Экономичные дома из газобетона. Правила проектирования. Однослойные конструкции.

Экономичные дома из газобетона

 Чтобы ослабить напряженность на жилищном фронте, правительство предлагает раздавать земли под жилищную застройку бесплатно или по незначительной цене, особенно учитывая, что Россия самая богатая землей страна. Если, например, в Англии и Японии жилой застройкой занято 20 % территории, то у нас менее 1,5 %. При растущем уровне автомобилизации страны, приближающемся к развитым странам, и переполнении крупных городов «небоскребами» и «пробками», проблема рассредоточения жилья становится весьма актуальной.
 Из чего же строить малоэтажные дома, чтобы было дешево (официально – «доступное и комфортное жилье»)?
 Предлагают строить из дерева. По стандартам его надо сушить, а у нас, как правило, продают сырые лесоматериалы, которые потом коробятся и трескаются. Сухая же древесина намного дороже сырой. Кроме того, однослойные деревянные стены не проходят по новым нормам теплозащиты. Их надо утеплять минватой, полистиролом, пенополиуретаном и т.п. Связка минваты, не говоря уже о пенопластах, выделяет токсичные вещества. О сгораемости деревянных домов можно слышать ежедневно по ТВ. В Австралии во время недавних пожаров в деревянных домах (и уж там наверно, умеют строить) заживо сгорели сотни людей.
 Если строить из кирпича, то, во-первых, он дорог (от 5 до 100 руб. за штуку), во-вторых, для его кладки нужна высокая квалификация, в-третьих, крыша все равно будет деревянная, сгораемая, в-четвертых, стены надо утеплять теми же теплоизоляционными материалами, которые недешевы, токсичны, недолговечны и требуют хорошей штукатурки.
 Всякие щитовые, древесностружечные и железобетонные дома (из трехслойных панелей) – дорогие, душные («не дышат» как древесина), недолговечные. Если американцы привыкли к «картонным» домам, т.к. они на одном месте долго не задерживаются, то у россиян другая ментальность – дома должны быть вечными, каменными, рассчитанными на много поколений.
 В настоящее время все большую популярность приобретает автоклавный газобетон, т.к. он является огнеупорным, долговечным, дешевым и «дышащим» материалом, обеспечивает доступность и комфортность проживания. В Санкт-Петербурге более 50 % жилых домов строится с применением газобетона в наружных стенах (обычно с кирпичной облицовкой) и перегородках, как в высотном, так и малоэтажном строительстве.
 Его преимущество еще и в том, что для возведения стен не требуется высокой квалификации (кстати, сейчас в РФ ощущается острый дефицит хороших каменщиков), а газобетонные блоки легко устанавливаются одним человеком, возможно и самим будущим жильцом. Отметим, что один стандартный блок весом 20 кг заменяет 40 кирпичей (кирпичная стена толщиной в 2,5 кирпича), а по теплофизике при кирпичной стене равного сопротивления теплопередаче – 107 кирпичей (обыкновенных, по ГОСТ 530-2007).
 Кроме того, из ячеистобетонных блоков, в отличие от кирпича, можно делать теплые надподвальные, чердачные и междуэтажные перекрытия, а также плоские крыши, где можно размещать озеленение (при соответствующей гидроизоляции). Пример устройства сборно- монолитного перекрытия бескрановой сборки показан на рисунок. 1. По такому перекрытию можно (при нормативной точности блоков) укладывать линолеум на теплозвукоизоляционной основе или кровельный изопласт. Армированные швы-балки обеспечивают требуемую прочность и жесткость конструкции, что проверено экспериментами и опытом эксплуатации выстроенных зданий.
 Малоэтажные дома эконом-класса из мелких газобетонных блоков с расшитыми швами (без отделки) серии 216 показаны на рисунок 2.
 Какова же может быть стоимость доступного и комфортного жилья из ячеистого бетона?
 По проектам серии 216, получившей широкое применение в сельских районах, расход ячеистого бетона на 1 м2 общей площади находится в пределах от 1 до 1,5 м2.
