Щипец по всем правилам

Щипец - верхняя часть торцовой стены, ограниченная двумя скатами крыши - в домах с мансардой чаще всего возводится из кирпича. Его сооружение кажется делом простым, но допускаемые при этом ошибки могут стать причиной образования трещин в щипцовых стенах и даже их обрушения.

Аварии щипцовых, или фронтонных, стен чаще всего случаются в ходе строительства. Особенно на этапе, когда еще не уложено кровельное покрытие. Нередко основной причиной являются ошибки в проекте. Проектировщики часто «забывают» о том, что щипец нужно соответствующим образом укрепить или усилить дополнительными конструктивными элементами.
Как правило, они не проверяют устойчивость щипцовых стен в процессе их сооружения, считая, что это относится к обязанностям подрядчика. А ведь на некоторых этапах строительства нагрузки, вызываемые ветром и действующие на отдельные конструктивные элементы, могут более чем в два раза превышать принятые в статических расчетах для готового дома.

Ветер

Из горизонтальных нагрузок, которым подвергается щипцовая стена, эта является основной.

Проектировщики определяют ее величину, учитывая следующие факторы:

Определение этих параметров не слишком сложно, но архитекторами, как правило, не учитывается такой факт, как изменение геометрии дома в ходе его строительства и изменение вследствие этого значения аэродинамического коэффициента. Ведь дом выглядит по-разному на этапе нулевого цикла, в процессе кладки стен, выполнения кровельного каркаса и после завершения строительства. На отдельных этапах строительства здания площадь его конструктивных элементов, находящихся под воздействием ветра, бывает разной. Меняются также конструктивные схемы, которые нужно принимать во внимание при расчетах.

Изменение ветровой нагрузки на разных этапах строительства здания

Для готового прямоугольного дома с жилой мансардой максимальное значение аэродинамического коэффициента для щипцовых стен принимается равным 0,7. Но на этапе, когда стены уже сооружены, а кровельный каркас - еще нет, его значение вырастает до 1,4, а на определенных фрагментах даже до 1,6, то есть может увеличиться почти на 130%. А этого может быть вполне достаточно, чтобы разрушить кирпичную стену.

Влияние формы и размеров щипца на его устойчивость

Проблемы с ветровой нагрузкой чаще всего возникают в зданиях с жилой мансардой и крутой крышей, когда расстояние между перекрытием над первым этажом и коньком превышает 4 м. В доме шириной 6 м с крышей, имеющей угол наклона 60°, высота щипца достигает 5,2 м. С подобными проблемами не сталкиваются строители зданий, где чердак нежилой и угол наклона крыши не превышает 30°. В этом случае даже при ширине дома 10 м высота щипца будет менее 3 м (точнее - 2,89 м), что не превышает высоты одного этажа.

Материал для стен

Очень большое значение для устойчивости щипцовых стен имеет их конструкция, а также вид материала, из которого они построены. Ведь никому не нужно объяснять, что чем тяжелее и толще стена, тем меньше она поддается влиянию ветровых нагрузок.

В старых домах эта проблема практически не возникала, поскольку стены, сооружаемые из полнотелого кирпича, имели толщину 38 или 41 см (1,5 кирпича), лишь иногда их толщина составляла 25 или 27 см (1 кирпич). И несмотря на то, что плотность этого материала составляет 800 кг/м³, стены нередко дополнительно укреплялись конструктивными элементами, такими как карнизы, пилястры или поперечные стены.

Совсем иначе ситуация выглядит в домах, которые проектируются и строятся в настоящее время. Сегодня все внимание сосредоточено не на прочности, а на теплоизоляционных характеристиках стены, а также на возможности более быстрого ее сооружения. Поэтому архитекторы и производители стройматериалов рекомендуют сооружение максимально тонких стен из максимально легких материалов, поставляемых в виде элементов максимально большого размера. А ведь за последние несколько сотен лет сила ветра не изменилась! Но современные конструкции, которые должны ей противостоять, стали в несколько раз слабее прежних (потому что они более легкие и узкие). Вот почему щипцовые стены так часто расшатываются, растрескиваются, а иногда даже обваливаются. Особенно это касается часто проектируемых сегодня двухслойных стен (то есть стен с утеплением), в которых несущая часть выполняется из ячеистого бетона (плотностью 500-700 кг/м³) или пустотелых крупноформатных блоков из поризованной керамики (плотностью 800 кг/м3) и при толщине всего 18-25 см не имеет каких-либо укрепляющих элементов.

Проблема прочности в меньшей степени касается домов с однослойными стенами, толщина которых обычно составляет 36-44 см, и практически несущественна для трехслойных стен толщиной 39-54 см, поскольку их конструкция обладает высокой стойкостью к горизонтальным нагрузкам. Конечно, так происходит только при условии, если несущий и ограждающий слои стены были правильно соединены между собой и сооружены в одно и то же время.

Длина кладочных швов

Во время строительства особое внимание следует обратить на общую длину кладочных швов на уровне верхних краев проемов (на уровне перемычек). Часто случается так, что именно в этих местах щипцовые стены подвергаются разрушению.

Разделительные стены

Когда-то самым распространенным решением обеспечения необходимой жесткости было сооружение в мансарде конструктивной разделительной стены, перпендикулярной щипцовой, с толщиной минимум 24 см. Перегородки толщиной 12 см, а тем более гипсо-картонные стены не решают этой проблемы.

Колонны и пилястры

Дополнительную жесткость конструкции здания с щипцовыми стенами способны придать колонны или пилястры, однако они затрудняют выполнение кладки и снижают эстетическое впечатление от интерьера и экстерьера.

Железобетонная рама

Очень большое значение имеет способ крепления стержней арматурного каркаса рамы. Они должны входить в венцы (армирующие пояса) поперечных стен или в железобетонное перекрытие. Если эти конструктивные элементы не предусмотрены в проекте, может потребоваться установка железобетонных столбов в углах дома. Тогда арматурный каркас рам будет продолжением арматурного каркаса столбов первого этажа.

В небольших домах, вероятно, достаточно будет железобетонной рамы сечением 250 см² и армирования, выполненного четырьмя стержнями диаметром 10 мм (как и в венцах). Однако в больших домах, расположенных в горах или на побережье, этого решения может быть недостаточно в связи с более сильным ветром.