CC BY
15УДК 691.332.2
О.И. ПОНОМАРЕВ1, канд. техн. наук ([email protected]), А.М. ГОРБУНОВ1, инженер, О.С. ЧИГРИНА1, инженер, М.А. МУХИН1, инженер, А.В. ПЕСТРИЦКИЙ1, канд. техн. наук; В.В. КОЗЛОВ2, канд. техн. наук; М.В. КОРНЕВ3, канд. техн. наук
1 Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. А.В. Кучеренко Акционерного общества «Научно-исследовательский центр «Строительство» (ЦНИИСК им. А.В. Кучеренко АО «НИЦ «НСтроительство») (109428, г. Москва, ул. 2-я Институтская, 6)
2 Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН (127238, г. Москва, Локомотивный пр., 21)
3 НП «Ассоциация производителей силикатных изделий» (606000, Нижегородская обл., г. Дзержинск, пр-т Ленина, 111)
О разработке методического пособия по проектированию несущих и ограждающих конструкций из изделий на основе модифицированного силикатобетона
Обоснована необходимость выпуска методического пособия по проектированию «Несущие и ограждающие конструкции зданий с применением кладочных изделий на основе модифицированного силикатобетона, в том числе из крупных блоков с пазогребневым соединением», подготовленного в развитие свода правил СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции». Изложены основные положения документа, приведен краткий перечень дополнений к действующему СП, которые включены в методическое пособие. В пособии использован новый подход к оценке морозостойкости кладочных материалов наружных стен из модифицированного силикатного бетона; обосновано расширение области применения изделий из модифицированного силикатного бетона, в том числе в фундаментах и в помещениях с мокрым и влажным режимами эксплуатации. В состав документа включены данные о прочностных характеристиках кладки из силикатных изделий на клеевых растворах, методика расчета тонких ненесущих стен на горизонтальную нагрузку из плоскости, данные о пределах огнестойкости стен из кладочных стеновых изделий на основе модифицированного силикатобетона, а также основные характеристики, необходимые для расчета температурных полей для типовых решений стыковых соединений ограждающих конструкций с учетом теплопроводных включений.
Ключевые слова: каменные и армокаменные конструкции, крупные блоки из модифицированного силикатобетона, пазогребневое соединение.
O.I. PONOMAREV1, Candidate of Sciences (Engineering) ([email protected]), A.M. GORBUNOV1, Engineer, O.S. CHIGRINA1, M.A. MUKHIN1, Engineer, A.V. PESTRITSKY1, Candidate of Sciences (Engineering); V.V. KOZLOV2, Candidate of Sciences (Engineering); M.V. KORNEV3, Candidate of Sciences (Engineering)
1 Research Institute of Building Construction named after A.V. Koucherenko (TSNIISK named after A.V. Koucherenko) (6, 2nd Institutskaya Street, 109428, Moscow, Russian Federation)
2 Scientific-Research Institutes of Building Physics of the Russian Academy of Architecture and Building Sciences (21, Lokomotivny Proezd, 127238, Moscow, Russian Federation)
3 NP «Association of Manufacturers of Silicate Products» (111, Lenin Avenue, Dzerzhinsk, Nizhegorodskaya Oblast 606000, Russian Federation)
About Development of Guidance Manual for Design of Bearing and Enclosing Structures with the Use Products on the Basis of Modified Silicate Concrete
The need for release of the guidance manual for design "Bearing and Enclosing Structures of Buildings with the Use of Masonry Products on the Basis of Modified Silicate Concrete Including Large Blocks with a Tongue-and-Groove Connection" prepared in the development of the code specification SP 15.13330.2012 "Stone and Reinforced Masonry Structures" is substantiated. The main provisions of the document are outlined; a short list of additions to the current SP, which are included in the guidance manual, is presented. In the manual, a new approach to assessing the frost resistance of masonry materials of external walls made of modified silicate concrete is used; the expansion of the field of application of products made of modified silicate concrete including foundations and premises with wet and damp conditions of operation is substantiated. The document includes the data on strength characteristics of the masonry of silicate products on adhesive solutions, methods for calculating thin non-bearing walls for horizontal load from the plane, data on the limits of fire resistance of walls made of masonry wall products on the basis of modified silicate concrete as well as main characteristics required for calculating temperature fields for standard decision of butt joints of enclosing structures with due regard for heat-conducting inclusions.
Keywords: stone and reinforced masonry structures, large blocks of modified silicate brick, tongue-and-groove connection.
