлении формовочного оборудования 250, 300, 350, 400 мм для панельных и 300, 400, 500 мм для крупноблочных зданий.

Расчетную толщину каменных стен согласуют с размерами кирпича или камня и принимают равной ближайшей большей конструктивной толщине, получаемой при кладке. При размерах кирпича 250×120×65 или 250×120×88 мм (модульный кирпич) толщина стен сплошной кладки в 1; 1,5; 2; 2,5 и 3 кирпича (с учетом вертикальных швов по 10 мм между отдельными камнями) составляет 250, 380, 510, 640, и 770 мм.

Конструктивная толщина стены из пиленого камня или легко бетонных мелких блоков, унифицированные размеры которых составляют 390×190×188 мм, при кладке в один камень равна 390 и в 1,5 – 490 мм.

Конструирование стен основано на всестороннем использовании свойств применяемых материалов и решает задачи создания необходимого уровня прочности, устойчивости, долговечности, изоляционных и архитектурно-декоративных качеств.

В соответствии с современными требованиями экономного расходования материалов при проектировании малоэтажных жилых зданий с каменными стенами стараются использовать максимальное количество местных строительных материалов. Например, в районах, удаленных от транспортных магистралей, для возведения стен используют мелкие камни местного производства или монолитный бетон в сочетании с местными утеплителями и на местных заполнителях, для которых требуется только привозной цемент. В поселках же, располагаемых вблизи индустриальных центров, проектируют дома со стенами из крупных блоков или панелей, изготовляемых на предприятиях этого региона. В настоящее время все более широкое применение каменные материалы получают при строительстве домов на садово-огородных участках.

При проектировании малоэтажных домов обычно используют две схемы конструктивного решения наружных стен – сплошные стены из однородного материала и облегченные многослойные стены из материалов различной плотности. Для возведения внутренних стен используют только сплошную кладку. При проектировании наружных стен по схеме сплошной кладки предпочтение отдают менее плотным материалам. Такой прием позволяет достигнуть минимальной толщины стен по теплопроводности и более полно использовать несущую способность материала. Строительные материалы большой плотности выгодно использовать в сочетании с материалами малой плотности (облегченные стены). Принцип устройства облегченных стен основан на том, что несущие функции выполняет слой (слои) из материалов большой плотности (γ > 1600 кг/м 3), а теплоизолятором служит материал малой плотности. Например, вместо сплошной наружной стены из глиняного кирпича толщиной 64 см можно использовать облегченную конструкцию стены из слоя того же кирпича толщиной 24 см, с утеплителем из фибролита толщиной 10 см. Такая замена приводит к снижению массы стены в 2,3 раза.

Для изготовления стен малоэтажных домов используют искусственные и естественные мелкие камни. В настоящее время в строительстве используют искусственные обжиговые камни (кирпич глиняный полнотелый, пустотелый, пористый и керамические блоки); безобжиговые камни (силикатный кирпич, пустотелые блоки из тяжелого бетона и блоки сплошные из легкого бетона); естественные мелкие камни – рваный бут, пиленые камни (туф, пемза, известняк, песчаник, ракушечник и др.).

Размер и вес камней проектируют в соответствии с технологией ручной кладки и с учетом максимальной механизации работ. Стены выкладывают из камней с заполнением зазора между ними раствором. Чаще используют цементно-песчаные растворы. Для кладки внутренних стен используют обычный песок, а для наружных стен песок малой плотности (перлитовый и др.). Кладку стен ведут с обязательным соблюдением перевязки швов (4.6) по рядам.

Как уже было отмечено, ширина кладки стены всегда кратна числу половинок кирпича. Ряды, выходящие на фасадную поверхность кладки, называют лицевой верстой , а обращенные на внутреннюю сторону – внутренней верстой . Ряды кладки между внутренней и лицевой верстой называют забуткой . Кирпичи, уложенные длинной стороной вдоль стены, образуют ложковый ряд , а уложенные поперек стены – тычковый ряд . Система кладки (4.7) образуется определенным расположением камней в стене.

Рядность кладки определяется числом ложковых и тычковых рядов. При равномерном чередовании ложковых и тычковых рядов получается двухрядная (цепная) система кладки (рис.4.5б). Менее трудоемкая многорядная система кладки, при которой один тычковый ряд кирпичей перевязывает пять ложковых рядов (рис.4.5а). В стенах из мелких блоков, возводимых по многорядной системе, один тычковый ряд перевязывает два ложковых ряда кладки (рис.4.5в).

