Исследование конструкций стен из кирпича

 «Энергосбережение и строительство»

Балух Виктор Петрович

к.п.н.,  почетный строитель России, учитель

«Исследование  конструкций стен из кирпича»

Тольятти  2022 год

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…..……………………………………………………………………

История кирпича как строительного материала              ……………………

Термины и определения в соответствии с ГОСТом 530-2007……………..

Виды кирпича………………………………………………………………….

Общие сведения о стенах…………………………………………………………

Наружные стены жилых и общественных зданий…………………………

Типы стен………………………………………………………………………....

Структура стен из кирпича………………………………………………….

Облегченные кирпичные стены…………………………………………….

Карниз………………………………………………………………………..

Оконные блоки в кирпичной стене………………………………………...

Заключение.....................................................................................................

Список литературы........................................................................................

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность данного исследования-проекта, выполненного в виде пособия, состоит в том, чтобы оказать помощь  начинающим строителям, как при строительстве сооружений так и при строительстве индивидуальных домов и студентам, ученикам школ с углубленным изучением архитектуры для усвоения методологии применения достижений научно-технического прогресса.

 Целью исследования-проекта (выполнен составом учеников) является повышение общепрофессиональной подготовки строителей на основе  систематизации и приведения технических решений наружных ограждающих конструкций жилых, общественных зданий Общесоюзного каталога типовых сборных железобетонных и стальных конструкций на материалах экспериментальных разработок ЦНИИПромзданий серии 2.030 – 2.01.

Объект исследования — экономное расходование материалов при проектировании малоэтажных жилых домов с кирпича.

Предмет исследования - новейшие варианты утепления кирпичных стен для различных конструктивных решений зданий с несущими и самонесущими кирпичными стенами.

  Задачи исследования - подобрать варианты утепления кирпичных стен разработанных с применением различных типов кладки для зданий разной этажности;

- типовые и экспериментальные конструкции,  представить в  виде пособия, которое  будет включать дополнительно  еще чертежи:

-узлов примыкания плит перекрытия к стене;

- чертежи серии 2.030 – 2.01 - Стены многослойные с эффективной теплоизоляцией.

Исследование ограждающих конструкций жилых и общественных зданий отвечает требованиям нормативного документа «Изменения №3 строительных норм и правил» СНиП П-3-79*** «Строительная теплотехника».

Данный проект развивает творческие способности учеников, которые занимаются в кружке «Юный строитель»  ДЮЦ «ПЛАНЕТА», создает стимул притока молодежи в сферу науки.

ИСТОРИЯ КИРПИЧА КАК СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА

Слово «кирпич» заимствовано из тюркских языков не ранее XIV века, перс. kerpiç. До кирпича - плинфа.

«Плинфа» - тонкая и широкая глиняная пластина - толщиной примерно 2,5 см. Изготавливалась в специальных деревянных формах. Плинфа сушилась 10-14 дней, затем обжигалась в печи. На многих плинфах находят клейма, которые считаются клеймами заказчика.

До XIX века техника производства кирпичей оставалась примитивной и трудоёмкой. Формовали кирпичи вручную, сушили только летом, обжигали в напольных печах-времянках, выложенных из высушенного кирпича-сырца. В середине XIX века были построены кольцевая обжиговая печь и ленточный пресс, обусловившие переворот в технике производства. В конце XIX века стали строить сушилки. В это же время появились глинообрабатывающие машины бегуны, вальцы, глиномялки. В наше время более 80 % всего кирпича производят предприятия круглогодичного действия, среди которых имеются крупные механизированные заводы, производительностью свыше 200 млн шт. в год.

Хотя вплоть до нашего времени широчайшее распространение имел во многих странах необожжённый кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резаной соломы, применение в строительстве обожжённого кирпича также восходит к глубокой древности (постройки в Египте, 3-2 тысячелетие до н. э.). Особенно важную роль играл кирпич в зодчестве Месопотамии и Древнего Рима, где из кирпича (45×30×10 см) выкладывали сложные конструкции, в том числе арки, своды и т. п. Ярким примером использования кирпичного строительства в России времён Иоанна III стало строительство стен и храмов Московского Кремля, которым заведовали итальянские мастера. «… и кирпичную печь устроили за Андрониковым монастырем, в Калитникове, в чём ожигать кирпич и как делать, нашего Русского кирпича уже да продолговатее и твёрже, когда его нужно ломать, то водой размачивают. Известь же густо мотыками повелели мешать, как на утро засохнет, то и ножём невозможно расколупить».

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В СООТВЕТСТВИИ С ГОСТом 530-2007

С 1 марта 2008 года введен в действие новый стандарт по керамическому кирпичу и камню ГОСТ 530-2007, взамен ГОСТ 530-95 и ГОСТ 7484-78. В настоящем стандарте применяется множество терминов, относящихся к кирпичу и камню. Некоторые из них нуждаются в разъяснениях, которые приведены ниже.

Определение кирпича:

- кирпич – керамические изделие, предназначенное для устройства кладок

одинарный кирпич нормального формата – кирпич с номинальными размерами 250*120*65мм;

- камень – крупноразмерный пустотелый керамический кирпич;

- кирпич полнотелый – кирпич, в котором отсутствуют пустоты;

- кирпич пустотелый (кирпич щелевой) – кирпич, имеющий сквозные пустоты различного размера;

- кирпич лицевой (кирпич отделочный, кирпич декоративный, фасадный кирпич, облицовочный кирпич) – керамическое изделие, обеспечивающее эксплуатационные характеристики кладки и выполняющее функции декоративного материала;

- кирпич рядовой (кирпич рабочий) - керамическое изделие, обеспечивающее эксплуатационные характеристики кладки.