Специалистами ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, Научно-исследовательского института строительной физики РААСН, Ассоциации производителей силикатных изделий (НП АПСИ) и других институтов по результатам теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в РФ и за рубежом, подготовлена первая редакция методического пособия по проектированию несущих и ограждающих конструкций зданий с применением кладочных изделий на основе модифицированного силикатобетона, в том числе из крупных блоков с пазогребневым соединением.
Необходимость выпуска данного документа обусловлена наличием существенных изменений, произо-
шедших в строительном комплексе за последние годы [1]. Качественно изменилась база стройинду-стрии, построены новые и реконструированы существующие заводы, на которых введены в эксплуатацию технологические линии, оснащенные отечественным и импортным оборудованием по производству кладочных стеновых изделий нового поколения из силикатного бетона. На этих линиях установлено современное оборудование, внедрен контроль технологических процессов на различных этапах производства, используются более мощные прессы и автоклавы высокого давления, что обеспечивает максимальную плотность упаковки составляющих частиц (зерен песка, извести) и
научно-технический и производственный журнал f ptyj f ^дjjijJJljlrf
декабрь 2016
почти полное отсутствие непогасившихся зерен извести на выходе.
В связи с этим выпускаемая продукция существенно отличается по своим характеристикам от изделий, которые производились ранее, и обладает высоким качеством — стабильностью в части прочностных характеристик, геометрических размеров и физико-механических свойств. При высокой плотности (более 1800 кг/м3) кладочные стеновые изделия нового поколения характеризуются повышенными физико-механическими характеристиками: маркой по прочности блоков до М250—М300, маркой по морозостойкости до F100 [2-4].
В целях выделения на рынке строительных материалов силикатных кладочных изделий нового поколения, обладающих высокой прочностью и морозостойкостью, в пособии вводится термин «изделия из модифицированного силикатобетона».
В методическом пособии отмечается, что в действующих нормативных документах сохранились ограничения на применение силикатных изделий. Эти требования распространяются и на изделия, изготовленные на современных технологических линиях. Данные ограничения были включены в нормы в середине прошлого века в связи с относительно низким качеством выпускаемой тогда продукции [5]. Вместе с тем физико-механические характеристики кладочных стеновых силикатных изделий, изготавливаемых в настоящее время из материала повышенного качества нового поколения -модифицированного силикатобетона, позволяют существенно расширить область их применения. Многими специалистами, в том числе за рубежом, неоднократно поднимался вопрос о применении кладочных силикатных изделий в фундаментах зданий и помещениях с мокрым режимом эксплуатации [1]. Данное методическое пособие позволит учесть особенности изделий нового поколения из модифицированного силикатобетона и расширить область применения силикатных кладочных изделий.
При подготовке пособия были адаптированы и по возможности согласованы подходы и методики, принятые в российских и зарубежных нормах, в первую очередь в Еврокоде. При этом считалось необходимым оставаться в рамках привычных для российских проектировщиков требований к материалам, изделиям и конструкциям. В разделы пособия включен ряд положений, гармонизированных с европейскими нормами Е^1996 часть 1-1 и 1-2 «Каменные конструкции» [6, 7].
В состав методического пособия включены следующие разделы:
- материалы, применяемые для возведения конструкций из модифицированных силикатных бетонов;
- физико-механические свойства кладки, возводимой с применением кладочных изделий из модифицированных силикатных бетонов, в том числе с пазогребневым соединением вертикальных швов;
- расчет по первой группе предельных состояний конструкций, возводимых из кладочных изделий, выполненных из модифицированных силикатных бетонов;
— расчет по второй группе предельных состояний конструкций, возводимых из кладочных изделий, выполненных из модифицированных силикатных бетонов;
— конструктивные требования к элементам каменных конструкций, возводимых с применением кладочных изделий, выполненных из модифицированных силикатных бетонов;
— расчет на ветровые нагрузки конструкций тонких ненесущих стен, возведенных с применением кладочных изделий, выполненных из модифицированных силикатных бетонов;
— требования к огнестойкости стен, возведенных с применением кладочных изделий, выполненных из модифицированных силикатных бетонов;
— теплотехнические требования к ограждающим конструкциям стен, возведенных с применением кладочных изделий, выполненных из модифицированных силикатных бетонов;
— защита от шума.
Среди наиболее важных особенностей документа необходимо отметить следующее:
1. В пособии приведена таблица требуемых марок по морозостойкости каменных материалов наружных стен зданий и сооружений. При составлении таблицы был использован новый подход к оценке температурно-влажностного режима конструкции стены, в соответствии с которым величина требуемой морозостойкости кладки зависит не только от влажностного режима примыкающих внутренних помещений здания, но и от влажности наружного воздуха.
