Иван Александрович Дурягин
Пособие по строительству дома
3.2 Стены
Материал стен дома – сосновый брус сечением 150×150 мм. Между брусьями, а так же в угловых стыках брусьев проложен утеплитель – джутовое полотно, которое крепится к брусьям с помощью строительного степлера. Друг с другом соседние венцы скрепляются с помощью нагелей-коксов диаметром 25…30 мм. Нагели проходят через 2 венца. Нагели лучше изготавливать из берёзовой древесины, но допустимо использовать и сосну. Пример расположения нагелей в глухом участке стены представлен на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 – Расположение нагелей в глухом участке стены
Брус венца №24 выдаётся на 325 мм за плоскости стен по осям 1 и 3 для опирания в этих местах на него крайних стропильных ног. Стены воспринимают нагрузку от вышележащих конструкций и передают её на фундамент через окладной венец.
Окладной венец состоит из двух венцов, выполненных из соснового бруса сечением 200×200 мм. К фундаменту окладной венец крепится с помощью арматурных стержней гладкого профиля, замоноличенных в стойки фундамента.
Объём веранды сформирован четырьмя стойками, подпирающими прогон веранды. К окладному венцу стойки крепятся с помощью арматурных стержней гладкого профиля. Прогон веранды передаёт нагрузку от конструкций крыши на стойки посредством компенсаторов усадки сруба (винтовых домкратов). Кроме того, прогон веранды уложен на выпуски бруса венца №17, которые выдаются на 1085 мм за плоскость стены по оси Б. Стойки и прогон веранды выполнены из соснового бруса сечением 150×150 мм. Сам прогон выдаётся на 325 мм за плоскости стен по осям 1 и 3 для опирания крайних стропильных ног.
Соединения бруса спроектированы в соответствии с требованиями ГОСТ 30974-2002 «Соединения угловые деревянных брусчатых и бревенчатых малоэтажных зданий. Классификация, конструкция, размеры».
Определение количества пиломатериалов для возведения стен представлено в таблице 3.6.
Данные для определения представлены на рисунке 3.2.
Рассмотрим теплотехнический расчёт стен для определения толщины слоя утеплителя. Утепление стен производится со стороны улицы. В качестве утеплителя используются минераловатные полужёсткие плиты. Использование утеплителей типа пенопласта или экструдированного пенополистирола не допускается из-за практически нулевой паропроницаемости материала, а так же из-за выделения вредных веществ при горении.
Исходные данные:
– температура внутреннего воздуха: tв = +20оС;
– влажность внутреннего воздуха: φв = 65%;
– влажностный режим помещения: влажный (по таблице 1, СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»);
– зона влажности: влажная (по карте приложения «В», СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»);
– условия эксплуатации ограждающих конструкций: Б (по таблице 2, СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»);
– температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92: – 33оС (по таблице 3.1, СП 131.13330.20112 «Строительная климатология»);
– продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8оС: zот = 250 сут. (по таблице 3.1, СП 131.13330.20112 «Строительная климатология»);
– средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8оС: tот = -4,5оС (по таблице 3.1, СП 131.13330.20112 «Строительная климатология»).
Конструкция стены изнутри-наружу приведена на рисунке 3.3 и в таблице 3.8. Нумерация элементов стены на рисунке и в таблице совпадает.
1) Определяем нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции (т.е. стены), R0норм, (м2 ∙ оС)/Вт, определяем по формуле 3.8:
R0норм = R0тр ∙ mр, (3.8)
где R0тр – базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м2 ∙ оС)/Вт, принимается в зависимости от градусо-суток отопительного периода региона строительства, (ГСОП), оС ∙ сут/год;
mр – коэффициент, учитывающий особенности региона строительства. В расчете по формуле (3.8) принимается равным 1.
2) Определяем градусо-сутки отопительного периода, оС ∙ сут/год, по формуле 3.9:
ГСОП = (tв – tот) ∙ zот, (3.9)
где tот, zот – средняя температура наружного воздуха, оС, и продолжительность, сут/год, отопительного периода, принимаемые по таблице 3.1, СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 оС;
tв – расчетная температура внутреннего воздуха, оС, принимаемая по ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные» (в интервале +20…+22 оС).
ГСОП = (20 – (-4,5)) ∙ 250 = 6125 оС ∙ сут/год
3) Определяем значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м2 ∙ оС)/Вт, по формуле 3.10:
R0тр = а ∙ ГСОП + b, (3.10)
где ГСОП – градусо-сутки отопительного периода, оС ∙ сут/год;
а, b – коэффициенты, значения которых принимаются по данным таблицы 3, СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
R0тр = 0,00035 ∙ 6125 + 1,4 = 3,54 (м2 ∙ оС)/Вт
Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче стены определяем по формуле 3.8:
R0норм = 3,54 ∙ 1 = 3,54 (м2 ∙ оС)/Вт
4) Определяем условное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м2 ∙ оС)/Вт, по формуле 3.11:
R0усл = 1/αв + ∑i=1…n (Ri + 1/αн), (3.11)
где αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2 ∙ оС), принимаемый согласно таблице 4, СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»;
αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2 ∙ оС), принимаемый согласно таблице 6 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»;
Ri – термическое сопротивление однородного слоя ограждающей конструкции, (м2 ∙ оС)/Вт.
