Сравнительные характеристики систем легких эффективных конструкций приведены в таблице 1.1.

Таблица 2.1.

Показатели систем легких эффективных конструкций для надстройки этажей

№	Наименование систем	Наружные слоистые стены в системах	Перекрытия в системах		Приведенная масса конструкций на 1 м² общей площади* кг
№	Наименование систем	Наружные слоистые стены в системах	несущая часть	полы	Приведенная масса конструкций на 1 м² общей площади* кг
1.	Система с применением монолитного железобетона и оставляемой опалубки из цCп	Бетон + утеплитель, облицованные зарубежными листами ЦСП	Ребристые бетонные плиты по оставляемой опалубке из ЦСП + ГВЛ	Основание "плавающего пола" из цементно-песчаного раствора. Покрытие из линолеума на тепло- звукоизоляционной подоснове	995
1.		Бетон + утеплитель, облицованные отечественными листами ЦСП			1050
2.	Система с применением монолитного легкого бетона и оставляемой опалубки из пенополистирола	Блоки из ПСБ-С с монолитным сердечником	Армоцементные балки, облицованные ГВЛ	Щитовой паркет по деревянным лагам	682
3.	Система монолитных оболочек из торкретбетона по оставляемой опалубке	Утеплитель с бетонными наружными слоями и бетонными ребрами		Щитовой паркет по деревянным лагам	708
4,	Система с применением металлического каркаса из гнутого профиля	Металлический каркас + утеплитель, облицованные ГВЛО	Ж.б. плита с засыпными пустотами	Линолеум на теплозвукоизоляционной основе	726
4,		Металлический каркас + утеплитель, облицованные ГВЛО	Ж.б. ребристая плита по профнастилу на металлических ригелях	Линолеум на теплозвукоизоляционной основе	527

* - без учета площади лестничных клеток.

3. Статические расчеты

3.1. Общие положения

Для принимаемых конструктивных систем производится проверка прочности, устойчивости, трещиностойкости и жесткости как системы в целом, так и ее основных несущих элементов: стен, стоек, перекрытий и покрытий.

Усилия (изгибающие моменты, продольные и поперечные силы) определяются с использованием основных положений и формул строительной механики с учетом в необходимых случаях пластических свойств материалов по формулам СНиП [9], "Пособия" [39], "Руководства" [40] и др.

В частности, в системах с поперечными рамами из тяжелого или легкого железобетона, где изгибная жесткость перекрытий и стен сопоставима, расчет рам производится с учетом как перекрытий, так и стен, при этом изгибающие моменты в элементах и узлах определяются с помощью ЭВМ или любым инженерным методом, обеспечивающим приемлемую точность. В симметричных или регулярных по высоте многоэтажных рамах допускаются упрощения расчетных схем, согласующиеся с известными правилами строительной механики. Таким же способом рассчитываются рамы со стальными ригелями перекрытий и стальными стойками.

В системах, где перекрытия состоят из монолитного железобетона, а стойки стен из стальных профилей, изгибной жесткостью стоек по сравнению с жесткостью перекрытий пренебрегается, и изгибающие моменты в ригелях перекрытий определяются как в двухпролетных неразрезных балках по формулам "Руководства" [40] и Справочника" [42] соответственно с учетом перераспределения усилий при упруго-пластической работе и в упругой стадии.

Расчетные схемы при определении усилий в поперечных рамах и балках составляются только с учетом основных 6-метровых пролетов без учета ризалитов, что является более невыгодным для изгибаемых элементов случаем нагружения, а при учете ризалитов-консолей дает небольшой запас. Усилия в стойках определяются для обоих случаев.

Результаты расчета железобетонных рам и ригелей по упругой схеме используются для проверки по образованию трещин, а при их отсутствии и жесткости; результаты расчета в упруго-пластической стадии - для расчета прочности, жесткости при наличии трещин и раскрытия трещин, в том числе, с учетом длительного действия нагрузок в соответствии с СНиП [9]. При расчете стальных рам все расчеты производятся только в упругой стадии в соответствии со СНиП [8].

После определения изгибающих моментов и продольных сил в элементах рам и балках подбор и проверка прочности сечений из железобетона выполняются в соответствии с СНиП [9] и "Пособием" [39], а из стали по СНиП [8]. Изгибаемые элементы из железобетона ребристого или коробчатого сечения проверяются также по прочности наклонных сечений, при этом поперечные силы определяются с учетом вертикальной нагрузки и изгибающих моментов.

При проверке по образованию трещин изгибаемых элементов их геометрические и упруго-пластические характеристики определяются в соответствии с правилами сопротивления материалов, строительной механики и положениями СНиП [9]. Прогибы изгибаемых железобетонных элементов определяются, как правило, с учетом знакопеременной эпюры моментов и соответственно переменной жесткости, обусловленной образованием или отсутствием трещин по длине пролета.

Прочность стоек проверяется на действие расчетных вертикальных нагрузок с учетом невыгодных" сочетаний продольных сил и изгибающих моментов, возникающих эксцентриситетов и прогибов. В тех случаях, где изгибающие моменты в узлах отсутствуют, влияние продольного изгиба оценивается с использованием случайного эксцентриситета, регламентированного СНиП [9].

При расчетах по предельным состояниям первой группы величины нормативных нагрузок умножаются на соответствующие коэффициенты надежности по нагрузке согласно табл. 1 и п. 3.7 [7]. При расчетах по предельным состояниям второй группы в определенных случаях используются полные или пониженные значения нормативных нагрузок, приведенных в табл. 3 [7]; коэффициент надежности по нагрузке принимается равным 1. При подборе и проверке сечений во всех случаях принимается единый коэффициент надежности по назначению γ_п = 0,95 по СНиП [7].

При проектировании ограждающих конструкций из легких небетонных материалов, утеплении ими наружных стен, устройстве экранов и др. прочность этих деталей и крепление их к несущим конструкциям проверяются на совместное действие вертикальных нагрузок и усилий от отрицательного давления ветра (отсоса) согласно СНиП [7].

В примерах расчета для удобства и простоты вычислений величины нагрузок, усилий, напряжений, нормативных и расчетных характеристик материалов приняты в привычных традиционных единицах измерения: кгс/м², кгс/м, кгс ^.м, кгс/см² и др.

Для перевода в систему СИ следует применять соотношения:

1 кПа = 100 кгс/м²; 1 кН/м = 100 кгс/м;

1 кНм = 100 кгс м; 1 МПа = 10 кгс/см².

3.2. Расчет перекрытий и стен из монолитного железобетона с оставляемой опалубкой из ЦСП

В надстраиваемых этажах по всем трем продольным осям предусматриваются несущие стены с монолитным железобетонным ядром толщиной 100 мм в оставляемой опалубке из плит ЦСП, δ = 20 мм, γ = 750 кг/м³; кроме того, в наружных стенах предусматривается утеплитель δ = 35 мм, γ = 40 кг/м³ и наружная штукатурка δ = 20 мм, γ = 1800 кг/м³; во внутренней стене - штукатурка с обеих сторон. На стены опираются ребристые перекрытия также из монолитного железобетона, которые состоят из верхней полки толщиной h’_f= 50 мм по ребрам сечением в´h = 80´250 мм, расположенным с шагом 500 мм. Снизу делается подшивной потолок из гипсоволокнистых плит (ГВЛ), δ = 20 мм, γ = 1200 кг/м³. По верху железобетонной плиты устраивается цементно-песчаная стяжка δ = 20 мм, γ = 2000 кг/м³ и пол из линолеума ТЗЛ.

В покрытии (над мансардой) несущая плита и подшивной потолок аналогичны перекрытиям, сверху же укладывается утеплитель из минераловатных плит δ = 300 мм, γ = 200 кг/м³, по которому устраивается стяжка δ = 30 мм и кровля.

Бетон тяжелый класса В15, арматура из стали класса A-III и Вр-I. Расчетные характеристики материалов (кгс/см²): бетона: R_в =78,5; R_в,_ser = 112; R_в_t =6,83; R_в_t_,_ser = 11,7; Е_в = 235000; арматуры: класса A-III: R_s = 3600 (Ø 6 - 8 мм), 3750 (Ø 10 - 16 мм), R_sw = 2900; E_s = 2´10⁶; класса Bp-I: R_s = 4200; R_sw = 3000; E_s = l,7´10⁶.

Полная нормативная нагрузка на перекрытие q_н = 2500´0,082 (бетон) + 750´0,042 (ЦСП) + 1200´0,02(ГВЛ) + 2000´0,02(стяжка) + 10(пол) + 50(перегородки) + 150 (временная) = 510; в том числе длительно действующая q₁ = 390; расчетная q = 1,1´2500´0,082 + 1,3(750´0,042 + 1200´0,02 + 2000´0,02 + 10 + 50 + 150) = 624 кгс/м².

Произведя аналогичные расчеты, нагрузки на покрытие:

q_к^н = 481; q_к¹ = 411; q_к = 595 кгс/м².

Вертикальные нагрузки на стены (кгс/м)

На наружную стену:

1) от собственного веса на 1 м глухой части (простенка) на высоту 1 этажа, т.е. Н = 2,8 м: нормативные = = [2500´0,1(бетон) + 750´2´0,035(ЦСП) + 40´0,2 (утеплитель - пенополистирол) + 1800´0,02(штукатурка)]´2,8 = 971; то же с учетом проемов = 971´0,7 = 680; расчетная = [1,1´2500´0,1 + 1,3(750´2´0,035 + 40´0,2 + 1800´0,2)]´2,8´0,7 = 787;

2) от перекрытий: нормативные нагрузки от 1 этажа:

= 510´(5,9/2) = 1505; = 390´(5,9/2) = 1151;

расчетная = 624´(5,9/2) = 1841;

3) от покрытия:

= 481´(5,9/2) = 1419; = 411´(5,9/2) = 1213; = 595´(5,9/2) = 1755;

На 1 м внутренней продольной стены от 1 этажа:

1) от собственного веса

=[2500´0,1 (бетон) + 750´2´0,035(ЦCП) + 800´2´0,01(штукатурка)]´2,6 = 829;

= [1,1´2500´0,1 + 1,3(750´2´0,035 + 800´0,2´0,01)]´2,6 = 948;

2) от перекрытий:

= 510´5,9 = 3010; = 390´5,9 = 2302; = 624´5,9 = 3682;

3) от покрытия:

= 481´5,9 = 2838; = 411´5,9 =2426; = 595´5,9 = 3510.

Определение усилий

Для определения изгибающих моментов в элементах перекрытий и стен производится расчет поперечной рамы условной шириной в = 1 м на действие вертикальной нагрузки, приходящейся на перекрытие, = 624 кгс/м. Расчет производится методом распределения моментов защемления [41]. Узлы соединения перекрытий со стенами считаются жесткими, кроме соединений над 5-м этажом, которые принимаются шарнирными. Ввиду симметрии поперечного сечения здания (за исключением единичных случаев) для расчета принимается половина рамы, причем узлы соединения перекрытий с внутренней продольной стеной становятся защемленными опорами. Далее в соответствии с положениями строительной механики для рам высотой два и более этажей в качестве расчетной схемы принимается фрагмент, состоящий из ригеля - перекрытия, нижней стойки (стены) и половины верхней стойки (стены) (рис. 18). Рассматривается более невыгодный случай нагружения ригеля рамы при отсутствии консолей-ризалитов.

По результатам расчета рамы для проверки прочности и подбора арматуры стоек (стен) и ригелей (перекрытий) составляются невыгодные сочетания усилий от вертикальных нагрузок и полученных изгибающих моментов. Изгибающие моменты над опорами принимаются по абсолютной величине.

Проверка прочности и деформаций ребристого перекрытия

Расчетная схема - балочная двухпролетная, неразрезная. Для расчета принимается полоса с условной шириной в = 1 м и пролетами l = 5,9 м.

Нагрузки (кгс/м): = 510; = 390; = 624; изгибающие моменты у опор в упругой стадии (кгс ^. м) от : М_А= 462; М_б = 2436;

;

Рис. 18. Расчетная схема для определения усилий в раме

а - схема опирания и нагрузка;

б - обозначение узлов и жесткостей,

эпюра неуравновешенных моментов по [41]

в - эпюра моментов: - - - в упругой стадии,

______ с учетом пластических деформаций.

Подбор продольной арматуры по прочности

С учетом перераспределения усилий с опоры "Б" в пролет [40] на 25 % момент над средней опорой (стеной) М_б = 0,75´2436 = 1827 кгс ^.м.

кгс ^.м.

В сечении над средней стеной: в = 2в_р (в_р - ширина ребра) = 2´8 = 16 см; h₀ = 23 см.

По формулам п.3.18 "Пособия" [39]:

; По табл. 20 ζ = 0,84; см², принимается a_s_’ = 5 Ø 8 A-III (шаг 200 мм) = 2,52 см².

Из аналогичных расчетов: a_sA_’ = 0,55 см²; a_s_,пр = 2,04 см²; принимается a_sA_’ = 2 Ø 8 A-III (шаг 500 мм) = 1,01 см²; a_s_,пр = 5 Ø 8 A-III (шаг 200 мм) = 2,52 см².

Проверка прочности наклонных сечений

Максимальная поперечная сила у средней стены

Q_max = 624´5,9/2 + (1827 - 462) : 5,9 = 2072 кгс.

Поперечная арматура A_sw ⁼ 4 Ø 4 Bp-I = 0,5 см²; шаг S = 20 см; = = 6,24 кгс/см, в = 16 см; h₀ = 23 см; ;

По формулам п.п. 3.30 ¸ 3.32 "Пособия" [39]: условие (47) Q < 0,3 φ_W₁^. φ_B₁^.R_BBh₀:

при кгс:

φ_w₁= 1 + 5 α μ = 5´7,23´0,0016 = 1,056; φ_В1= 1 - 0,01 R_В= 1 - 0,01´7,85 = 0,92;

правая часть условия (47): 0,3´1,056´0,92´78,5´16´23 = 10005 кгс;

Q = 1910 < 10005 кгс; условие (47) удовлетворено.