Название граней кирпича:

- постель – рабочая грань (поверхность) кирпича, расположена параллельно основанию кладки;

- ложок – наибольшая грань кирпича, расположенная перпендикулярно к постели;

- тычок – наименьшая грань кирпича, расположенная перпендикулярно к постели.

Повреждения кирпича:

- трещина – разрыв кирпича без разрушения на части;

- сквозная трещина – разрыв по всей толщине кирпича с протяженностью до половины и более ширины кирпича;

- посечка – трещина на кирпиче с шириной раскрытия до 0,5мм;

- отбитость – механическое повреждение ребра, грани или угла кирпича;

- откол – дефект кирпича, вызванный наличием карбонатных или иных включений;

- шелушение – разрушение кирпича в виде отслоения от его поверхности тонких пластинок;

- половняк – две части кирпича, образовавшиеся при его раскалывании, кирпич со сквозными трещинами так же относиться к половняку;

- контактное пятно – участок поверхности кирпича, отличный по цвету, возникающий в процессе сушки или обжига и не влияющий на характеристики кирпича;

- черная сердцевина – участок внутри кирпича, обусловленный образованием в процессе обжига изделия закиси железа;

- высолы – водорастворимые соли, выходящие на поверхность керамического кирпича при контакте с влагой.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТЕНАХ

Стены - вертикальные конструкции, ограждающие внутренний объем здания от внешнего пространства, а также разделяющие объем здания на отдельные блоки или помещения (рис. 1).

Стены как ограждающие конструкции должны удовлетворять теплотехническим и звукоизоляционным требованиям, несущие стены должны быть достаточно прочными и устойчивыми. Кроме того, конструкция стен должна обеспечивать возможность возведения их индустриальными методами и быть долговечной, огнестойкой и экономичной.

Теплотехнические характеристики стен – сопротивление теплопередаче, теплоустойчивость, воздухопроницаемость – определяются нормами проектирования.

Звукоизоляционные качества стен оценивают либо расчетом, либо методом натурных испытаний аналогичных конструкций. При конструировании стен необходимо обеспечить индекс звукоизоляции не ниже нормативного значения.

Рис. 1. Архитектурно-конструктивные элементы и детали стен

1- цоколь; 2- оконный проем; 3- дверной проем; 4- перемычки; 5- простенок рядовой; 6- простенок угловой; 7- карниз венчающий; 8- карниз промежуточный; 9- поясок; 10- сандрик; 11- парапет; 12- фронтон; 13- ниша; 14- пилястра; 15- контрфорс; 17- раскреповка; 18- балкон; 19- лоджия; 20- эркер; 21- козырек.  

Прочностные характеристики стен обеспечиваются выбором материала и  конструированием стен, а также расчетом.

Устойчивость каменных стен обеспечивается выбором соответствующих соотношений толщины и свободной длины и высоты. Свободной длиной стены считается расстояние между двумя поперечными стенами, примыкающими к данной стене, а свободной высотой – высота этажа. Соотношения нормируются и обычно в зданиях жилого назначения принимаются: свободная длина – не более 2,5 свободной высоты, а толщина – не менее 1/25 свободной высоты стены.

НАРУЖНЫЕ СТЕНЫ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

Технические решения наружных ограждающих конструкций жилых и общественных зданий, приведенные в настоящем пособии, отвечают требованиям нормативного документа «Изменения №3 строительных норм и правил» СНиП П-3-79*** «Строительная теплотехника», принятым постановлением №18-81 от 11.08.95 г. Минстроя России.

Приведенные термические сопротивления стен жилых и общественных зданий

В соответствии с изменением №3 было предусмотрено резкое возрастание показателя требуемого приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций зданий, что радикально меняет подход к выбору материалов и конструкций наружных ограждений.

В таблице представлены технические решения конструкций наружных стен, как вызвавшие наибольшие трудности при переходе на новые теплотехнические нормативы.

Чтобы наружные стены из кирпича соответствовали новым теплотехническим нормативам, их следует выполнять слоистыми с использованием эффективных утеплителей (Приложение 1).

Ячеистобетонные наружные стены следует применять с дополнительным утеплением эффективными в теплотехническом отношении материалами.

Крупные легкобетонные блоки целесообразно выполнять слоистыми или в построечных условиях производить дополнительное утепление наружных стен.

КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ СТЕН

По восприятию нагрузок и характеру работы, в зависимости от конструктивной системы здания, стены разделаются на:  несущие, самонесущие и ненесущие (навесные).

Несущие стены воспринимают нагрузки от крыш,  перекрытий и передают ее вместе с собственным весом на фундамент (рис. 2).

Рис. 2. Несущие стены с утеплением с изнутри

1-стена; 2-защитно декоративная кладка; 3-рихтовочный зазор; 4-теплоизоляция КНАУФ;5- крупный песок; 6- фундамент; 7-внутренняя штукатурка; 8- пол подвала; 9- отмостка; 10- сетка; 11- плита перекрытия

Конструкции  стен должны отвечать предъявленным к ним требованиям по капитальности, прочности, и устойчивости, условиям эксплуатации, а также архитектурным требованиям (рис. 3)

Рис. 3. Самонесущие стены

В отличие от несущих, самонесущие стены воспринимают нагрузку только от собственного веса (рис. 4).

