О минимальной толщине несущих кирпичных стен [техническая экспертиза зданий и сооружений]
В.В. Габрусенко
Нормы проектирования (СНиП II-22-81) разрешают принимать минимальную толщину несущих каменных стен для кладки I группы в пределах от 1/20 до 1/25 высоты этажа. При высоте этажа до 5 м в эти ограничения вполне вписывается кирпичная стена толщиной всего 250 мм (1 кирпич), чем и пользуются проектировщики — особенно часто в последнее время.
С точки зрения формальных требований, проектировщики действуют на вполне законном основании и энергично сопротивляются, когда кто-то пытается их намерениям препятствовать.
Между тем тонкие стены наиболее сильно реагируют на всевозможные отклонения от проектных характеристик. Причем даже на такие, которые официально допустимы Нормами правил производства и приемки работ (СНиП 3.03.01-87). В их числе: отклонения стен по смещению осей (10 мм), по толщине (15 мм), по отклонению на один этаж от вертикали (10 мм), по смещению опор плит перекрытия в плане (6…8 мм) и пр.
К чему приводят эти отклонения, рассмотрим на примере внутренней стены высотой 3,5 м и толщиной 250 мм из кирпича марки 100 на растворе марки 75, несущей расчетную нагрузку от перекрытия 10 кПа (плиты пролетом по 6 м с обеих сторон) и веса вышележащих стен. Стена рассчитана на центральное сжатие. Её расчетная несущая способность, определенная по СНиП II-22-81, составляет 309 кН/м.
Допустим, что нижняя стена смещена от оси на 10 мм влево, а верхняя стена — на 10 мм вправо (рисунок). Кроме того, на 6 мм вправо от оси смещены плиты перекрытия. То есть, нагрузка от перекрытия N1 = 60 кН/м приложена с эксцентриситетом 16 мм, а нагрузка от вышележащей стены N2 — с эксцентриситетом 20 мм, тогда эксцентриситет равнодействующей составит 19 мм. При таком эксцентриситете несущая способность стены снизится до 264 кН/м, т.е. на 15%. И это — при наличии всего двух отклонений и при условии, что отклонения не превышают допустимые Нормами значения.
Схема действия усилий на стену при допустимых отклонениях
Если добавить сюда несимметричное нагружение перекрытий временной нагрузкой (справа больше, чем слева) и «допуски», которые позволяют себе строители, — утолщение горизонтальных швов, традиционно плохое заполнение вертикальных швов, некачественная перевязка, искривление или наклон поверхности, «подмолаживание» раствора, чрезмерное использование половняка и т. д. и т. п., — то несущая способность может снизиться еще не менее чем на 20…30%. В итоге перегрузка стены превысит величину 50…60%, за которой начинается необратимый процесс разрушения. Процесс этот проявляется не всегда сразу, бывает — спустя годы после завершения строительства. Причем надо иметь в виду, что чем меньше сечение (толщина) элементов, тем сильнее отрицательное влияние перегрузок, поскольку с уменьшением толщины уменьшается возможность перераспределения напряжений в пределах сечения за счет пластических деформаций кладки.
Если добавить ещё неравномерные деформации оснований (вследствие замачивания грунтов), чреватые поворотом подошвы фундамента, «зависанием» наружных стен на внутренних несущих стенах, образованием трещин и снижением устойчивости, то речь уже пойдет не просто о перегрузке, а о внезапном обрушении.
Сторонники тонких стен могут возразить, что для всего этого нужно слишком большое сочетание дефектов и неблагоприятных отклонений. Ответим им: подавляющее большинство аварий и катастроф в строительстве происходит именно тогда, когда в одном месте и в одно время собирается несколько негативных факторов — в этом случае «слишком много» их не бывает.
КИРПИЧНЫЕ СТЕНЫ | Архитектура и Проектирование
Кладка из кирпича. Правила осуществления кладки из кирпича. Толщина стен жилых зданий. Максимально допустимое ослабление рабочего сечения стен оконными и дверными проемами. Виды, свойства и характеристики стенового кирпича. Размеры кирпича. Увязка порядовок из кирпича разных размеров. Толщина и расстояние между стенами. Вертикальные выемки и штрабы в стенах. Минимальная толщина стен подвала.
