CC BY
81------ЖИЛИЩНОЕ -
СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 692.23
В.А. ТЕРЕХОВ, канд. техн. наук, заслуженный строитель России, президент Ассоциации производителей керамических стеновых материалов (АПКСМ); В.Г. ГАГАРИН, д-р техн. наук, член-корр. РААСН, НИИСФ РААСН; А.М. ГОРБУНОВ, М.О. ПАВЛОВА, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (Москва)
О нормах проектирования многослойных наружных стен из облегченной кладки в каркасных зданиях
Нормативно-техническая база строительства в СССР носила характер системы взаимоувязанных документов, комплексное применение которых позволяло проектировать и строить дома с использованием различных конструктивных систем и материалов. Изменение подхода к формированию современной нормативно-технической базы, возложение задачи финансирования на промышленные предприятия и другие организации влечет как методические ошибки, так и проникновение в нормативные документы лоббистских положений. На примере СНиП ¡¡-22-81* «Каменные и армокаменные конструкции» показано, что действующая редакция в комплексе с другими документами вполне отвечает ситуации в строительстве. С целью дальнейшей оптимизации документа и приведения его в соответствие с Законом «О техническом регулировании» следует увязать его положения с рядом «теплотехнических» нормативов, а также разработать развивающие документ пособия, рекомендации и руководства по проектированию и строительству.
Ключевые слова: нормативно-техническая база, каменные и армокаменные конструкции, каменная кладка.
Известно, что в СССР разрабатывался комплекс взаимоувязанных нормативных документов и стандартов. Отечественные нормативные документы и стандарты всегда считались одними из лучших в мире. Над ними трудились лучшие специалисты страны. Перед выпуском нормативно-технической документации и стандартов проходило их широкое обсуждение. На секциях НТС головных НИИ рассматривались замечания и предложения заинтересованных организаций - научно-исследовательских и проектных институтов, строительных и производственных организаций, предприятий стройиндустрии.
Большое внимание качеству нормативных документов и стандартов уделял Госстрой СССР, в котором было создано специальное управление по техническому нормированию и стандартизации - Главтехнормирование. Специалисты этого подразделения проводили проверку обоснованности включения в состав нормативных документов и стандартов вновь вводимых положений, контролировали различные юридические аспекты, проверяли порядок рассмотрения документов. Пересмотр и корректировка СНиПов и стандартов проводилась регулярно раз в 10-15 лет. В 1980 г. в целях ускорения внедрения в практику проектирования и строительства новейших разработок Госстрой СССР письмом от 14.05.80 г. № ИИ.24.2003, разрешил проектным организациям по согласованию с головными НИИ - авторами нормативных документов использовать передовые разработки, еще не вошедшие в действующие СНиПы и стандарты.
При этом развитие и совершенствование нормирования и стандартизации шло не революционным, а эволюционным путем. Все лучшее, что было сделано предшественниками, не отбрасывалось. Вносимые изменения увязывались с другими нормативными документами и стандартами. Этот комплекс работ и мероприятий требовал больших затрат, которые предусматривались в бюджетах разных уровней.
В 90-х гг. прошлого столетия при перестройке экономики нашей страны государственного финансирования совершенствования нормативной базы практически не было. Научно-исследовательские институты и другие авторы нормативно-технической документации были вынуждены за счет собственных средств проводить актуализацию и пересмотр СНиПов и ГОСТов. Неудивительно, что работы по актуализации нормативно-технической базы стали стремительно сокращаться. В настоящее время ряд документов действует в редакции четвертьвековой давности.