Рис. 4. Конструкции фундаментов и самонесущей стены

1-стена; 2-защитно декоративная кладка; 3-рихтовочный зазор; 4-теплоизоляция КНАУФ;

5,6-выравнивающая стяжка и клей; 7-гидроизоляция; 8-пол подвала; 9-отмостка; 10-крупный песок; 11-фундаментная балка

Ненесущие (навесные) стены выполняют  также и ограждающие функции и крепятся к элементам каркаса или внутренним стенам специальными связями.

Наружные стены являются важным элементом конструктивного и архитектурного решения здания и должны соответствовать его назначению. К внутренним стенам предъявляется, главным образом, звукоизоляционные и статические требования.

Долговечность и огнестойкость стен определяется в соответствии с назначением и классом здания. Обеспечиваются эти характеристики, прежде всего выбором материалов, хорошо сопротивляющихся расчетным видам

воздействий.

Достоинства.

Стены из кирпича весьма прочны, огнеупорны, не подвержены (в отличие от деревянных) действию насекомых - вредителей и гниению, а потому долговечны. Они позволяют применять железобетонные плиты перекрытия. Это необходимо, если вы хотите обустроить жилое помещение над гаражом или комнату очень большого размера. Малые размеры кирпичей позволяют строить из них стены сложных конфигураций, выкладывать декоративные элементы фасада. Благодаря огнестойкости кирпича, стены из него могут примыкать к печам и каминам, внутри кирпичных стен можно прокладывать дымовые и вентиляционные каналы. Кирпичные стены обладают большой теплоемкостью и, следовательно, тепловой инерцией - летом за ними прохладно в любую жару, зимой - тепло долгое время даже после отключения отопления.

Недостатки.

Кирпичные стены обладают большой теплоемкостью и, следовательно, тепловой инерцией, а также относительно высокой теплопроводностью. Поэтому если зимой дом не отапливался хотя бы в течение двух недель, прогревать его до комфортных условий придется несколько суток. Кирпич охотно впитывает влагу. Из-за этого при сезонной эксплуатации первые недели в кирпичном доме сыро. Набравшие за осень влагу из атмосферы кирпичи промерзают зимой, это приводит (при сезонной эксплуатации) к быстрому разрушению - через 25 лет стены потребуют серьезного ремонта. Кирпичные стены весьма тяжелы и не терпят деформаций, поэтому для них необходим ленточный фундамент на полную глубину промерзания. Для обеспечения должной теплоизоляции кирпичные стены должны быть очень толсты (в Подмосковье - 52 см). В доме с полезной площадью 50 кв. м они займут 17 кв. м - 1/3 площади; для дома площадью 200 кв. м это соотношение будет 1/6. После завершения кладки стен до начала их отделки должен пройти год, стены перед началом отделки должны "осесть".

КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ СТЕН ИЗ КИРПИЧА

СПЛОШНАЯ КЛАДКА

Сплошная кладка с наружным утеплением и защитным покрытием может выполняться из обыкновенного глиняного кирпича пластического прессования плотностью у = 1800 кг/м³, толщиной несущего слоя -380, 510 и 640 мм.

Для крепления утеплителей на наружной поверхности стены устанавливаются крепежные элементы с сеткой 500x500 мм (из полосовой стали, уголков с пластмассовой шпонкой и винтом, болты с самозаклинивающейся головкой, дюбели). Толщина утеплителя принята - 100, 150, 200 мм. Затем вся поверхность покрывается оцинкованной проволочной сеткой, укрепляемой шплинтами на анкере. У цоколя в углах здания и вокруг проемов теплоизоляция вплотную подходит к укрепленным на стене оцинкованным перфорированным стальным полосам, согнутым в виде уголка, высота полки которого соответствует толщине теплоизоляционного слоя.

Защитой от атмосферных осадков является трехслойная паропроницаемая штукатурка, а поверхностной защитой - водоотталкивающая окраска.

Рис. 5. Сплошная  стена с утеплителем внутри

Наружный теплоизоляционный слой может крепиться не только механическим, но и комбинированным (клеевым) способом. В этом типе кладки отсутствуют мостики холода, что дает хорошие результаты по приведенному термическому сопротивлению. Сплошные кирпичные стены выполняют из полнотелого глиняного или силикатного, пустотелого (с отверстиями) и легкого (пористого) кирпича (рис. 5).

Сплошные кирпичные стены из полнотелого кирпича ввиду сравнительно большой средней плотности и значительной теплопроводности экономически целесообразно применять в нижних этажах многоэтажных зданий, где в полной мере могут быть использованы прочностные характеристики кладки (рис. 6).

Рис. 6. Сплошная кладка с наружным утеплением (несущие стены)

Этот тип кладки может выполняться из пустотелого многощелевого кирпича пластического прессования плотностью у = 1600, 1400 и 1200 кг/м³ толщиной 640 и 770 мм с облицовкой лицевым кирпичом. Такая кладка имеет низкое приведенное термическое сопротивление теплопередаче и может быть использована в районах, где значение ГСОП менее 3000.

Утепление наружных стен изнутри - это часть ремонтных работ или работ по реконструкции, которые могут производиться в помещении, независимо от погодных условий, и не требуют устройства специальных подмостей. Далее приведены варианты утепления наружных стен с внутренней стороны с использованием пароизоляции или воздушной вентилируемой прослойки (рис. 7).

В малоэтажных зданиях, а также в верхних этажах многоэтажных зданий следует применять для кладки наружных стен пустотелый или легкий кирпич. В зданиях с повышенной влажностью кладку стен выполняют из хорошо обожженного полнотелого керамического кирпича

Рис. 7. Сплошная кладка с внутреннем утеплением

Толщина кирпичных стен одно-, двухэтажных домов принимается не по несущим способностям, хотя они могут воспринимать и более значительные нагрузки, а по теплотехническим требованиям. Она составляет 540 мм, т. е. кладка в два кирпича с уширенными швами. Применение эффективного дырчатого кирпича позволяет вести кладку без уширения швов. При использовании щелевых керамических камней толщина стены может быть уменьшена до 380 мм.