Рис.4.5. Виды ручной кладки стен: а) – многорядная кирпичная кладка; б) – цепная кирпичная кладка; в) – многорядная каменная кладка; г) – цепная каменная кладка

Сплошную кладку из камней большой плотности используют только для возведения внутренних стен и столбов и наружных стен неотапливаемых помещений (рис.4.6а-ж). В некоторых случаях эту кладку используют для возведения наружных стен по многорядной системе (рис.4.6а-в, д). Двухрядную систему кладки камней используют только в необходимых случаях. Например, в керамических камнях щели пустот рекомендуется располагать поперек теплового потока с целью снижения теплопроводности стены. Это достигается при цепной системе кладки.

Облегченные наружные стены проектируют двух типов – с утеплителем между двух стенок сплошной кладки или с воздушной прослойкой (рис.4.6и-м) и с облицовкой утеплителем стены сплошной кладки (рис.4.6н, о). В первом случае различают три основных конструктивных варианта стен – стены с горизонтальными выпусками анкерных камней, стены с вертикальными диафрагмами из камней (колодцевая кладка) и стены с горизонтальными диафрагмами. Первый вариант используется только в случаях применения в качестве утеплителя легкого бетона, который замоноличивает анкерные камни. Второй вариант приемлем для утеплителя в виде заливки легкого бетона и укладки термовкладышей (рис.4.6к). Третий вариант используют при утеплителях из сыпучих материалов (рис.4.6л) или из легко бетонных камней. Сплошная кладка стен с воздушной прослойкой (рис.4.6м) также относится к категории облегченных стен, так как замкнутая воздушная прослойка выполняет функции слоя утеплителя. Толщину прослоек целесообразно принимать равной 2 см. Увеличение прослойки практически не дает увеличения термического ее сопротивления, а уменьшение резко снижает эффективность такой теплоизоляции. Чаще воздушную прослойку используют в сочетании с плитами утеплителя (рис.4.6к, о).

Рис.4,6, Варианты ручной кладки стен малоэтажных жилых зданий: а), б) – сплошные наружные стены из кирпича; в) – сплошная внутренняя кирпичная стена; д), ж) – сплошные наружные стены из камней; г), е) – сплошные внутренние стены из камней; и)-м) – облегченные стены с внутренним утеплением; н), о) – облегченные стены с наружным утеплением; 1 – кирпич; 2 – штукатурка или облицовка листами; 3 – камень искусственный; 4 – утеплитель плитный; 5 – воздушная прослойка; 6 – пароизоляция; 7 – деревянная антисептированная рейка; 8 – засыпка; 9 – растворная диафрагма; 10 – легкий бетон; 11 – камень естественный морозостойкий

Для утепления каменных стен со стороны улицы применяют жесткий плитный утеплитель из легких бетонов, пеностекла, фибролита в сочетании с атмосферостойкой и прочной облицовкой (листы асбестоцемента, доски и др.). Вариант утепления стен снаружи эффективен только при отсутствии доступа холодного воздуха в зону контакта несущего слоя со слоем утепления. Для утепления наружных стен со стороны помещения используют полужесткий плитный утеплитель (камышит, соломит, минераловата и др.), располагающийся вплотную к поверхности первых или с образованием воздушной прослойки, толщиной 16 - 25 мм – «на относе». Плиты «на относе» крепят к стене металлическими зигзагообразными скобами или прибивают к деревянным антисептированным рейкам. Открытую поверхность слоя утепления закрывают листами сухой штукатурки. Между ними и слоем утепления обязательно располагают слой пароизоляции из пергамина, полиэтиленовой пленки, металлической фольги и др.

Изучите и проанализируйте вышеизложенный материал и ответьте на предложенный вопрос.

Вопрос 4.2. Могут ли ряды кирпичей, уложенные длинной стороной вдоль стены, называться тычковыми рядами?

4.2. ответ: да

Фундамент - подземная часть здания, воспринимающая все нагрузки, как постоянные, так и временные, возникающие в надземных частях, и передающая эти нагрузки на основание. Фундаменты должны удовлетворять требованиям прочности, устойчивости, долговечности и экономичности. В данном проекте фундамент выбран в соответствии с требованиями индустриализации, достигаемой применением сборных блоков заводского или полигонного изготовления с максимальным укрупнением их, насколько это позволяют имеющиеся на строительстве подъёмно-транспортные механизмы.

