Ячеистый бетон широко используется в производстве стеновых блоков, а также непосредственно при возведении стен жилых домов, производственных зданий и различных сооружений. Прочность и теплофизические характеристики здания во многом зависят от вида ячеистого бетона и от других параметров, важнейший из которых – толщина стены.
Если планируется постройка загородного дома, толщину стен следует рассчитывать ещё на стадии составления проекта. Точный расчёт обеспечивает прочность и долговечность будущего строения и позволяет избежать лишних затрат на стройматериалы. Один из видов ячеистого бетона – газобетон. Рассмотрим на примере данного материала, как производится расчёт толщины стены.
От каких факторов зависит толщина?
Чтобы достичь максимальной точности расчётов, нужно учитывать теплопроводность и прочность газобетона (точнее хрупкость газобетона). Чем толще будет стена, тем более прочным будет построенное здание, и тем лучше оно будет сберегать тепло. Однако увеличивать толщину имеет смысл до определённого предела, так как иначе строительство получится слишком затратным, причём траты будут необоснованными.
Зависимость теплопроводности от плотности газобетона
В расчётах нужно исходить из того, что самым подходящим материалом для возведения стеновых конструкций являются газобетонные блоки плотностью D600, или 600 кг/м3. Прочность и теплопроводность данного материала позволяет использовать его для постройки жилых домов. Блоки с плотностью D300 больше подходят для использования в качестве самонесущего утеплителя, а блоки плотностью свыше D1000 используются чисто как конструкционный материал.
Расчёт прочности
Чтобы выяснить, какой должна быть толщина стены, построенной из блоков плотностью D600, рассмотрим одноэтажный дом размером 8×8 мм. Конструкция крыши, перекрытия и перегородки второго этажа имеют общий вес не более 25 тонн. Длина стен по периметру составляет 32 м. Блоки плотностью D600 имеют прочность М50, или 50 кг/см2. Требуемая толщина стены t=25000:32:50=15 см. Таким образом, блоки толщиной 150 мм вполне подходят для строительства одноэтажного загородного дома. Следует учитывать, что предельная нагрузка для загородного дома составляет 500 кг/м2: как показывает практика, этого вполне достаточно.
Теплофизический расчёт
Согласно СНиП II-3-79 необходимое сопротивление теплопередачи для Московской области составляет R=3,16 м°С/Вт. Если это условие выполняется, стена обладает такой степенью теплоизоляции, которой достаточно для того, чтобы сохранять тепло внутри здания при наружной температуре воздуха до -40 °С.
Газобетон плотностью D600 характеризуется теплопроводностью 0,14 Вт/м °С, таким образом, расчётная толщина стены составит 420 мм. Но следует учитывать и то, что стены отделываются изнутри и снаружи, а отделочные материалы тоже способны удерживать тепло.
Кроме того, в ряде регионов температура редко опускается до -40 °С, или вообще не достигает такого показателя. Поэтому оптимальной толщиной стены при использовании газобетонных блоков можно считать 400 мм. Однако, чтобы исключить ошибки в проектировании, лучше рассчитывать этот показатель отдельно в каждом конкретном случае.
Формула определения расчетного сопротивления теплопередачи стены:
– R = 1/а1 + толщина материала в метрах/на коэффициент теплопроводности материала + 1/а2
– где а1 — это коэффициент теплообмена у внутренней поверхности ограждения, равный 8,7 Вт/м°C;
– где а2 — это коэффициент теплообмена у наружной поверхности ограждения, равный 23 Вт/м°C;
Из этой формулы получаем, что толщина стены вычисляется как:
Толщина стены = (R – 1/a1 – 1/a2) * коэффициент теплопроводности материала = (3,16 – 0,1149 – 0,0434) * 0,14 = 0,42 м.