Внутренние несущие стены принимают толщиной 250 мм – в один кирпич. Меньшая толщина несущей стены не обеспечивает необходимой устойчивости. Перегородки же выкладывают толщиной 120 мм (полкирпича) и 65 мм (кирпич на ребро) – при длине перегородки до 1,5 м.

Необходимая прочность и устойчивость кирпичной стены будет обеспечена только при перевязке рядов между собой, что достигается поочередной кладкой тычковых и ложковых рядов различной последовательности. Характер перевязки выступает отчетливым рисунком в стене при открытой (неоштукатуренной) кладке и является одним из элементов декоративной отделки дома, особенно при применении различных видов кирпича – красного, глиняного и силикатного, обычного и крупноразмерного эффективного, так называемого модульного кирпича.

Все размеры кирпичных стен и их деталей назначаются кратными размерам кирпича (65x120x250 мм) с учетом толщины шва.

Рис. 8. Сплошные кирпичные стены с наружным утеплением

Толщина стен из кирпича определяется расчетом и округляется до целого числа полукирпичей, то есть стены возводятся толщиной в 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 кирпича и так далее. При толщине вертикальных швов 10 мм стены соответст­венно будут иметь толщину 120; 250; 380; 510; 640 мм и т.д (рис. 8).

Кирпичи в стене размещают горизонтальными рядами и отделяют друг от друга, вертикальными швами - продольными и поперечными. Для обеспечения совместной работы кирпичей вертикальные швы смежных рядов не должны совпадать, т.е. должна обеспечиваться перевязка швов. Для достижения перевязки швов кирпичи в горизонтальных рядах укладывают длинной стороной вдоль стен (ложками), а также тычками.

Для повышения устойчивости сплошных кирпичных стен, в зданиях высотой в семь и более этажей устанавливают горизонтальные металлические анкерные связи. Размещают их на уровне перекрытий каждого этажа в углах наружных стен и в местах примыкания внутренних стен к наружным.

Наружный слой с внутренним может соединятся с помощью кирпичных ребер, металлических связей защищенных от коррозии (рис. 9).

Рис. 9. Соединения с помощью металлических связей

Для повышения устойчивости сплошных кирпичных стен, в зданиях устанавливают горизонтальные металлические связи сеткой (рис. 10).

Рис. 10. Горизонтальные металлические связи сеткой

А так же для повышения устойчивости сплошных кирпичных стен, в зданиях устанавливают  соединение слоев стеклопластиковой арматурой (рис 11). 

Рис. 11. Соединение слоев стеклопластиковой арматурой

ОБЛЕГЧЕННАЯ КЛАДКА

Облегченными называют стены, в которых кирпич выполняет в основном только несущие функции, а теплозащитные функции выполняет другой, менее прочный и менее теплопроводный материал. Эти стены позволяют экономить до 40% кирпича, до 30% вяжущих и значительные средства на перевозке материалов.

Для улучшения теплотехнических качеств стен и уменьшения расходов кирпича широко применяется эффективная кладка, которая выполняется следующим образом. В сплошной монолитной кладке выкладывают наружный и внутренний ряды кирпича (как правило, в полкирпича – 120 мм). Пустоты (колодцы) между внутренним и наружным рядами кирпича заполняют утеплителем. Для обеспечения необходимой прочности и устойчивости стены внутренний и наружный ряды кирпича связывают между собой вертикальными диафрагмами или при помощи металлических связей. Недостатком такой конструкции является усадочность утеплителя, которая продолжается и после завершения строительства, в результате чего в верхней части колодцев образуются воздушные пустоты, ухудшающие теплотехнические качества стены.

Облегченные кирпичные стены различают двух видов. К первому виду относят конструкции, состоящие из двух параллельных кирпичных стенок, между которыми размещают теплоизоляционный материал. К ним относятся кирпично-бетонные стены, стены с термовкладышами, стены со шлаковой засыпкой, и стены с воздушной прослойкой (рис. 12 б,в,г,д).

Рис.12. Облегченные кирпичные стены

а,б – кирпично-бетонная стена; в- стена с термовкладышами; г- стена со шлаковой засыпкой; д- стена с воздушной прослойкой; е,ж – стена с плитным утеплителем; 1-легкий бетон; 2-термовкладыш; 3-шлаковая засыпка; 4-воздушная прослойка; 5-плитный утеплитель; 6-маяк.

Кирпично-бетонные стены и стены со шлаковой засыпкой (рис. 12 а-г) состоят из двух вертикальных кирпичных стенок толщиной в 1/2 кирпича. Пространство между ними заполняется легким бетоном или шлаком. Связь между стенками обеспечивается тычковыми рядами кирпича, располагаемыми  через каждые 3-5 ложковых рядов. Недостатком стен с засыпкой шлаком является их малая прочность, что ограничивает их применение в многоэтажных зданиях, кроме того, осадка шлака облегчает продувание стен через неплотности в швах наружной стенки.

Стены с воздушной прослойкой (рис.12 д.) состоят из стенок, между которыми предусматривается воздушная прослойка толщиной 50мм, которая по теплозащитным свойствам равноценна половине кирпича. Воздушную прослойку размещают ближе к наружной поверхности стены. Связь между внутренней и наружной стенками обеспечивается тычковыми рядами кирпичей, располагаемыми через каждые 5 слоев кладки.