В качестве примера можно привести работы по актуализации СНиП 11-22-81* «Каменные и армокаменные конструкции». По результатам исследований, проведенных по хозяйственным договорам, включающих работы по изучению прочности и деформативности кладки из новых, ранее не выпускавшихся эффективных стеновых материалов, были подготовлены предложения для корректировки СНиП 11-22-81, новая редакция которого была разослана в научно-исследовательские и проектные организации, на производственные предприятия. По результатам рассмотрения отзывов специалистов на секции НТС ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко «Каменные и армокаменные конструкции» под председательством д-ра техн. наук П.Г. Лабозина при участии кандидатов техн. наук М.К. Ищука, А.В. Грановского, О.И. Пономарева и др. (протокол от 22.01.2002 г. № 1) предложенная редакция была одобрена.
Таким образом, в новую редакцию СНиП 11-22-81* «Каменные и армокаменные конструкции», введенную в 2003 г., внесены изменения, направленные на совершенствование конструкций каменных зданий в части повышения теплотехнических характеристик наружных стен за счет применения кладочных стеновых материалов нового поколения - камня из пористой керамики с рациональными
------жилищное
СТРОИТЕЛЬСТВО
ориентированными пустотами, пустотных бетонных камней и других изделий.
В частности, в СНиП 11-22-81* даны расчетные сопротивления сжатию кладки из керамических крупноформатных камней пустотностью 48-50% с вертикально расположенными пустотами шириной до 10 мм при высоте ряда кладки 200-250 мм на тяжелых растворах. Приведены понижающие коэффициенты к расчетным сопротивлениям кладки из бетонных камней пустотностью до 40%, которые могут иметь термовкладыши, существенно снижающие их теплопроводность. Введены также понижающие коэффициенты условий работы для кладки из керамического кирпича пустотностью 30-35% и ряд других изменений.
Следует отметить, что, с одной стороны, строительные нормы и правила нуждаются в постоянном развитии, совершенствовании и дополнении. С другой - невозможно бесконечно увеличивать объем этих документов, включая в него подробную детализацию различных конструктивных решений.
Ярким примером является применение облегченной кладки наружных стен в многоэтажных зданиях с внутренним железобетонным каркасом (сборным или монолитным, с диафрагмами жесткости), которые за последние 10-15 лет в нашей стране нашли широкое распространение.
В действующем СНиП 11-22-81* с учетом Пособия достаточно подробно указаны требования к проектированию несущих стен из облегченной кладки, в соответствии с которыми можно возводить кирпичные и каменные здания до 5 этажей. Для возведения зданий повышенной этажности в качестве несущих конструкций применяется монолитный или сборный железобетон. Такие здания нельзя отнести к кирпичным. Для их проектирования необходимо использовать другие нормативные документы.
Однако в ряде статей [1, 2] высказывается позиция, что СНиП 11-22-81* не содержит полной информации для возведения каркасных зданий повышенной этажности со стенами из облегченной кладки. В этой связи считаем необходимым вновь напомнить, что в нашей стране действует комплекс взаимоувязанных нормативных документов и стандартов. При проектировании конструкций наружных стен из облегченной кладки зданий с железобетонным каркасом необходимо учитывать требования следующих нормативных документов:
- СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»;
- СНиП 11-22-81* «Каменные и армокаменные конструкции»;
- СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»;
- СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции».
В перечисленных документах содержатся практически все основные указания, необходимые для расчета и проектирования многослойной кладки наружных стен. К наиболее важным следует отнести требования СНиПов по следующим вопросам.
1. Требования к горизонтальным деформационным швам в облицовочном слое определяются в соответствии с положениями СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия», где приведены предельные вертикальные прогибы элементов конструкций, а также требования к зазорам между смежными элементами (п. 10.7, табл. 19).
В п. 6 Приложения 6 к этому документу указано, что прогиб покрытий и перекрытий, ограниченный исходя из конструктивных требований, не должен превышать рассто-
яния (зазора) между нижней поверхностью этих элементов и верхом перегородок, витражей, оконных и дверных коробок и т. п., расположенных под несущими элементами.
Требования п. 6 Приложения 6 предусматривают также проведение расчета опорных элементов под наружными многослойными стенами на прогиб, который, в частности, не должен превышать 1/120-1/150 пролета для элементов длиной соответственно 3 и 6 м.
