Какой толщины должна быть стена из кирпича?
Кирпич для строительства зданий используется уже сотни лет. И даже несмотря на обилие прочих материалов, он не теряет своей актуальности среди потребителей и по сей день. А все благодаря той прочности, что присуща этому материалу – в процессе дальнейшей эксплуатации стена сможет выдерживать практически любую нагрузку в виде крыши, этажей и перекрытий. И как раз именно толщина стен дома из кирпича главным образом влияет на несущую способность всего сооружения в целом.
Таблица. 2 Размеры горизонтальных и диагональных борозд, пренебрежимо малые в расчетах. В случае горизонтальных и диагональных борозд, норма в пункте 3 рекомендует, чтобы каждая горизонтальная и диагональная борозда находились между одной восьмой высоты стены над потолком или под потолком. Также стоит обратить внимание на записи, размещенные под таблицей. Горизонтальная или диагональная борозда из окна должны быть не менее 0, 5 м, а горизонтальное расстояние между соседними бороздами должно быть не менее чем вдвое длиннее длинной борозды.
Кирпич, по сравнению с некоторыми другими материалами, обладает целым рядом неоспоримых достоинств. Сюда можно отнести: довольно низкую теплопроводящую способность, морозостойкость, прочность на изгиб и деформацию, долговечность, звукоизоляцию. Но все эти свойства могут быть потеряны, если кирпичная стена не имеет ту ширину, которая требуется для конкретных условий.
На рисунке 2 показаны размеры и расположение борозд, разрешенных для изготовления, без учета их присутствия при расчете. Рисунок 2 Горизонтальные и диагональные борозды, выполненные в готовой стене, которые не нужно включать в расчет несущей способности.
В зависимости от твердости используемых элементов кладки, канавки или выемки изготавливаются вручную или механически. В мягких материалах борозды обычно изготавливаются с ручным канавкой. В более твердых материалах вы можете использовать буровое сверло. Однако в твердых материалах рекомендуется сделать борозду с механической бороздой. Некоторые производители элементов каменной кладки формируют сверления этих элементов таким образом, что их можно легко использовать на каналах для установки. Такие элементы затем имеют борозду на поверхности, расширение которой позволяет получить доступ к сверлениям и их использование для установки.
Рассмотрим, какой толщины должна быть стена из кирпича по установленным стандартам.
Стандартные толщины кирпичной кладки
Какой бы вид кирпича не использовался для возведения конструкции, определить толщину стены довольно просто. Согласно установленным стандартам, этот параметр должен быть кратен половине его длины, т.е. 12 см.
Использование этих объектов требует значительного исполнительного режима - установочные каналы будут функционировать должным образом, только если кладка будет правильно закреплена в последовательных слоях стены. Воздействие борозд на пропускную способность стен обычно значимо. В мире на протяжении нескольких лет проводятся лабораторные испытания воздействия борозд на механические параметры стен. Исследования Фишера, Кирчига и Мойсиловича подробно описаны в документе. Стены были сделаны из керамических и силикатных блоков.
В обширных исследованиях Киртшига, выполненных из силикатных стенок разной высоты и ширины с различными бороздами, наблюдалось значительное снижение стойкости к сжатию по сравнению с грузоподъемностью контрольных элементов. Снижение несущей способности стенки было пропорционально уменьшению поверхности стенки, вызванной наличием канавок и углублений. В случае вертикальных борозд, которые не простирались через стену, наблюдалось дополнительное 15-процентное снижение несущей способности из-за концентрации напряжения на концах борозд.