В условиях (51) ¸ (53) М_В= φ_в2 ^.R_В_t ^.в ^.h₀² = 2´6,83´16´23² = 115618 кгс ^.см;

кгс/см; 0,56 ^. = 0,56´75 = 42 > = 6,24, поэтому см;

кгс; Q_B_,_min = φ_в3^. R_Bt ^.в ^.h₀ = 0,6´6,83´16´23 = 1508 кгс;

принимается Q_B = Q_B_,_min = 1508 кгc; условие (57): = 75 > Q_B_,_min/2h₀ = 1508/(2´23) = 32,8 кгс/см выполняется;

В условиях (54) ¸ (57) см.

По формуле (54) Q_sw = ^.С₀ = 75´39,3 = 2948 кгс.

Условие (50): кгс удовлетворено, прочность наклонных сечений обеспечена.

Проверка прогиба.

Для расчета пролет разделяется на 6 участков, на границах которых с координатами (м): l/6 = 0,99; l/3 = 1,97; l/2 = 2,95; 2´l/3 = 3,94; 5´l/6 = 4,92 м по формулам строительной механики находятся изгибающие моменты.

Предварительно определяются сечения, в которых образуются или не образуются трещины от полной нормативной нагрузки = 510 кгс/м; моменты над опорами были определены из расчета рамы М_Аⁿ = 378; М_Бⁿ = 1991 кгс ^.м.

Реакция на левой опоре R_aⁿ = 510(5,9/2) - (1991 - 378):5,9 = 1232 кгс;

моменты в пролете (кгс ^.м): М_1/6ⁿ = 1232´0,99 - 510´0,99 2/2 - 378 = 592;

М_1/3ⁿ = 1232´1,97 - 510´1,97²/2 -378 = 1059;

М_1/2ⁿ = 1232´2,95 - 510´2,95²/2 - 378 = 1039;

М_2/3ⁿ = 1232´3,94 - 510´3,94²/2 - 378 = 519;

М_5/6ⁿ = 1232´4,92 - 510´4,92²/2 - 378 = - 483 кгс ^.м.

Для условной полосы шириной 1 м, пренебрегая в запас арматурой, площадь бетонного сечения А = 100´5 + 2´8(25 - 5) = 820 см²; статический момент относительно нижней грани S = 2´8´25´12,5 + (100 - 16)´5´22,5 = 14450 см³; ордината центра тяжести у_ц = 14450/820 = 17,6 см; момент инерции

см⁴;

моменты сопротивления относительно нижней и верхней граней: в упругой стадии: W_red_.н= 46241/17,6 = 2627 см³; W_red_.в = 46241/(25 - 17,6) = 6249 см³; в упруго-пластической стадии: W_pl_.н = 1,75´2627 = 4597 см³; W_pl_.в = 1,75´6249 = 10936 см³.

Моменты трещинообразования по формуле (125) СНиП [9]:

M_crc = R_в_t,s_е_r ^.W_pl_/_γn:

M_crc_.н = 11,7´4597´10^-2/0,95 = 566 кгс ^.м;

M_crc_.в = 11,7´1093´10^-2/0,95 = 1347 кгс ^.м.

Так как М_аⁿ < M_crc_.в, М_Бⁿ > M_crc_.в, трещины над крайней опорой не образуются, над средней опорой образуются.

Так как М_1/6ⁿ ≈ M_crc_.н, М_2/3ⁿ и [М_5/6ⁿ] < M_crc_.н, трещины в 1/6, 2/3 и 5/6 пролета не образуются, в 1/3 и 1/2 - образуются.

Изгибающие моменты над опорами от длительной нормативной нагрузки в упругой стадии определены из расчета рамы (см. выше); с учетом частичного перераспределения усилий с правой (средней) опоры в пролет на 10 %: М_а¹ = 289; М_Б¹ = 0,9´1523 = 1371 кгс ^.м. R_a¹ = 390(5,9/2) - (1371 - 289)/5,9 = 968 кгс;

моменты в пролете (кгс ^.м):

М_1/6¹ = 968´0,99 - 390´0,99²/2 - 289 = 498;

М_1/3¹ = 968´1,97 - 390´1,97²/2 - 289 = 861;

М_1/2¹ = 968´2,95 - 390´2,95²/2 - 289 = 871;

М_2/3¹ = 968´3,94 - 390´3,94²/2 - 289 = 499;

М_5/6¹ = 968´4,92 - 390´4,92²/2 - 289 = - 245.

Кривизны в сечениях без трещин по формуле (156) СНиП [9]:

у опоры "А": 1/см;

аналогично в остальных сечениях:

1/см.

Кривизны в сечениях с трещинами по формулам п.п. 4.27 - 4.29 СНиП [9] в сечении над средней опорой:

; μα = 0,0068´8,51 = 0,058;

; φ_f = λ = 0;

Z = h₀(l - 0,5ξ) = 23(1 - 0,5´0,21) = 20,6 см;

Ψ_s = 1,25 - 0,8φ_m = 1,25 - 0,8´0,93 = 0,5;

Из аналогичных расчетов в сечениях в середине и в 1/3 пролета

1/см.

По формуле (294) "Пособия" [п. 39] прогиб:

[0,63 + 12,42 + 6(1,09 + 4,59 + 1,09 + 0,53) + (3´6 - 2)´4,59]10^-5´0,95 1/см;

; жесткость достаточна.

Проверка ширины раскрытия трещин

В сечении над средней опорой М_В¹= 1371 кгс ^.м; a_s_’ = 2,52 кв.см; μ = 0,0068; d = 8 мм; Z = 20,6 см.

По формулам п.п. 4.14 - 4.15 СНиП [9]: φ₁ = 1,6 - 15μ = 1,6 - 15´0,0068 = 1,5;

кгс/см²; δ = η = 1;

условие ограничения ширины раскрытия трещин удовлетворено.

В сечениях в середине и 1/3 пролета, где изгибающие моменты меньше на 1/3, а рабочая арматура лишь на 20 %, раскрытие трещин будет еще меньше.

Проверка прочности наружной стены

Составляются 2 невыгодных сочетания усилий:

1) В сечении под перемычкой нижнего этажа надстройки:

N = 787´2,5 + 1841´2 + 1791 = 7441 кгс;

кгс ^.м.

2) В сечении на уровне низа оконного проема второго этажа надстройки:

N = 787´1,5 + 1841 + 1791 = 4813 кгс; М = 302/2 = 151 кгс ^.м.

Приведенная с учетом проемов ширина сечения b_red = 100´0,5 = 50 см; h = 10 см;

принимается двойная рабочая арматура

а_s= a_s_’ = 2 Ø 8 A-III (шаг 50 см) = 1,01 см²; h₀ = h₀’ = 8 см; а’ = 2 см;

Rв = 78,5´0,85 (γ_B₃ = 0,85) = 67 кгс/см²;

; l₀ = 2 м.

Для 1-го сочетания усилий см.

По формулам п. 3.54 "Пособия" [39]: δ₁ = e₀/h = 1,69 : 10 = 0,17;

δ_1min = 0,5 - 0,01´200/10 - 0,01´6,7 = 0,27;

По формулам п. 3.61 "Пособия" [39]:

см < ξ_r h₀ = 0,652´8 = 5,2;

левая часть условия (108) при см:

N е η = 7441´4,69´1,25 = 43623 кгс ^.см;

правая часть (108): [R_В ^.в ^.X (h₀ - 0,5 ^.Х) + R_s ^.a_s’ (h₀ - a’)] / γ_n = [67´50´2,22(8 - 0,5´2,22) + 3600´1,01(8 - 2)] / 0,95 = 65306 кгс ^.см; N е η = 43623 < 65306 кгс ^.см; условие (108) удовлетворено; прочность наружной стены в этом сечении обеспечена.

Из аналогичного расчета для 2-го сочетания усилий прочность наружной стены также обеспечивается.

Во внутренней стене изгибающий момент близок к нулю и из аналогичного расчета установлено, что прочность ее обеспечивается с большим запасом.

3.3. Расчет перекрытий по армоцементным балкам и монолитных стен из керамзитобетона

Исходные данные

Ввиду невозможности сделать перекрытия по армоцементным балкам с 6-метровым пролетом применяется измененная по сравнению с существующей "трехстенкой" конструктивная система надстраиваемых этажей: вместо ненесущих перегородок предусматриваются несущие перегородки.

Продольные стены надстраиваемых этажей воспринимают собственный вес и от 1/10 до 1/5 нагрузки от перекрытий и покрытия.

Армоцементные балки располагаются с шагом в перекрытиях 500 мм, в покрытиях - 1 м. Эти балки имеют максимальную длину 3,2 м, сечение в виде швеллера высотой h = 200 мм, шириной полок b = 80 мм, толщиной стенки t = 15 мм, изготавливаются из высокопрочного мелкозернистого бетона класса В30 (группы Б по СНиП [9] с модулем крупности 3 мм и менее); рабочая арматура из стеклопластика: продольная по 1 Ø 8 располагается в полках, поперечная и конструктивная - в стенках и полках в виде сеток с ячейкой 50´50 мм при диаметре 0,3 мм. На монтаже балки соединяются попарно на болтах, образуя двутавры.

Перекрытие по балкам состоит из двух слоев гипсоволокнистых плит (ГВЛ) толщиной δ = 12 мм, γ = 1200 кг/м³, подшиваемых к балкам снизу; по ГВЛ настилается 1 слой рубероида, по нему засыпка на высоту балок γ = 400 кг/м³; по верху балок сборные плиты из 2-х слоев ГВЛ; слой ПСБ, δ = 30 мм, γ = 25 кг/м³ и пол из линолеума.

В покрытии снизу подшивается ЦСП, δ = 20 мм, γ = 1100 кг/м³, 2 слоя рубероида, МВП повышенной жесткости δ = 50 мм, γ = 200 кг/м³, далее кладется полужесткая МВП, δ = 130 мм, γ = 200 кг/м³; 1 слой рубероида, по балкам - деревянный брус 40´80 мм с шагом 60 см, обрешетка из досок δ = 25 мм и металлочерепица.

Наружные стены - из монолитного керамзитобетона класса В15, δ = 150 мм, γ = 1600 кг/м³ в опалубке из блоков ПСБ, δ = 160 мм, γ = 40 кг/м³, изнутри 2 слоя склеенных ГВЛ, δ = 30 мм, γ = 1200 кг/м³, снаружи штукатурка (армированная сетками из стеклопластика) δ = 24 мм, γ = 1800 кг/м³.

Внутренняя продольная стена из керамзитобетона δ = 200 мм, γ = 1600 кг/м³.

Расчетные характеристики материалов (кгс/см²):

армоцементных балок: R_В = 156; R_В,_ser = 224; R_В_t = 10,2; R_Bt_,_ser = 15,3; Е_в = 209000;

арматуры: стержней Ø 8 мм: R_s = 8500; R_sc = 4000; E_s = 5 x 10⁵;

проволоки в сетках R_s = 17000; R_sw = 11000; E_s = 5 x 10⁵;

керамзитобетона и арматуры стен - по СНиП [9].

Нагрузки на перекрытие и покрытие

Полная нормативная нагрузка на перекрытие q_n = 1200´0,012´2 (ГВЛ) + 400´0,2 (засыпка) + 1200´0,03 (стяжка) + 50 (перегородки) + 150 (временная) = 340 кгс/м², в том числе длительно действующая q₁ = 340 - 120 = 220 кгс/м²;

расчетная q = 1,3´340 = 442 кгс/м².

Собственный вес балки (кгс/м): = 24; = 27.

Нагрузки на балку перекрытия с учетом собственного веса (кгс/м): = 340/2 + 24 = 194; = 220/2 + 24 =134; = 442/2 + 27 = 248.

Полная нормативная нагрузка на покрытие q_n = 1100´0,02 (ЦСП) + 200(0,03 + 0,16) (МВП) + 5 (обрешетка) + 12 (металлочерепица) + 100 (снег) = 168 кгс/м², в том числе длительно действующая q₁ = 168 - 70 (снег) = 98 кгс/м²;

расчетная q = (168 - 100)´1,3 + 100´1,4 = 228 кгс/м².

Нагрузки на балку покрытия с учетом собственного веса (кгс/м):

= 168 + 24 = 192; = 98 + 24 = 122; = 228 + 27 = 255.

Нагрузки на 1 м наружной стены (кгс/м):

высота стены Н = (2´2,8 + 2) = 7,6 м; коэффициент проемности К_пр = 0,7;

> = [1600´0,15 (керамзитобетон) + 40´0,16 (ПСБ) + 1200´0,03 (ГВЛ) + 1800´0,024 (штукатурка)]´7,6´0,7 = 1732;

от перекрытия и покрытия = (194´0,1)´3 = 60;

расчетная = 1,3 (1732 + 60) = 2330.

Нагрузки на 1 м внутренней стены при высоте Н = 2´2,8 + 4 = 9,6 м (кгс/м):

от собственного веса = 1600´0,2´9,6 = 3072;

от перекрытий и покрытий = 194´0,2´3 = 120;

расчетная = 1,3(3072 + 120) = 4150.

Подбор продольной арматуры балок по прочности

Поскольку нагрузки на балки перекрытий и покрытия весьма близки по величине, рассчитываются только балки перекрытий. Расчетная схема - шарнирно опертая однопролетная балка с максимальным расчетным пролетом 3,1 м; в спаренном двутавровом сечении h = 20; b = 3; b_f’ = 16; h_f = h_f’ = 1,5 см.

При таких параметрах согласно п. 3.16 СНиП [9] сечение балки рассматривается как прямоугольное шириной b_f’= 16 см; h₀ = 18 см;

M = - l2 / 8 = 248´3,12 / 8 = 298 кгс × м.

По формулам п. 3.18 "Пособия" [39], приведенным в п. 3.2, требуемое сечение арматуры достаточно A_s = 0,19 см², однако для обеспечения жесткости принимается A_s = A_s’ = 2 Ø 8 = 1,01 см².

Проверка прочности наклонных сечений

Q_max= 248´3,1/2 = 384 кгс.

По формулам п. 3.40 "Пособия" [39] без поперечной арматуры (хомутов):

условие (71) Q_max= 384 < 2,5´10,2´3´18 = 1377 кгс - выполняется;

условие (74) при = = 2,48 кгс/см и C_max / h₀= 2,5:

кгс/см - выполняется;

условие (72) при - удовлетворено;

прочность балок по наклонным сечениям обеспечена (поперечная арматура устанавливается конструктивно).