В данном здании запроектирован сборный железобетонный ленточный фундамент под несущие и самонесущие стены. Ленточный фундамент представляет собой непрерывную стену, равномерно загруженную вышележащими несущими и самонесущими стенами и колоннами. Сборные ленточные фундаменты под стены сооружают из фундаментных блоков-подушек и из фундаментных стеновых блоков. Блоки-подушки укладываются на слой утрамбованного песка толщиной 100 мм.

Плиты-подушки под наружные стены имеют ширину 1400 мм. Плиты-подушки под внутренние стены имеют ширину 1000 мм. Плиты-подушки можно укладывать с разрывами. В местах сопряжения продольных и поперечных стен плиты подушки укладываются впритык и места сопряжения между ними заделываются бетонной смесью. Поверх уложенных плит-подушек устраивается горизонтальная гидроизоляция и по ней сверху цементно-песчаная стяжка толщиной 30 мм, в которую укладывают арматурную сетку, что ведет к более равномерному распределению нагрузки от вышележащих блоков и конструкций.

Затем укладываются бетонные фундаментные блоки с перевязкой швов в пять рядов, поверх которых устраивается горизонтальный гидроизоляционный слой из двух слоев рубероида на мастике. Назначение гидроизоляционного слоя -- исключение миграции капиллярной грунтовой и атмосферной влаги вверх по стене. Ширина фундаментных блоков под наружные стены равна 600 мм. Ширина фундаментных блоков под внутренние стены равна 400 мм.

Глубину заложения фундамента или расстояние от планировочной отметки земли до подошвы фундамента принимают в зависимости от геологических и гидрогеологических условий строительной площадки, и от климатических условий района. Глубина заложения фундамента данного здания составляет 2,18 м, что превышает глубину промерзания грунтов, составляющую в данном районе 1,9 м.

Наружные стены

В строительстве малоэтажных зданий применяют несущие остовы, соответствующие видам и свойствам конструкционных материалов и технологии возведения таких зданий. В данном проекте употребляется несущий остов с поперечными и продольными несущими стенами. Устойчивость стен, как несущих, так и связевых, обеспечивается жёстким соединением продольных и поперечных стен в местах их пересечения и связью стен перекрытиями.

Стены здания предназначены для ограждения и защиты от воздействий окружающей среды и передают нагрузки от находящихся выше конструкций -- перекрытий и крыши к фундаменту.

В качестве материала для стен здания применяют глиняный обыкновенный полнотелый кирпич. Стены выкладывают из кирпича с заполнением зазора между ними раствором. Раствор используется цементный. Кладку стен ведут с обязательным соблюдением многорядной перевязкой швов. При многорядной системе кладки перевязку осуществляют через пять рядов. Многорядная кладка экономичнее двурядной, так как требует меньше ручного труда.

Проектом принята облегченная колодцевая кладка с заполнением пустот минераловатными плитами. Простенки между окнами армируются сетками из арматуры через 3 ряда кладки. Стены возводят путём закладки лёгких теплоизоляционных материалов внутрь каменной стены - между двумя рядами сплошных стенок. Толщина наружных стен определяется на основании теплотехнического расчета. Толщина наружных стен 720 мм, привязка - 120 мм. Такая толщина необходима для обеспечения устойчивости по отношению к ветровым и ударным нагрузкам, а также для увеличения тепло- и звукоизоляционной способности стен.

Проёмы для окон и дверей снабжают четвертями. Четверти устанавливают в боковых и верхних притолоках наружных стен для обеспечения плотного, непродуваемого примыкания элементов заполнения - оконных и дверных коробок. Дверные проёмы во внутренних стенах делают без четвертей. Четверть делают посредством выступа кирпича у наружной поверхности стены на 75 мм. Проёмы перекрываются перемычками, воспринимающими нагрузку вышележащей кладки. Перемычки представляют собой железобетонные бруски или балки.

Для защиты наружных стен от увлажнения и для повышения долговечности устраивают цоколь. Цоколь устраивают из прочных водостойких долговечных материалов. Высота цоколя в связи с наличием цокольного этажа, принята - 0,85 м.