 Возьмем большее значение. Примем цену ячеистобетонных блоков с доставкой в 3000 руб./м2. Получим стоимость основного материала (коробки) в 4500 руб./м2.
 По многолетнему опыту строительства стоимость всех остальных материалов (столярка, полы, кровля, инженерная фурнитура) не превышает стоимости основного материала, т.е. в сумме получается 9000 руб./м2. Затраты труда, включая устройство фундаментов, кладку, столярные, отделочные и прочие работы, в сумме для кирпичных зданий составляют 16 чел. час/м2 по нормам Госгражданстроя (приказ №12 от 10.01.1983 г.). Хотя газобетонные дома менее трудоемки, примем эту цифру и умножим на стоимость человеко-часа строительного рабочего 150 руб. Итого получается еще 1600 руб. Таким образом, реальная себестоимость жилья в цельногазобетонном экономичном доме составляет 11000-14000 руб./м2, а может быть еще меньше.
 Учитывая, что ячеистый бетон является несгораемым, морозостойким и капитальным материалом, обеспечивающим микроклимат лучший, чем в деревянных домах, следует считать, что именно он поможет решить жилищную проблему в ближайшее время.
 
 
   
 Рисунок 1 Сборно-монолитное перекрытие

из мелких газобетонных блоков:
1 – мелкие газобетонные блоки;
2 – арматурный каркас с рабочей арматурой;
3 – монолитный шов из раствора класса В
10-15;
4 – доска опалубки; 5 – стойка под
опалубку; 6 – дверной проем на балкон;
7 – внутренняя стена.
 

Рисунок 2 Малоэтажный газобетонный дом
с расшитыми швами без отделки
 
 
 До настоящего времени для проектирования конструкций из ячеистых бетонов необходимо было иметь более 40 нормативных документов, которые имеют пункты, противоречащие друг другу. Не везде выдержаны размерность, имеются устаревшие термины. Различны требования по отпускной влажности. Методики расчета основаны на эмпирических зависимостях, выведенных для пластичного материала, и, по определению, не пригодные для упруго-хрупкого автоклавного ячеистого бетона. Поэтому многие проектировщики, изготовители и строители вообще потеряли всякие ориентиры.
 Соответственно возникла необходимость откорректировать нормы проектирования конструкций из ячеистых бетонов, в основном повторяющие формулы для железобетонных конструкций (из тяжелого бетона), но с учетом многочисленных испытаний ячеистобетонных конструкций, проведенных во многих институтах бывшего СССР и РФ.
 По заданию Ассоциации строителей России Центром ячеистых бетонов разработан общероссийский стандарт СТО 501-52-01-2007 Части I и II «Проектирование и возведение ограждающих конструкций жилых и общественных зданий с применением ячеистых бетонов в Российской Федерации». Введен в действие решением Совета АСР с 25.01.2007г. и второе дополненное издание часть I с 16.12.2008г.
 В СТО приведены общие технические требования к ячеистым бетонам всех видов (автоклавных и неавтоклавных), к материалам для их изготовления, нормативные и расчетные характеристики (в диапазоне марок по плотности D300чD1600 и классов по прочности на сжатие В1ЃЂВ40), а также другие физико-технические свойства, важные для проектирования зданий.
 В настоящее время «Центром ячеистых бетонов» разрабатывается по заказу «Национальной Ассоциации Производителей Автоклавного Газобетона» «Пособие по проектированию и применению ограждающих конструкций из ячеистобетонных блоков автоклавного твердения для жилых и общественных зданий в Российской Федерации» в основу которого положены материалы выше упомянутого СТО 501-52-01-2007 и ГОСТ 31359, ГОСТ 31360.
 
 
 
Общие положения по конструированию и применению стен из мелких блоков (в соответствии с СТО 501-52-01-2007)
1. Настоящие положения распространяются на применение стеновых мелких блоков из ячеистых бетонов автоклавного и неавтоклавного твердения марки по плотности не менее D400 в жилых и общественных зданиях на территории Российской Федерации в несейсмических районах строительства.
