«Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р. УДК 674.213.692.2 УДК 674.048 РАСЧЕТ ТЕРМОУСТОЙЧИВОСТИ И ПРОЧНОСТИ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ ДОМОВ КАРКАСНОГО ТИПА УТЕПЛЕННЫХ ...»

Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р.

УДК 674.213.692.2 УДК 674.048

РАСЧЕТ ТЕРМОУСТОЙЧИВОСТИ И ПРОЧНОСТИ СТЕНОВЫХ

ПАНЕЛЕЙ ДОМОВ КАРКАСНОГО ТИПА УТЕПЛЕННЫХ

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫМИ ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫМИ ПЛИТАМИ

Леонович О. К., канд. техн. наук, доцент

(УО «Белорусский государственный технологический университет»)

В статье проведен теплотехнический и прочностной расчет

ограждающей конструкции для домов каркасного типа. Для теплоизоляции предложено использовать экологически безопасную изоляционную древесноволокнистую плиту.

Одним из вариантов решения проблемы экономии лесных ресурсов и создания условий для строительства быстровозводимых зданий является проектирование и строительство домов каркасного типа. Кафедрой Технологии деревообрабатывающих производств Белорусского государственного технологического университета разработаны технические условия на стеновые панели наружные и внутренние для домов каркасного типа для АОА «Борисовский ДОК» и филиала «Домостроение» РУП «Завод газетной бумаги».

Исследованы вопросы расчета прочностных и теплофизических свойств, конструктивные и химические методы защиты строительных конструкций в работах [1-6].

Целью данной работы является разработка и исследование усовершенствованных конструкций стеновых панелей для деревянных домов каркасного типа на соответствие нормативным требованиям по прочностным, теплотехническим, и экологическим показателям.

Определение характеристик тепловой защиты при проектировании жилых и общественных зданий проводится в соответствии с требованиями ТКП 45-2.04Тепловая защита зданий. Правила определения».

Термическое сопротивление теплопередаче разрабатываемых ограждающих конструкций стеновых панелей дома каркасного типа применяемых для строительства в Беларуси в соответствии с ТКП 45-2.04-43-2006 (02250) «Строительная теплотехника» и изм. №1 к нему должно быть ниже нормируемого параметра Rт.норм.= 3,2 м2С/Вт.

При расчетах принимаем, что требуемое сопротивление теплопередаче стены составляет X1 1 (1) i Rm R..

i x a a где i – коэффициент теплопроводности i-го слоя панели, Вт/(мС);

i – толщина i-го слояпанели, м, н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, Вт/(м2°С).

Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р.

Опытные образцы стеновых панелей испытывались в аккредитованной лаборатории РУП «БелНИИС» на климатическом комплексе в соответствии с ГОСТ 26254-84.Термическое сопротивление теплопередаче их выше нормируемого и близко к расчетному.

Изготовленная и представленная на испытания Филиалом«Домостроение»

РУП «Завод газетной бумаги» опытная многослойная стеновая панель соответствует требованиям ТКП 45-2.04-43-2006 (02250) «Строительная теплотехника» по сопротивлению теплопередаче.

Приведенное сопротивление теплопередаче опытного образца многослойной стеновой панели составило 6,11 м2С/Вт, что выше нормируемого ТКП 45-2.04Строительная теплотехника» и вводимого с 01.07.2010 г.

значения – 3,20 м2С/Вт. Стеновая панель показана на рисунке 1.

На панели стеновые деревянные утепленные наружные и внутренние для домов каркасного типа разработаны технические условия. Была разработана методика прочностных расчетов клееных элементов строительных конструкций.

Необходимо отметить, что минераловатная плита ПЛ-50, используемая в данной панели как утеплитель, дает усадку и создает «мостики холода», тем cамым нарушая теплотехнические свойства конструкции. Термическое сопротивление на этом участке изменяется, и на границе материалов с разным термическим сопротивлением возникают условия, вызывающие конденсацию паров.

Рисунок 1. – Стеновая панель

Предлагается, в качестве утеплителя рекомендовать изоляционную древесноволокнистую плиту сухого способа прессования согласно методу Siempelkamp производство которой осваивается на ГП «Мозырьдрев». Свойства плиты указаны в таблице 1.

В качестве связующего используется изоцианатный клей MDI без добавок и изоцианатный клей MDI с добавками, свойства которых показаны в таблицах 3 и 4.

Возможно формирование размеров под заказ производителей панелей стеновых для домов каркасного типа.

Для защиты от возможного образования конденсата применяется метод создания вентилируемых фасадов. Для удаления конденсата разработана конструкция стены с воздушной прослойкой. При использовании вентилируемой прослойки, происходит гораздо более быстрое высыхание утеплителя и стены, что приводит к улучшению воздухообмена и повышению термического сопротивления (Рис.2).

Для анализа оптимальных ограждающих конструкций из древесины и панелей стеновых деревянных утепленных наружных и внутренних для домов каркасного типа приводим основные характеристики материала каркаса и изоляционных материалов, используемых при строительстве домов из массивной древесины и панелей для домов каркасного типа ( таблице 4).

За счет ветрового и гравитационного давления воздух движется из отверстия в нижней части фасада и выходит в отверстие в верхней части фасада. Благодаря воздушному зазору влага интенсивно испаряется из утеплителя и с воздушным потоком выводится из панели. Для закрепления материалов в стене используются различные профили, кронштейны и другие детали. Поэтому в настоящее время в качестве облицовочного слоя могут применяться различные панели, плитка, листы, гранит и другие материалы.

