Рекомендации по проектированию наружных стен панельных жилых зданий для северной строительно-климатической зоны

средний 12,5

Амплитуда,

-

-

12,8

8,0

6,2

7,0

1976

°С

средняя 0

средняя 0

средняя 10,0

средняя 6,6

Полупериод,

-

-

8,0

5,0

4,0

16,0

сут.

средний 0

средний 0

средний 6,5

средний 10,25

Таблица 16

Зимне-весенний период

Летне-осенний период

Год

количество оттепелей m

количество заморозков m

начало оттепелей

количество оттепелей m

количество заморозков m

начало оттепелей

1973

1

3

5 мая

3

3

23 сентября

1974

1

3

27

апреля

1

1

19 сентября

1975

2

2

14

апреля

-

-

-

1976

2

2

19

апреля

-

-

-

Итого

за 4

года

6

10

~ 25

апреля

4

4

~ 20

сентября

Пользуясь табл. 15, найдем, что на зимне-весеннем периоде года:

средняя амплитуда оттепелей

средняя амплитуда заморозков

средний полупериод оттепелей

средний полупериод заморозков

Таким образом на зимне-весеннем периоде:

средняя расчетная амплитуда заморозков и оттепелей

средний расчетный период оттепелей и заморозков

Рр = 6,3+ 10,4 = 16,7 сут.;

среднее расчетное число заморозков и оттепелей в год

Аналогичным образом найдем, что на летне-осеннем периоде года:

средняя амплитуда оттепелей

средняя амплитуда заморозков

средний полупериод оттепелей

средний полупериод заморозков

Таким образом на летне-осеннем периоде:

средняя расчетная амплитуда заморозков и оттепелей

средний расчетный период оттепелей и заморозков

Рр = 4,3 + 8 = 12,3сут.;

среднее расчетное число заморозков и оттепелей в год

На рис. 13 по данным табл. 13 построена кривая годового хода среднемесячных температур и с помощью табл. 14 определены приближенно зимне-весенний и летне-осенний периоды года, на которых возможны переходы температуры наружного воздуха через 0°С, и для них определены темпы измeнeния среднемесячных температур, как тангенсы угла наклона соответствующих участков кривой к выбранным осям времени t с началом его отсчета в предшествующем им месяце. Эти темпы оказались равными:

на зимне-весеннем периоде - b = 0,0131 °С/ч;

на летне-осеннем периоде - b = -0,0166 °С/ч.

Рис. 13. Годовой ход среднемесячных температур в Норильске по данным многолетних наблюдений Таким образом все характеристики климатической активности района строительства t_см, t_сс, b, А_с, А_р, Р_р, m_р и начала оттепелей и заморозков определены.

Приложение 6

ПРИМЕР РАСЧЕТА ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ ОДНОСЛОЙНОЙ СТЕНЫ Дано: Стена жилого дома толщиной d = 0,4 м из керамзитобетона g_о = 1000 кг/м^З с F 35 на пористом песке с защитном слоем толщиной d_р = 3 см из цементно-песчаного раствора состава 1:2 с g_о = 1935 кг/м^З и F50.

Район строительства - Норильск. Условия эксплуатации Б (см. приложения 1 и 2 СНиП II-3-79^Х [l]).

Оценить долговечность защитного слоя

Находим: w = 0,1;

l_о= 0,27 Вт/м°С;

С_о = 0,84 кДж/кг×°С; (СНиП II-3-79^Х [1], приложение 3)

l = 0,41 Вт/м×°С;

Dw_ср = 0,05 (СНиП II-3-79, табл. 14);

a_н = 23 Вт/м²×°С (СНиП II-3-79, табл. 6);

a_в = 8,7 Вт/м²×°С (СНиП II-3-79, табл. 4);

t_в = 18°С (ГОСТ 12.1.005-76);

t_см - по табл. 11;

А_с - по табл.12;

С_ж - 4,19 кДж/кг×°С

Далее находим^х:

1,171×10^-3 м²/ч (п. 6.2.2);

(формулы 8)

^х С учетом того, что 1 кДж = 0,278 Вт×ч.

2,151 м^-1 (формула 7).