Кладку стен из кирпича следует осуществлять по отвесу горизонтальными рядами с соблюдением правил перевязки. Для стен под штукатурку (кирпич для внутренних рядов не защищен от атмосферных воздействий) применяют кирпич марок 100, 150; для неоштукатуренных стен (лицевой кипич, устойчивый к атмосферным воздействиям) —полнотелый кирпич марок 150, 250, 350.
Толщина стен жилых зданий
При определении приведенной в таблицах толщины стен учтены нормы: для нагрузок — DIN 1055; для расчета на устойчивость — DIN 1053 и 4232; теплоизоляционные свойства для II климатического района ФРГ— DIN 4108; звукоизоляция — DIN 4109; огнестойкость — DIN 4102.
Рис. 1 — 4 учитывают расположение перекрытий под прямым углом к наружным и внутренней продольной стенам; ширину здания не более 10,5 м; высоту подвального этажа ≤ 2,5 м; 1-го этажа ≤3,5 м, остальных этажей ≤ 3 м.
Устойчивость стен обеспечивается в соответствии с DIN 1053 (табл. 3).
Приняты нагрузки от: плоских покрытий ≤ 300 кг/м2, скатных крыш ≤ 250 кг/м2, лестниц 850 кг/м2, междуэтажных перекрытий 400, 500, 600 кг/м2 (см. таблицы).
Максимально допустимое ослабление рабочего сечения стен оконными и дверными проемами (в %) для:
наружных стен подвал………≤ 35
наружных стен надземных этажей.
………≤ 50 — 60
несущих внутренних стен………≤ 30
стен лестничных клеток……..≤ 20
межквартирных перегородок и брандмауэров……..0
Для стен лестничных клеток учтены предписания органов строительного надзора по обеспечению их тепло- и звукоизоляции и огнестойкости.
Приведенные в таблицах величины толщин брандмауэров, стен лестничных клеток и междуквартирных стен обеспечивают восприятие ими нагрузок от междуэтажных перекрытий пролетом до 2,5 м (g + p = 600 кг/м2). Если брандмауэр одновременно служит торцовой стеной, то его толщину определяют так же, как для других наружных стен.
При соблюдении приведенных выше условий можно принимать толщину стен по таблицам без проверочного расчета на прочность и устойчивость.
Для определения толщины разных стен одного и того же здания можно пользоваться разными таблицами, например для более нагруженной внутренней продольной стены таблицей для кирпича более высокой прочности, чем для наружных стен.
| 1. Увязка порядовок из кирпича разных размеров (см. табл. 2) |
2. Разрез здания. Нагрузка на покрытие g + p = 300 кг/м2 горизонтальной проекции; 3. План; 4. Нагрузка на крышу g + p =250 кг/м2 горизонтальной проекции |
Таблица 1. Виды, свойства и характеристики стенового кирпича:
| Наименование | Объёмная масса кг/ дм3 | Временное сопротивление на сжатие кг/дм2 | Морозостойкость | Паспорт | ||
| В среднем | Для отдельных кирпичей | В среднем | Для отдельных кирпичей | |||
Виды кирпича с объёмной массой 1,2 кг/дм3 (объём 1 ½ кирпичей нормального размера равен объёму 2 кирпичей уменьшенного размера, т. е. 3000 см3 | ||||||
| Пористый кирпич, 1,2 х 60 | 1,2 | 1,3 | 60 | 50 | Не устанавливается | Не требуется |
| Дырчатый кирпич с горизонтальными отверстиями 1,2/60 | ||||||
| С вертикальными отверстиями 1,2/100 типов А, В | 100 | 80 | — | — | ||
| С вертикальными отверстиями 1,2/150 типов А, В | 150 | 120 | — | — | ||
| Другие виды кирпича | ||||||
| Клинкер с вертикальными отверстиями. М – 350 | 1,6 | 1,7 | 350 | 300 | Не устанавливается | Не требуется |
| Полнотелый кирпич М – 100 | 1,8 | 1,9 | 100 | 80 | — | — |
| Полнотелый кирпич М – 150 | 150 | 120 | Не устанавливается | Не требуется | ||
| Лицевой кирпич М – 150 | ||||||
| Лицевой кирпич М – 250*** | 250 | 200 | — | — | ||
| Высокопрочный кирпич М – 350 | 1,8*** | 350 | 300 | — | — | |
**** — минимальные значения
Таблица 2.