Проверка прогиба балок

Для проверки по образованию трещин М_n = ^.l²/ 8 = 194´3,1² / 8 = 233 кгс ^.м; J = 2´2670 (по сортаменту) = 5340 см⁴;

см³; W_pl= 1,5´534 = 801 см³;

по формуле (125) СНиП [9]: кгс ^.м;

M_n = 233 кгс ^.м > M_crc, трещины образуются.

Для проверки прогиба M_l = ^.l²/8 = 134´3,1²/8 = 161 кгс ^.м.; учитывается только влияние кривизны в середине пролета - в сечении с трещинами.

По формулам п.п. 4.27 - 4.29 СНиП [9], приведенным в п. 3.2, из аналогичного расчета.

1/см;

для однопролетных свободно опертых изгибаемых элементов

см;

;

жесткость армоцементных балок и соответственно перекрытий достаточна.

Проверка прочности стен

Наружная стена

Приведенная с учетом проемов ширина сечения b_red = 100´0,5 = 50 см;

h = 15 см (керамзитобетон); N = 2330 кгс; принимается двойная рабочая арматура a_s = a_s’ = 1 Ø 8 A-III (шаг 50 см) = 0,503 см²; h₀ = h₀’ = 13 см.

По формулам п. 3.54 - 3.61 "Пособия" [39], приведенным в п.3.2, из аналогичного расчета установлено:

левая часть условия (108): N е η = 2330´6,5´1,055 = 15978 кгс ^.см < его правой части: [78,50´50´0,59´(13 - 0,5´0,59) + 3600´0,503(13 - 2)] / 0,95 = 51925 кгс ^.см, условие (108) удовлетворено; прочность наружной стены обеспечена.

Внутренняя стена

Напряжения сжатия во внутренней продольной стене незначительны по величине, армирование ее может быть конструктивным по минимуму и принимается таким же, как в наружной стене.

3.4. Расчет монолитного коробчатого перекрытия с оставляемой внутренней опалубкой

Исходные данные

В надстраиваемых этажах по всем трем продольным осям предусматриваются несущие конструкции в виде рамных каркасов со стойками из стального проката и "скрытыми" ригелями из монолитного железобетона. Шаг стоек в среднем 3 м, сечение ригелей b´h = 200´250 мм. На ригели опираются коробчатые перекрытия из монолитного железобетона, толщиной h = 250 мм, состоящие из нижней и верхней полок толщиной h_f = 40 мм, h_f’ = 60 мм, продольных внутренних ребер толщиной b_р = 80 мм, располагаемых с шагом 500 мм нормально к продольным стенам здания. Заполнение между ребрами, служащее в качестве оставляемой опалубки и как звукоизолирующие вкладыши - из минераловатных плит δ = 150 мм, γ = 80 кг/м³. По плите устраивается цементно-песчаная стяжка δ = 20 мм, γ = 2000 кг/м³ и пол из линолеума. Бетон тяжелый класса В15, арматура из стали класса A-III и проволоки класса Вр-1. Расчетные характеристики материалов по п. 3.2.

Нагрузки на коробчатую плиту (кгс/м²)

Полная нормативная нагрузка q_п = 2500´0,124 (бетон) + 80´0,126 (минвата) + 2000´0,02 (стяжка) + 10 (пол) + 50 (перегородки) + 150 (временная) = 570, в том числе длительно действующая q₁ = 450.

Расчетная q= 1,1´2500´0,124 + 1,3 (80´0,126 + 2000´0,02 + 10 + 50 + 150) = 679 кгс/м².

Нагрузки на ригели (кгс/м)

Линейная нагрузка на ригель по средней оси:

от собственного веса ригеля -

= = γ ^.В ^.h= 2500´0,2´0,25= 125; = 1,1´125 = 138;

от заполнения стены (металлический каркас из гнутого профиля с шагом 60 см, q = 1,7 кг/м + звукоизоляция δ = 150 мм, γ = 200 кг/м³ + 2 слоя штукатурки по δ = 10 мм, γ = 1800 кг/м³):

= = (1,7´2 + 200´0,15 + 1800´0,01´2)´2,5 = 175; = [1,1´1,7´2 + 1,3(200´0,15 + 1800´0,01´2)]´2,5 = 225;

от перекрытий пролетами в свету между ригелями 5,8 м по формуле: = ^.l: = 570´5,8 = 3306; = 450´5,8 = 2610; = 679´5,8 = 3938;

суммарные на 1 м ригеля: = 125 + 175 + 3306 = 3606; = 125 + 175 + 2610 = 2910; = 138 + 225 + 3938 = 4301.

Линейная нагрузка на ригели по крайним осям: от собственного веса как по средней оси; от наружных стен при коэффициенте проемности 0,7 (металлический каркас из гнутого профиля с шагом 600 мм, q = 0,95 кг/м + утеплитель δ = 200 мм γ = 80 кг/м³ + двухслойная гипсовая плита δ = 25 мм, γ = 1200 кг/м³ + штукатурка δ = 10 мм, γ = 1800 кг/м³):

= = (0,95´2 + 80´0,2 + 1200´0,025 + 1800´0,01)´2,5´0,7 = 115;

= [1,1´0,95´2 + 1,3(80´0,2 + 1200´0,025 + 1800´0,01)]´2,5´0,7 = 149;

от перекрытия (0,5 нагрузок на средний ригель):

= 3306/2 = 1653; = 2610/2 = 1305; = 3938/2 = 1969;

суммарные на 1 м ригеля:

= 125 + 115 + 1653 = 1883; = 125 + 115 + 1305 = 1545; = 138 + 149 + 1969 = 2256.

Определение усилий

В плите

Расчетная схема коробчатой плиты перекрытия - балочная двухпролетная, неразрезная над средней стеной (скрытым ригелем) и шарнирно опертая на скрытые ригели наружных стен; это обосновывается тем, что приведенная жесткость стоек наружных стен примерно в 30 раз меньше жесткости перекрытия, и надопорный момент в перекрытии у наружных стен пренебрежимо мал.

Для расчета принимается полоса с условной шириной 1 м и пролетами 5,8 м.

Нагрузки на 1 м длины полосы (кгс/м):

= 570; = 450; = 679,

Абсолютные величины изгибающих моментов в упругой стадии по [42] (кгс/м):

над средней опорой (стеной) по формуле Мⁱ_в = 0,125´´1²: М_вⁿ= 0,125´570´5,8² = 2397; М_в¹ = 0,125´450´5,8² = 1892; М_в = 0,125´679´5,8² = 2855;

в пролете на расстоянии 3/8 от наружной стены по формуле Мⁱ_пр = 0,07´´1²: М_прⁿ = 0,07´570´5,8²= 1342; М_пр¹ = 0,07´450´5,8² = 1060; М_пр = 0,07´679´5,8²= 1599.

Для расчета прочности учитывается перераспределение усилий (моментов) с опоры в пролет на 30 % [40]: М_в = 0,7´2855 = 1999; М_пр = 1599 + 3/8 (2855 - 1999) = 1920 кгс ^.м.

Максимальная поперечная сила у средней стены Q_max = ´1/2 + М_в/l = 679´5,8/2 + 1999/5,8 = 2314 кгс.

В ригелях

Расчетная схема ригелей - многопролетная балка со средним шагом опор 3 м, нсразрезная на средних опорах и шарнирно опертая на крайних опорах, с максимальными моментами при расчете прочности [40]: М_пр = М_оп = ^.l²/11.

Для среднего ригеля - М_пр = [М_оп] = 4301´3²/11 = 3519;

для крайних ригелей - М_пр = [М_оп] = 2256´3²/11 = 1846 кгс ^.м.

Максимальная поперечная сила для среднего ригеля

Q_max = 4301´3/2 + 3519/3 = 7625 кгс;

для крайнего ригеля - Q_max = 2256´3/2 + 1846/3 = 3999 кгс.

Подбор продольной арматуры по прочности

Сечение плиты для расчета трансформируется в двутавровое; при ширине расчетной полосы b_f = b_f’ = 100 см приведенная ширина ребра b = 16 см;

толщины полок - h_f = 4 см, h_f’ = 6 см, h = 25 см; h₀ = h₀ = 23 см.

При этих параметрах и расстояниях между продольными ребрами 50 см, в соответствии с п.п. 3.15 - 3.17 СНиП [9] расчет прочности сечения может производиться как прямоугольного с шириной b_f’ = 100 см.

Из расчета, аналогичного примеру 3.2, требуемое сечение арматуры на расчетную полосу a_s = a_s’ = 2,37 см²/м; принимается надопорная и пролетная арматура a_s = a_s’ = 5 Ø 8 A-III (шаг 200 мм) = 2,52 см²/м;

Сечение среднего ригеля двутавровое с расчетной шириной

b_р = b + 2 (l/6) = 20 + 2´300/6 = 120 см; h₀ = h₀’ = 21 см;

с учетом толщины верхней полки h_f’ = 6 см сечение рассчитывается как прямоугольное.

По формулам п. 3.18 "Пособия" [39], приведенным в п. 3.2, требуемая арматура A_s = A_s’ = 4,47 см²;

принимается A_s = A_s’ = 2 Ø 16 A-III + 4 Ø 5 Вр-I (распределительная в плите) = 4,02 + 0,79´4200/3750 = 4,90 см².

В крайних ригелях по аналогии b_р = 20 + 300/6 = 70 см; требуемая арматура A_s = A_s’ = 2,32 см²; принимается A_s = A_s’ = 2 Ø 12 A-III + 3 Ø 5 Bp-I = 2,26 + 0,59 = 2,85 см².

Прочность наклонных сечений

Ввиду того, что конструкция данного перекрытия с позиций расчета близка к предыдущей (см. п. 3.2), расчет не повторяется; прочность наклонных сечений коробчатого перекрытия удовлетворяется с достаточным запасом.

Прогиб и раскрытие трещин

Также из-за сходства с предыдущим вариантом (см. п. 3.2) расчеты не повторяются; прогиб коробчатого перекрытия f = 0,27 см или f/1 = 1/250 < [1/200], а ширина раскрытия трещин a_crc = 0,26 мм < [0,3 мм].

3.5. Расчет монолитного перекрытия по профнастилу и металлическим ригелям

Исходные данные

Расположение поперечных несущих рам аналогично предыдущим вариантам, со средним шагом 2,9 м. Стойки и ригели рам - из гнутых стальных профилей по ГОСТ [21]: стойки b´h´t = 100´150´8 мм; ригели перекрытий 100´230´8 мм; ригели покрытия 125´180´5 мм.

В перекрытиях по верху ригелей укладывается неразрезная ребристая монолитная плита с оставляемой опалубкой из стального профилированного настила марки Н60-845. Толщина несущей части плиты h = 100 мм, приведенная толщина бетона h_red = 60 мм. В перекрытиях по плите укладывается звукоизоляция из полужестких минераловатных плит (МВП) δ = 40 мм, γ = 100 кг/м³, по ним цементно-песчаная стяжка δ = 40 мм, γ = 2000 кг/м³ и пол из линолеума ТЗЛ. Снизу по ригелям устраивается подшивкой потолок из гипсовых плит δ = 15 мм, γ = 850 кг/м³.

Нагрузки:

на перекрытие (кгс/м²):

q_п = 10 (профнастил) + 2500´0,06 (бетон) + 100´0,04 (МВП) + 2000´0,04 (стяжка) + 10 (пол) + 850´0,015 (потолок) + 50 (перегородки) + 150 (временная) = 10 + 150 + 4 + 80 + 10 + 13 + 150 = 467; в том числе длительно действующая q₁ = 347; расчетная q = 1,1´(10 + 150) + 1,3 (4 + 80 + 10 + 13 + 50 + 150) = 575.

на покрытие (кгс/м²): q_п = 156; q₁ = 86; q = 210.

на ригели перекрытий (кгс/м):

от собственного веса (с обшивкой): = = 49; = 57;

от перекрытия при среднем шаге ригелей 2,9 м:

= 467´2,9 = 1354; = 347´2,9 = 1006; = 575´2,9 = 1668;

суммарные: = 49 + 1354 = 1403; = 49 + 1006 = 1055;

= 57 + 1668 = 1725;

на ригели покрытия (кгс/м):

= 34 + 156´2,9 = 486; = 34 + 86´2,9 = 283; = 40 + 210´2,9 = 649;

на стойки наружных стен (кгс):

от собственного веса:

N_wⁿ = N_w¹ = 27´7,2 = 194; N_w= 1,1´194 = 214;

от заполнения стены (поэтажные нагрузки см. пример 3.4):

N_стⁿ= N_ст¹ = 115´2,9 (2,5 эт.) = 835; N_ст = 149´2,9 (2,5 эт.) = 1082;

от ригелей перекрытий:

N_перⁿ = 1354 (5,9/2)´2 эт. = 7989; N_пер¹ = 1006 (5,9/2)´2 эт. = 5935;

N_пер = 1668 (5,9/2)´2 эт. = 9841;

от ригелей покрытия:

N_кⁿ = 486´5,9/2 = 1434; N_к¹ = 283´5,9/2 = 835; N_к= 649´5,9/2 = 1915;

на стойки внутренней стены (кгс):

N_wⁿ = N_w¹= 27´9,6 = 259; N_w = 1,1´259 = 285;

N_стⁿ= N_ст¹ = 17´2,9 (3,5 эт.) = 1776; N_ст = 225´2,9 (3,5 эт.) = 2284;

N_перⁿ = 1354´5,9´2 эт.= 15977; N_пер¹= 1006´5,9´2 эт. = 11871;

N_пер = 1668´5,9´2 эт. = 19682;

N_кⁿ = 486´5,9 = 2867; N_к¹= 283´5,9 = 1670; N_к= 649´5,9 = 3829.

Проверка прочности профнастила при укладке монолитного бетона

Для максимального пролета l = 3,2 м при b = 1 м :

кгс ^.м; W = 19 см³ (сортамент);

кгс/см² < [ R_y] = 2350 кгс/см²;

прочность настила в качестве несущей опалубки достаточна.