2. В отличие от несущих однослойных кирпичных стен (без эффективного утеплителя) наружная облицовка многослойной кладки отделена от внутреннего теплового контура утеплителем, а в некоторых случаях и воздушным зазором. Поэтому ее температура соответствует температуре наружного воздуха, а в летнее время при воздействии солнечной радиации лицевой слой значительно нагревается и имеет температуру более высокую (до 50оС). Таким образом, температурные перепады зима-лето могут составить 70-90оС для разных регионов.
В связи с этим при расчете кирпичной облицовки необходимо учитывать разницу температурных деформаций между облицовкой и опорными элементами. В отличие от традиционных стен облицовка многослойной кладки навесных стен опирается на железобетонный или металлический элемент, которые имеют другие физико-механические характеристики и температурные деформации.
В СНиП 2.01.07-85* указаны нормативные значения средних температур tw и ^ и перепадов температуры по сечению элемента в теплые и холодные "&с времена года для однослойных конструкций, а также необходимость расчетного определения указанных характеристик.
Средняя температура наружного лицевого слоя в первом приближении может быть определена по табл. 15 СНиП 2.01.07-85* как для однослойных конструкций стен неотапливаемого здания.
Расстояния между температурными швами в соответствии с п. 6.78 СНиП 11-22-81* в каменных зданиях следует устанавливать по расчету. Таблица 32 СНиП 11-22-81* «Каменные и армокаменные конструкции» допускается использовать только для основного слоя кладки, как это указано в п. 6.79.
В 2008 г. в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (руководитель темы М.К. Ищук) выпущен стандарт организации СТО 36554501-013-2008 «Методы расчета лицевого слоя из кирпичной кладки наружных облегченных стен с учетом температурно-влажностных воздействий», который включает основные положения по расчету наружных стен из облегченной кладки, в том числе проверку прочности кладки лицевого слоя; проверку прочности гибких связей на действие горизонтальных растягивающих усилий; назначение расстояний между вертикальными деформационными швами в лицевом слое кладки; назначение расчетной температуры для проектирования наружных стен с лицевым слоем из кирпичной кладки.
В СТО приведены также примеры расчета горизонтальных растягивающих напряжений в кладке; растягивающих усилий в гибких связях; назначения расстояний между вертикальными деформационными швами в лицевом слое кладки.
3. При проектировании многослойных наружных стен необходимо производить расчет гибких связей лицевого кирпичного слоя на действие горизонтальных усилий, вызываемых ветровыми нагрузками. Раздел 6 СНиП 2.01.07-85* содержит основные положения по определению ветровой
9'2010
11
------ЖИЛИЩНОЕ -
СТРОИТЕЛЬСТВО
нагрузки, которую, в частности, при расчете зданий выше 40 м необходимо выполнить с учетом средней статической и пульсационной составляющих.
Следует отметить, что при выборе и обосновании тех или иных конструктивных решений многослойных наружных стен проектировщикам необходимо принимать во внимание температурно-влажностный режим в многослойных конструкциях.
Массовое строительство зданий со стенами из облегченной кладки было вызвано изменениями требований к теплозащите зданий в 1995г. (Изменение №3 к СНиП 11-3-79* «Строительная теплотехника»). СНиП 11-3-79* «Строительная теплотехника» содержал основы для расчета таких конструкций. В нем была приведена основная формула для расчета приведенного сопротивления теплопередаче, было указано, что расчет производится с использованием двухмерных температурных полей фрагментов ограждающих конструкций.
В новом нормативном документе СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» совместно с СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» практически сохранились прежние теплофизические требования и методики расчета. Однако при проектировании конструкций этот путь, как правило, не используется. Проектировщики применяют приближенные методы расчета, которые в большинстве случаев ошибочны. В головную организацию НИИСФ РААСН проектировщики практически не обращались с целью расчета приведенного сопротивления теплопередаче стен различных конструкций с использованием различных материалов. Это привело к тому, что до недавнего времени строились здания не только с более низкими значениями сопротивления теплопередаче стен, чем предполагалось по проекту, но и с низкой надежностью и небольшой договечностью.