2. Проектирование стен из блоков следует выполнять по СНиП II-22, по Пособию к СНиП 2.03.01 [4] и СТО 501-52-01-2007.
3. Блоки стеновые мелкие из автоклавных и неавтоклавных ячеистых бетонов предназначены для кладки наружных и внутренних стен (в т. ч. перегородок) жилых и общественных зданий с относительной влажностью воздуха помещений не более 75 % при неагрессивной среде.
4. Применение блоков из негидрофобизированных ячеистых бетонов для кладки стен с мокрым режимом помещений, а также в местах, где возможно усиленное увлажнение бетона или наличие агрессивных сред, без специальной защиты не допускается.
5. Расчет элементов стен из блоков по предельным состояниям первой и второй группы следует производить в соответствии с требованиями СНиП II-22 или СТО 501-52-01-2007; стены могут быть несущими и самонесущими.
6. Допустимую высоту (этажность) стен из блоков рекомендуется определять расчетом несущей способности наружных и внутренних стен с учетом их совместной работы.
7. Несущие стены из автоклавных ячеистобетонных блоков рекомендуется возводить высотой до 5-ти этажей включительно, но не более 20 м, самонесущие стены зданий - высотой до 9-ти этажей включительно, но не более 30 м.
8. Этажность зданий, в которых применяются блоки для заполнения каркасов или устройства самонесущих стен с поэтажным опиранием, не ограничивается.
9. Внутренние и наружные несущие стены зданий высотой до 5-ти этажей рекомендуется изготавливать из блоков классов по прочности не ниже В3,5 (только автоклавных) на растворе не ниже М100; при высоте зданий до 3-х этажей– не ниже В2,5, на растворе не ниже М75; при высоте до 2-х этажей – не ниже В2 на растворе не ниже М50.
10. Из блоков категории 1 кладку следует вести на клею.
11. Для самонесущих стен зданий высотой более 3-х этажей класс блоков – не ниже В2,5, а высотой до 3-х этажей – не ниже В2.
12. Допустимая ширина простенков и столбов, выполненных из газобетонных блоков, определяется расчетным путем по СНиП II-22 и СТО 501-52-01-2007, но не менее 600 мм в несущих стенах и не менее 300 мм в самонесущих (за вычетом углублений для опирания перемычек над проемами).
13. Расчетные сопротивления сжатию кладки из блоков определяются в зависимости от класса газобетона по прочности на сжатие и марки строительного раствора. Класс бетона устанавливается в соответствии с указаниями п.3.2 таблица 3.2.
14. Марка строительного раствора равна его прочности при сжатии и устанавливается в соответствии с СП 82-101 и ГОСТ 5802.
15. Если прочность кладки на сосредоточенные нагрузки, рассчитанная на смятие по формуле 6.7, приведенной в СТО 501-52-01-2007, недостаточна, то возможно ее повышение (но не более чем на 50 %) путем устройства распределительных бетонных плит (подушек), которые должны иметь толщину не менее 60 мм и класс бетона по прочности на сжатие не менее В10 с косвенным армированием не менее 0,3 %.
16. Глубина опирания балок и плит на стены из газобетонных блоков не должна быть менее 120 мм.
17. Под опорными участками элементов, передающих местные нагрузки на кладку, следует предусматривать слой раствора толщиной не более 15 мм, что должно быть указано в проекте.
18. Заделка балок балконов в газобетонную кладку с восприятием опорного изгибающего момента (защемление) запрещается.
19. В любом случае величина сосредоточенной нагрузки на газобетонную кладку не должна превышать 30 кН от одной балки.
20. Опирание перекрытий непосредственно на газобетонную кладку допускается при величине распределенной нагрузки не более 0,3 кН на 1 пог. см. ширины опоры. При большей нагрузке требуется устройство распределительных плит толщиной не менее 150 мм, армированных косвенной арматурой в количестве 0,5 % от объема бетона (не менее двух сеток).