Современные строительные нормативы требуют дополнительно утеплять каменные стены, поскольку в противном случае их толщина получалась бы слишком большой. Но, если при кладке толстой стены не возникает технических вопросов, то многослойная конструкция, в составе которой находится утеплитель, эти вопросы ставит, причем довольно остро. Ошибки, допущенные при утеплении, могут стоить очень дорого, и чтобы их избежать, необходимо досконально изучить теоретическую часть.

Прямо скажем, вопрос утепления относится к одним из самых сложных в строительстве. Главная проблема, которая давно не дает покоя теплотехникам, - это увлажнение утеплителя. Как известно, чем больше утеплитель увлажняется, тем хуже он справляется со своей функцией.

Технология утепления ограждающих конструкций дома зависит от материалов, из которых они построены. В этой статье мы рассмотрим основные варианты утепления каменных стен, т.е. сложенных из различных строительных камней, в частности, керамического и силикатного кирпича, ячеистобетонных блоков, поризованной керамики; а также из монолитного бетона.

Существуют три основных способа утепления каменных стен:

• снаружи ограждающей конструкции;
• в толще ограждающей конструкции;
• изнутри ограждающей конструкции.

Из них наихудшим вариантом считается внутреннее утепление, поскольку кладка в таком случае не защищается от внешних факторов воздействия. Кроме того, при внутреннем утеплении необходима высокопроизводительная вентиляция помещений, иначе на стенах будет образовываться конденсат. Экономия внутреннего утепления только кажущаяся, а на деле ее совсем нет, если учитывать эксплуатационные факторы.

В коттеджном строительстве чаще всего применяется наружное и слоистое (в толще стены) утепление. Но и они имеют ряд недостатков, которые необходимо, если не устранить, то минимизировать. Многослойные стены, в которых утеплитель располагается между несущей конструкцией и наружным кирпичным слоем, - весьма распространенное решение. Такие стены придают дому основательный вид и, как предполагается, не нуждаются в периодическом обновлении фасада.

В качестве утеплителя используют минеральную вату или обычный пенополистирол, реже - экструдированный, по причине его дороговизны. В слоеных стенах минеральная вата, при соблюдении ряда технологических требований ее закладки, работает лучше других утеплителей. Ее главное преимущество - паропроницаемость, которого лишен пенополистирол, в особенности экструдированный. Однако это преимущество может сработать против самой ваты и стеновой конструкции в целом, если не учесть факт переувлажнения утеплителя.

Очень важно понимать, что наилучшим вариантом утепления жилых зданий является тот, при котором каждый последующий слой является более паропроницаемый, чем предыдущий по направлению диффузии водяных паров - изнутри наружу. Если минеральную вату зажать двумя слоями кирпичной кладки, то она быстро увлажнится и потеряет свойства утеплителя. Водяные пары, направляющиеся изнутри помещений наружу, проходя через утеплитель, упрутся в холодную наружную кладку и станут поглощаться ватой. Бороться с этим явлением можно и нужно. Для этого между ватой и наружным слоем оставляется вентилируемый зазор 2 см, а в нижнем и в верхнем ряде кладки выполняются вентиляционные отверстия в виде незаполненных вертикальных швов. Такая схема не является полноценным вентилируемым фасадом, но значительно снижает степень увлажнения волокнистого утеплителя. Конденсат выпадает на внутренней поверхности наружного слоя, но при этом не соприкасается с ватой, а стекает вниз и частично выводится через вентиляционные отверстия.

Для правильного выполнения слоистой кладки с минераловатным утеплителем необходимо использовать закладные детали, которые свяжут оба слоя стены. Это могут быть специальные гибкие связи из стали с антикоррозийным покрытием, стеклопластика или базальтопластика. Они устанавливаются с шагом 60 см по горизонтали и 50 см по вертикали. Связи также выполняют функцию крепежа утеплителя.

Пенополистирол в четыре раза дешевле минеральной ваты и не уступает ей по сопротивлению теплопередаче. Именно дешевизна пенополистирола делает его наиболее распространенным утеплителем в слоеных стенах. Однако проблема, связанная с его низкой паропроницаемостью, не позволяет назвать этот материал идеальным для использования в слоистой кладке. Очевидно, что вопрос диффузии паров не самый простой для понимания неспециалистами, и поэтому многие заказчики выбирают пенополистирол, тем более что строители не сильно их отговаривают от этого. Последствия низкой паропроницаемости утеплителя проявляются не сразу, но когда проблемы станут очевидными, то предъявить претензии уже будет довольно сложно. А последствия такие: несущий слой стены может переувлажняться; в помещении, где нет усиленной вентиляции, может появиться характерный запах плесени, нарушиться внутренняя отделка и т.д.