Размеры кирпича по DIN 105:
| Размеры кирпича | Длина, см | Ширина, см | Высота, см |
| уменьшенный | 24 | 11,5 | 5,2 |
| стандартный | 7,1 | ||
| полуторный | 11,3 | ||
| увеличенный в 2 ½ раза |
Таблица 3. Толщина и расстояние между стенами по DIN 10503:
| Толщина несущих стен, см | Высота этажа, м | Устойчивые стены | ||
| Толщина на 1 – 4 этаже, считая сверху, см | Толщина на 5 – 6 этаже, считая сверху, см | Расстояние между стенами, м | ||
| ≥ 11,5 ≤ 17,5 | ≤ 3,25 | ≥ 11,5 | ≥ 17,5 | ≤4,5 |
| ≥ 17,5 ≤ 24 | ≤ 3,25 | ≤6 | ||
| ≥ 24 ≤ 30 | ≤ 3,5 | ≤8 | ||
| ≥ 30 | ≤ 5 | ≤8 | ||
Таблица 4.
Вертикальные выемки и штрабы в стенах по DIN 1053:
| Толщина стены, см | Выемка при кладке | Штрабы | Расстояние до проёмов, см | Расстояние до пересечений стен, см | ||
| Ширина, см | Толщина стен, см | Ширина, см | Глубина, см | |||
| 11,5 | — | — | Толщины стены | ≤ 2 | ≥ 36,5 | ≥ 24 |
| 17,5 | ≤ 51 | ≥ 11,5 | ≤ 3 | |||
| 24 | ≤ 51 | ≥ 11,5 | ≤ 4 | |||
| 30 | ≤ 63,5 | ≥ 17,5 | ≤ 5 | |||
| ≥ 36,5 | ≤ 76 | ≥ 24 | ||||
Таблица 5.
Минимальная толщина стен подвала:
| Толщина стены, см | Высота земли над уровнем подвала в м. при вертикальной нагрузке на стены | |
| Величина постоянной нагрузки | ||
| ≥ 5 т/м | ≤ 5 т/м | |
| 36,5 | 2,5 | 2 |
| 30 | 1,75 | 1,4 |
| 24 | 1,36 | 1 |
Эрнст Нойферт. «Строительное проектирование» / Ernst Neufert “BAUENTWURFSLEHRE”
Анатомия кирпичной облицовочной стены
Кирпич — едва ли не самый древний строительный материал. Небольшой, модульный, легко изготавливаемый из местных материалов, долговечный и не требующий особого ухода кирпич был излюбленным способом строительства на протяжении веков.
Кирпич традиционно используется в качестве конструкционного материала. Создавая стены и опоры из кирпича, архитекторы и строители могли строить большие и маленькие здания, от скромного дома до пещерного Колизея.
bba АРХИТЕКТОРЫ Но кирпич всегда был трудоемким строительным материалом. По мере роста стоимости рабочей силы кирпич все больше и больше становился материалом для элитных домов. И по мере того, как строительство из кирпича становилось все более дорогостоящим, мы стали меньше использовать кирпич в качестве конструкции и больше в качестве обшивки.Результатом стала разработка стены с облицовкой из кирпича и обработка кирпича как двухмерного декоративного элемента. Это имеет смысл с точки зрения стоимости, но кирпичная облицовка может вернуться к своему прошлому в качестве конструкционного материала.
Бад Дитрих, AIA Анатомия кирпичной облицовочной стены Кирпич представляет собой однослойную толщину. Это не похоже на старые структурные кирпичные стены, которые имели несколько вариантов прочности.
Кирпичная стена находится поверх фундаментной стены и отделена от деревянного каркаса воздушным пространством в один дюйм. Воздушное пространство позволяет любой воде, которая проникает в кирпич, падать и просачиваться через дренажные отверстия в самом нижнем ряду кирпича над уровнем земли.
В некотором смысле облицованная кирпичом стена действует как экран от дождя. Кирпич пористый, и есть вероятность, что вода может попасть через трещины в швах раствора и в других местах. Как мы все знаем, если вода может попасть внутрь, она попадет. Поэтому иметь способ избавиться от этой воды очень важно.
Теперь, когда мы познакомились с основами кирпичной облицовки стен, давайте посмотрим на различные узоры кирпичной кладки, которые у нас могут быть. Курс представляет собой горизонтальный слой кирпичей.