При этой кладке нагрузку принимает на себя внутренняя стена толщиной 250 мм. Наружная стена выкладывается толщиной 120 мм. Воздушная прослойка между стенами принимается 40–50 мм. Связь между стенами осуществляют перекрытием воздушной прослойки через каждые четыре-пять рядов кладки тычковыми рядами кирпича или при помощи стальных скоб из прутьев диаметром 6–8 мм через 600–700 мм (рис. 13).

Рис. 13. Конструкция стены с воз душной прослойкой:

1 – воздушная прослойка; 2 – наружная кладка; 3 – брусковая перемычка; 4 – внутренняя несущая кладка

Для обеспечения теплозащиты стены, во избежание связи воздушной прослойки с внешней средой, необходимо тщательно вести кладку наружной стены с расшивкой швов, начинать воздушную прослойку на 300–350 мм ниже уровня пола первого этажа и заканчивать не ниже чем на уровне засыпки чердака.

В стенах с термовкладышами (рис.12 в) внутреннее пространство заполняется камнями из легкого или ячеистого бетона. Применение термовкладышей упрощает производство работ и уменьшает количество влаги, вносимой в стенку при заполнении внутреннего пространства.

Облегченные стены второго вида состоят из сплошной кирпичной кладки, утепленной термоизоляционными плитами (рис.12 е, ж). Толщина кирпичной кладки определяется из условий прочности и устойчивости. Термоизоляционные плиты из-за малой атмосферостойкости и для удобства ведения работ размещают с внутренней стороны, либо вплотную к внутренней поверхности, либо "на относе" от нее на 20-40 мм. Плиты опираются на перекрытия или выпуски рядов кирпича и крепят гвоздями к кладке.

Рис. 14. Колодцевая кладка

Колодцевая кладка с применением эффективного утеплителя, который укладывается внутри стены (рис. 14). Между утеплителем и наружным слоем устраивается воздушная прослойка для циркуляции воздуха. Внутренний слой стены может выполняться толщиной 120, 250 и 380 мм. Наружный слой - толщиной 120 мм. Толщина утеплителя здесь принята 100 и 250 мм.

Минераловатный утеплитель при укладке в стену оборачивается полиэтиленовой пленкой.

Рис. 15. Предотвращения осадки утеплителя

Плитный утеплитель фиксируется при помощи стальных оцинкованных или пластмассовых скоб, асбоцементных и других фиксаторов.

Для предотвращения осадки утеплителя и для связи между кирпичными продольными стенками устраиваются поперечные стенки, располагаемые не более чем через 1,2 м по длине стены (рис. 15). С той же целью в пределах одного этажа осуществляется перевязка двумя тычковыми рядами кирпича, между которыми прокладывается арматурная сетка.

При применении кладки этого типа в зданиях выше трех этажей армируются углы стен и места примыкания внутренних стен к наружным (рис. 16).

Рис. 16. Сопряжение внутренних стен из крупных блоков с наружными стенами

из кирпича колодцевой кладки

Для обеспечения воздухо- и водонепроницаемости швы в наружном слое стены должны тщательно заполняться раствором (рис. 17). В зданиях с мокрым режимом эксплуатации колодцевую кладку применять не допускается. Подбор слоев кладки определяется расчетом по несущей способности.

Рис. 17. Сопряжение внутренних панельных стен с наружными стенами

из кирпича колодцевой кладки

По приведенному теплотехническому сопротивлению колодцевая кладка не дает высоких результатов из-за многочисленных мостиков холода.

Колодцевые стены зданий  возводят из двух стенок, связь между которыми обеспечивается поперечными вертикальными диафрагмами жесткости, размещаемыми через каждые 2-5 ложковых рядов по длине стены. Образуемые при этом колодцы заполняют легким бетоном, засыпкой или термовкладышами.

В соответствии с требованиями новых норм строительной теплотехники и по распоряжению Министерства строительства РФ кирпичные стены должны быть трехслойной конструкции с внутренним слоем из эффективных теплоизоляционных материалов (минеральная вата, пенополиуретан, пенополистирол, пенопласт с коэффициентом теплопроводности 0,04-0.08). Толщина этого слоя определяется теплотехническим расчетом.

Толщина слоя кирпича, обращенного в сторону помещения зависит от действующих нагрузок, этажности здания и может быть от 120 до 510 мм. Толщина наружного облицовочного) слоя – 120 мм.

В последнее время в каркасных зданиях широко применяются навесные трехслойные кирпичные стены, опирающиеся на железобетонные перекрытия и передающие свой вес на каркас здания.

Слоистая кладка, состоящая из трех слоев. Внутренний слой в несущих и самонесущих стенах при таком типе кладки может выполняться из обыкновенного глиняного кирпича плотностью у = 1800 кг/м³. Толщина внутреннего слоя определяется расчетом по несущей способности и назначается от 250 до 640 мм. Затем идет слой утеплителя толщиной 100, 150, 200 и 250 мм. Наружный слой выполняется из кирпича, толщиной 120 мм поэтажно навесным и соединяется с внутренним слоем кладки гибкими связями.

Поэтажное опирание наружного слоя может выполняться с использованием:

- перекрытия, продленного до наружного слоя, со шпонками для пропуска утеплителя (рис. 20);

Рис. 18. Поэтажное опирание наружного слоя

1-штукатурка несущей стены; 2- защитно-декоративная кладка; 3- выравнивающая стяжка; 4- несущая рамка; 5- утеплитель; 6- сетка армирования;7- узел опирания

- рамок из керамзитобетона, заделанных в несущий слой (рис. 19);

Рис. 19. Рамка из керамзитобетона

 - балочек из керамзитобетона с опиранием на поперечные несущие стены (рис. 20).