21. При кладке стен из блоков на растворе толщина горизонтальных швов принимается не менее 10 мм и не более 15 мм, в среднем 12 мм в пределах высоты этажа. Толщина вертикальных швов принимается от 8 до 15 мм, в среднем также 12 мм. Горизонтальные и вертикальные швы между блоками рекомендуется тщательно заполнять пластичным легким раствором (в т.ч. поризованными). При кладке стен на клею толщина горизонтальных и вертикальных швов должна быть (2±1) мм. В этом случае анкера и накладки должны быть утоплены в ячеистом бетоне путем прострожки пазов (канавок).
22. При выполнении кладки из пазогребневых блоков вертикальный шов между блоками следует полностью заполнять клеем, не оставляя пустошовки.
23. Не требуется армирования наружных стен по контуру здания через 2-3 ряда кладки или устройства железобетонных поясов при строительстве в районах, где отсутствует сейсмика, а также нет просадочных и сильносжимаемых грунтов.
24. Усиление кладки стальными сетками или стержнями (железобетонными поясами) можно производить только при соответствующем расчетном обосновании.
 
 
2 Конструктивные решения наружных однослойных стен
2.1 Стены
2.1.1 Наружные однослойные стены выполняются из газобетонных блоков, имеющих форму прямоугольника с плоскими или пазогребневыми гранями по номенклатуре ГОСТ 31360.
2.1.2 Расчет и проектирование стен из блоков следует выполнять по Пособию к СНиП II-22-81 «Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из ячеистых бетонов», СТО 501-52-01-2007.
2.1.3 Наружные стены, выполненные из мелких блоков, по типу кладки могут быть:
–толщиной в один блок (рисунок П1.1 а)
–толщиной в два разнотипных или однотипных блока (рисунок П1.1 б, в).
2.1.4 При кладке стен толщиной в один блок рекомендуется «цепная» перевязка мелких блоков (рисунок П1.2, П1.3, П1.4) с перекрытием швов не менее чем на 100 мм.
2.1.5 При кладке стен толщиной в два блока необходимо обеспечить смещение вертикальных швов наружных блоков относительно вертикальных швов внутренних блоков в соответствии с рисунком П1.3 не менее чем на 100 мм.
2.1.6 Сопряжение наружных и внутренних стен рекомендуется осуществлять или перевязкой мелких блоков или с помощью металлических анкеров (рисунок П1.2).
2.1.7 В качестве металлических анкеров можно использовать стальные скобы диаметром 4-6 мм, прибивные Т-образные анкеры или накладки из полосовой стали толщиной 4 мм. Связи между продольными и поперечными стенами (рисунок П1.2) должны быть установлены, по крайней мере, в двух уровнях в пределах одного этажа.
2.1.8 Крепление перегородок к стенам допускается осуществлять Т-образными анкерами или металлическими скобами, которые устанавливаются в стену в уровне горизонтальных швов перегородок и стен.
2.1.9 Все металлические скобы, анкеры, накладки должны быть изготовлены из нержавеющей стали или из обычной стали с антикоррозионным покрытием.
2.1.10 Схема поэтажного опирания самонесущей стены на газобетонные и железобетонные монолитные перекрытия приведена на рисунках П1.5, 1.6.
2.1.11 При кладке стен из блоков на растворе толщина горизонтальных швов принимается не менее 10 мм и не более 15 мм, в среднем 12 мм в пределах высоты этажа. Толщина вертикальных швов принимается от 8 до 15 мм, в среднем также 12 мм. Горизонтальные и вертикальные швы между блоками рекомендуется тщательно заполнять пластичным легким раствором (в т.ч. поризованными). При кладке стен на клею толщина горизонтальных и вертикальных швов должна быть (2±1) мм. В этом случае анкера и накладки должны быть утоплены в ячеистом бетоне путем прострожки пазов (канавок).
2.1.12 Усиление кладки стальными сетками можно производить только при соответствующем расчетном обосновании.
2.1.13 Крепление к наружным газобетонным стенам классов В2-В2,5 растяжек для подвески проводов и баннеров не рекомендуется.