Подбор арматуры плит по прочности

По аналогии с п. 3.4 для неразрезной многопролетной плиты

кгс ^.м; h₀ = h₀’ = 8,5 см;

для сечения в пролете b = 100 см; для сечения над опорой b = 4,74´5 = 24 см.

По формулам п. 3.18 "Пособия" [39], приведенным в п. 3.2, требуемая арматура в пролете a_s = 1,75 см², над опорой a_s’ = 2,28 см²; принимается в пролете a_s = 4,74 Ø 8 A-III (по 1 в ребре с шагом ребер 211 мм) = 2,38 см²; над опорой a_s’ = 5 Ø 8 A-III (шаг 200 мм) = 2,52 см².

Прочность наклонных сечений плиты

Расчет аналогичен п. 3.3; прочность наклонных сечений в данном варианте обеспечивается без поперечной арматуры.

Прогиб и раскрытие трещин

Расчет аналогичен п. 3.2 - 3.3; прогиб плиты не превышает предельно допустимой СНиП величины 1/200 пролета.

Ширина раскрытия трещин в наиболее напряженных надопорных сечениях согласно расчету по формулам п.п. 4.14, 4.15 СНиП [9] в данной конструкции плиты вдвое меньше предельно допустимой СНиП величины.

Определение усилий в ригелях и стойках

Расчетная схема поперечных рам аналогична приведенной в п. 3.2. Изгибающие моменты в ригелях перекрытий и стойках определяются методом распределения моментов защемления [41] в упругой стадии. Изгибающие моменты в ригелях покрытия определяются как в неразрезной двухпролетной балке, полагая с некоторым запасом их шарнирное опирание на наружные стены.

Из расчета рамы получены изгибающие моменты: максимальный в ригеле над осью средней стены М_р = 6030 кгс ^.м, в стойках у наружной стены под перекрытием 6-го этажа М_н = 1139 кгс ^.м, над перекрытием М_в = 1899 кгс ^.м.

Проверка прочности ригелей

Максимальный момент в среднем ригеле у грани стойки

кгс ^.м; W = 244 см³;

кгс/см² < [R_y] = 2350 кгс/см²,

прочность ригеля обеспечивается.

Проверка прочности крайних стоек (по осям "А" и "В")

1) Под перекрытием 6-го этажа

М = 1139 кгс ^.м;

N = 214 + 1082 + (9841 - 2´6030/5,9) + 1915 = 11008 кгс;

А = 34 см² ; W = 128 см³ (сортамент);

кгс/см² < [R_y] = 2350 кгс/см².

2) Над перекрытием 6-го этажа

М = 1899 кгс ^.м;

N = 214 + 1082 + 0,5 (9841 - 6030/5,9) + 1915 = 7621 кгс;

кгс/см² < [R_y] = 2350 кгс/см²

прочность стоек наружных стен в плоскости рам обеспечена.

Прочность стоек из плоскости рам ввиду отсутствия изгибающих моментов обеспечивается с еще большим запасом.

Проверка прочности средних стоек (по оси "Б")

N = 285 + 2284 + (19682 + 2´6030/5,9) + 3829 = 28124 кгс;

e₀ = e_а (случайный эксцентриситет) = 1 см;

M = N ^.e₀ = 28124´0,01 = 281 кгс ^.м;

кгс/см2 < [R_y] = 2350 кгс/см²;

прочность стоек средней стены в плоскости рам обеспечена. Ввиду незначительного влияния продольного изгиба прочность стоек из плоскости рам также обеспечивается.

Проверка прогиба ригелей перекрытий

= 1055 кгс/м = 10,55 кгc/см; изгибающие моменты от нагрузки (кгс ^.м): надопорный при жестком защемлении М₀’ = 1055´5,9²/12 = 3060; надопорные из расчета рамы: М’_A = 1858; М’_Б = 3688 (по абсолютной величине);

по формуле строительной механики

; жесткость ригелей обеспечена.

4. Теплотехнические расчеты

4.1. Общие положения

4.1.1. Теплотехнические расчеты многослойных наружных утепленных стен начинаются с предварительного определения требуемой толщины теплоизоляционного слоя δ_ут. при заданных материалах утеплителя и конструктивных слоев по формуле:

(4.1)

где: R₀^тр.пр. - требуемое приведенное сопротивление теплопередаче стен по табл. 1б СНиП II-3-79* [4]; r - коэффициент теплотехнической однородности; R₁ ... R_n -термические сопротивления конструктивных слоев; α_в и α_н - нормируемые [1] коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхности.

После определения параметров конструктивных слоев по результатам статических расчетов и величин δ_ут. рассчитываются технические решения многослойных стен.

4.1.2. Для проверки правильности предварительно принятой толщины утепляющего слоя δ_ут. выбирается участок-фрагмент стены с большим проемом или проемами (как наиболее слабый в теплотехническом отношении вариант) и для него определяется приведенное сопротивление теплопередаче R₀^пр. Фрагмент стены разбивается на участки.

4.1.3. Приведенное сопротивление теплопередаче каждого участка фрагмента стены R₀_i₍_n₎^пр определяется с учетом влияния включений с различными термическими сопротивлениями (перемычек, узлов примыкания перекрытий, внутренних стен и т.п.) по формуле:

(4.2)

где: n - число участков (с включениями и без них) с различным термическим сопротивлением; F_i, R_oi - соответственно площадь и сопротивление теплопередаче каждого из участков; ∑F - суммарная площадь всех участков.

Величина R_oi₍_n₎^пр может быть также определена с помощью ПЭВМ (см. ниже) или экспериментальным путем по ГОСТ 26254-84 [17].

4.1.4. Приведенное сопротивление теплопередаче стен с учетом оконных откосов определяется в общем виде по формуле:

R₀^пр = R_oi₍_n₎^пр x r_ок, (4.3)

где: r_ок - коэффициент теплотехнической однородности, учитывающий оконные откосы.

Этот коэффициент, учитывающий только оконные откосы, определяется по температурным полям, либо по формуле:

, (4.4)

где: F₀ - общая площадь рассматриваемой части стены за вычетом проема; F_i -площадь зоны влияния откоса; f_i - коэффициент влияния откоса, определяемые по специально выведенным зависимостям.

4.1.5. Приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены, состоящей из нескольких типов фрагментов определяется как средневзвешенное значение по участкам, расположенным на одном этаже по формуле:

, (4.5)

где:

- площади участков соответственно с окном, глухих (беспроемных) и с оконным и дверным проемами в лоджиях за вычетом проемов;

R_о.о^пр; R_о.гл^пр; R_о.дл^пр; - приведенные сопротивления теплопередаче участков соответственно с оконным проемом, глухих и с оконным и дверным проемами в лоджиях (определяются в соответствии с формулами (4.2) и (4.3);

n, k, l - количество участков на этаже соответственно с окном, глухих и дверным проемом в лоджиях.

4.1.6. Определение приведенного сопротивления теплопередаче неоднородных наружных стен зданий может быть тоже проведено на ЭВМ методом численного моделирования стационарной теплопередачи (например, в плоских двухмерных сечениях конструкций) при расчетных условиях эксплуатации. Расчеты осуществляются с учетом влияния на теплопередачу примыкающих заполнений оконных проемов, а также стыков и смежных панелей наружного ограждения.

4.1.7. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче (п. 4.1.6) сводится к расчету значений усредненной плотности теплового потока через ограждение по формуле:

, (4,6)

где:

R_о^пр - приведенное сопротивление теплопередаче наружного ограждения;

Δt - разность температур по обе стороны ограждения, С;

Q - плотность теплового потока через ограждение, усредненная по площади Вт/(кв.м ^.град.С).

4.1.8. Вся стена условно разбивается на n расчетных участков. Для каждого такого участка с площадью в плане S_i определяется плотность теплового потока q_i. Затем вычисляется общий поток теплоты через стену по формуле:

(4.7)

Усредненная плотность теплового потока через ограждение определяется по формуле:

Q_ус = Q/S (4.8)

где: S - площадь панели в плане, кв.м.

4.1.9. Плотности тепловых потоков на участках панели определяются из расчетов двухмерных температурных полей в соответствующих сечениях конструкции.

Для расчета температурных полей в программе применяется конечно-разностный алгоритм решения системы стационарных дифференциальных уравнений теплопроводности для участков исследуемой плоской области с различными коэффициентами теплопроводности, сводимый к решению системы линейных алгебраических уравнений, записанных для ячеек конечно-разностной сетки. Решение системы алгебраических уравнений проводится методом последовательного исключения неизвестных, что позволяет получить точные расчетные результаты без назначения величины допустимой невязки. Например, программа для ПЭВМ IBM 486 MEDTF225 автоматически генерирует неравномерную согласованную сетку разбиения конструкции при возможности ее корректировки в реальном масштабе конструкции. Программа позволяет моделировать до 200 отдельных границ и до 1000 прямоугольных участков области исследования при конечно-разностной сетке до 90´90 ячеек.

4.1.10. Если R_о^пр > R_о^тр.пр по таблице 1б СНиП II-3-79*, то конструкция стены считается удовлетворяющей требованиям строительной теплотехники. Если же R_о^пр < R_о^тр.пр, приступают к следующему этапу расчета: определяется R_о^пр всех участков стены на этаж или на все здания, а затем - средневзвешенное значение сопротивления теплопередаче R_о^пр.ср (см. п.4.1.5).

4.1.11. Если R_о^пр.ср > R_о^тр.пр конструкция стены удовлетворяет требованиям теплотехнических норм. Если же R_о^пр.ср < R_о^тр.пр, то следует либо увеличивать толщину утепляющего слоя, либо рассмотреть возможность включения в проект энергосберегающих мероприятий (утепление узлов, остекление лоджий и т.п.).

4.1.12. Для приближенного расчета средневзвешенного значения многослойных наружных стен при наличии в стенах глухих (без проемов) участков может быть использована формула:

R_о^пр.ср = R_о^пр.´n,

где n = 1,05 - коэффициент, учитывающий наличие глухих участков в наружных стенах.

4.1.13. Расчет требуемого сопротивления теплопередаче, отвечающего санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, а также температур внутренней поверхности многослойных наружных стен определяется по СНиП II-3-79* [4].

4.1.14. Теплотехнический расчет покрытий чердачных перекрытий и совмещенных крыш начинается с предварительного определения требуемой толщины тепло-изоляционного слоя δ_ут. при заданных материалах утеплителя и конструктивных слоев по формуле (4.1).

4.1.15. Сопротивление теплопередаче покрытий с учетом полученной толщины утеплителя определяется по формуле (4) СНиП II-3-79* [4].

4.1.16. Имея конкретное решение покрытия определяется приведенное сопротивление теплопередаче конструкции R_о^пр по формуле (10) СНиП II-3-79* [4]. Полученное значение R_о^пр сравнивается с требуемым R_о^тр.пр из условия энергосбережения 2 ого этапа по табл. 1б СНиП II-3-79*. При этом должно соблюдаться условие:

R_о^тр.пр < R_о^пр.

4.1.17. Вторым нормативным условием является условие R_о^тр < R_о^пр, где R_о^тр - требуемое сопротивление теплопередаче из санитарно-гигиенических условий по формуле (1) СНиП II-3-79* [4].

4.1.18. При разработке рабочих чертежей на основе предлагаемых в альбоме технических решений выполняются корректирующие теплотехнические расчеты.

4.2. Теплотехнические расчеты наружных ограждений

4.2.1. По приведенной выше методике выполнены теплотехнические расчеты ряда вариантов легких наружных ограждающих конструкций надстроек жилых домов.

Рассчитано более 15 вариантов наружных стен и покрытий с эффективным утеплителем по основным направлениям конструктивных систем, представленных в альбоме.

К этим конструктивным системам относятся следующие наружные ограждения:

- из монолитного бетона с применением оставляемой опалубки из ЦСП;

- из монолитного бетона с оставляемой опалубкой из пенополистирола;

- монолитные оболочки из торкретбетона с оставляемой опалубкой;

- из металлического каркаса с применением гнутых профилей и деревянных кронштейнов;

- с применением деревянного каркаса и гипсоволокнистых плит.

4.2.2. В табл. 4.1 представлены результаты расчетов приведенных сопротивлений теплопередаче R_о^пр, коэффициентов теплотехнической однородности r и требуемых толщин утеплитель δ, м конструкции наружных стен и покрытий по указанным вариантам и направлениям.

4.2.3. Как видно из табл. 4.1, стенами с наибольшей тепловой эффективностью, судя по коэффициенту теплотехнической однородности, являются стены с неснимаемой опалубкой из пенополистирола (r = 0,9 - 0,92) (п.4. табл. 4.1) R_о^пр = 3,21 - 3,24, при толщине утеплителя δ = 0,16 м.

Наибольшую тепловую эффективность имеет покрытие из монолитного бетона с опалубкой из ЦСП, с деревянной обрешеткой и эффективным утеплителем - импортной минватой (λ = 0,04), при его толщине 0,2 м (r = 0,905; R_о^пр = 5,28) (п. 3. табл. 4.1).

4.2.4. Анализ данных табл. 4.1 показывает также, что подобранные варианты конструктивных решений стен и покрытий с соответствующими толщинами утеплителя, соответствуют требованиям 2-го этапа строительства СНиП II-3-79* [4] и МГСН 2.01-99 [5], как из условий энергосбережения, так и из санитарно-гигиенических требований.

4.3. Влажностный режим наружных ограждений

4.3.1. Влажностный режим наружных ограждений при дополнительном утеплении оказывает существенное влияние на их теплотехнические характеристики и долговечность. Для получения благоприятного влажностного режима наружных ограждений выполняется анализ расположения слоев с точки зрения влажностного режима.

4.3.2. При анализе влажностных характеристик материалов в разработанных технических условиях учитывалось, что плотные слои с большим сопротивлением паропроницанию располагаются с внутренней стороны, а менее плотные, с меньшим сопротивлением паропроницанию с наружной стороны конструкции.

4.3.3. Как правило, при расположении в наружном ограждении утеплителя из минваты (имеющей малое сопротивление паропроницанию) и наличии наружных слоев из плотных материалов с большим сопротивлением паропроницанию, с внутренней стороны утеплителя предусматривается пароизоляция.

