Долговечность и эксплуатационная надежность строительных материалов, конструкций, зданий и сооружений

температур. С учетом приведенных выше выражений  преобразуем формулу (3) к виду:

откуда

   (4)

 

 

Таким образом, увеличение коэффициента линейного температурного расширения влажной кладки при отрицательных температурах можно учесть, понизив расчетную отрицательную температуру конструкции.

Выводы

Проведенные экспериментальные  исследования показали, что коэффициент линейного температурного расширения (КЛТР) влажной кладки в замороженном состоянии значительно больше, чем той же кладки в воздушно-сухом состоянии (табл. 1). При влажности 12 % увеличение КЛТР составило от 39 % для красного кирпича в горизонтальном направлении до 92 % для красного щелевого в вертикальном направлении. При положительных темпе-ратурах влажность кладки не оказала влияния на её температурные деформации. Увеличение КЛТР влажной кладки при отрицательных температурах можно учесть, понизив расчетную отрицательную температуру конструкции.

 

4.5 Прочность кладки зависит от расчета.  

 

Кто-то хочет жить в кирпичном доме, кто-то - в монолитном. Проходится удивляться свежим решениям в области технологий и материалов. Растет многообразие форм и конструкции камней и мелкоштучных блоков (керамзитобетонные, керамические, газосиликатные, пустотные, щелевые, пазогреб-невые, пористые и т.д.). Сегодня горизонтальные швы стен из таких материалов выполняются из клеевого состава а вертикальные и вовсе без применения раствора. Остро встает необходимость создания единой методики определения теплофизических свойств строительной конструкции в целом. Особый вопрос - внедрение Еврокода 6 «Каменная кладка. Проектирование, расчеты, параметры в практику проектирования каменных конструкций».

Впервые в мире специальные нормы по проектированию каменных конструкций были изданы в 1935 г. в СССР. В 1943 г. появились «Указания  по проектированию каменных конструкций  в условиях военного времени». В  них впервые в применении к  каменным конструкциям нашел метод расчета по разрушающим нагрузкам. В дальнейшем был развит унифицированный для всех видов строительных конструкций метод расчета по предельным состояниям. Он вошел в нормы проектирования каменных конструкций, изданные в 1954 г. - НиТУ-120-55. В 1962 г. стали действовать строительные нормы и правила по проектированию каменных конструкций. Впоследствии нормы проектирования издавались с периодичностью 10 лет. Нормы советского времени содержали исчерпывающие указания о методах расчета и конструирования каменных конструкций. В них наряду с общими положениями были представлены необходимые расчетные формулы и правила конструирования. Благодаря высокому уровню научных исследований, выполненных в СССР, эти нормы обеспечили стране приоритет в решении многих вопросов теории и практики каменного строительства. Последние нормы СНиП II-22-81 [2] были введены в действие в 1981 г. и до настоящего времени практически не обновлялись.

 

 

 

В начале 70-х гг. прошлого века развитые страны Европы и Северной Аме-рики столкнулись с энергетическим кризисом. Это побудило их к созданию эффективных кладочных материалов и стеновых ограждающих конструкций, обладающих низкой теплопроводностью. Появились стены из легких бетонных блоков (газосиликатных, пенобетонных, керамзитобетонных), щелевых керамических, силикатных, керамзитобетонных камней. Стены стали возводиться не только однослойными, но также двух- и трехслойными с защитным лицевым слоем, воздушной прослойкой, иногда заполненной утеплителем, и внутренним несущим слоем небольшой толщины. Большой удельный вес при возведении современных стеновых ограждений стала занимать керамика. При этом вместо традиционных маломерных кирпичей повсеместно начали применяться крупноформатные поризованные камни средней плотности - 800-1200кг/м3. Большое внимание стало уделяться повышению точности размеров, особенно толщины камней, что обеспечивается двухсторонним фрезированием ложковых поверхностей после обжига изделий. Это позволяет уменьшить до 1-2 мм толщину горизонтальных швов, что существенно повышает теплотехнические характеристики кладки. Заметно увеличился ассортимент кладочных изделий, благодаря чему обеспечивается их полная комплектация под инвестиционный заказ.

Однако опыт эксплуатации стен, возведенных с применением  современных кладочных материалов, показал, что обладая хорошими теплофизическими характеристиками, они имеют и  определенные недостатки. Такие стены  оказались весьма чувствительными  к различного рода вынужденным деформациям. Следствием этого явилось снижение трещиностойкости кладки, а в случае ее локальных перенапряжений и прочности.