Рис. 20. Балочки из керамзитобетона

Утеплитель поэтажно опирается на балочки, рамки или выступающий тычковый ряд внутреннего слоя, плотно прилегая к нему.

Гибкие связи выполняются из оцинкованной или нержавеющей стали, располагаются с модульной сеткой (700 х 700 мм). Наружный и внутренний ряды кладки в местах крепления гибкими связями армируются сетками. Шаг (по высоте и длине стены) и диаметр гибких связей назначаются в соответствии с расчетом на ветровое давление (отсос), в т.ч. на участках с повышенными аэродинамискими коэффициентами.

Для обеспечения воздухо- и водонепроницаемости швы в наружном слое стены должны тщательно заполняться раствором.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате изучения материалов исследования-проекта будущие инженеры получат представления об основных современных планировочных и объемно-пространственных схемах зданий с применением кирпича.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. СНиП П-3-79*** «Строительная теплотехника».-М.: 2007.

2. «Изменения №3 строительных норм и правил» СНиП П-3-79*** «Строительная теплотехника».-М.: 2007.

3.       Петрянина Л.Н. Конструкции наружных стен зданий: Учебное пособие.-М.: Издательство Ассоциация строительных вузов, 2008.

4.       Савченко И.П., А.Ф. Липявкин. Архитектура: учебник для строительных вузов.М.: Высшая школа, 2005.-376с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

КАРНИЗ

Карнизы - это горизонтальные, выступающие из плоскости стены, архитектурные элементы, служащие для отвода и сбрасывания дождевых вод. Верхний карниз называют венчающим, он отводит от стен воду, стекающую с крыш и придает зданию законченный вид.

Основными элементами наслонных стропил являются стропильные ноги и поддерживающие их стойки, подкосы, прогоны. Стропильные ноги опираются на подстропильные брусья – мауэрлаты, укладываемые на внутренний обрез наружных стен (рис. 1). Стропильные ноги изготовляют из бревен, брусьев и из досок на ребро. Расстояния в осях между стропилами принимают: из бревен и брусьев –150– 200, из досок –100–150 мм.

Рис. 1. Карнизы

а – кирпичный; б – на выпуске стропильной ноги; в – на выносной кобылке;  г – подшивной из досок;  1 – кобылка; 2 – стропильная нога; 3 – обратная скоба; 4 – мауэрлат;

5 – проволочная скрутка; 6 – перекрытие; 7 – лобовая доска 25 мм; 8 – подшивка доской 25 мм; 9 – бруски для жесткости карниза

Нижние концы стропильных ног через одну крепят к стене проволочными скрутками 4–6 мм с помощью костылей, забиваемых на 300–400 мм ниже обреза стены. Мауэрлат скрепляют со стропилами обратной скобой и укладывают по всему периметру здания.

Перед укладкой его антисептируют, между кладкой и мауэрлатом прокладывают два слоя толя. В зданиях с деревянными стенами стропильные ноги врезают непосредственно в верхний элемент стены – верхний венец или обвязку.

Продольные прогоны, на которые опирают верхний конец стропильных ног, устанавливают на систему стоек и подкосов, устанавливаемых на внутренние стены. Иногда основанием прогона может служить кирпичный столб или железобетонная стойка. Прогоны – самый мощный элемент наслонных стропил. Его сечение должно быть не менее 1/20 его длины.

Стойки устанавливают через 3,0–3,5 м на продольный брус – лежень. Они являются основанием для укладки продольных и поперечных подкосов, имеющих то же сечение, что и стойки. При длине стропильной ноги 5 м и более поперечные подкосы устанавливают под всеми стропильными ногами.

Наиболее распространенные сечения элементов крыши: мауэрлат – брусья 150×150 и 180×180 мм, бревна диаметром 160–180 мм; стропильные ноги – брусья 120–140×160–180 мм, бревна диаметром 120–160 мм, доски 40–50×160–180 мм; прогоны – брусья 120×180, доски 40–50×160–180; стойки и подкосы–бревна диаметром 130–220 мм, брусья 120×120 мм, доски 40–50×160–180 мм.

Для жесткости стропил и восприятия распора ставят ригели – повышенные затяжки. Размещают их так, чтобы можно было проходить по чердаку. Ригели обычно выполняют из досок сечением не менее 25×150 мм.

Уклон кровли зависит от применяемых кровельных материалов. В настоящее время наиболее распространенным кровельным материалом в индивидуальном жилищном строительстве являются волнистые асбестоцементные листы. Применяются также плоские асбестоцементные плитки, черепица и кровельное железо. Уклон кровли из волнистых асбестоцементных листов составляет 25–33°, из плоских асбестоцементных плиток – 30–40°. Черепичная кровля должна иметь уклон не менее 30°, а крыша из кровельного железа – 16–22°.

Для наиболее тяжелых – черепичных кровель – необходимо применять стропильные ноги сечением не менее 150×100 мм. Прочие кровли, значительно меньшие по весу, могут устраиваться по стропильным ногам сечением 150×50 мм. Стропильные ноги должны отстоять от дымовых труб на расстоянии 150–200 мм.

Для удобства прохода по чердаку, и особенно для качественной засыпки утеплителя, несущие стены под мауэрлат подымают над балками не менее чем на 400 мм. Эта высота достаточна и для прокладки по чердаку труб водяного отопления. Большее повышение вызывает дополнительные расходы кирпича.