4.3.4. В разработанных технических решениях воздушные прослойки, вентилируемые наружным воздухом в наружных ограждающих конструкциях (покрытиях) выполняются снаружи утепляющего слоя для выноса поступающей из помещения влаги.

4.3.5. При выполнении в покрытии с вентилируемой воздушной прослойкой утеплителя из мягкой минваты необходимо снаружи ее выполнить противоветровую преграду во избежание попадания наружного воздуха в утеплитель и охлаждение его. При этом с внутренней стороны утеплителя - минваты должна быть пароизоляция с большим сопротивлением паропроницанию, чем у противоветровой преграды.

Учитывая вышеизложенное, как правило, в качестве утеплителя в покрытиях с вентилируемыми прослойками рекомендуется применять жесткую (полужесткую) минвату.

Таблица 4.1.

Приведенные сопротивления теплопередаче наружных ограждений конструкций надстроек

Тип наружного ограждения	№ листа	Требуемое сопротивление теплопередаче по МГСН 2.01-99	Коэффициент теплопроводности утеплителя λ вт/м °С	Толщина утеплителя, м	Расчетное приведенное сопротивление теплопередаче, R_о^пр кв.м°С/вт	Коэффициент теплотехнической однородности, r
1	2	3	4	5	6	7
Стены из монолитного бетона с оставляемой опалубкой из ЦСП и эффективным утеплителем, с ребрами у окон из минваты (δ = 0,1 м; λ = 0,04)		3,15	0,05	0,2	3,8	0,83
Покрытие из монолитного бетона с оставляемой опалубкой из ЦСП, железобетонными ребрами и эффективным утеплителем		4,7	0,04	0,175; 0,075	4,6	0,653
Покрытие из монолитного бетона с оставляемой опалубкой из ЦСП, с деревянной обрешеткой и эффективным утеплителем		4,7	0,04	0,2	5,28	0,905
Стена из монолитного бетона с неснимаемой опалубкой из пенополистирола
керамзитобетонные		3,15	0,05	0,16	3,24	0,9
из тяжелого бетона		3,15	0,05	0,16	3,21	0,92
Покрытие с эффективным утеплителем и обшивками из ЦСП, балками из железобетона		4,7	0,04	0,2	5,08	0,88
Наружная стены с эффективным утеплителем с использованием торкретбетона по оставляемой опалубке
- с ребрами из минваты (λ = 0,04) у окон		3,15	0,05	0,2	3,3*	0,785
- без ребра из минваты у окон			0,05	0,2	3,24 (3,09*)	0,77 (0,74*)
Покрытие с эффективным утеплителем (пенополистирол δ = 0,2 м и минвата импортная λ = 0,04, δ = 0,04 м) с использованием торкретбетона		4,7	0,05; 0,04	0,2; 0,04	4,9	0,835
Покрытие с эффективным утеплителем (импортная минвата δ₁ = 0,2 м, δ₂ = 0,03 м, λ = 0,04) с использованием торкретбетона		4,7	0,04	0,2; 0,03	4,8	0,77
Консольное перекрытие с эффективным утеплителем (минвата δ₁ = 0,08 м, пенополистирол δ₂ = 0,15 м, минвата δ₃ = 0,03 м, λ = 0,04) с железобетонными ребрами с использованием торкретбетона		4,7	0,04; 0,05; 0,04	0,08; 0,15; 0,03	4,7	0,77
Консольное перекрытие с несущими элементами в виде арматурного каркаса с раскосной решеткой с эффективным утеплителем (импортная минвата δ = 0,23 м, λ = 0,04) с использованием торкретбетона		4,7	0,04	0,23	5,927	0,83
Стена с металлическим каркасом, эффективным утеплителем и гипсовыми обшивками с применением гнутых профилей		3,15	0,04	0,2	3,4	0,64
Стена с металлическими стойками, эффективным утеплителем и деревянными кронштейнами для опоры утеплителя		3,15	0,04	0,2	3,71	0,7
Стена с металлическими стойками, эффективным утеплителем, деревянным каркасом для крепления утеплителя и защитного экрана		3,15	0,04	0,2	3,57	0,67
Покрытие мансард с металлическими стропильными конструкциями и деревянной обрешеткой		4,7	0,04	0,24	4,8	0,73

*) - участок с оконным проемом.

Примечание: Учет влияния балконов дает уменьшение R_о^пр на 2 - 5 %.

5. Расчеты звукоизоляции

5.1. Общие положения

Нормативные требования к звукоизоляции внутренних конструкций жилых домов содержатся в СНиП II-12-77 [13] и МГСН 2.04-97 [14].

Нормируемыми параметрами звукоизоляции конструкций согласно [13] и [14] являются соответственно индекс изоляции воздушного шума конструкции I_в и R_w дБ, и индекс приведенного уровня ударного шума под перекрытием I_у и L_nw дБ. Индексы звукоизоляции, нормируемые [13] и [14], связаны следующими соотношениями

I_B= R_w - 2, (5.1)

I_y = L_nw + 7 (5.2)

Требования [13] не зависят от категории дома, требования [14] даны для домов трех категорий:

категория А - высоко комфортные условия;

категория Б - комфортные условия;

категория В - предельно-допустимые условия.

В настоящей работе приняты нормативные требования [14] для жилых зданий категории Б (см. табл. 5.1). Кроме значений R_w и L_nw для сопоставления с требованиями [1] приведены соответствующие значения I_Bи I_y.

Таблица 5.

Нормативные требования к звукоизоляции внутренних конструкций жилых зданий

№№ п/п	Наименование и расположение ограждающих конструкций	R_w, дБ	I_В, дБ	L_nw, дБ	I_y, дБ
1.	Перекрытия между помещениями квартир и отделяющие помещения квартир от холлов и используемых чердачных помещений	52	50	58	65
2.	Стены и перегородки между квартирами, между помещениями квартир и лестничными клетками, холлами, коридорами, вестибюлями	52	50	-	-
3.	Перегородки между комнатами, между кухней и комнатой в квартире	43	41	-	-

Фактические значения индекса изоляции воздушного, шума должны быть не меньше, а приведенного уровня ударного шума не больше нормативных.

Приведенные в табл. 5.1 требования совпадают с требованиями [13], за исключением значения индекса приведенного уровня ударного шума под перекрытием (в [13] I_y < 67 дБ).

В зависимости от своей структуры легкие ограждающие конструкции делятся на акустические однородные и акустические неоднородные.

К акустически однородным относят однослойные конструкции (в том числе с небольшими пустотами и часто расположенными ребрами), а также состоящие из двух и более слоев (элементов) из твердых материалов (бетона, кирпичной кладки, раствора, металла, дерева и т.п.), жестко связанных между собой по всей площади ограждения.

Конструкция с пустотами или ребрами считается акустически однородной, если стенки пустот или полки между ребрами имеют форму свода с круговым или близким к нему очертанием. При прямолинейном или пологом криволинейном очертании стенок пустоты или полки ребристой плиты их длина (в поперечном сечении ограждения), должна быть меньше 1/4 длины λ_и изгибной волны в ней, которую определяют по формуле

λ_и = (2π/f)^0,5[D/(qb)]^0,25, (5.3)

где f - частота Гц; D - цилиндрическая жесткость плиты, Па м⁴; q - поверхностная плотность плиты кг/м²; b - ширина плиты, м.

Из формулы (1) видно, что λ_и уменьшается с частотой. Поэтому конструкция может вести себя как акустически однородная на низких частотах, а на высоких - как акустически неоднородная. Под воздействием звуковых волн акустически однородная конструкция совершает изгибные колебания как единое целое, а у акустически неоднородной отдельные ее элементы могут совершать самостоятельные изгибные колебания.

Акустически неоднородные внутренние стены и перегородки представлены в рекомендациях следующими конструктивными решениями:

каркасные конструкции с обшивками из листовых материалов (гипсокартон, гипсоволокнистые листы, древесноволокнистые, цементно-стружечные плиты и т.п.);

стены из бетона с обшивками из листовых материалов на относе;

ограждение из двух одинаковых стенок из бетона, разделенных воздушным промежутком.

К акустически неоднородным относятся междуэтажные перекрытия, так как все они имеют в конструкции пола звукоизоляционный слой, который позволяет части пола совершать колебания, отличающиеся от колебаний несущей части перекрытия.

Расчеты звукоизоляции легких конструкций выполнены в соответствии со СНиП [13] с использованием методов, содержащихся в рекомендациях [44], [45], руководстве [46] и пособии [50]. Для конструкций, не поддающихся расчету методами [13], [44] - [46], [50] использованы результаты экспериментальных исследований звукоизоляции, выполненных ЦНИИЭП жилища, [47], [48], а также приведенные в руководстве [49].

5.2. Методы расчета

Акустически однородные легкие конструкции и элементы

Индекс изоляции воздушного шума акустически однородного ограждения или элемента конструкции рассчитывают по формулам

R_w = 23 lg q_э - 8 при q_э > 200 кг/м², (5.4)

R_w = 13 lg q_э + 15 при q_э < 200 кг/м², (5.5)

где q_э - эквивалентная поверхностная плотность конструкции, кг/м².

q_э = к q , (5.6)

где q - поверхностная плотность конструкции, кг/м²;

к - коэффициент, зависящий от характеристик материала и формы поперечного сечения конструкции.

Согласно [13], [44], [45] для конструкций сплошного сечения из тяжелого бетона к = 1, из гипсобетона к = 1,25.

Для акустически однородных бетонных конструкций с пустотами или ребрами

, (5.7)

где b - ширина рассматриваемой конструкции, м; h_пр - ее приведенная толщина, м; I - момент инерции ее поперечного сечения, м⁴; n₀ - увеличение коэффициента потерь ограждения в результате заполнения пустот сыпучим материалом (в случае заполнения пустот несыпучим материалом n₀ = 1).

Для конструкций с заполненными пустотами значение h_пр определяют по формуле

, (5.8)

где q - поверхностная плотность конструкции с учетом заполнения пустот, кг/м²; ρ_i - плотность бетона, кг/м³.

Значение n₀ определяют по формуле

(5.9)

где р = q₂/q₁; m = η₂/η₁; q₁ и q₂ - массы, приходящиеся на 1 м² конструкции, соответственно бетона и сыпучего материала; η₁и η₂- их коэффициенты потерь.

При определении n₀ принимают следующие значения коэффициента потерь материалов:

бетонов на плотных заполнителях η = 0,005;

бетонов на пористых заполнителях η = 0,01;

сыпучих материалов - шлаков, керамзита, перлита предельной крупностью не более 20 мм, песка η = 0,1.

Если длина стенки пустоты или полки ребристой плиты больше 1/4 длины изгибной волны в ней, то для учета влияния самостоятельных колебаний этих элементов используют следующие эмпирические формулы в зависимости от отношения l_пол / h_пол (l_пол - длина полки, h_пол - высота полки).

При l_пол / h_пол < 10

; (5.10)

при 10 < l_пол / h_пол < 15

; (5.11)

при l_пол / h_пол > 15

R_w = R_w^q^пол, (5.12)

где R_w^к - индекс изоляции воздушного шума, рассчитанный как для акустически однородной конструкции по формулам (5.4) - (5.7); R_w^q - то же, как для плиты сплошного сечения с поверхностной плотностью равной поверхностной плотности q рассматриваемой конструкции; R_w^q^пол - то же, как для плиты сплошного сечения, поверхностная плотность которой равна суммарной поверхностной плотности полок q_пол рассматриваемой конструкции.

При наличии сыпучего материала в плитах с пустотами, индексы изоляции воздушного шума которых рассчитаны по формулам (5.10) - (5.12), к полученному по ним значению R_w нужно прибавить поправку ΔR_w, определяемую по формуле

ΔR_w = 10 lg n₀, при q > 200 кг/м², (5.13)

где n₀определяют по формуле (5.9).

Акустические неоднородные легкие стены и перегородки

Метод расчета каркасных конструкций перегородок с обшивками из листовых материалов содержится в [46], [50]. Он состоит в графоаналитическом построении частотной характеристики изоляции воздушного шума ограждением в зависимости от вида листового материала, числа слоев обшивки с каждой стороны конструкции, заполнения ее полостей звукопоглощающим материалом и от низшей собственной частоты конструкции, определяемой по формуле

, (5.14)

где q₁ и q₂ - поверхностные плотности обшивок, кг/м²; d - толщина воздушного промежутка, м.

Согласно п. 2.6 [46] индекс изоляции воздушного шума стеной (перегородкой) с поверхностной плотностью не менее 150 кг/м² с дополнительными обшивками на относе определяют, прибавляя к индексу изоляции воздушного шума основной стены величину, определяемую по табл. 6 [46], (от 0 до 6 дБ).

Согласно п. 6.22 [13] индекс изоляции воздушного шума ограждения, состоящего из двух одинаковых стенок, разделенных воздушным промежутком толщиной не менее 40 мм, определяют, прибавляя к индексу изоляции воздушного шума одной стенки 9 дБ. Жесткие связи между стенками допускаются только по контуру ограждающей конструкции.

Междуэтажные перекрытия

Индекс изоляции воздушного шума перекрытием определяют по формуле:

R_w = R_w^н^.^ч + ΔR_w , (5.15)

где R_w^н.ч - индекс изоляции воздушного шума несущей частью перекрытия; ΔR_w - изменение индекса в результате устройства пола.

Значение R_В^н.ч определяют по формулам (2) или (3).

Индекс приведенного уровня ударного шума перекрытия L_nw рассчитывают по формуле:

L_nw = L_nw^н^.^ч - ΔL_nw (5.16)

где L_nw^н.ч - индекс приведенного уровня ударного шума несущей части перекрытия; ΔL_nw - изменение индекса, вызванное устройством пола.

Значение L_nw^н.ч рассчитывают по формуле:

, (5.17)

где q - поверхностная плотность несущей части перекрытия кг/м²; h - ее толщина; h_пр - ее приведенная толщина (для плиты сплошного сечения h/h_пр = 1); n₀ - изменение коэффициента потерь несущей части перекрытия при наличии в ней сыпучего материала (при отсутствии сыпучего материала n₀ = 1).