В последнее десятилетие  появились новые технологии кладочных  работ, позволяющие при высоком  качестве кладочных элементов делать кладку на тонких растворных швах. Благодаря  этому уменьшаются мостики холода, которыми являются растворные швы, снижается  расход раствора, увеличивается производительность труда, а прочность кладки на сжатие возрастает. Достаточно отметить, что, например, в Германии более 80% стеновых каменных конструкций возводится на тонких растворных швах. Однако такие кладки имеют и весьма существенные недостатки. Обладая более высокой однородностью (гомогеничностью) по сравнению с кладками на обычных растворных швах, они по своим механическим характеристикам приближаются к неармированному бетону (в случае применения в качестве кладочных элементов полнотелых блоков из газосиликата, пенобетона или керамзитобетона). В этом смысле данные кладки становятся еще более чувствительными к вынужденным деформациям. Ситуация усугубляется, когда кладка возводится из пустотных щелевых камней, особенно керамических с высоким (50% и более) объемом пустот. Такие кладки на тонких растворных швах, кроме хрупкости, обладают высокой степенью анизотропии. Высокотехнологичные, экономичные и эффективные с точки зрения тепловых и акустических свойств стеновые конструкции с применением данных кладок, к сожалению, имеют низкую трещиностойкость и малую прочность при действии локальных нагрузок, а в случае использования их в качестве наружного стенового заполнения каркасных зданий - высокую чувствительность к перекосам.

 

 

С развитием новых  видов кладочных материалов и  каменных конструкций в странах  Западной Европы и Северной Америки активно велись научные исследования, результатом которых стало создание национальных документов по расчету и проектированию каменных и армокаменных конструкций и европейских норм - Еврокода 6.

В середине 90-х  гг. эффективные стеновые материалы  и стеновые ограж-дающие конструкции получили широкое распространение в странах СНГ в связи с ужесточением нормативных требований к сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций. При этом, не обладая соответствующей нормативной базой и опытом строительства, многие технические решения были заимствованы за рубежом и в первую очередь из европейских стран, где подобные виды кладок и строительные конструкции начали широко внедряться на 20-30 лет ранее. Эксплуатация возведенных зданий с применением новых видов каменных кладок уже в первые 3-5 лет выявила ряд серьезных недостатков, которые во многих случаях приводили к аварийному состоянию стенового ограждения. Согласно статистическим данным, за пять лет только в Москве и Подмосковье было зафиксировано более 420 случаев отказа фасадных систем, выполненных по технологии слоистой кладки. По итогам обследования каркасно-монолитных зданий в Москве в 2008 г. в результате повреждений стенового ограждения в аварийном состоянии сегодня находятся 36 объектов. Специалисты считают, что в ближайшие 5-6 лет количество «проблемных» домов может резко возрасти.

Одной из основных причин аварийности зданий, построенных  в середине 90-х гг, по мнению ведущих специалистов, является отставание действующих норм по проектированию каменных и армокаменных конструкций от современных технических решений и технологий возведения каменных конструкций. Отечественные строительные нормы были ориентированы на технологии возведения каменных конструкций 50-60-х гг прошлого столетия, для которых характерными являлись сплошные массивные кладки на известково-цементных растворах, что является неприемлемым при современных требованиях по энергосбережению.

Указанные обстоятельства определяют необходимость внедрения  европейских норм Еврокод 6 в практику расчета и проектирования каменных конструкций.

 

4.6. Каменная кладка с позиции Европейской строительной науки – Еврокод 6.

 

13–14 сентября 2010 г. в Москве состоялась Международная научно-техническая конференция «Каменная кладка с позиции Европейской строительной науки – Еврокод 6. Проектирование каменных (кирпичных) конструкции», организованная ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко и Ассоциацией производителей керамических стеновых материалов (АПКСМ). В рамках конференции состоялось 47 заседание Еврокомиссии CIB W023 «Wall structures».

Участников конференции – руководителей и ведущих специалистов предприятий, производящих штучные стеновые материалы, ученых отраслевых институтов, проектировщиков из Москвы, Санкт- Петербурга, Калининградской, Нижегородской, Саратовской, Свердловской, Иркутской областей, Краснодарского края, Республик Татарстан, Чувашия и других регионов, – в первую очередь интересовало, как обстоят дела в европейских странах с внедрением общеевропейских нормативных документов, с какими трудностями сталкиваются зарубежные коллеги.

В приветствии Президент АПКСМ  В.А. Терехов отметил, что в последние  годы доля строительства с использованием штучных каменных стеновых материалов постоянно повышается. При этом существующие нормативные документы по технологии строительства каменной кладки устарели. Это связано со многими факторами, в том числе с существенным расширением ассортимента штучных  каменных материалов и изменением их строительно-технологических свойств, повышением теплотехнических норм, внедрением новых строительных систем. Штучные  стеновые каменные материалы являются

основными при индивидуальном жилищном строительстве, активно используются при каркасно-монолитном строительстве многоэтажных зданий.