Пенополистирол является горючим материалом, а потому его нельзя оставлять открытым и, разумеется, никаких вентилируемых зазоров применять нельзя. Кроме того, согласно требованиям СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», при использовании пенопластов для утепления оконные и прочие проемы нужно обрамлять по периметру полосками минеральной ваты.

Как мы видим, и пенополистирол, и минеральная вата в структуре слоеных стен имеют недостатки. Вата намокает, а пенополистирол не пропускает пар. Если пароизолировать минераловатный утеплитель изнутри, то пары не будут проникать в его толщу, однако для их удаления понадобится принудительная вентиляция. Проблема увлажнения ваты снимается, если оставить вентиляционный зазор между ней и фасадным слоем. В случае с пенополистиролом помочь может только интенсивная вентиляция помещений.

Нужно отметить, что эффективность работы теплоизоляторов в слоистой кладке и долговечность слоистой ограждающей конструкции в целом во многом зависит от качества монтажа. Если были допущены ошибки, то их уже невозможно в дальнейшем исправить.

Наружное утепление со штукатурным слоем

Этот способ утепления более известен, как «мокрый фасад» или «фасадное утепление». Наружное утепление менее затратно, чем слоистое; к тому же косвенное удешевление возникает и за счет менее мощного фундамента, который не нагружается каменным фасадным слоем. Несущая часть стены при этом полностью защищается от всех внешних факторов, которые могли бы сократить срок ее службы. Кроме того, наружное утепление не позволяет водяному пару конденсироваться в толще стены, благодаря чему не она не отсыревает. Правда, так происходит только при качественном исполнении всех технологических слоев; при правильном их расчете и расположении.

В наружных системах утепления используется как минеральная вата, так и фасадный пенополистирол (марка 25Ф). Штукатурные слои, которые образуют внешнюю отделку, могут быть тонкослойными (7-9 мм) и толстослойными (30-40 мм). Тонкая штукатурка на теплом фасаде наиболее распространена. Не зависимо от типа утеплителя, его плиты монтируются к стене при помощи клея и тарельчатых дюбелей (5 шт/м²), причем основная несущая функция ложиться на клей, а дюбели помогают справиться с ветровой нагрузкой.

Стандартная система фасадного утепления, начиная от стены, состоит из:

• проникающая грунтовка;
• клеевой слой;
• теплоизоляция (расчитывавется, исходя из недостающего сопротивления теплопередаче);
• щелочестойкая стеклосетка, заключенная в слой клеевого раствора;
• кварцевая грунтовка;
• штукатурный слой.

На уровне первого этажа штукатурный слой делается вдвое толще, чтобы противостоять возможным ударным нагрузкам.

Утепление коттеджа снаружи, как правило, выполняет наемная бригада, поскольку самостоятально справиться с большим объемом работы довольно тяжело, и главное долго. А когда в качестве утеплителя используется минераловатные плиты, то необходимо как можно быстрее их отделать, чтобы дождь их не намочил. Пенополистирол тоже не рекомендуется оставлять без отделки надолго, т.к. он быстро разрушается от солнечного ультрафиолета.

Лучше всего использовать фирменные системы фасадного утепления, т.к. это исключает ошибки подбора материалов. При самостоятельном подборе есть риск, что некоторые технологические слои начнут конфликтовать между собой, что повлечет за собой их отслоение вплоть до обрушения фасада.

Теплые фасады с применением горючих утеплителей, в частности, пенополистирола, нуждаются в противопожарных рассечках - разделении 15-сантиметровыми полосами каменной ваты по этажам и обрамление такими же полосами оконных проемов, а также расположении по всей площади балконов и лоджий.

Долговечность наружных фасадных систем утепления исчисляется десятилетиями, но только при условии тщательного соблюдения технологии. Так, применяя для утепления минеральную вату, важно использовать паропроницаемую штукатурку, иначе волокнистый утеплитель будет накапливать влагу, диффундирующую из помещений, и упирающуюся в панонепроницаемый слой акриловой штукатурки.