Определяем квазистационарное температурное поле стены (п. 6.2.3) на зимне-весеннем периоде года при t_cм = -14,0°С (табл. 13, рис. 13) и b = 0,0131 °С/ч (приложение 5).

= 2,151 [18 - (-14,0)] = 68,832 °С/м;

(68,832-56,097×14) = -12,773 °С (формулы 5);

[3 (2+21,219×0,4)×(56,097-2,151) -

-2,151×56,097×0,4 (3+21,219×0,4)] = -0,00180 °C×м/ч;

= -3,209×10^-5 °С×м²/ч (формулы 6).

Далее находим:

°С;

(56,097 - 2,151) = 0,0126 °С/ч;

= 67,295 °С/м;

m₄ = -2,151 × 0,0131 = -0,0282 °С/м×ч;

5,380 °С/м²;

-4,014 °С/м³ (формулы 4).

Для срединной плоскости защитного слоя (х = 0,015 м) (п.6.1.15)

m₁ + m₃х + m₅х² + m₆х³ = -12,800+67,295×0,015+5,380×0,015²-

- 4,014×0,015³ = -11,790 °С;

m₂ + m₄х = 0,0126-0,0282×0,015 = 0,0122 °С/ч.

Таким образом для него (формула 3):

t (0,015; t) = -11,790 + 0,0122 t (°С).

Амплитуду A_c суточных колебаний температуры наружного воздуха найдем как среднюю для V и VI месяцев (табл. 14):

°С

и для них (п.6.2.4) Р = 24 ч.

При этом =

и амплитуда суточных температурных колебаний на наружной поверхности стены (формула 10) равна

3,2 °С;

а в слое Х = 0,015 м (формула 9)

А (0,015) = 3,2 ехр 2,7 °С.

Амплитуда же колебаний температуры этого слоя на указанном периоде, связанная с периодическими устойчивыми оттепелями и заморозками (приложение 5), равна

А (0,015) = [1+21,219 (0,4-0,015)] = 8,8 °.

Интервал времени, где возможны переходы температуры стены в точке х = 0,015 м через 0°С, равен 30-50 сут. (рис. 13). Для его границ (формула 3) для t = 30 сут.

t (0,015; 30) = -11,790+0,0122×30×24 = -3,0°С,

а для t = 50 сут.

t (0,015; 50) = -11,790+0,0122×50×24 = 2,9°C.

На рис.14 с учетом этого для срединной плоскости защитного слоя х = 0,015 м построен линейный график квазистационарного изменения (0,015; t) во времени в интервале 30-50 сут. на зимне-весеннем периоде года и на него с учетом п.6.2.4 наложены два гармонических колебания температуры этой плоскости с найденными амплитудами А (0,015) = 2,7°С и периодом Р = 24 ч и А (0,015) = 8,8°С и периодом 16,7 сут.

Теперь определим квазистационарное температурное поле стены на летне-осеннем периоде года при t_см= 13,4°С (табл. 13) и и = -0,0166 °С/ч (приложение 5):

= 2,151 (18-13,4) = 9,895 °С/м;

(9,895+56,097×13,4) = 13,576 °С (формулы 5);

[3 (2+21,219×0,4)×(56,097-2,151) -

-2,151×56,097 (3+21,219×0,4)] = 0,00229 °С м/ч;

°С м/ч (формулы 6).

Далее находим:

°С ;

(56,097 - 2,151) = -0,0160 °С/ч;

°С/м;

°С/м×ч;

°С/м²;

°С/м³ (формулы 4).

Рис. 14. График изменения температуры срединной плоскости защитного слоя однослойной панели на зимне-весеннем периоде года Рис.15. График изменения температуры срединной плоскости защитного слоя однослойной панели на летне-осеннем периоде года Для срединной плоскости защитного слоя (х = 0,015м) (п.6.1.15)

m₁ + m₃х + m₅х² + m₆х⁶ = 13,611+11,850×0,015-6,832×0,015² +

+5,081×0,015³ = 13,787 °С;

m₂ + m₄х = -0,0160+0,0357×0,015 = -0,0155 °С/ч.

Таким образом

t (0,015; t) = 13,787 - 0,0155 t (°C).