2. Расширена область применения изделий из модифицированного силикатного бетона в конструкциях фундаментов и в помещениях с мокрым и влажным режимом эксплуатации. Впервые в отечественных нормативных документах присутствует запись о возможности применения изделий из силикатного бетона в фундаментах зданий и сооружений. В дополнение к изменению № 2 к СП 15.13330 «Каменные и армокаменные конструкции» в методическом пособии указано, что использование кладочных стеновых изделий из модифицированного силикатобетона допускается в конструкции фундаментов и стен подвалов зданий при условии выполнения ряда ограничений, в том числе:
— в кладке наружных и внутренних стен подвалов, цоколей и фундаментов допускается применение силикатного кирпича и блоков пустотностью до 25% для зданий до трех этажей включительно, а при отсутствии грунтовых вод для шестиэтажных зданий без подвалов и технических этажей;
— морозостойкость кирпича и блоков для цоколей и фундаментов наружных стен должна быть не менее F100, а при наличии теплоизоляционного слоя не менее F35, прочность не ниже 20 МПа;
— наличия горизонтальной и вертикальной оклееч-ной гидроизоляции фундаментов и цоколей (не менее двух слоев);
— заполнения раствором вертикальных швов кладки;
— отсутствия кислых и агрессивных сульфатосодер-жащих грунтовых вод;
— выполнения кладки фундаментов на тяжелых растворах марки М100 и выше.
Расширена область применения кладочных стеновых изделий в помещениях с мокрым и влажным режимами эксплуатации. В пособии указано, что применение силикатных кирпича, блоков и плит перегородочных в санузлах, душевых, ванных комнатах допускается при условии наличия вертикальной гидроизоляции или облицовки внутренней поверхности стен плиткой.
Допускается использование силикатных изделий из модифицированного силикатного бетона в кладке конструкций, выступающих выше уровня покрытия (помещения лифтов и выходов на кровлю, вентиляционные трубы), и конструкций в зонах перепада высот разноэтажных секций при условии выполнения гидроизоляции данных конструкций на высоту снежного покрова.
3. По результатам проведенных в институте экспериментальных исследований даны расчетные прочностные характеристики кладки из силикатных изделий с соединением паз-гребень без заполнения вертикальных швов раствором;
4. При изложении методики расчета конструкций наружных ненесущих стен на ветровые нагрузки учтена
■ '■■Ч'.-: > Л ■ Г;-' научно-технический и производственный журнал ® декабрь 2016
Сечение 1-1
пк:
№
*- -1 1М
СйчАый 2-2
Рис. 1. Расчетная схема участка наружной стены с проемом
необходимость уменьшения влияния пульсационной
составляющей нагрузки. Для этого нормативное значе-
ние пульсационной составляющей ветровой нагрузки принято с понижающим коэффициентом.
5. Приведены основные положения и примеры расчета ненесущих многослойных стен на горизонтальную нагрузку, действующую из плоскости стены. При расчете стен без проемов ограждающая конструкция рассматривается как пластина, работающая в двух направлениях. При расчете стен с проемами ограждающие конструкции условно представляются в виде системы взаимосвязанных балок, воспринимающих нагрузку со всей площади стены и передающих ее на опоры (рис. 1).
Фактическое напряжение в сечении балок как в пролете, так и на опоре не должно превышать значений прочности кладки на растяжение при изгибе:
R = М^< ^
где R — прочность кладки на растяжение при изгибе; М — действующий на стену изгибающий момент; W — момент сопротивления расчетного сечения кладки; Rtb — прочность кладки на растяжение при изгибе.
6. В методическом пособии приведены значения пределов огнестойкости конструкций стен, перегородок и колонн, возводимых с применением кладочных стеновых изделий из модифицированного силикатобетона с пустотностью до 29% в зависимости от плотности и прочности стеновых изделий, толщины, пустотности, значений действующих нагрузок и эксцентриситета их приложения, вида и механических характеристик растворов для кладки, наличия или отсутствия защитной отделки (штукатурки).
Сечение 3-3 .............
Рис. 2. Фрагмент стены из кладочных изделий на основе модифицированного силикатобетона после проведения испытания на огнестойкость
Ф Несущие конструкции, выполненные клад-
^ кой из кирпича, камня, блоков и перегородочных плит, изготовленных из модифицированного силикатобетона, должны быть запроектированы и возведены таким образом, чтобы они сохраняли несущую способность в течение соответствующей продолжительности воздействия пожара.