Бад Дитрих, AIA Бегущая связка должна быть наиболее распространенным типом кирпичной кладки, которую мы видим. По сути, это ряды кирпичей, уложенные один на другой в шахматном порядке, так что вертикальные швы раствора не совпадают.
Это традиционный кирпичный узор со ступенчатыми швами, придающий стене устойчивость и прочность. Как правило, все кирпичи имеют одинаковую текстуру, размер и цвет при непрерывной перевязке. Существуют варианты:
- A действующая облигация на одну треть , иногда называемая ложковой сгребающей связкой, имеет вертикальный шов, расположенный вдали от середины кирпичей сверху и снизу.
- Соединение коллектора имеет тот же общий рисунок, что и бегущее соединение, но с использованием кирпичного коллектора (короткая сторона) вместо кирпичного ложка (длинная сторона) в качестве открытой поверхности.
Связка стеком является наиболее современной моделью кирпичной кладки, так как в ней кирпич рассматривается скорее как экран, чем как стена. В этой схеме вертикальные и горизонтальные стыки выравниваются. Это создает узор, который, хотя и визуально легче, чем традиционная беговая связка, но немного слабее.
В результате торцы или верхние части кирпичей становятся видимыми. Количество рядов носилок (длинная сторона кирпича) между каждым рядом верхнего колонтитула будет определять, является ли образец американской облигацией, шотландской облигацией, английской облигацией или каким-либо другим стилем. Кроме того, несмотря на то, что на этой иллюстрации все заголовки представляют собой заголовки, это может быть комбинация заголовков и подрамников для создания растяжная связка узор.
Приятным элементом дизайна общего шаблона скрепления является возможность изменить цвет или текстуру кирпича или и то, и другое в верхнем ряду.
Это, безусловно, то, с чем можно поиграть, чтобы получить дизайн именно так, как вы хотите.
Независимо от того, представлены ли они в другом цвете или размещены впереди всей кирпичной стены для создания теней, будь то в крупномасштабном узоре или очень мелко, такие узоры привносят немного причудливости и стиля в то, что в противном случае могло бы быть просто большим, ровная стена из кирпича.
Bud Dietrich, AIA Обычно мы видим швы заподлицо с раствором, но есть много других способов обработки соединения кирпичей с помощью раствора. На этой иллюстрации швы скошены, то есть отодвинуты от лицевой стороны кирпича.
Вы можете пойти немного дальше с зачищенный шов , который похож на гребенчатый шов, но раствор «зачищается» еще дальше от лицевых поверхностей кирпича.Некоторые типы растворных швов включают с пробитым (раствор расположен под углом сверху вниз), выветренный (раствор расположен под углом снизу вверх) и вогнутый (раствор изогнут внутрь). Каждый из них имеет свой отличительный визуальный эффект. Фактически, Фрэнк Ллойд Райт использовал наклон (на горизонтальных стыках) и заподлицо (на вертикальных стыках), чтобы добиться своего фирменного акцента на горизонтальной линии.
Кирпичные дома — сплошная кладка против кирпичной облицовки
Хотя этот вопрос не находится в центре дебатов о единстве, мы в Онтарио должны понимать, что канадцы в остальной части этой страны думают, что мы немного спятили из-за нашей фиксации с кирпичными домами. Наша теория состоит в том, что люди в Онтарио выросли на таких историях, как «Три поросенка». Мы хотим дом, который никто не может пыхтеть, пыхтеть и сдувать.
Чего большинство жителей Онтарио не осознает, так это того, что есть два совершенно разных типа кирпичных домов: облицованный кирпичом и монолитный.
Полнотелая кладкаПолнотелую кладку также называют «Сплошной кирпич», «Двойной кирпич» и иногда «Кирпич и блок». В своей наиболее распространенной форме сплошная каменная стена состоит из внешнего слоя кирпича и внутреннего слоя кирпича (слой кирпича называется «виткой» в каменных кругах).
Причина, по которой полнотелая кладка является более точным описанием, чем полнотелый кирпич или двойной кирпич, заключается в том, что внутренняя сетка может быть не кирпичной. Поскольку внутреннюю сетку никогда не видно, кирпич иногда заменяют бетоном или шлакоблоком.