Суточные колебания температуры наружного воздуха на летне-осеннем периоде года (IX месяц) имеют амплитуду А_с = 3,1°С (табл.14) и для них (п. 6.2.4) Р = 24 ч.

Поэтому амплитуда суточных колебаний на наружной поверхности стены (формула 10) на летне-осеннем периоде года будет равна

°С ,

а в слое х = 0,015 м (формула 9)

А (0,015) = 2,6 ехр = 2,2 °С.

Амплитуда же колебаний температуры этого слоя на указанном периоде года, связанная с устойчивыми заморозками и оттепелями (приложение 5)

А (0,015) = [1+21,219 (0,4-0,015)] = 7,7 °С.

Возможный интервал времени, где могут быть переходы температуры стены в точке х = 0,015 м через 0°С, равен 25-45 сут. Для его границ (формула 3) для t = 25 сут.

t (0,015; 25) = 13,787-0,0155×25×24 = 4,5 °C,

а для t = 45 сут.

t (0,015; 45) = 13,787-0,0155×45×24 = -2,9 °C.

На рис. 15 с учетом этого построен линейный график квазистационарного изменения t (0,015; t) во времени в интервале 25-45 сут. на летне-осеннем периоде года и на него наложены два гармонических колебания температуры этого слоя с найденными амплитудами А (0,015) = 2,2 °С и периодом Р = 24 ч и А (0,015) = 7,7 °С и периодом Р = 12,3 сут.

Из рис. 14 и 15 следует, что на зимне-весеннем периоде года в защитном слое будет 15 переходов через 0°С, из них 2 (5 и 9) за t_нз =-3,5°С (табл. 6), а на летне-осеннем периоде - 3 перехода через 0°С и из них 2 (1 и 3) через t_нз. Для указанных переходов за t_нз определяем температуры переходов t_i и им соответствующие коэффициенты x (t_i) (табл. 8):

зимне-весенний период

1. t₅ = -16,6 °С x (t₅) = 0,952 ;

2. t₉ = -11,8 °С

летне-осенний период

1. t₁ = -8,2 °C x (t₁) = 0,694

2. t₃ = -4,4 °С

Для материала защитного слоя (цементно-песчаный раствор) мы будем иметь:

w_н = 0,094 (табл. 6);

w_р = 0,006 (табл. 7);

(СНиП II-3-79^Х [1], приложение 3);

Dw_ср = 0,035 (СНиП II-3-79^Х [1], табл. 14, среднее для легкого и

тяжелого бетонов).

Поэтому (формулы 2)

При этом долговечность защитного слоя по формуле (1) будет равна

Таким образом, для обеспечения нормативного срока службы защитного слоя, равного 50 годам (см. п.п. 6.1.1-6.1.5), понадобится либо один капитальный ремонт, либо повышение марки защитного слоя по морозостойкости до F 75. В этом случае долговечность защитного слоя

и будет уже близка к нормативной.

Приложение 7

ПРИМЕР PAСЧЕТA ДОЛГОВЕЧНОСТИ ОДНОСЛОЙНОЙ СТЕНЫ Дано: Условия приложения 6.

Оценить долговечность всей стены.

Квазистационарное распределение температуры в стене с учетом формулы (3) и найденных в приложении 6 коэффициентов будет равно:

на зимне-весеннем периоде

t(х,t) = -12,800+67,295х+5,380х²-4,014х³+(0,0126-0,0282х) t °С;

на летне-осеннем периоде

t(х,t) = 13,611+11,850х-6,832х²+5,081х³+(0,0357х-0,0160) t °С.

Пользуясь указаниями п. 6.2.8, для отыскания глубины промерзания стены будем иметь два уравнения:

на начало зимне-весеннего периода (при t = 30 сут.)

4,014х³ - 5,380х² - 46,991x - 3,728 = 0;

для конца летне-осеннего периода (при t = 45 сут.)

5,081х³ - 6,832х² + 50,406х - 3,669 = 0.

Решая эти уравнения, найдем глубину промерзания стены:

в первом случае х = 7,78 см;

во втором случае х = 7,42 см.

Таким образом, для обоих случаев можно принять

см.