2.1.14 На наружную газобетонную кладку не следует опирать балконные плиты и защемлять в них консоли и козырьки. При внутреннем обустройстве квартиры (крепление полок, ковров, кронштейнов для карнизов и т.д.) несущую способность гвоздя диаметром 3 мм, забитом в газобетон В3,5 на глубину 50 мм следует принимать вдоль оси 10 кг, поперек 20 кг, а шурупов (саморезов) соответственно 15 и 25 кг.
2.1.15 Наружные стены из газобетонных блоков могут быть выполнены без облицовки. Конструкции стен без облицовки показаны на листах П1.7, П1.8. Такие стены имеют следующие преимущества:
· более низкая себестоимость.
· быстрое высыхание кладки и повышение ее теплоизоляционных свойств.
· поровое проветривание, т.е. поступление снаружи свежего ионизированного воздуха и удаление из помещений повышенного содержания окиси и двуокиси углерода, а также метана (в кухнях с газовыми плитами и колонками).
· простота очистки фасадов (мойка, «волчок»).
Стены газобетонной кладки выполняются с расшивкой швов или с рустовкой (съем фасок). Они могут быть окрашены или оштукатурены. Требования к отделке штукатуркой изложены в СТО 501-52-01-2007.
2.2 Фундаментно-цокольная часть
2.2.1 Кладка наружных стен проводится по цоколю здания высотой не менее 500 мм (от уровня отмостки) (рисунок П2.1, П2.2, П2.3, П2.4).
2.2.2 Стены из газобетонных блоков и примыкающие к ним перекрытия должны быть гидроизолированы от капиллярного подсоса воды со стороны тяжелого бетона и кирпича (рисунок П2.1, П2.2, П2.4).
2.2.3 Наружные стены из мелких газобетонных блоков с целью защиты от увлажнения рекомендуется выполнять со свесом по отношению к нулевой части здания не менее чем на 50 мм (рисунок П2.1, П2.2, П2.3, П2.4).
2.3 Оконные и дверные проемы
2.3.1 Схемы устройства оконных и дверных проемов во внутренних и наружных стенах зависят от применяемых перемычек (несущие, ненесущие), их узлов опирания на стены. На рисунке П3.1 приведены примеры устройства проемов с несущими и ненесущими перемычками. При установке оконных и дверных коробок их крепят к стенам с помощью гвоздей или винтовых анкеров (рисунок П3.2, П3.3).
2.3.2 Зазоры между поверхностью стены и коробкой заделывают минплитой или полиуретановой пеной.
2.3.3 Откос штукатурят, наружная подоконная часть защищается сливом из кровельной стали. Изнутри устанавливается подоконная доска.
2.4 Перемычки газобетонные, железобетонные, деревянные
2.4.1 Газобетонные, железобетонные, деревянные перемычки применяются для перекрытия оконных и дверных проемов в наружных стенах из газобетонных блоков.
2.4.2 Перемычки могут быть несущими и ненесущими. Ненесущие перемычки газобетонные и железобетонные перемычки (рисунок П4.1) армируются конструктивно. Несущие перемычки армируются расчетной рабочей арматурой в растянутой зоне. Рассчитываются они на прочность по изгибающему моменту, поперечной силе, на опорный срез и прогиб. Железобетонные перемычки рассчитываются по СНиП 52-01-2003, газобетонные перемычки рассчитываются по СТО 501-52-2007, деревянные по СНиП II-25- 80 «Деревянные конструкции».
2.4.3 Технические требования к номенклатуре железобетонных перемычек и их номенклатура приведены в ГОСТ 948 «Перемычки железобетонные для зданий с кирпичными стенами» и СТО 501-52-01-2007, часть II.
2.4.4 Размеры перемычек: толщина в пределах от 150 до 350 мм (с градацией 50 мм), длина от 1,2 м до 3,3 м (с градацией 0,3 м), высота от 0,2 до 0,6 м (с градацией 0,1 м).
2.4.5 Перемычки должны иметь отпускную влажность, соответствующую смежным стеновым элементам (деревянная – не более 20 % по массе).