В настоящее время наряду со стенами из кирпича и дерева, все чаще применяются технологии изготовления монолитных домов, в том числе и при помощи несъемной пенополистирольной опалубки, трехслойная конструкция с утеплителем посередине: между несущей стеной из кирпича или крупноформатных блоков и внешним слоем облицовочного кирпича создается прослойка из пенопласта. По теплоизоляционным свойствам такая система толщиной 35-40 см аналогична метровой кирпичной стене.

Востребованы технологии с применением крупноформатных блоков из пенобетона, газобетона и других модифицированных бетонов. Они обладают хорошими теплофизическими параметрами и рядом технологических преимуществ, но при строительстве элитного жилья все же не так востребованы. Для индивидуального жилищного строительства, возможно, очень перспективным штучным материалом следует считать крупноформатные блоки из поризованной керамики. Но сейчас в России их производит только одно предприятие: Санкт-Петербургская "Победа-Кнауф". Этот материал обладает уникальными характеристиками, он совмещает в себе эстетические и экологические свойства качественного керамического кирпича и технологичность крупноформатных блоков.

Строятся и сборные дома из сэндвич панелей на основе деревянного каркаса. Эти технологии могли бы решить очень многие проблемы в индивидуальном массовом строительстве, если бы удалось снизить цену их производства до 300-400 долларов за метр. Но все же, как правило, подобные здания стоят намного больше.

Традиционным материалом для России всегда являлось дерево. По-прежнему основными стеновыми материалами на сегодня остаются кирпич (до 50%) и древесина (около 30%).

В деревянном домостроении применяются в основном три известные архитектурно-строительные системы: домостроение из массивной древесины, каркасное и панельное домостроение. Как полагают специалисты, структура деревянного домостроения на ближайшие 10-15 лет (по оптимистичному прогнозу) будет выглядеть следующим образом: домостроение из массивной древесины - 35-40%, панельное деревянное домостроение - 30-35%, каркасное деревянное домостроение - 25-30%.

В общей стоимости стройматериалов для индивидуального дома деревянные детали и конструкции (стены, окна, двери, полы, перекрытия, крыша) составляют в зависимости от вида стен (кирпич или брус, бревно) от 40% до 75%. Поэтому малоэтажное жилищное строительство часто называют деревянным домостроением.

В существующей по России в настоящее время структуре продукции деревянного домостроения по конструктивным типам домов наибольший удельный вес занимают дома панельной конструкции - 70%, брусчатые и бревенчатые - 26%, каркасные - 4%.

Санкт-Петербург в этом плане имеет особый статус. Даже по сравнению с Москвой в Северо-западном регионе предпочтение отдается брусчато-бре-венчатым конструкциям. Объясняется это как наличием ресурса для подобного домостроения, так и эстетическими предпочтениями.

По мнению петербургских домостроителей, специализирующихся на дереве, этот рынок всегда имел положительную динамику. Особый рост был замечен в 2000-2003 годах. В этот период строительство деревянных домов приобрело более профессиональный характер. Компании, занимающиеся этим бизнесом, обрели достойную репутацию, а клиенты перестали ориентироваться на условную цену дома, отдавая предпочтение качеству.

Специалисты полагают, что рост рынка деревянного домостроения Петербургского региона с 2000 года составил не менее 30%. Если раньше основной тип деревянных домов был ориентирован на временное проживание (дачи и летние коттеджи), то теперь существенная доля клиентов предпочитает строить деревянный дом в непосредственной близости от города для постоянного проживания.

При разработке коструктивных решений приняты следующие характеристики основных строительных материалов и утеплителей:

Кирпич керамический пустотный М75, М100 (ГОСТ 530-90) плотностью 1400 кг/ м с коэффициентом теплопроводности 0,64 Вт/ м°С;

Сплошные блоки из ячеистого бетона у =600 кг/ м, с коэффициентом теплопроводности - 0,26 Вт/ м°С;

Пустотные блоки из керамзитобетона на керамзитовом песке g= 1000 кг/ м, с коэффициентом теплопроводности 0,4 Вт/ м° С;

Пустотные блоки из бетона на природных заполнителях у = 2400 кг/м с коэффициентом теплопроводности - 1,86 Вт/ м° С;

Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные у = 1000 кг/ м с коэффициентом теплопроводности - 0,29 Вт/ м° С для наружной обшивки;

Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные у = 600 кг/м с коэффициентом теплопроводности - 0,23 Вт/ м° С для внутренней обшивки;

Фанера клееная у = 600 кг/ м с коэффициентом теплопроводности- 0,18 Вт/м°С;

Плиты минераловатные повышенной жесткости «Роквул», «Изомат», «Парок» с р =130-142 кг/ м 3 и Х= 0,036-0,042 Вт/ м°К;

Плиты минераловатные полужесткие и для сухих систем утепления и колодцевой кладки из мелкоштучных материалов с р = 30-34 кг/ м и X = 0,36 Вт/ мК.