Но кирпичные блоки, выпускаемые сегодня на заводах, могут быть разного типоразмера. К тому же, строители, работая с материалом, применяют и различные схемы кладки. А значит, и стены в итоге будут разниться по своей ширине. Приведем таблицу, в которой указана толщина кирпичной стены по СНИП II-22-81, в зависимости от количества используемых кирпичей и типа кладки:
Значительное ухудшение грузоподъемности также было достигнуто при использовании горизонтальных борозд, расположенных на половине высоты стен. Построенные в стенах борозд вызвали значительное снижение величины разрушающего напряжения и зависели от ориентации борозд. В случае диагональных разрезов снижение прочности составило от 18, 9 до 35, 1%. Значительное снижение максимального напряжения наблюдалось также в образцах с горизонтальными бороздами, тогда снижение составляло от 13, 8 до 25, 0%. Неожиданное значительное падение грузоподъемности 18, 8% и 21, 5% было также обнаружено в моделях с вертикальными бороздами.
По таблице можно легко определить, какую именно толщину имеет кладка по той или иной схеме. К примеру, стена, выложенная в 1.5 кирпича, имеет ширину 38 см, а в 2.5 кирпича – 64 см. А небольшие расхождения цифр от тех показателей, что должны быть кратны 12, связаны с тем, что между несколькими слоями строительных блоков предусмотрена бетонно-цементная прослойка.
Типичные ошибки при создании борозд. Наиболее распространенные ошибки связаны с выполнением борозд с размерами, превышающими предельные значения, приведенные в таблице. 1 и 2, без надлежащих расчетов стены. На рисунках 3-5 показаны примеры неподходящих борозд.
Необходимы и необходимы борозды и углубления в стенах кладки. Однако важно отметить, что борозды значительно влияют на механические параметры стенки. Еврокод 6 дает предельные значения вертикальных и горизонтальных диагональных и диагональных выступов, реализация которых не требует учета их влияния на несущую способность стен. Превышение этих допустимых значений требует расчета статической прочности с учетом уменьшения площади поперечного сечения стенки через борозды и выемки. Выполнение борозд и полостей в стене также влияет на ухудшение тепловой и акустической изоляции стен.
Но есть и минимальная толщина стен в кирпичном доме, установленная современными стандартами на каменные и армокаменные конструкции – при высоте объекта до 3 этажей ширина кирпичной кладки должна быть не менее 120-150 мм.
Стандартная толщина кирпичной стены
Проектирование каменных конструкций. Часть 1-1: общие правила для армированных и невооруженных кладочных сооружений. Моисилович, элементы масонства с погонами: поведение при сжатии, «Строительные и строительные материалы», том 25. Большинство домов, которые в настоящее время строятся в нашей стране, имеют структуру каменной кладки. Это означает, что сборка стен кладки отвечает за обеспечение сопротивления дома. Раньше в традиционном строительстве каменной кладки конструкция была полностью изготовлена из кирпича с цементным раствором, теперь вместо современных зданий кирпичи дополняются полюсами и ремнями, которые вносят существенный вклад в прочность здания.
Какая толщина стены наиболее экономически обоснована?
По мнению многих профессиональных строителей, ширина кирпичной стены более чем в 38 см экономически нецелесообразна. Кирпич сам по себе является очень прочным материалом, а потому для усиления конструкции и улучшения ее теплоизоляционных свойств выгодней порой применять некоторые другие дополнительные мероприятия, нежели чем увеличивать толщину стены. Тяжелое сооружение будет только увеличивать нагрузку на фундамент. В итоге получится, что бюджет строительства значительно увеличится, поскольку придется усиливать основу здания.
Почему так важны железобетонные элементы - стойки и ремни?
На техническом языке структурная система стен каменной кладки в сочетании с колоннами и ремнями называется кладкой. Кирпич и раствор в суставах, которые составляют стену, имеют очень хорошую прочность на сжатие, но имеют незначительную устойчивость к растяжению. Кроме того, поведение стены от простой кладки до землетрясения не очень хорошо. Если землетрясение приводит к силовой структуре, которая находится над сопротивлением стены, она внезапно и яростно ломается.