СНиП 11-3-79 «Строительная теплотехника» содержал требования к сопротивлению паропроницанию ограждающих конструкций. Однако расчеты конструкций на соответствие этим требованиям также практически не проводилось. Между тем в многослойных конструкциях с эффективным утеплителем, как правило, имеется зона конденсации, что указывает на возможность неблагоприятного влажностного режима. Этому вопросу в последние годы посвящено много исследований и публикаций.
В заключение отметим, что важное значение для обеспечения прочности и надежности стен из облегченной
кладки имеют вопросы технологии производства работ, которые должны учитываться при проектировании. Анализ технического состояния наружных стен зданий, принятых конструктивных решений и методов расчета показывает, что для обеспечения надежности в процессе эксплуатации фасадов зданий, возведенных с применением облегченной кладки, проектирование необходимо вести по специально разработанному нормативному документу, учитывающему комплекс мероприятий, в том числе требования по технологии строительства. Кроме того, необходима разработка соответствующих инструкций для эксплуатирующих организаций.
На совещании в Мосгосэкспертизе в феврале 2010 г. было отмечено, что для повышения эффективности контроля разработки проектной документации зданий со стенами из облегченной кладки необходим специальный документ, обеспечивающий нормативную базу для технического обоснования проектирования, возведения и эксплуатации данных конструкций.
Однако объем такого документа может достигать 50-70 страниц и более, поэтому включение его в состав СНиП, так же как и других требований к проектированию конструкций стен зданий, например из бетонных блоков с термовкладышами, из мелких трехслойных блоков, из силикатного кирпича и ячеисто-бетонных блоков и др., неоправданно. В новой трактовке СНиП II-22 «Каменные и армокаменные конструкции», или Свода правил, предусмотрена разработка приложений к основному документу. Эти приложения (пособие, руководство, рекомендации) могут разрабатываться достаточно подробно по каждому типу новых конструкций, которые могут найти эффективное применение в практике строительства. Они будут содержать требования, выполнение которых позволит избежать дефектов и повреждений в облицовке фасадов в период нормативного срока эксплуатации конструкций облегченных наружных стен каркасных зданий.
Список литературы
1. Новиков А.В. Причины возникновения дефектов в облегченной кладке // Технологии строительства. 2007. № 4.
2. Ищук М.К. Проблемы нормирования в области каменных конструкций // Строительные материалы. 2010. №4. С. 15-17.
СШЕШШАШВШАЯ ЛИй'РАййРА
Отечественный опыт возведения зданий с наружными стенами из облегченной кладки
М.К. Ищук
М.: РИФ «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ», 2009. 360 с.
Представлены результаты экспериментальных и расчет-но-теоретических исследований наружных облегченных стен с лицевым слоем из кирпичной кладки. На основе анализа причин возникновения дефектов стен и проведенных исследований были разработаны инженерные методы расчета наружных многослойных стен на различные виды воздействий с учетом поэтапности и длительности возведения, включая тем-пературно-влажностные.
Приведены конструктивные требования по назначению расстояний между вертикальными и горизонтальными деформационными швами, конструкции гибких связей, армированию кладки. Даны технические решения наружных стен как с горизонтальными деформационными швами, так и без них.
Монография рассчитана на работников проектных, строительных и контролирующих качество строительства организаций.
Ищук М.К.
Отечественный опыт возведения зданий с наружными стенами из облегченной кладки
Приобрести книгу можно в издательстве www.rifsm.ru e-mail: mail@rifsm.ru rifsm@mail.ru
тел./факс: (495) 976-20-36, 976-22-08
В книжном магазине «Дом технической книги» по адресу: 119334, Москва, Ленинский проспект, д. 40