Плиты пенополистирольные «ТИГИ-КНАУФ» по ГОСТ15588-86 с антипиреном:

М 15 у=15 кг/м 3 X = 0,042 Вт/ мК;

М 25 у =25 кг/м 3 X = 0,039 Вт/ мК;

М 35 у =15 кг/ м 3 X = 0,037 Вт/ мК.

Конструктивные решения многослойных стен разработаны для жилых зданий, строительство которых будет осуществляться в климатических районах с количеством градусо-суток отопительного периода (ГСОП) 6000.

В зависимости от типа ограждающей конструкции может быть принята следующая этажность зданий:

- кирпичные стены с наружным утеплением толщиной 120 мм в стальном каркасе и толщиной 250 мм без стального каркаса - для 1-2-х этажных домов с мансардой;

- деревянные стены из бруса с наружным утеплением - для 1-2-х этажных домов с мансардой;

- 3-х слойные кирпичные стены с жесткими связями при толщине внутреннего слоя -120 мм - для одноэтажных домов, толщиной 250 мм - для 2-4-х этажных домов (с засыпным утеплителем - для 2-х этажных домов);

- 3-х слойные кирпичные стены с гибкими связями с плитным и засыпным утеплителем для жилых зданий высотой до 2-х этажей с мансардами. Кладку 3-х слойных кирпичных стен с жесткими и гибкими связями выполнять в строгом соответствии с указанием альбома «Технические решения теплоэффективных кирпичных наружных стен жилых зданий» с ГСОП-8000 НТК Центра Минстроя РФ;

И ячеисто-бетонных блоков с гибкими связями при толщине несущего слоя 190 мм (при щелевых камнях) и 200 мм (при ячеисто-бетонных блоках) - для одноэтажных домов с мансардой, а с несущим слоем 290 мм и 300 мм соответственно- для 2-х этажных домов с мансардой;

- колодцевые кладки из щелевых камней и ячеисто-бетонных блоков с жесткими связями при толщине несущего слоя 190 мм (при щелевых камнях) и 200 мм (при ячеистобетонных блоках) - для одноэтажных домов с мансардой, с наружным слоем 190 мм и несущим слоем 390 мм (при щелевых камнях) - для 4-5 этажных домов;

- каркасные деревянные стены - для 1 -2-х этажных домов с мансардой;

- монолитные стены из армированного бетона с наружным утеплением - для домов от 1 до 9 этажей с подтверждением расчетом на прочность.

Облегченная кладка из пустотелого кирпича с гибкими связями и керамзитовым гравием с внутренней стенкой 250 мм и наружной - 120 мм:

1- кладка: - керамзитобетонные камни; 2 - утеплитель - пенополистирол М25

Стена толщиной 250 мм с наружным утеплением и облицовкой плиткой (утеплитель - пенополистирол по ГОСТ 15588-86, у = 40 кг/м 3):

1 - кирпичная кладка на цементно-известковом растворе; 2 - клей для приклеивания пенополистирольных плит; 3 - пенополистирол М35, 6=120 мм; 4 - армирующая сетка; 5 - дюбели; 6 - штукатурка по сетке; 7 - облицовка плиткой; 8 - гипсокартонная плита

Облегченная кладка из пустотелого кирпича с гибкими связями с утеплителем из пенополистирола ГОСТ 15588-86 у =40 кг/м с внутренней стенкой - 250 мм и наружной - 120мм. Примечание: гибкие связи изготавливаются из оцинкованной стали В р -I и устанавливаются через 600 мм как по горизонтали, так и по вертикали в шахматном порядке (СНиП 2.03.01.84):

1 - кирпичная кладка; 2 - утеплитель - пенополистирол Ml5 6=14 см; 3- гипсокартонная плита

Стены комбинированные с облицовкой канадскими плитами (фирма А-7):