В табл. В.1 — В.5 пособия приведены минимальные толщины несущих и ненесущих ограждающих и нео-граждающих стен, возводимых кладкой из силикатного кирпича и камня. Данные значения получены с учетом результатов испытаний на огнестойкость, проведенных на натурных образцах в лаборатории пожарной безопасности ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. На рис. 2 представлен фрагмент кладки после проведения испытания.
7. В приложении к методическому пособию приведены основные характеристики, необходимые для расчета температурных полей для типовых решений стыковых соединений ограждающих конструкций с учетом теплопроводных включений (линейных и точечных теплопроводностей).
В отличие от СП 230.1325800.2015 «Конструкции ограждающие зданий. Характеристики теплотехнических неоднородностей» в данном методическом пособии приведены коэффициенты удельных теплопотерь в стыковых соединениях без применения эффективного утеплителя для более высоких коэффициентов теплопроводности блоков (Хкам=0,6—1,06 Вт/(м-°С))[8].
Приводится пример расчета приведенного сопротивления теплопередаче фрагмента ограждающей конструкции из силикатных блоков, изготавливаемого из модифицированного силикатобетона. Результаты расчета показывают, что применение кладки стен из силикатобетона без использования дополнительного утепления возможно для южных районов РФ или для возведения производственных зданий, не требующих повышенной теплозащиты наружных стен.
Предложения по подготовке 2-й редакции методического пособия отправлять в адрес института: 109428, г. Москва, ул. 2-я Институтская, 6 или на электронный адрес: [email protected].
научно-технический и производственный журнал ^^(д
декабрь 2016
Список литературы
1. Сомов Н.В. Проблемы развития российской силикатной промышленности // Строительные материалы. 2013. № 3. С. 48-49.
2. Деркач В.Н., Демчук О.Г. Несущая способность при сжатии каменных стен из крупноформатных силикатных блоков // Строительные материалы. 2016. № 9. С. 26-30.
3. Деркач В.Н., Найчук А.Я. Экспериментальные исследования прочности каменной кладки из пазо-гребневых силикатных блоков // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 6. С. 77-82.
4. Корнев М.В., Корнева Т.П. Стойкость силикатных материалов в воде и агрессивных средах // Строительные материалы. 2015. № 10. С. 8-9.
5. СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 11-22-81*». М.: ФАУ «ФЦС». 2012. 74 с.
6. Eurocode 6. Design of masonry structures. Part 1-1: General rules for reinforced and unreinforced masonry strucrures. EN 1996-1-1:2005. The European committee for standardization. 2005. 123 p.
7. Eurocode 6. Design of masonry structures. Part 1-2: General rules - Structural fire design. EN 1996-1-2:2005. The European committee for standardization. 2005. 83 p.
8. СП 230.1325800.2015 «Конструкции ограждающие зданий. Характеристики теплотехнических неодно-родностей». М.: ФАУ «ФЦС». 2015. 93 с.
References
1. Somov N.V. Problems of development of russian silicate industry. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2013. No. 3, pp. 48-49. (In Russian).
2. Derkach V.N., Demchuk O.G. Bearing capacity of masonry walls made of large-size silicate blocks under compression. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2016. No. 9, pp. 26-30. (In Russian).
3. Derkach V.N., Naychuk A.Ya. Pilot studies of durability of a stone laying from tongue-and-groove silicate blocks. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2016. No. 6, pp. 77-82. (In Russian).
4. Kornev M.V., Korneva T.P. Resistance of silicate materials in water and aggressive media. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 10, pp. 8-9. (In Russian).
5. SP 15.13330.2012 «Masonry and reinforced masonry structures. The updated edition of SNiP II-22-81*». Moscow: FAU «FTsS». 2012. 74 p.
6. Eurocode 6. Design of masonry structures. Part 1-1: General rules for reinforced and unreinforced masonry strucrures. EN 1996-1-1:2005. The European committee for standardization. 2005. 123 p.
7. Eurocode 6. Design of masonry structures. Part 1-2: General rules - Structural fire design. EN 1996-1-2:2005. The European committee for standardization. 2005. 83 p.
8. SP 230.1325800.2015 «Construction enclosing of buildings characteristics of thermal conductive of inclusions». Moscow: FAU «FTsS». 2015. 93 p.
P«ÇM J2Wj9, r. KdiSHt. OpirfÇifp^ï™ TfKjifT. i. Bi-i TuacHHbii центр ' Киязнскн ярмартГ
TfflJ(t4£: (WS) S7M1 07. STO-StH 5 (круглосутонный)
«-mail: (¡+го>рзкзгсг и rtïfn.y-slgnitTOïieipo.iij. www.ejpokdion.rj
iÀ ®
научно-технический и производственный журнал
декабрь 2016
21