При применении раздельных или слоистых полов значение ΔR_w рассчитывают согласно [44], [45] по формуле:

(5.18)

где R_w^к - индекс изоляции воздушного шума, определяемый при условии передачи звука только косвенным путем по стенам, дБ; R_w^н.ч - индекс изоляции воздушного шума несущей частью перекрытия; дБ; f₀ - низшая собственная частота пола на звукоизоляционной прослойке, Гц; f₀₀ - стандартное значение этой величины (f₀₀ = 650 Гц); q₁ - поверхностная плотность несущей части перекрытия, кг/м²; q_полн - то же, всего перекрытия с полом; h_сп - средняя толщина промежутка между полом и несущей частью перекрытия, м; h_спо - стандартное значение этой величины (h_спо = 0,02 м); n₀ - изменение коэффициента потерь конструкции в результате устройства пола (при наличии в конструкции пола сыпучего материала n₀ определяют по формуле (5.9), при его отсутствии n₀ = 1).

(5.19)

где R_w^c - индекс изоляции воздушного шума вертикальными конструкциями (стенами), по которым передается структурный шум; R_c - усредненная по частоте изоляция структурного шума при его передаче от конструкции в помещении с источником шума конструкции в изолируемом помещении; F^c и F^п - площади вертикальной конструкции (стены) и перекрытия, излучающие звук в изолируемое помещение.

Значение F^c/F^п принимают в зависимости от конструктивно-планировочной структуры здания, согласно [44], [45] или по проектным данным.

Низшую собственную частоту пола на звукоизоляционной прослойке определяют по формуле:

(5.20)

где S - линейная динамическая жесткость звукоизоляционной прослойки, Па/м; q₁ - поверхностная плотность несущей части перекрытия кг/м²; q₂ - то же, пола без звукоизоляционной прослойки, кг/м².

При жесткой конструкции пола (пол на лагах, паркетные щиты, монолитные или сборные бетонные основания пола и т.п.) значение S определяют по формуле:

, (5.21)

где Е_д - динамический модуль упругости материала звукоизоляционной прослойки. Па; h_з - толщина материала звукоизоляционной прослойки в обжатом состоянии, м.

Значение h_з рассчитывают по формуле

h_з == h (1 - ε_д), (5.22)

где h - толщина материала в необжатом состоянии; ε_д - относительное сжатие материала под длительно действующей нагрузкой.

Значения Е_д и ε_д, принимают по [44], [45].

В случае применения пола на звукоизоляционной прослойке, значение ΔL_nw рассчитывают по формуле:

(5.23)

где f₀, f₀₀, h_сп, h_спо и n₀ - имеют те же значения, что в формуле (5.11); L_nw^н.ч -индекс приведенного уровня ударного шума несущей части перекрытия; Δу - значение, принимаемое в зависимости от конструкции пола и материала его покрытия (Δу = 0...6 дБ) в соответствии с [45].

В случае применения пола из линолеума на теплозвукоизолирующей подоснове принимают ΔR_w = - 1 дБ (п. 6.16 [13]), ΔL_nw = 17 дБ при иглопробивной неткановолокнистой подоснове из шерстяных или синтетических волокон и ΔL_nw = 16 дБ при подоснове из лубяных волокон.

5.3. Звукоизоляция внутренних стен и перегородок

Приведенные ниже индексы изоляции воздушного шума R_w внутренних стен и перегородок получены расчетом методами, описанными в разделе 5.2.

При проведении этих расчетов предполагалось, что при рабочем проектировании будут предусмотрены меры, не допускающие наличия в соединениях рассматриваемых стен и перегородок с другими конструкциями сквозных щелей и трещин, а также их образования и раскрытия при длительной эксплуатации. Это относится также к местам установки в стенах и перегородках элементов скрытой электропроводки (распаянных коробок, выключателей, штепсельных розеток). В графе №№ п.п в скобках указаны номера систем легких эффективных конструкций (см. пояснительную записку).

Таблица 5.2

Индексы изоляции воздушного шума внутренних стен и перегородок

№№ п.п	Описание конструкции	R_w, дБ
1. (п. 3.4)	Межквартирная перегородка толщиной 200 мм по каркасу из швеллерообразных стальных гнутых профилей (150 мм) с обшивками из двух слоев гипсокартона плотностью 1100 кг/м³ (2´12,5 мм) с каждой стороны, с размещением в полостях перегородки минераловатных плит плотностью 100 кг/м³ (80 мм)	53
2. (п. 3.1)	Межквартирная стена толщиной 200 мм со средним слоем из тяжелого бетона (130 мм) в несъемной опалубке из цементно-стружечных плит плотностью 1200 кг/м³ (35 мм) с двух сторон	52
3. (п. 3.3)	Межквартирная стена толщиной 200 мм из тяжелого бетона с прямоугольными пустотами; полки (2´60 мм), ребра (80´40 мм) с шагом 300 мм, полости заполнены минераловатными плитами плотностью 100 кг/м³	52
4. (п. 3.2)	Межквартирная стена из легкого бетона плотностью 1600 кг/м³ (200 мм)	52
5. (п. 3.4)	Межкомнатная перегородка толщиной 80 мм по каркасу из стальных гнутых профилей (55 мм) с обшивками из гипсокартона (12,5 мм) с каждой стороны, с размещением в полостях перегородки минераловатных плит плотностью 100 кг/м³ (30 мм)	46
6. (п. 3.1)	Межкомнатная перегородка толщиной 120 мм (сплошная) из цементно-стружечных плит плотностью 1200 кг/м³	43
7. (п. 3.3)	Межкомнатная стена толщиной 120 мм из тяжелого бетона с прямоугольными пустотами; полки (2´40 мм), ребра (40´40 мм) с шагом 600 мм, полости заполнены минераловатными плитами плотностью 100 кг/м³ или пенополистирольными плитами плотностью 40 кг/м³	45

5.4. Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

Ниже даны индексы изоляции воздушного шума R_w и приведенного уровня ударного шума междуэтажных перекрытий L_nw, которые получены расчетом методами, описанными в разделе 5.2. Звукоизоляция конструкций, которые не поддаются расчету этими методами, (п.п. 8 и 9 табл. 5.3) оценена по результатам испытаний конструкций-аналогов, приведенным в руководстве Департамента жилищного строительства и городского развития США [49].

При расчетах предполагалось, что при рабочем проектировании будут предусмотрены меры, недопускающие наличия в соединениях рассматриваемых перекрытий с другими конструкциями или образования и раскрытия в них при длительной эксплуатации сквозных щелей и трещин. Это относится также к местам установки в перекрытиях элементов скрытой электропроводки и пропуска через них труб центрального отопления.

В графе №№ п.п в скобках указаны номера систем легких эффективных конструкций (см. пояснительную записку).

Таблица 5.3

Индексы изоляции воздушного шума и приведенного уровня ударного шума междуэтажных перекрытий

№№ п.п	Описание конструкции		R_w, дБ	L_nw, дБ
№№ п.п	несущей части	пола	R_w, дБ	L_nw, дБ
1	2	3	4	5
1. (п. 3.4)	Железобетонная плита (220 мм) с пустотами; верхняя и нижняя полки (2´55 мм), ребра (110´80 мм) с шагом 500 мм, полости заполнены керамзитом плотностью 500 кг/м³	Линолеум на теплозвуко-изолирующей (т.з.и) подоснове по цементно-песчаной стяжке (40 мм)	52	57
2. (п. 3.4)	То же, но верхняя и нижняя полки (2´40 мм), ребра (140´80 мм) с шагом 500 мм, полости заполнены пенополистиролом плотностью 40 кг/м³, или минераловатными плитами плотностью 100 кг/м³, или перлитовым песком плотностью 80 кг/м³	Любое покрытие пола по армированной цементно-песчаной стяжке (30 мм), пергамину, минераловатным плитам плотностью 100 кг/м³ (30 мм)	53	< 56
3. (п. 3.4)	Железобетонная ребристая плита (100 мм) с полкой (40 мм) и ребрами, образованными бетонированием по профнастилу, (60´50 - 90 мм), шаг 212 мм; потолок из гипсоволокнистой плиты (15 мм)	Любое покрытие пола по цементно-песчаной стяжке (40 мм), пергамину, минераловатным плитам плотностью 100 кг/м³ (40 мм)	53	< 55
4. (п. 3.3)	Трехслойная плита с верхним ребристым слоем из железобетона - полка (40 - 48 мм), ребро (150´60 мм) с шагом 600 мм, средний слой пенополистирольные, минераловатные плиты, нижний слой из железобетона (30 - 32 мм)	Паркетные щиты, доски (35 мм), по лагам (40´100 мм), прокладкам из минераловатных плит ПП-100 плотностью 100 кг/м³ (40 мм); между покрытием пола и лагами - слой пергамина	53	57
5. (п. 3.4)	Железобетонная плита сплошного сечения (80 мм)	Любое покрытие по цементно-песчаной стяжке (40 мм), пергамину, минераловатным плитам плотностью 100 кг/м³ (40 мм)	53	< 55
6. (п. 3.4)	То же	Линолеум на т.з.и подоснове по двум слоям гипсоволокнистых листов (2´14 мм), по деревянным лагам (170´40 мм), установленным с шагом 600 мм, прокладкам из минераловатных плит (40 мм) и заполнение пространства между ними керамзитом плотностью 500 кг/м³	58	< 50
7. (п. 3.4)	Железобетонная плита сплошного сечения (160 мм)	Линолеум на т.з.и подоснове по цементно-песчаной стяжке (40 мм)	52	58
8. (п. 3.1)	Железобетонная ребристая плита (250 мм), по несъемной опалубке из цементно-стружечных плит -полка (50 мм), ребро (175´80 мм) с шагом 500 мм, потолок из гипсоволокнистой плиты (25 мм)	Любое покрытие пола по цементно-песчаной стяжке (40 мм), пергамину, минераловатным плитам плотностью 100 кг/м³ (40 мм)	53	< 55
9. (п. 3.2)	По армоцементным балкам высотой 200 мм, армированная гипсовая стяжка (30 мм), между балками засыпка из керамзита, шлака плотностью 500 кг/м³ по гипсоволокнистому листу (12 мм) и двум слоям стеклопластиковой сетки, внизу цементностружечная плита плотностью 1200 кг/м³ (20 мм)	Щитовой паркет (27 мм), лага (40´60 мм), прокладка из минераловатных плит, пористой резины или мягких древесноволокнистых плит (30 мм); между покрытием пола и лагами - слой пергамина	52	58

6. Оценка огнестойкости

Критерии оценки огнестойкости и способности к распространению огня, а также требования норм к конструкциям надстройки

Заключение по предварительной оценке фактических пределов огнестойкости и способности к распространению огня несущих и ограждающих конструкций легких систем надстроек было выполнено по заданию ОАО ЦНИИЭП жилища (№ 101-128 от 08.02.99 г.) ВНИИПО МВД России (№ 43/3.2/553 от 14.04.99 г.)

В Заключении последовательно оцениваются предлагаемые системы на основе СНиП 21-01-97 [11] и других требований нормативных документов.

Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются в соответствии с требованиями раздела 9 ГОСТ 30247.0-94 и раздела 8 ГОСТ 30247.1 -94.

По ГОСТ 30247.1-94 предельными состояниями по огнестойкости рассматриваемых типов несущих и ограждающих конструкций являются:

- для несущих внутренних стен и перекрытий - потеря несущей способности (R), целостности (Е) и теплоизолирующей способности (I);

- для наружных несущих стен и покрытий - потеря несущей способности (R) и целостности (Е);

- для ненесущих внутренних стен и перегородок - потеря теплоизолирующей способности (I) и целостности (Е).

Предел распространения огня конструкций определяется в результате огневых испытаний их опытных образцов по методике приложений I СНиП 2.01.02-85*.

При надстройке жилых зданий требования к его несущим и ограждающим конструкциям в общем случае принимаются по табл. 1 СНиП 2.01.02-85* в зависимости от степени огнестойкости зданий.

В данном случае, после надстройки 5-ти этажных домов двумя рядовыми и мансардным этажом, пределы огнестойкости и пределы распространения огня несущих и ограждающих конструкций 6-го и 7-го этажей надстройки следует принимать, как для зданий II степени огнестойкости (табл. 1 СНиП 2.08.01-89* "Жилые здания").

В соответствии с п. 1.13* СНиП 2.08.01-89 в жилых зданиях I-III степеней огнестойкости допускается принимать для несущих конструкций и межсекционных перегородок мансардного этажа предел огнестойкости 0,75 ч. с нулевым пределом распространения огня. При этом требования п. 1.8 СНиП 2.01.02-85* на стропила и обрешетку не распространяются, т.е. таким элементом конструкций должен быть обеспечен также нулевой предел распространения огня.

Система монолитного железобетона с применением оставляемой опалубки из ЦСП

Наружная стена НС-1 (6, 7 этажи) состоит из несъемной опалубки в виде цементно-стружечных плит, между которыми располагается утеплитель и монолитный железобетон. Толщина монолитного бетонного ядра составляет 100 мм из бетона класса В15. Бетонное ядро армируется вертикальными каркасами высотой на этаж. В качестве утеплителя принимается пенополистирол марки ПСБ-С или минераловатные плиты на синтетических связующих. Утеплитель приклеивается на плиты ЦСП минеральным клеем. Внешняя поверхность наружной стены покрывается слоем известково-цементной штукатурки толщиной 8 - 10 мм по стеклопластиковой сетке.

Основным несущим элементом наружной стены является монолитное бетонное армированное ядро из бетона класса В15 толщиной 100 мм, которое обеспечивает предел огнестойкости не менее 2.0 ч. по признаку обрушения (R) и потери целостности (Е).

Предел распространения огня наружной стены с утеплителем из минераловатных плит равен нулю. Данными по пределу распространения огня такой конструкции с утеплителем из пенополистирола институт не располагает.

Предел огнестойкости (REI) внутренней несущей стены ВС-1, состоящей из несъемной опалубки в виде плит ЦСП толщиной 35 мм и монолитного бетонного ядра толщиной 130 мм, составляет не менее 120 минут, при нулевом пределе распространения огня.