2.4.6 Размеры деревянных перемычек определяются на основании расчетов, выполненных по СНиП II-25-80.
2.4.7 Глубина опирания не должна быть менее 120 мм.
2.5 Узлы опирания перекрытий, п окрытий, перемычек
2.5.1 Глубина опирания междуэтажных газобетонных плит перекрытия и плит покрытия на несущие стены из мелких газобетонных блоков должна быть не менее 120 мм (рисунках П5.1, П5.2, П5.3, П5.4).
2.5.2 Для уменьшения эксцентриситета нагрузки от газобетонной плиты перекрытия (покрытия) на стены из мелких газобетонных блоков и устранения околов в опорной зоне рекомендуется осуществлять опирание перекрытия на ряд кирпичей, уложенных «плашмя» на растворе (рисунок П5.5).
2.5.3 В случаях, когда значение местного напряжения под плитой перекрытия или под перемычкой превышает значение основного напряжения в стене более чем на 20 %, а также в случаях, когда монтажный шов толще 30 мм, рекомендуется в местах опирания этих плит и перемычек на стену укладывать сварную сетку из арматуры диаметром 4-6 мм с ячейкой не более 70*70 мм в растворный шов в уровне низа плиты или перемычки (рисунок П5.6, П5.7).
2.5.4 Опорные участки плит перекрытий в зоне наружных стен должны соединяться с ними скобами Æ8 м (рисунок П5.8).
2.5.5 Плиты перекрытия, примыкающие к самонесущей стене из газобетонных блоков, соединяются с ней скобами (рисунок П5.9, П5.10).
2.5.6 Схема узлов опирания газобетонных плит перекрытия на армированные перемычки из газобетона приведена на рисунке П5.11 (а), а на железобетонные перемычки – на рисунке П5.11 (б).
2.5.7 Опирание газобетонных плит перекрытий на цокольную часть здания во избежание их увлажнения выполняется по гидроизоляции (рисунок П2.4).
2.5.8 Узлы опирания плит покрытий при устройстве совмещенной вентилируемой кровли приведены на рисунках П5.12, П5.13. На рисунках П5.14, 5.15 приведены узлы опирания плит чердачных перекрытий при устройстве чердачной кровли.
2.5.9 Торец железобетонной плиты перекрытия должен быть закрыт эффективным утеплителем с l £ 0,06 Вт /м·єС.
2.5.10 Глубина опирания деревянных балок на несущие газобетонные стены должна быть не менее 120 мм. Для обеспечения распределения нагрузки от балки под нее на кладку устанавливают стальную полосу (рисунок П5.16).
2.5.11 Схема узлов опирания железобетонных плит перекрытия на армированные перемычки из газобетона и бетона приведена на рисунке П5.17.
2.6 Узлы сопряжения кровли
2.6.1 При использовании железобетонных плит покрытий узлы сопряжения кровли аналогичны узлам с газобетонными покрытиями. Дополнительно, при применении железобетонных покрытий торцы плит в опорных зонах и зонах примыкания необходимо утеплять вкладышами из минплиты.
2.6.2 Железобетонные плиты покрытий в зоне опирания на кладку стены укладываются на слой раствора М35. Примыкающие плиты покрытий крепятся к наружной стене так же, как и плиты перекрытий (рисунок П5.10).
2.6.3 В зданиях малой этажности (не более 3-х) возможно применение кровли с наружным водоотводом и карнизом, имеющим вынос по горизонтали не менее 500 мм от наружной поверхности стены (рисунок П5.12, П5.13, П5.14, П5.15).
2.6.4 Деревянная чердачная кровля для газобетонной кладки представлена на рисунке П5.14.
2.6.5 Узел сопряжения совмещенной невентилируемой кровли с внутренним водостоком в зоне парапета из газобетонных блоков изображен на рисунке П5.18.
2.6.6 Узлы сопряжения с газобетонной кладкой наклонной совмещенной невентилируемой крыши из газобетонных плит с наружным водостоком представлены на рисунке П5.19.__.