1- канадская плита с пенополиуретановым утеплителем 6=50 мм; 2- крепление плиты к основному каркасу саморезами М 4 х 35; 3- заделка швов базальтовой породой и силиконовым герметиком; 4- каркас стены из брусьев 40 х 120 мм с шагом 1,2 м с обвязкой понизу и поверху; 5- рубероид; 6,8- фанера (6=12 мм); 7- утеплитель - минерало-ватные плиты: 6=120 мм

1- деревянная стена из бруса 150x150 мм; 2- утеплитель - минплита 6=100;

3- горизонтальный деревянный держатель из двух досок 6=32 мм и

бобышек =160 мм с шагом 400 мм толщиной 40 мм; 4- гвозди для крепления поз. 3

к стене и бобышек к доскам; 5- вертикальный фасонный держатель;

6 - облицовочная плитка

Стены из пеногазобетонных блоков (190 х 190 х 390 мм) с наружным утеплением по системе «ХЕКК»:

1- кладка из блоков; 2- клей для приклеивания пенополистирольных плит;

3- утеплитель - плита из пенополистирола М 35 толщиной ПО мм;

4- армирующая сетка; 5 - дюбели; 6 - штукатурка по сетке «ХЕКК» толщиной

6-8 мм; 7 - накрывочный штукатурный слой «ХЕКК» 7 мм

Деревянная стена из бруса 6=150 мм с наружным утеплением минераловатными плитами компании «БИК» по технологии чешской фирмы «Икс штайн» (система СПИДИ):

1- кладка: - керамзитобетонные камни; 2 - утеплитель - пенополистирольные

плиты М 25, 6=220 мм

Облегченная кладка из пустотелого кирпича с гибкими связями с утеплителем из минплиты компании «БИК» с внутренней стенкой - 250 мм и наружной - 120 мм:

1- кирпичная кладка; 2 - минераловатные плиты 6=100 мм; 3 - гипсокартонная плита

Облегченная кладка из пустотелого кирпича с жесткими связями с утеплителем из минваты g = 200 кг/мЗ ГОСТ 9573-82 с толщиной внутренней и наружной стенки - 120 мм:

1- кирпичная кладка: 2 - утеплитель - плита П-200 г. ГОСТ 9573-82, 6=220 мм

Монолитная железобетонная стена с наружным утеплением по системе «ХЕКК» с утеплителем из пенополистирола по ГОСТ 15588-86 у =40 кг:

1- железобетонная армированная стена 6=100 мм; 1а - клей для приклеивания

пенополистирольных плит; 2 - утеплитель - пенополистирол 6=130 мм М 35;

3 - армирующая сетка; 4 - дюбели; 5 - штукатурка по сетке «ХЕКК» толщиной

6-8 мм; 6 - накрывочный штукатурный слой «ХЕКК» - 7 мм

Деревянная стена из бруса 150 х 150 мм с наружным утеплителем по системе «ХЕКК» с утеплителем из пенополистирола ГОСТ 15588-86 у = 40 кг/ м 3:

1 - стена из бруса 150 х 150 мм; 2 - клей для приклеивания пенополистирольных плит; 3- утеплитель - пенополистирольные плиты 6=100 мм, М 35; 4 – армирующая сетка; 5 - дюбели; 6 - штукатурка по сетке «ХЕКК»; 7 – накрывочный штукатурный слой «ХЕКК» - 7 мм

Стены из сплошных блоков из ячеистого бетона у =600 кг/м с жесткими связями и утеплителем из минераловатных плит компании «БИК» при толщине внутреннего слоя 300 мм и наружного - 145 мм:

1- кладка из ячеистого бетона; 2 - утеплитель - минераловатные плиты 90 мм;

3 - гипсокартонная плита

Стены из сплошных блоков из ячеистого бетона у =600 кг/м с гибкими связями с утеплителем из пенополистирола у =40 кг/м при толщине внутреннего слоя - 300 мм и наружного - 145 мм:

1 - кладка: блоки из ячеистого бетона; 2 - утеплитель - пенополистирольные плиты М25, 6=100 мм; 3 - гипсокартонная плита; 4 - гибкие связи

Стены из сэндвич-панелей на основе деревянного каркаса с утеплителем минеральной ватой базальтовых пород «Rockwool» с гидроизоляцией:

Наружная стена со штукатурным покрытием:

Наружная стена с облицовкой кирпичом:

Наружная стена с горизонтальной облицовкой деревом (блок-хаус):

Внутренняя несущая стена :