Для защиты стен от атмосферной влаги устраивают выносы кровель от внешней грани стены по кобылкам, крепящимся к мауэрлату. Величина выноса в различных областях республики колеблется от 20 до 60 см. Наименьший вынос – в южных областях, где выпадает небольшое количество осадков, наибольший – в западных областях, где часты обильные дожди.

Открытые кобылки, или вынос стропильной ноги, являются простейшим видом карниза, конструкции которого могут быть весьма разнообразными. Карниз является элементом, венчающим стену, и в то же время – переходом к кровле (рис. 21). Карниз влияет на архитектуру жилого дома.

В практике индивидуального строительства больше всего распространены кирпичные карнизы, разнообразие декоративных решений которых практически неограниченно. Вынос кирпичного карниза от плоскости стены не должен превышать 250 мм. Кобылки, выступающие из плоскости стены, также являются сильным выразительным декоративным элементом. В случае, если кобылки установлены на разном расстоянии друг от друга, их целесообразно закрыть ветровой доской или ветровой доской с подшивкой, которая образует деревянный карниз. Для карнизов могут использоваться также карнизные железобетонные плиты.

Верхний карниз (венчающий) может выполняться из кирпича, сборных железобетонных карнизных плит. Кирпичный карниз образуется напуском рядов кладки из полнотелого кирпича. Вынос такого карниза не должен превышать половины толщины стены, а напуск каждого ряда кладки - 80 мм, но в любом случае не должен превышать 300 мм.. При выносах более 300 мм карнизы устраивают из сборных железобетонных плит (рис. 2).

Рис. 2. Узел примыкания гидроизоляционных слоев рулонной

кровли к кирпичным парапетным стенам

В процессе устройства кирпичной кладки парапетной стены 1 производится укладка деревянных пробок 5 и 6 размером 200х120х65 мм, обмазанных горячим битумом. Нижняя пробка 5 с наклонной боковой гранью под углом 450 укладывается на высоте 300 мм от выравнивающей стяжки, а верхняя пробка 6 - через один ряд кладки от нижней и с оставлением штрабы 4 глубиной 50 мм. После завершения кирпичной кладки укладывают парапетные бетонные или железобетонные плиты 7.

Затем по плитам покрытия 3 выполняются пароизоляционный и теплоизоляционные слои, а при необходимости и выравнивающая стяжка.

После этого устраивается набетонка 2 из легкого бетона на высоту 300 мм под углом 450. По выравнивающей стяжке и по набетонке наклеиваются гидроизоляционные слои 13 с заведением их на наклонную часть пробки 5. Края гидроизоляционных слоев закрепляются к деревянной пробке 5 с помощью металлической полосы 9 и гвоздей 10.

Затем пространство между нижней и верхней пробками заполняется цементным раствором 11. К верхней пробке устанавливается защитный фартук 12 из оцинкованной стали и закрепляется к ней металлической полосой и гвоздями. Верх защитного фартука заделывается герметизирующей мастикой 8. Выполняется три слоя дополнительного водоизоляционного ковра 14 и устраивается защитный слой кровли из гравия 15.

Рис. 23. Армокаменные пояса

Рис. 3. Армокаменный пояс

В зданиях высотой более пяти этажей под перекрытиями должны устраивать армокаменные пояса, которые укладываются через три этажа по наружным и внутренним стенам (рис. 3). Под опорами перемычек в наружных стенах вместо пояса укладываются арматурные сетки по всей ширине простенков.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ОКОННЫЕ БЛОКИ В КИРПИЧНОЙ СТЕНЕ

Узел примыкания оконного блока к стеновому проему - конструктивная система, обеспечивающая сопряжение стенового оконного проема (в том числе элементов наружного и внутреннего откосов) с коробкой оконного блока, включающая в себя монтажный шов, подоконную доску, слив, а также облицовочные и крепежные детали (рис. 1, 2-4).

Рис. 1. Сечение по оконному проему со стеной с внутренним утеплением

Рис. 2. Сечение по оконному проему при различных толщинах стен

Рис. 3. Колодцевая кладка (несущая стена)

Рис. 4. Колодцевая кладка (несущая стена) при толщине утеплителя 250 мм

Рис. 5. Горизонтальные сечения

В нижней части оконного проема делается слив из цементно-песчаного раствора с железнением поверхности или, что более надежно, из оцинкованного кровельного железа. Слив защищает оконную коробку и подоконную часть стены от дождей и талого снега (рис. 6).

Рис. 6. Самонесущие стены (слоистая кладка)

При возведении стен наиболее сложным и важным является устройство перемычек над оконными и дверными проемами (рис. 7-8-9). Самыми надежными и простыми являются железобетонные перемычки заводского изготовления.  Их изготовляют кратными по высоте кирпичной кладке. Недостатком этих перемычек является сложность наружной отделки, так как и штукатурка, и отделочная плитка плохо держится на железобетоне. Для улучшения схватывания раствора, на котором крепится плитка, на железобетонной перемычке делают насечку. Если же кладка остается открытой, то железобетонная перемычка играет роль своеобразного декоративного элемента. В этом случае применяют перемычки одинаковой длины, без раковин и сколов. Опирание перемычек на стены должно быть не менее чем на 12–15 см, не считая четвертей.