Конструкция стены из кирпича и  других штучных каменных материалов принципиально изменилась, она стала  многослойной и включает несколько  материалов с различными свойствами, в том числе долговечностью. Отсутствие опыта и новых нормативных  документов по каменной кладке привело  к многочисленным авариям и разрушениям  стен, что негативно отразилось не только на имидже, но и на спросе на штучные каменные материалы.

Заместитель директора ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко О.И. Пономарев в  своем докладе остановился на ряде различий между европейской  и российской системой стандартизации. В частности, он отметил, что в  европейских странах и России не только принципы создания, но и принципы применения стандартов различаются. И  хотя со времени принятия в конце 2002 г. Федерального закона «О техническом  регулировании» прошло семь лет, до настоящего времени не все специалисты правильно  понимают принципы добровольного применения стандартов. Разрешение использования  международных стандартов в промышленности многие также воспринимают буквально, не учитывая, что международные стандарты  необходимо не только первести на русский  язык, а перевод зарегестрировать в Росстандарте. Следует также  определить соответствие терминов и  определений, обозначений различных  величин, методологических подходов и  др. Например, прочность материала  в Еврокодах обозначается буквой f, а в российских нормативных  документах – R. Прочность при сжатии одного и того же материалы, определенная по СНиП и Еврокод 6 будет различаться, так как различаются методы испытания, размеры образцов и другие условия. Поэтому гармонизация российской и европейской нормативной базы в строительстве подразумевает также обучение «армии» проектировщиков, специалистов контролирующих и экспертных органов, преподавателей вузов и т. д.

Исполнительный директор АПКСМ  В.Н. Геращенко привел статистические данные за 2009 г., которые показывают, что керамический кирпич доминирует в общей структуре российского  производства штучных каменных стеновых материалов, занимая около 44%. Второе место, с долей 37–38%, принадлежит силикатным изделиям. Всего в России работают 1025 производителей стеновых материалов (без стеновых железобетонных панелей) и 528 производителей кирпича.

 

 

 

 

 

 

Обмен информацией с зарубежными  коллегами о нормативных документах, регламентирующих строительство из штучных каменных материалов особенно актуален в настоящее время, когда  производители каменных материалов и изделий объединили интеллектуальные и материальные ресурсы с целью  разработки и актуализации всех нормативных  документов, касающихся отрасли стеновых керамических материалов. АПКСМ выступила  разработчиком Свода правил «Тепловая  защита зданий», который будет разработан в соответствии с принципами стандартизации Российской Федерации.

Один из старейших специалистов в области каменной кладки Барри  Хаселтайн (Великобритания) напомнил участникам конференции, что существующие европейские  нормы по каменным конструкциям появились  не в одночасье. На их разработку потребовалось  почти 40 лет. Толчком к созданию новых  эффективных кладочных материалов и стен, обладающих низкой теплопроводностью, в начале 70-х гг. прошлого века послужил острый энергетический кризис. Появились  стены из легких бетонных блоков, многопустотных керамических, силикатных, керамзитобетонных  камней, многослойные конструкции, включающие разнородные материалы. Затем были разработаны технологии кладочных  работ, позволяющие при высоком  качестве кладочных элементов возводить  кладку не на растворе, а на специальном  клею.

Параллельно с развитием новых  видов кладочных материалов и  каменных конструкций в странах  Западной Европы и Северной Америки  активно велись научные исследования, результатом которых стало создание национальных документов по расчету  и проектированию каменных и армокаменных конструкций. Создание единого европейского экономического пространства продиктовало необходимость разработки и единых европейских норм.

Еврокод 6 «Проектирование каменных (кирпичных) конструкций» включает следующие  части: Часть 1-1. Общие правила для  армированных и неармированных конструкций; Часть 1-2. Общие правила. Проектирование с учетом пожара; Часть 2. Конструктивные требования, доборные материалы и выполнение кладки; Часть 3: Упрощенные методы проектирования каменных неармированных конструкций. Но он не является документом, охватывающим все вопросы проектирования и расчета каменных конструкций, а определяет общие требования к конструкциям и методам проектирования, а также связывает множество стандартов, касающихся требований, предъявляемых к кладочным элементам, методам их испытаний (стандарты серии EN 771 и EN 772 соответственно); требований, предъявляемых к кладочным растворам, и методам их испытаний (стандарты EN 998-2 и EN 1015-11 соответственно), методам испытаний кладок (пакет стандартов EN 1052) и др.