Примечание:
При определении условного сопротивления теплопередаче стены слои, идущие за вентилируемой воздушной прослойкой (при рассмотрении конструкции стены изнутри-наружу), а так же сама вентилируемая воздушная прослойка в расчёт не принимались.
5) Значение термического сопротивления однородного слоя ограждающей конструкции, (м2 ∙ оС)/Вт, определяем по формуле 3.12:
Ri = δi/λi, (3.12)
где δi – толщина слоя, мм;
λi – теплопроводность материала слоя, Вт/(м ∙ оС), принимаемая по приложению «Т» СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
R0усл = 1/8,7 + 0,15/0,18 + х/0,039 + 0,0002/0,7 + 1/23 = 0,99 + х/0,045 (м2 ∙ оС)/Вт
0,99 + х/0,039 = 3,54 (м2 ∙ оС)/Вт
х = 0,099 м
Принимаем толщину утеплителя δут = 0,10 м = 10 см.
Тогда:
R0усл = 0,99 + 0,10/0,039 = 3,55 (м2 ∙ оС)/Вт
6) Производим проверку подобранной толщины утеплителя по условию 3.13:
R0усл > R0тр (3.13)
3,55 > 3,54
Условие выполняется. Оставляем толщину утеплителя δут = 10 см.
3.3 Перекрытия
Перекрытия в спроектированном доме деревянные. Перекрытие пола 1-го этажа располагается в венце Б на отметке 0,000 м; перекрытие пола мансардного этажа располагается в венце №19 на отметке +2,850 м.
Несущим элементом перекрытий являются деревянные балки, выполненные из досок сечением 200×50 мм (в перекрытии пола 1-го этажа) и 150×50 мм (в перекрытии пола мансардного этажа). Перекрытие пола мансардного этажа дополнительно усилено двумя брусьями сечением 150×150 мм. Брус по оси 2 предусмотрен для восприятия нагрузки от опорной стойки конькового прогона; брус в осях 1-2 предусмотрен для формирования люка с устроенной в нём раздвижной лестницей, посредством которой сообщаются 1-ый и мансардный этажи; а так же для устройства перекрытия пола мансардного этажа в перпендикулярном к основным несущим балкам направлении.
Брусья и балки заделаны в стену на половину толщины стены.
Расчёт несущих элементов перекрытия на восприятие сечением балки нагрузки от людей и мебели, а так же на смятие древесины балки в приопорной зоне производился вручную в соответствии с требованиями СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции», и в данном пособии не рассматривается. Временная распределённая нагрузка на перекрытие (от людей и мебели) принималась в соответствии с СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Её нормативное значение составляет 1,5 кПа = 152 кг/м2. Коэффициент надёжности по нагрузке равен 1,3 (т.е. запас прочности составляет 30%).
В перекрытии пола 1-го этажа устраивается утепление плитами минераловатными из каменного волокна «ТЕХНОНИКОЛЬ Роклайт» с вентилируемой воздушной прослойкой «снизу». В перекрытии пола мансардного этажа устраивается звукоизоляция плитами минераловатными из каменного волокна «ТЕХНОНИКОЛЬ Акустик» с вентилируемой воздушной прослойкой «сверху». Толщина утеплителя в перекрытии пола 1-го этажа назначается конструктивно и равняется 200 мм.
Рассмотрим проверку толщины утепляющего слоя в перекрытии пола 1-го этажа по методике, представленной в п. 3.2 настоящего пособия. Конструкция перекрытия изнутри-наружу приведена на рисунке 3.4 и в таблице 3.9. Нумерация элементов на рисунке и в таблице совпадает.
Рисунок 3.4 – Конструкция перекрытия
Таблица 3.9 – Конструкция перекрытия пола 1-го этажа (изнутри-наружу)
1) Определяем градусо-сутки отопительного периода, оС ∙ сут/год, по формуле 3.9:
ГСОП = (20 – (-4,5)) ∙ 250 = 6125 оС ∙ сут/год
2) Определяем значение требуемого сопротивления теплопередаче перекрытия, (м2 ∙ оС)/Вт, по формуле 3.10:
R0тр = 0,00045 ∙ 6125 + 1,9 = 4,66 (м2 ∙ оС)/Вт
3) Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче перекрытия определяем по формуле 3.8:
R0норм = 4,66 ∙ 1 = 4,66 (м2 ∙ оС)/Вт
4) Определяем условное сопротивление теплопередаче перекрытия, (м2 ∙ оС)/Вт, по формуле 3.11.
Примечание:
При определении условного сопротивления теплопередаче перекрытия слои, лежащие ниже вентилируемой воздушной прослойки (при рассмотрении конструкции изнутри-наружу), а так же сама вентилируемая воздушная прослойка в расчёт не принимались.
R0усл = 1/8,7 + 0,012/0,26 + 0,004/0,042 + 0,018/0,20 + 0,0002/0,7 + 0,050/0,041 + 0,150/0,041 + 0,0002/0,7 + 1/23 = 5,27 (м2 ∙ оС)/Вт
Принимаем толщину утеплителя δут1 = 0,05 м = 5 см; δут2 = 0,15 м = 15 см.
5) Производим проверку выполнения условия 3.13:
5,27 > 4,66
Условие выполняется. Оставляем толщину утеплителя δут1 = 0,05 м = 5 см; δут2 = 0,15 м = 15 см.
Расчёт потребного количества пиломатериалов на перекрытие приведён в таблице 3.12.