Железобетон, с другой стороны, способен выдерживать как растягивающие, так и сжимающие напряжения, а разрывание железобетонных элементов намного менее шаткое, чем стена из кладки. Обрамление стены из кладки в железобетонных колоннах и ремнях можно сравнить с вытягиванием ствола с железными кругами. Существует стена, которая очень хорошо выдерживает требования, вызванные землетрясениями. Литье бетона в ремнях и плоскостях непрерывно приводит к унитарному поведению структуры: таким образом, все стены будут участвовать в прочности конструкции.
Толщина стены в 2 кирпича и более получается немаленькой, поэтому такую схему кладки используют, в основном, при возведении крупных промышленных объектов, где предельно важно придать сооружению максимальную прочность.
А чтобы повысить теплотехнику и изоляцию кирпичных строений, сегодня применяются следующие способы:
Для сильных сторон материалов, перечисленных выше, очень важно немного обсудить вопрос о том, как строятся каменные дома. Время подъема стены значительно сократилось, и строительство также может быть увеличено с помощью менее квалифицированных рабочих.
Пересечения стен и углов, которые требуют особого внимания, теперь сделаны очень просто путем литья между кладочной кладкой из железобетонной колонны. Кирпичная кладка легко закрепляется в бетонных ямах, оставляя несколько клипов суставов в опалубке. Форма столбов и ремней относительно проста, панели опалубки покрывают свободные поверхности, ограниченные стенами.
- Монтаж вентилируемого фасада с использованием сайдинга, пиломатериалов или специальных панелей.
- Утепление стен простыми облицовочными материалами или нанесением слоя штукатурки.
- Чтобы снизить расходы на строительство индивидуального дома очень часто используется облегченная кладка блоков – по типу колодца. Это подразумевает возведение 2 стен на небольшом расстоянии друг от друга. При этом толщина стены в полкирпича равняется 12 см, а прослойка между 2 такими стенами будет выполнять функцию теплоизолятора. Диафрагмы между конструкциями при этом обеспечивают постройке необходимую по стандартам прочность. Образовавшуюся полость заполняют определенным теплоизолятором, например, керамзитом или пенобетоном.
- Утепление внутренней стороны стены теплоизоляционным материалом. Утеплитель при этом обязательно закрывается пароизоляционной прослойкой.
Толщина внутренних кирпичных стен
Перегородки внутри конструкции призваны разделять всю площадь на отдельные помещения, звуко- и теплоизолировать комнаты. Оптимальная толщина внутренних стен из кирпича – 12 см, т.е. здесь, как правило, используется кладка в полкирпича. Стен таких размеров вполне хватит для комфортного здесь проживания.
Здания и ремни могут быть сделаны на уровне, указанном в проекте, с большой легкостью, без необходимости тщательного расчета высоты кирпичей. Раствор раствора - просто наращивается до кратного кирпича и комплектуется бетоном для достижения квоты, установленной в проект.
Другими словами, роль шотландцев в строении каменной кладки не должна брать на себя горизонтальные силы. Если мы удалим весь кирпич из кирпича из кирпичной кладки, у нас не будет структуры, способной удерживать себя, не говоря уже об исключительной просьбе, такой как землетрясение. С другой стороны, использование камней небольшого размера имеет то преимущество, что оно не приводит к тому, что архитектурные помехи идеально подходят для толщины стенки кладки, и этого размера достаточно для выполнения роли стены со стенкой кладки.
Нередка практика, когда кирпичные блоки укладываются «на ребро». Так можно получить белее тонкую перегородку – 6,5 см. При этом можно немного сэкономить расходный материал. Правда, тепло- и звукоизоляция комнат будет оставлять намного лучшего.
Для снижения механических нагрузок на стену шириной в 12 см обычно применяют пористые или пустотелые силикатные блоки. В дальнейшем стены дополнительно утепляются для улучшения их технических характеристик.