Межкомнатная перегородка ВС-2 состоит только из 3-х слоев цементно-стружечных плит толщиной 35 мм каждый, скрепленных между собой гвоздями или дюбелями.

Предел огнестойкости перегородки EI составляет не менее 0,25 ч. при нулевом пределе распространения огня.

Данными о пределах огнестойкости плит перекрытий, используемых в данной системе, институт не располагает, и поэтому для оценки этого показателя требуется проведение огневых испытаний по действующим в России методам исследований.

Предел огнестойкости покрытия RE 15 при нулевом пределе распространения огня будет обеспечен.

Система монолитного легкого бетона с применением оставляемой опалубки из пенополистирола

Ранее на экспериментальной базе ВНИИПО проводились испытания на огнестойкость и распространение огня конструкций наружных стен системы "Пластбау" и "Изодом-2000", предусматривающих монтаж стен с использованием блоков из пенополистирола. На основании анализа испытаний можно сделать вывод, что предел огнестойкости наружных стен, представленных в альбоме, составляет не менее RE 120 при нулевом пределе распространения огня.

Внутренняя несущая стена из легкого бетона толщиной 200 мм обладает огнестойкостью не менее 120 мин с нулевым пределом распространения огня.

Однако следует отметить, что совместное письмо Госстроя Россия и ГУГПС МВД России № 13/620 от 20.11.96 г. разрешает использование пенополистирола ПСБ-С только в качестве наружного утеплителя с защитой со стороны фасада слоем штукатурки толщиной 25 - 30 мм, поэтому применение пенополистирола в наружных стенах внутри помещений требует согласования с органами Госпожнадзора.

Основной несущей частью для межэтажных перекрытий и крыши являются армоцементные двутавровые балки № 20, составленные из двух предварительно изготовленных швеллеров № 20, соединенных между собой болтами из стеклопластика (или пластмассовыми дюбелями).

ВНИИПО не располагается данными по испытаниям конструкций с несущей основой из армоцементных балок, поэтому для оценки пределов огнестойкости подобных перекрытий требуется проведение соответствующих огневых испытаний.

Система монолитных оболочек из торкретбетона по оставляемой опалубке

Основой для конструктивной системы монолитных оболочек из торкретбетона по оставляемой опалубке из пенополистирольных плит являются разработки фирмы "Нидьон" (Италия) и "Спид-Вол" (Англия).

ВНИИПО не располагает данными по огнестойкости и распространению огня конструкций, применяемых в системах "НИДЬОН" и "СПИД ВОЛ". Для оценки пределов огнестойкости и распространения огня несущих и ограждающих конструкций, представленных в альбоме, требуется проведение соответствующих огневых испытаний.

Система с применением металлического каркаса из гнутого профиля

В разработанных решениях несущие стойки металлического каркаса, выполненные из гнутого замкнутого профиля - 150´100´8 мм, размещены в простенках между окнами по осям продольных несущих наружных и внутренних несущих стен основного здания и облицованы со стороны помещений двумя слоями огнестойких гипсокартонных листов ГКЛО.

Облицовка конструкций металлического каркаса двумя слоями гипсокартонных листов ГКЛО не обеспечивает предел огнестойкости RE 120 наружных и REI 120 внутренних несущих стен 6-го и 7-го этажей надстройки. Предел огнестойкости RE 45 наружных несущих стен и REI 45 внутренних несущих стен мансардного этажа будет обеспечен. Предел распространения огня по рассматриваемому типу конструкций при их облицовке двумя слоями гипсокартона следует принять равным нулю.

Данными по испытаниям конструкций перекрытий, применяемых в данной системе, а именно перекрытий с засыпными пустотами и перекрытий слоистых с "плавающим полом" институт не располагает.

Для таких конструкций требуется проведение соответствующих огневых испытаний.

7. Гигиенические качества

Оценка гигиенических качеств систем легких эффективных конструкций для надстроек была выполнена по заданию ОАО ЦНИИЭП жилища (№ 280-1117 от 24.12.98 г.) Центром госэпиднадзора в г. Москве (№ 23-53/186 от 08.02.99 г.). В заключении, подписанном главным государственным санитарным врачом по г. Москве Н. Н. Филатовым, говорится следующее.

Центр госсанэпиднадзора в г. Москве рассмотрел альбом технических решений "Системы легких эффективных конструкций для осуществления реконструкции жилых домов первого периода индустриального домостроения с надстройкой дополнительных этажей" и сообщает, что возражений против реконструкции указанных домов не имеется при соблюдении следующих условий:

проект реконструкции каждого конкретного дома согласовать с территориальным центром госсанэпиднадзора;

- реконструкцию проводить с учетом требований дополнения № 1 к МГСН 3.01.96 "Жилые здания";

- используемые полимерные строительные и отделочные материалы должны быть допущены к применению органами санэпиднадзора (иметь положительное заключение);

- в проекте тепло-влагозащитные и шумо- виброизоляционные свойства конструкций должны быть подтверждены соответствующими расчетами.

8. Технико-экономические показатели

Рассматриваются варианты надстройки дополнительных трех этажей в жилых зданиях:

1. Система с применением монолитного железобетона и оставляемой опалубки из цементно-стружечных плит (ЦСП).

2. Система с применением монолитного легкого бетона и оставляемой опалубки из пенополистирола.

3. Система монолитных оболочек из торкретбетона по оставляемой опалубке.

4. Система с применением металлического каркаса из гнутого профиля.

Все предлагаемые решения выполнены на основе единой планировочной схемы, при этом за основу была принята торцевая блок-секция с поперечными несущими стенами. Это позволило определить удельные нормы расхода конструктивных элементов в расчете на кв. м общей площади (табл. 8.1), на основе которых были определены прямые затраты и сметная стоимость на указанную единицу и обеспечена сопоставимость рассматриваемых вариантов.

Таблица 8.1

Удельная площадь конструкций надстройки в расчете на кв.м общей площади

Наименование	м.кв. конструкций
Наружные стены (без вычета проемов)	0,84
Внутренние стены (без проемов)
а) межквартирные	0,76/1,08
б) межкомнатные	0,49/0,17
Перекрытия
а) над 5 этажом	0,405
б) над 6 - 7 этажами	0,805
Перекрытие над 8 этажом	0,39

Примечание: под чертой приведен расход внутренних стен каркасной системы (вариант второй) при их толщине 208 мм.

Все варианты имеют одинаковые показатели по прочностным звуко- и теплоизоляционным характеристикам, поэтому их сопоставление осуществлялось лишь по изменяемым статьям, в том числе по затратам, связанным с монтажом конструктивных элементов и стоимостью материалов, применяемых в данных конструкциях, а также трудозатратам на строительной площадке.

Применяемые конструкции в основном собирают и монтируют на строительной площадке. В связи с этим расчет их стоимости возможен лишь на основе применения нормативов ЕНиР. При этом величина заработной платы строительных рабочих приведена к существующему уровню с повышающим коэффициентом К = 18,52, действующим на конец 1999 г. (Сборник коэффициентов пересчета сметной стоимости строительно-монтажных работ для Москвы).

Стоимость строительных материалов принята по информационным коммерческим сборникам на октябрь-ноябрь 1999 года (см. табл. 8.1).

Учитывая различия конструктивных решений по рассматриваемым вариантам, в расчете были выделены отдельной строкой наружные стены, внутренние стены (межквартирные и межкомнатные), перекрытия над 5 этажом и 6 - 7 этажами, покрытия в комплексе с кровлей, а также в отдельных случаях каркас здания.

В таблицах 8.2 - 8.5 представлены результаты расчета технико-экономических показателей по каждому из рассматриваемых вариантов, а в табл. 8.6 - их сводные показатели.

Приведенные данные позволяют сделать вывод о том, что основным фактором, влияющим на экономичность рассматриваемых вариантов, является стоимость применяемых для их реализации строительных материалов. Так, удельный вес заработной платы строительных рабочих в величине прямых затрат составляет всего лишь 11 - 16 % (II-IV вар.) и 20 % (I вар.), а стоимость материалов составляет 80 % и более.

При определении стоимости материалов, применяемых при возведении конструкций, наибольшее влияние оказывает стоимость теплоизоляционных материалов в наружных ограждающих конструкциях.

Рост стоимости строительных материалов, произошедший в течение 1999 г. и вызванный падением курса рубля, оказал существенное влияние на стоимостные показатели рассматриваемых вариантов.

В таблице 8.7 приведен уровень цен на строительные материалы, применяемые при возведении конструкций. Практически в течение 1999 года цены на большинство исходных материалов увеличились в 2 - 3 раза, а в отдельных случаях и более. Особенно это коснулось пиломатериалов (доски обрезные, брус), а также изделий из металла (трубы профильные и др. металлоизделия).

В меньшей степени возросли цены на тяжелые и легкие заполнители для бетонов и растворов и соответственно изделия на их основе.

Примерно на одном уровне находятся цены на теплоизоляционные материалы из минеральной ваты и пенополистирола, за исключением минеральной ваты на основе каменного волокна, стоимость которой более чем в три раза превышает стоимость указанных выше теплоизоляционных материалов.

Таким образом, экономическая целесообразность применения того или иного решения в значительной степени определяется видом применяемых материалов, их расходами и стоимостью.

Выполненные расчеты показывают, что наиболее экономичным решением является система монолитного железобетона с применением оставляемой опалубки из ЦСП (вариант 1), т.к. предусматривает преимущественное применение относительно дешевых материалов (цементно-стружечных плит, бетона и утеплителей отечественного производства).

Наиболее высокие стоимостные показатели имеет система из монолитного легкого бетона с применением опалубки из пенополистирола (вариант II), что связано с существенным увеличением стоимости внутренних стен, вызванным использованием керамзитобетона в межквартирной продольной стене, а также устройством каркаса из деревянных брусьев с заполнением минераловатной плитой для межкомнатных стен.

На 6 - 7 % затраты по III и IV вариантам больше по сравнению с I вариантом. При этом в III варианте это происходит главным образом за счет использования в наружных стенах минераловатных плит с каменным волокном и минераловатных плит на синтетической связке в плитах перекрытий, а в IV - за счет применения дорогостоящих профильных металлических труб, используемых для устройства каркаса.

В то же время следует заметить, что в случае применения пенополистирола в наружных ограждающих конструкциях в III варианте при обеспечении необходимого уровня огнестойкости конструкций данный вариант может оказаться достаточно экономичным, а при механизированном нанесении торкретбетона на поверхности конструкций и наименее трудоемким (9,7 чел.ч./кв.м общ.пл.).

Предлагаемые решения сопоставлены с решениями, выполненными ранее по теме "Реконструкция без отселения жильцов 5-этажных жилых домов серий 1-510, 1-511, 1-515 с надстройкой дополнительных этажей, в т.ч. мансардных".

Расчеты в этом случае производились в сметном уровне.

При определении сметной стоимости кв.м общей площади по рассматриваемым вариантам (табл. 8.8) к прямым затратам была добавлена неизменяемая часть затрат, общая для всех вариантов, и включающая стоимость заполнения проемов, отделочные сантехнические и др. виды работ. Учитывая, что все работы по сборке конструкций (1 - 7 варианты) осуществляются на строительной площадке, при расчете сметной стоимости величина накладных расходов была принята в размере 16,5 % от прямых затрат.

Представленные в табл. 8.8 значения сметной стоимости показывают, что предлагаемые решения III и IV вар. находятся на уровне ранее разработанных вариантов, а I вариант является более экономичным.

В целом выполненные расчеты позволяют сделать следующие выводы:

1. Экономические показатели по вариантам надстройки домов находятся на уровне выполненных ранее предложений.

2. Предлагаемый 1 вариант имеет наименьшие стоимостные показатели, но является наиболее трудоемким.

3. На стоимость технических решений наиболее существенное влияние оказывает стоимость применяемых материалов, что необходимо учитывать при рабочем проектировании.

Таблица 8.2

Расчет технико-экономических показателей по Варианту I - система с применением монолитного железобетона и оставляемой опалубки из цементно-стружечных плит

Конструкции	На м² конструкции				Расход конструкции на м² общей площади	На м² общей площади
	Стоимость, руб		Итого Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.		Стоимость, руб		Итого Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.
	работ	материалов	Итого Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.		работ	материалов	Итого Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.
1. Наружные стены, пенополистирол (вариант - минераловатные плиты жесткие)	124,4	275,3 (476,9)	399,7 (601,3)	7,6	0,84	104,5	231,2 (400,6)	335,7 (50 5,1)	6,3
2. Внутренние межквартирные стены	105,3	236,1	347,4	6,4	0,76	80,0	179,4	259,4	4,8
3. Внутренние стены межкомнатные	7,3	229,5	236,8	0,5	0,49	3,6	112,4	116,0	0,2
Итого внутренние стены								375,4	5,0
4. Перекрытия над 5 этажом	43,9	187,4	231,3	2,9	0,405	17,8	75,9	93,7	1,2
5. Перекрытия над 6 и 7 этажами	45,8	232,4	278,2	3,2	0,805	36,9	187,1	224,0	2,6
Итого перекрытия								317,7	3,8
6. Покрытия	55,0	612,8	667,8	3,0	0,39	21,4	239,0	260,4	1,2
Итого						264,2	1035,0	1289,2	16,3

Таблица 8.3

Расчет технико-экономических показателей по Варианту II - система с применением монолитного легкого бетона и оставляемой опалубки из пенополистирола

Конструкции	На м² конструкции				Расход конструкции на м² общей площади	На м² общей площади
	Стоимость, руб		Итого Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.		Стоимость, руб		Итого Прямые затраты, руб.	Затраты труда. чел.ч.
	работ	материалов	Итого Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.		работ	материалов	Итого Прямые затраты, руб.	Затраты труда. чел.ч.
1. Наружные стены	14,5	257,2	351,7	4,7	0,84	62,6	216,0	278,6	3,9
2. Внутренние стены межквартирные
а) продольная из керамзитобетона	22,4	142,6	165,0	1,4	0,27	6,0	38,5	44,5	0,4
б) с обшивкой ГВП	57,2	320,5	377,7	3,6	0,81	46,3	259,6	305,9	2,9
3. Внутренние стены межкомнатные	42,9	204,5	297,4	2,8	0,17	7,3	43,3	50,6	0,5
Итого внутренние стены								401,0	3,8
4. Перекрытия над 5 этажом	64,9	172,2	237,1	2,4	0,405	26,3	69,7	96,0	1,0
5. Перекрытия над 6 и 7 этажом	125,8	616,8	742,6	5,9	0,805	101,3	496,5	597,8	4,8
Итого перекрытия								693,8	5,8
6. Покрытия	58,9	705,1	764,0	3,2	0,39	23,0	275,0	298,0	1,2
Итого						272,8	1398,6	1671,4	14,7