Из них на защитный слой приходится 3 см и на тело стены 4,6 см. Таким образом, придется оценить долговечность стены для слоя

см ~ 5 см.

По полной аналогии с примером 6 для зимне-весеннего и летне-осеннего периодов года строим линейные графики квазистационарного изменения температуры установленного слоя стены t (0,05; t) во времени и на них накладываем два гармонических колебания температуры рассматриваемого слоя. После чего найдем, что на зимне-весеннем периоде в стене будет 6 переходов через 0°С и из них 2 (4 и 6) - за t_нз = -2,7°С (табл.6), а на летне-осеннем периоде 6 переходов за 0°С и из них два (1 и 6) - за t_нз. Для указанных переходов за t_нз определяем температуры переходов t_i и коэффициенты x(t_i) (табл. 8):

зимне-осенний период

1. t₄ = -13,4 °С x (t₄) = 0,913 ;

2. t₆ = -8,8 °С

летне-весенний период

1. t₁ = -5,6 °С x (t₁) = 0,590 ;

2. t₆ = -3,0 °С

Для материала стены (керамзитобетон) мы будем иметь:

w_н = 0,18 (табл. 6) ;

w_р = 0,018 (табл. 7) ;

(СНиП II-3-79^Х [1], приложение 3);

Dw_ср = 0,05 (СНиП II-3-79^Х, табл. 14).

Поэтому (формулы 2)

0,05 + 0,05 = 0,1 .

Теперь по формуле (1) находим долговечность стены:

35 лет,

что меньше нормативной долговечности ограждающих конструкций жилых зданий, равной 50 годам (см. п.п. 6.1.1-6.1.5). Поэтому необходимо повысить марку по морозостойкости материала тела стены до F50. Тогда мы будем иметь ее долговечность, равную нормативной

50 лет.

ЛИТЕРАТУРА 1. СНиП II-3-75. Строительная теплотехника. Нормы проектирования. М., Стройиздат, 1982.

2. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. М., Стройиздат, 1985.

3. ВСН 32-77. Инструкция по проектированию конструкции панельных жилых зданий. М., Госгражданстрой, 1978.

4. ГОСТ 11024-84. Панели стеновые наружные бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий. Общие технические условия.

5. ГОСТ 25820-83. Бетоны легкие. Технические условия.

6. ГОСТ 25485-82. Бетоны ячеистые. Технические условия.

7. ГОСТ 25192-82. Бетоны. Классификация и общие технические требования.

8. Руководство по повышению морозостойкости бетонных и железобетонных конструкций для условий Крайнего Севера. М., НИИЖБ, Госстрой СССР, 1973.

9. СН 290-74. Инструкция по приготовлению и применению строительных растворов. М., Стройиздат, 1975.

10. СНиП III-15-76. Бетонные и железобетонные конструкции монолитные. М., Стройиздат, 1976.

11. СНиП III-16-80. Правила производства и приемки работ. Бетонные и железобетонные конструкции сборные.

12. Руководство по применению бетона с противоморозными добавками. М., Cтройиздат, 1978.

13. Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях в районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера. М., Стройиздат, 1982.

14. Пособие по возведению каменных и полносборных здании в зимних условиях. М., ЦНИИСК, 1984.

15. Руководство по электротермообработке бетона. М., Стройиздат, 1971.

16. Рекомендации по обеспечению коррозионной стойкости гибких связей наружных стеновых трехслойных бетонных и железобетонных панелей. М., ЦНИИЭПжилища, 1983.

17. СНиП II-23-81. Cтальные конструкции. Нормы проектирования. М., Стройиздат, 1982.

18. СН 393-78. Инструкция по сварке соединений арматуры и закладных деталей железобетонных конструкций. М., Стройиздат, 1979.

19. СНиП II-28-73^Х. Защита строительных конструкций от коррозии. Нормы проектирования. М., Стройиздат, 1980.

20. ГОСТ 15588-70^Х. Плиты теплоизоляционные из пенопласта полистирольного.

21. ГОСТ 20916-75. Плиты теплоизоляционные из пенопласта на основе резольных фенолоформальдегидных смол.

22. ГОСТ 9573-82^Х. Плиты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем. Технические условия.