Толщина наружных кирпичных стен
Минимальная толщина наружных стен из кирпича, при которой они будут служить прочной опорой и теплоизолировать внутренние помещения – 25 см.
Если возвести кирпичный дом с недостаточной толщиной наружных стеновых конструкций, в зимний период при пониженных температурах стены начнут мокреть. В этом случае, придется либо дополнительно утеплять сооружение, либо утолщать его. И тот, и другой вариант подразумевает лишние финансовые затраты.
Толщина несущих кирпичных стен
Предназначение несущих стен – принимать на себя всю тяжесть крыши, перегородок и всех верхних этажей. Совершенно естественно, что они должны быть намного прочнее остальных стен. Минимальная толщина несущей стены из кирпича – 38 см.
Некоторые внутренние перегородки в жилом здании тоже являются несущими. В данном случае, достаточной будет кладка в 1 кирпич, когда толщина стены получается 25 см. Такая конструкция сможет выдержать любые нагрузки от кровли и перекрытий, не деформируясь и не давая трещин.
Единственное исключение, когда внутренняя несущая стена должна быть более 25 см – стыковка плит перекрытий. Здесь, под действие внешних условий, будут образовываться деформации, которые могут привести к обрушению здания.
Как рассчитать расход материала при возведении кирпичных стен различной толщины?
Первый вопрос, который решается проектировщиком строительного объекта, это – какая оптимальная толщина кирпичной стены нужна в конкретном случае. Подбирая подходящий вариант кладки, специалист учитывает:
- Вид, марка и размеры кирпича.
- Погодные условия региона.
- Нагрузки, которые будут приходиться на стены.
Допустимая толщина стены в здании, возводящимся в холодном регионе – 25 см. Это толщина стены в 1 кирпич. Но без использования дополнительного слоя утеплителя ширину наружной стены придется увеличить до 38 или 51 см.
Стандартные размеры обычного кирпича: длина – 250 мм, ширина – 120 мм, высота – 65 мм. Расчеты будем проводить на примере здания со стенами в 4 м и 3 м, высотой 3 м. Стандартная толщина стен в кирпичном доме у нас будет равняться 25 см.
Зная основные геометрические размеры стен, для начала вычислим общую площадь поверхностей, которые предстоит возвести:
4*3+3*3+4*3+3*3=42 м 2
А теперь найдем площадь 1 кирпичного блока. Поскольку кладку мы осуществляем в 1 кирпич, то этот параметр вычисляется умножением ширины на высоту блока:
0,12*0,065 = 0,0078 м 2 .
Чтобы определить количество материала для возведения стен, общую их площадь нужно разделить на площадь 1 блока и умножить на количество кладок:
42/0,0078*1≈5385 шт.
Зная, что вес 1 м 3 кирпича составляет около 1800 кг, можно легко рассчитать то количество кирпичей, которое потребуется для возведения конкретного строительного объекта:
5385/1800≈3 м3
Итак, толщина стены из кирпича по ГОСТу, в зависимости от климатических условий региона и вида здания, может быть разной. Но имея в наличии проработанный специалистами чертеж с основными размерами стен и кладочной схемой, рассчитать расход основного материала можно и самостоятельно. Это поможет значительно сэкономить расходы в процессе работы, поскольку можно сразу закупить кирпичные блоки в необходимом количестве, избежав излишек материала.
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 N 1 = 60 кН/м приложена с эксцентриситетом 16 мм, а нагрузка от вышележащей стены N 2 - 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.
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.
Выводы
Толщина несущих стен должна составлять не менее 1,5 кирпичей (380 мм). Стены толщиной в 1 кирпич (250 мм) допускается применять только для одноэтажных или для последних этажей многоэтажных зданий.
Это требование следует внести в будущие Территориальные нормы проектирования строительных конструкций и зданий, необходимость в разработке которых давно назрела. Пока же можно только порекомендовать проектировщикам избегать применения несущих стен толщиной менее 1,5 кирпичей.