На панели стеновые деревянные утепленные наружные и внутренние для домов каркасного типа разработаны технические условия. Была разработана методика прочностных расчетов клееных элементов строительных конструкций.

При постановке продукции на производство необходимо выполнить прочностные расчеты и испытать опытную панель на силовом столу. Расчет и испытание проводили по следующей схеме. В качестве прочностной характеристики панели была выбрана расчетная несущая способность конструкции Rd. Определение этой характеристики Rsup проводили по СТБ 1591Воздействия F, воспринимаемые стеновой панелью, складываются из прямого и косвенного воздействий. Нормативные значения Fk принимали в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07.

Воздействия в зависимости от продолжительности действия классифицируют на постоянные G и временные Q. Временные, в свою очередь, подразделяют на длительные, средней длительности, кратковременные и особые.

Для постоянных воздействий, коэффициент вариации которых велик, или которые изменяются в течение срока службы конструкции, устанавливали два нормативных значения:

полное (верхнее) Gk.sup и пониженное (нижнее) Gk.inf. Для остальных постоянных воздействий использовали единственное нормативное значения Gk. Для временных воздействий основным является их нормативное значение Qk. Другие значения временных воздействий определяли через Qk и коэффициент сочетания i. Значения коэффициентов сочетаний принимали по СНиП 2.01.07 Методика расчета подробно изложена в работах [1-4] Расчетные значения нагрузок рассчитывали по формуле Td Gj G kj Q1 Qk1 Qi Qi Qki (4) где Gkj – нормативные значения постоянных воздействий; Qk1 – нормативное значение одного из временных воздействий; Qki – нормативные значения остальных временных воздействий; Gj – коэффициенты надежности для постоянных воздействий; Qi – коэффициенты надежности для временных воздействий; Qi – коэффициенты сочетаний.

Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р.

Определены результаты воздействия: постоянной нагрузки, создаваемой конструкциями дома; временной нагрузки, возникающей в результате нахождения в доме людей и оборудования; снеговой и ветровой временной нагрузки. Для исследуемой стеновой панели максимальная расчетная величина внутренних реакций от всех внешних воздействий Т, равная 0,23 МПа, значительно меньше d максимальной несущей способности древесины R, величина которой составила d 9,8 МПа. Также это условие соблюдается и на смятие: Т = 0,2 МПа, R = 1,1 МПа.

d d Стеновую панель домов каркасного типа ОАО «Борисовдрев» испытывали на силовом полу экспериментального корпуса БелНИИС согласно требованиям СТБ 1591-2005. Условия проведения испытаний: температура окружающей среды

– (+20)С, относительная влажность – 67%. Величина расчетной погонной нагрузки на панель при заданной конструкции дома каркасного типа равна 5,06 кН/м, суммарная – 15,18 кН, т. е. условие, заданное в СТБ 1591-2005, выполняется:

Rsup 1 (5) Rd где Rsup фактическая несущая способность конструкции.

Выполнив указанные выше расчеты и испытав стеновую панель на силовом столу и удостоверившись в надежности конструкции можно закладывать ее в проектах новых домов.

Стеновая панель в сборе с утеплителем произведенная на филиале «Домостроение» РУП «Завод газетной бумаги» была испытана нагружением опытного образца на соответствие СТБ 1591-2005. Результаты испытаний показали, что условие, заданное в СТБ 1591-2005 выполняется, надежность работы данных конструкций под нагрузкой обеспечивается.

Выводы:

– разработать стандарт определяющий основные и обязательные требования при создании и постановке на производство деревянных строительных конструкций в т.ч. и стеновых ограждающих конструкций утепленных несущих и не несущих для деревянных домов каркасного типа.

– использовать в качестве утеплителя теплоизоляционную древесноволокнистую плиту сухого способа производств для повышения экологической безопасности.

– предусматривать конструктивные и химические методы защиты конструкций в т.ч. и применение паро и влагозащитных пленок во избежании образования конденсата.

– соблюдать требования нормативной документации по прочности и теплоизоляции стеновых панелей при строительстве быстровозводимых деревянных домов каркасного типа для обеспечения их надежности и долговечности.

Вісник ХНТУСГ, вип. 155, 2014 р.

Список литературы

1. Леонович О. К. Конструктивные и химические методы биозащиты девянных домов каркасного типа // Архитектура и строительство – Минск: 2013. –№1.– С. 40-43.

2. Снопков, В. Б. Расчет стеновых деревянных утепленных панелей //

В. Б. Снопков, О. К. Леонович // Архитектура и строительство. – Минск:

2009. – № 3. – С. 36–40.

3. Леонович, О. К. Расчет дополнительных утеплений ограждающих конструкций зданий и сооружений / О. К. Леонович // Мастерская.

Современное строительство. –Минск: 2010. – № 12. – С. 52–57.

4. Леонович О.К. Защита клееных деревянных конструкций (КДК) от биоповреждений в производственных и бытовых условиях. // Мастерская Современное строительство – Минск: 2013. –№100.– С. 184-186.

Summary: In the article the thermotechnical and strength calculation of the enclosing structure for frame type houses. For thermal insulation is proposed to use an environmentally safe thermal fiberboard.