По мере того, как кирпичная стена увеличивается в высоту, возникает все большая и большая опасность того, что внутренняя часть отделится от внешней. Чтобы скрепить две перекладины вместе, устанавливаются перемычки, обычно через каждые шесть рядов.
Внешне кирпичи верхнего колонтитула выглядят как обычные кирпичи, за исключением того, что они короче. На самом деле они имеют такой же размер, как и обычный кирпич, однако устанавливаются боком, так что торец кирпича виден снаружи здания. Выступающие кирпичи действуют как мост между внешней и внутренней ветвями и предотвращают их разделение.
Таким образом, в большинстве сплошных каменных стен закладные кирпичи располагаются в каждом 6-м ряду или ряду. Иногда каждый кирпич в курсе является заглавным кирпичом, однако есть ряд общих шаблонов. Нередко можно увидеть два длинных кирпича, за которыми следуют два коротких, затем два длинных, а затем два коротких. (Длинные кирпичи, кстати, называются ложковыми.)
Иногда кирпичи кладут над окнами длинной стороной параллельно стене, но кирпич стоит на ее торце. Их называют солдатами.
Можно построить сплошную стену из каменной кладки, используя металлические связи, чтобы скрепить две кладки вместе. Когда это будет сделано, перекрывающие кирпичи не будут видны, и стену можно будет легко принять за облицованную кирпичом стену.
Нет никаких сомнений в том, что большому злому волку будет труднее всего разрушить эту стену. Конструктивно сплошные каменные стены очень прочны и при правильном уходе могут прослужить сотни лет.
Что такое кирпичный шпон?Если массивная кладка так хороша, то почему большинство кирпичных домов, построенных за последние 30 лет, строятся из облицовочного кирпича?
Во-первых, мы должны понимать разницу между облицовочным кирпичом и полнотелой кладкой. Самая большая разница в том, что при сплошной кладке кирпич держит дом. С кирпичной облицовкой дом держит кирпич!
Когда мы говорим «кирпичный шпон», мы не имеем в виду те маленькие тонкие кусочки, которые вы приклеиваете на кухонную стену. Мы имеем в виду честный кирпич. Тем не менее, стена имеет толщину всего в один сантиметр. За кирпичной облицовкой находится стена из деревянного каркаса, которая фактически поддерживает дом.
Кирпичный шпон, по сути, является сайдингом!
Кирпичная облицовка стала нормой, когда строительные нормы стали требовать изоляции наружных стен. Одним из лучших изоляторов является воздух. Большинство хороших утеплителей ничего не делают, кроме как задерживают воздух; Вот почему большинство утеплителей легкие и пушистые. Кирпич не совсем легкий и пушистый. Поэтому это не очень хороший изолятор. Таким образом, дом из кирпичного шпона на самом деле представляет собой деревянный каркасный дом, в котором полость между стойками в стене можно изолировать.
Стены возводятся, обшиваются и часто изолируются еще до укладки кирпича. По мере установки кирпича к стене деревянного каркаса прибиваются металлические стяжки. Важно, чтобы они были прибиты к шпилькам, а не только к обшивке. Металлические связи затем сгибаются так, чтобы они были горизонтальными, где они заделываются в растворные швы при возведении стены из кирпичной облицовки. Кирпичная облицовка строится на внешнем крае фундаментной стены так, чтобы между кирпичной облицовкой и обшивкой оставался воздушный зазор в один дюйм.
Короткий ответ — «не очень». При ветреном дожде влага будет проходить насквозь через кирпичную стену. Воздушное пространство в один дюйм позади кирпича позволяет этой воде стекать по задней поверхности кирпича. В нижней части стенной полости пластиковая или металлическая планка собирает воду и позволяет ей стекать через дренажные отверстия. Вы найдете дренажные отверстия, расположенные примерно на расстоянии 32 дюймов (каждый четвертый кирпич) вдоль верхней части фундаментных стен и над дверями и окнами.
Отверстия не только позволяют воде стекать из стены, но и позволяют ветру проникать за кирпич и создавать давление в однодюймовом воздушном пространстве между задней стороной кирпича и обшивкой. Хотите верьте, хотите нет, но это дополнительное давление воздуха уменьшает количество дождя, проникающего через стену.
Что лучше?
Ну, это зависит от ваших критериев. Стены из массивной кладки, безусловно, прочнее, однако стены из облицованного кирпичом достаточно прочны и, безусловно, лучше изолированы.