Таблица 8.4

Расчет технико-экономических показателей по Варианту III - система монолитных оболочек из торкретбетона по оставляемой опалубке

Конструкции	На м² конструкции				Расход конструкции на м² общей площади	На м² общей площади
	Стоимость, руб		Итого Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.		Стоимость, руб		Итого Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.
	работ	материалов	Итого Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.		работ	материалов	Итого Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.
1. Наружные стены	46,1	385,6	431,7	2,8	0,84	38,7	323,9	362,6	2,3
2. Внутренние стены межквартирные	55,4	303,0	358,4	3,4	0,76	42,1	230,3	272,4	2,6
3. Внутренние стены межкомнатные	51,1	162,5	213,6	2,9	0,49	25,0	79,6	104,6	1,4
Итого внутренние стены								377,0	4,0
4. Перекрытия над 5 этажом	23,7	107,2	130,9	1,8	0,405	9,6	43,4	53,0	0,7
5. Перекрытия над 6 - 7 этажами	38,7	420,9	459,6	2,2	0,805	31,1	338,8	369,9	1,8
Итого перекрытия								422,9	2,5
6. Покрытия	42,8	723,5	766,3	2,3	0,39	16,7	282,2	298,9	0,9
Итого						163,2	1298,2	1461,4	9,7

Таблица 8.5

Расчет технико-экономических показателей по варианту IV - система с применением металлического каркаса из гнутого профиля

Конструкции	На м² конструкции				Расход конструкции на м² общей площади	На м² общей площади
	Стоимость, руб		Итого. Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.		Стоимость, руб		Итого. Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.
	работ	материалов	Итого. Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.		работ	материалов	Итого. Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.
1. Металлический каркас из труб коробчатого сечения	20779	139520	56216^*)	1109,9	-	37,2	249,9	287,1	2,0
2. Наружные стены	64,6	444,1	332,4	4,0	0,84	54,3	373,0	427,3	3,4
3. Внутренние стены межквартирные	39,8	173,2	120,7	2,5	0,76	30,2	131,6	161,8	1,9
4. Внутренние стены межкомнатные	27,8	166,4	93,7	1,7	0,49	13,6	81,5	95,1	0,9
Итого внутренние стены и каркас								256,9	4,8
5. Перекрытия над 5 этажом	13,3	123,1	111,4	0,8	0,405	5,4	49,8	55,2	0,3
6. Перекрытия над 6 - 7 этажами	26,6	261,3	186,6	1,7	0,805	21,1	210,3	231,4	1,4
Итого перекрытия								286,6	1,7
7. Покрытия	46,0	432,7	353,3	2,7	0,39	17,9	168,7	186,6	1,1
Итого						179,7	1264,8	1445,5	11,0

*) - в целом на блок-секцию.

Таблица 8.6

Сводная таблица технико-экономических показателей по рассматриваемым вариантам на кв.м общей площади

Варианты	Наружные стены		Внутренние стены		Перекрытия		Покрытия		Итого
Варианты	Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.	Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.	Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.	Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.	Прямые затраты, руб.	Затраты труда, чел.ч.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1. Система с применением монолитного железобетона и оставляемой опалубки из ЦСП	335,7	6,3	375,4	5,0	317,7	3,8	260,4	1,2	1289,2	16,3
Утеплитель толщиной	ПСБ- 200 мм						МВП* 80 мм
Бетон (приведенная толщина)	100 мм		130 мм		76 мм
Покрытие пола					ТЗЛ 6 - 8 эт.
2. Система с применением легкого бетона и оставляемой опалубки из пенополистирола	278,6	3,9	401,0	3,8	693,8	5,8	298,0	1,2	1671,4	14,7
Утеплитель толщиной	ПСБ - 160 мм		МВП 80 и 160 мм				МВП* 180 мм
Бетон (приведенная толщина)			Кер. бет. 200 мм прод. ст.
Покрытие пола					ТЗЛ 6 эт.	Парк. доска 7 - 8 эт.
3. Система монолитных оболочек из торкретбетона по оставляемой опалубке	362,6	2,3	377,0	4,0	422,9	2,5	289,9	0,9	1461,4	9,7
Утеплитель толщиной	МВП* 220 мм		МВП 200 и 120 мм		МВП 200 мм		МВП* 200 мм
Бетон (приведенная толщина)	80 мм		80 мм		70 мм		65 мм
Покрытие пола					ТЗЛ 6 - 8 эт.
4. Система с применением металлического каркаса из гнутого профиля	427,4	3,4	256,9	4,8	286,6	1,7	186,6	1,1	1444,5	11,0
Утеплитель толщиной	МВП* 200 мм		МВП 80 мм		МВП 40 мм 100 мм		МВП* 230 мм
Бетон (приведенная толщина)
Покрытие пола					ТЗЛ 6 - 8 эт.

* - Минераловатная плита с каменным волокном, (γ = 80 кг/куб.м, λ = 0,04 Вт/(м ^.°С)); во всех остальных конструкциях применена минераловатная плита на синтетическом вяжущем (γ = 100 кг/куб.м, λ = 0,08 Вт/(м ^.°С)).

Таблица 8.7

Уровень цен, заложенный в расчеты при определении стоимости материалов

Материалы	Единица измерения	Цена
Материалы	Единица измерения	в руб.	в у.е.
Плиты гипсовые (ГВЛ, ГК и др.)	кв.м	29	1,1
Деревянный брус для каркаса и стропил	куб.м	1900	73,1
Доски обрезные	куб.м	1650	63,5
Плиты минераловатные	куб.м	500	19,2
То же для неизвлекаемой опалубки	куб.м	1850	71,1
Стеклосетка	кв.м	8	0,3
Рубероид	кв.м	6	0,2
Металлочерепица	кв.м	188,1	7,2
Цементно-стружечные плиты отечественного производства	кв.м
b = 20 мм		57	2,2
b = 25 мм		61,5	2,4
b = 35 мм		76,5	2,9
Металлические профили	пог.м	12,5	0,5
Арматурные сетки, каркасы, анкеры	т	5000	192,3
Полиэтиленовая пленка	кв.м	5	0,2
Пенополистирол типа "Пластбау"	куб.м	625	24
Металлические трубы для каркаса, коробчатого сечения	т	8000	307,7
Пенополистирол блочный, плитный	куб.м	590	22,7
Бетон тяжелый	куб.м	620	23,8
Торкрет-бетон	куб.м	760	29,2
Керамзитобетон	куб.м	713	27,4
Керамзитовый гравий	куб.м	230	8,8
Цементный раствор, штукатурный	куб.м	312	12
Теплозвукоизоляционный линолеум	кв.м	40	1,5
Паркетная доска (береза)	кв.м	220	8,5
Профильный настил металлический	кв.м	88	3,4

Примечание: коэффициент для пересчета в у.е. К = 26.

Таблица 8.8

Сметная стоимость кв.м общей площади по рассматриваемым вариантам

Варианты	Прямые затраты			Сметная стоимость кв.м общей площади
Варианты	Изменяемая часть	Неизменяемая часть	Итого	в руб.	в %	в у.е. к = 26
1. Система с применением монолитного железобетона и оставляемой опалубки из ЦСП	1289,2	1237	2526,2	3178	96,7	122,2
2. Система с применением монолитного легкого бетона и оставляемой опалубки из пенополистирола	1671,4	1237	2908,4	3658,8	111,3	140,7
3. Система монолитных оболочек из торкретбетона по оставляемой опалубке	1461,4	1237	2698,4	3394,6	103,3	130,6
4. Система с применением металлического каркаса из гнутого профиля	1444,5	1237	2681,5	3373,3	102,6	129,7
5. Надстройка с ризалитами по 5-этажным домам серии 510 и 511	-	-	-	3287	100	126,4

9. Перечень нормативных документов

1. СНиП 2.08.01-89* "Жилые здания".

2. МГСН 3.01-96. "Жилые здания".

3. Дополнение № 1 к МГСН 3.01-96 "Жилые здания" - "Реконструкция и модернизация пятиэтажных жилых домов первого периода индустриального домостроения".

4. СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника" - М.: Стройиздат, 1998 г. и изменение № 4 к нему.

5. МГСН 2.01-99 "Энергосбережение в зданиях".

6. СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика". - М.: Стройиздат, 1983.

7. СНиП 2.01.01-85 "Нагрузки и воздействия".

8. СНиП II-23-81* "Стальные конструкции".

9. СНиП 2.03.01 -84* "Бетонные и железобетонные конструкции".

10. СНиП II-25-80 "Деревянные конструкции".

11. СНиП 21-01-97 "Пожарная безопасность зданий и сооружений".

12. СНиП 2.01.02-85* "Противопожарные нормы".

13. СНиП II-12-77 "Защита от шума".

14. МГСН 2.04-97 "Допустимые уровни шума вибрации и требования к звукоизоляции в жилых и общественных зданиях".

15. СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии".

16. СНиП 3.04.01-87 "Изоляционные и отделочные покрытия".

17. ГОСТ 26254-84 "Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций". М., 1984.

18. ГОСТ 30247.0-94 "Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования".

19. ГОСТ 30247.1-94 "Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции".

20. ГОСТ 30403-96 "Конструкции строительные. Методы определения пожарной опасности".

21. ГОСТ 25577-83 "Профили стальные замкнутые сварные квадратные и прямоугольные. Технические условия".

22. ГОСТ 6266-89 "Листы гипсокартонные. Технические условия".

23. ГОСТ 9573-96 "Плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные. Технические условия".

24. ГОСТ 15588-86 "Плиты пенополистирольные. Технические условия".

25. ГОСТ 26816-86 "Плиты цементно-стружечные. Технические условия".

26. ГОСТ 16289-86 "Окна и балконные двери с тройным остеклением для жилых и общественных зданий". - М.: Госстандарт, 1980.

27. ГОСТ 8462-85 "Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе".

28. ТУ 1122-080-024946-80-97 "Профили стальные гнутые повышенной жесткости для ограждающих и несущих конструкций".

29. ТУ 5742-004-03515377-97 "Листы гипсоволокнистые", "Авангард Knauf".

30. ТУ 5762-010-04001485-96 "Плиты минераловатные на синтетическом связующем".

31. ТУ 5742-005-04001508-95 "Листы гипсокартонные. Технические условия"

32. ТУ 38.106569-88 "Пластина из пенорезины".

33. ТУ 5745-011-04001508-97 Шпаклевка "Фугенфюллер". Клей "Перлфикс".

34. ТУ 301-05-164-92 Пенополистирол вспенивающийся суспензионный с поверхностной обработкой частиц.

35. ВСН 27-95 "Инструкция по технологии монтажа и отделке сборных гипсокартонных перегородок на металлическом каркасе поэлементной сборки".

36. ВСН 28-95 "Инструкция по технологии монтажа и отделке потолков индустриальными методами".

37. СП "Ограждающие конструкции с применением гипсокартонных листов. Проектирование, устройство, эксплуатация", -М., 1998.

38. Расчет и проектирование ограждающих конструкций зданий. Справочное пособие к СНиП II-3-79*, М., Стройиздат, 1990.

39. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84). - М.: Стройиздат, 1987.

40. Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1975.

41. Рогицкий С. А. Новый метод расчета на прочность и устойчивость. -Москва - Свердловск : Машиздат, 1961.

42. Справочник проектировщика. Расчетно-теоретический. Том 1. -М.: Стройиздат, 1972.

43. Совместное письмо от 20.11.96 г. № 13/620 начальника Главтехнормирования Минстроя России и начальника ГУГПС МВД России.

46. Руководство по расчету и проектированию звукоизоляции ограждающих конструкций зданий. М.: Стройиздат, 1983.

47. Крейтан В. Г. Защита от внутренних шумов в жилых домах. М.: Стройиздат, 1990.

48. Стронгин Н. С., Крейтан В. Г., Русишвили А. Ш. Пустотно-засыпные панели междуэтажных перекрытий из легких бетонов. Жилищное строительство № 7, 1985.

49. A Guide to Airborne, Jmpact and Structureborne Noise Control in Multifamily Dwellings Washington. D.C. U.S. Department of housing and urban development U.S. Government printing office, 1974.

50. Пособие к МГСН 2.04-97 Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий. М.: ГУП "НИАЦ", 1998.

Введение

1. Основные положения

2. Основные системы легких эффективных конструкций

2.1. Система с применением монолитного железобетона и оставляемой опалубки из ЦСП

2.2. Система с применением монолитного легкого бетона и оставляемой опалубки из пенополистирола

2.3. Система монолитных оболочек из торкретбетона по оставляемой опалубке

2.4. Система с применением металлического каркаса из гнутого профиля

3. Статические расчеты

3.1. Общие положения

3.2. Расчет перекрытий и стен из монолитного железобетона с оставляемой опалубкой из ЦСП

3.3. Расчет перекрытий по армоцементным балкам и монолитных стен из керамзитобетона

3.4. Расчет монолитного коробчатого перекрытия с оставляемой внутренней опалубкой

3.5. Расчет монолитного перекрытия по профнастилу и металлическим ригелям

4. Теплотехнические расчеты

4.1. Общие положения

4.2. Теплотехнические расчеты наружных ограждений

4.3. Влажностный режим наружных ограждений

5. Расчеты звукоизоляции

5.1. Общие положения

5.2. Методы расчета

5.3. Звукоизоляция внутренних стен и перегородок

5.4. Звукоизоляция междуэтажных перекрытий

6. Оценка огнестойкости

7. Гигиенические качества

8. Технико-экономические показатели

9. Перечень нормативных документов