Рис. 7. Самонесущее стены со слоистой кладкой(вариант 1)

Рис. 8. Самонесущее стены со слоистой кладкой (вариант 2)

Рис. 9. Перемычки:

а – рядовая; б – железобетонная брусковая ненесущая; в – деревянная брусковая несущая;

г – рядовая дощатая; д – рядовая по обаполу; 1 – оконная (дверная) коробка; 2 – осмоленная пакля; 3 – откос

Перемычки могут быть также из досок толщиной не менее 50 мм или бруса. Перед установкой их необходимо тщательно проолифить, просмолить или проварить в машинном масле для предохранения от гниения и воздействия атмосферной влаги. Перемычки устраивают также по арматуре диаметром не менее 5 мм (рядовые перемычки). Чтобы обеспечить надежность опирания, под каждый кирпич необходимо уложить два прута или один прут – под ½ кирпича. Перемычки по арматуре, как правило, выполняются без четверти. В этом случае следует особо тщательно заделать щель между кладкой и коробкой. Доски или арматура должны быть заведены в кладку не менее чем на 25 мм.

Рис. 10. Узел примыкания к кирпичной стене (проем с четвертью)

1 - дюбель ∅8 2 - теплоизоляция 3 - ПСУЛ 4 – герметик

Теплоизоляция подлежит обязательной водо- и пароизоляции специальными герметиками, совместимыми с теплоизоляцией и покрытием алюминиевых конструкций (рис. 10). Герметизация снаружи должна способствовать активному отводу конденсата из стыка и защиту от атмосферных явлений (влаги, УФ-излучения). Изнутри полная водо- и пароизоляция (согласно ГОСТ 30971-2002).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ВИДЫ КИРПИЧА

Для постройки стен можно использовать обычный полнотелый или глиняный красный (обожженный) кирпич объёмным весом 1700-1900 кг/ м³ и более дешёвый силикатный или белый объемным весом 1800-2000 кг/ м³.

Вес одного полнотелого кирпича 3,2-4 кг, размер 250x120x65 мм. Толщина сплошных стен всегда кратна половине ширины кирпича и возводится в ½  ; 1; 1 ½; 2; 2 ½ кирпича и т. д. То есть, принимая вертикальные швы в 1 см, стены имеют толщину 12, 25, 38, 51, 64 см и более. Выбор этого параметра зависит от климатической зоны, в которой будет находиться будущий дом. Например, при зимней температуре воздуха -30°С наружные стены должны быть не менее 64 см, то есть 2 ½   кирпича.

Кирпич рядовой полнотелый – красного цвета, морозостоек, с пористостью 6-20 %. От этой характеристики зависит прочность сцепления с кладочным раствором, теплопроводность стен и впитывание влаги. Поверхность рядового полнотелого кирпича обычно грубая, поэтому построенные из него стены нужно штукатурить. Он используется для возведения стен, колонн, сводов.

Кирпич пустотелый может быть бледно-красного, тёмно-красного, коричневого или жёлтого цвета. Его делают со сквозными и несквозными круглыми, щелевидными, овальными или квадратными пустотами. Пустотелый кирпич используют при строительстве наружных стен с высокой теплоизоляцией. Его также применяют, чтобы уменьшить толщину стены. Благодаря наличию пустот, сокращается расход сырья на производство кирпича, затраты на перевозку, повышается морозостойкость стен, снижается нагрузка на фундамент.

Кирпич облицовочный может быть разного цвета – от светло-жёлтого до тёмно-красного в зависимости от используемого сырья. Он морозостоек и долго не разрушается под воздействием влаги. На поверхности некоторых видов облицовочного кирпича делают орнаменты, что позволяет использовать его в декоративных целях для наружной отделки печей и каминов. Эстетического эффекта можно достичь, используя профильный облицовочный кирпич.

Облицовочный кирпич подходит почти для всех видов наружных работ. Однако его стоимость выше, чем, например, обычного полнотелого. Но если учесть, что стены из обычного кирпича нужно штукатурить, разницы в цене почти нет.

Силикатный кирпич обладает не слишком высокой морозостойкостью, так как сильно впитывает влагу и не обеспечивает достаточную теплоизоляцию, ввиду своей плотности. Построенные из него стены слишком тяжёлые и требуют прочного фундамента. Поэтому силикатный кирпич редко используют при строительстве.

Керамический клинкерный модульный кирпич бывает белого, серого, светло-серого, красного цвета. Он обладает термо- и морозостойкостью, почти не впитывает влагу. Его гладкие стенки с торца напоминают керамическую плитку. По размерам он больше, чем облицовочный, что позволяет сократить расход и материала, и времени работы. Чаще всего используется для облицовки наружных стен.

Кирпич глазурованный имеет разнообразную гамму цветов. Он относится к облицовочному материалу и используется, в основном, для внутренней и наружной оригинальной отделки. При изготовлении такого кирпича глиняную массу смешивают с различными химическими растворами, которые при обжиге образуют цветной стекловидный слой, также отличающийся высокой морозостойкостью.

Кирпич фигурный производят разной формы и цвета. Его обычно применяют для внешней отделки дома.

Для экономии материалов, при кладке рекомендуется применять пустотелый кирпич или полнотелый, но с образованием пустот, колодцев, использованием утеплителей, тёплых растворов.

Как это ни удивительно, но в России кирпичи единого стандарта  появились недавно по сравнению с тем, сколько времени бытует у нас этот стройматериал, - в 1927 году. Нормальный формат (НФ) имеет габаритные размеры 250×120×65 мм. Наименования остальных размеров являются производными от НФ:

- 1 НФ (одинарный) — 250×120×65 мм;

- 1,4 НФ (полуторный) — 250×120×88 мм;

- 2,1 НФ (двойной) — 250×120×140 мм.

Также описаны в ГОСТе и применяются (но значительно реже) другие размеры:

- 0,7 НФ («Евро») — 250×85×65 мм;

- 1,3 НФ (модульный одинарный) — 288×138×65 мм.

Неполномерный (часть):

- 3/4 — 180 мм;

- ½ — 120 мм;

- 1/4 — 60—65 мм