8.4. Багатошарові стіни

Багатошаровими вважають стіни, оздоблені або викладені з теплотехнічних міркувань із кількох шарів із різною міцністю і теплопровідністю (рис. 1.7 – 1.10).

Для оздоблення найдоцільніше використовувати матеріали з великою водо- та морозостійкістю. Це матеріали з твердих гірських порід, добре випалена цегла і керамічне каміння, бетонні плити, спеціальні лицювальні вироби тощо.

Якщо теплоізоляційний шар виконано з мінераловатних, полімерних або аналогічних їм плит, у вигляді засипок або заповнень легким бетоном із межею міцності при стиску до 1,5 МПа, то в розрахунках за міцністю такий шар не враховують.

Окремі шари багатошарових стін повинні зв’язуватись між собою жорсткими або гнучкими в’язями.

Вважають, що конструкція має жорсткі в’язі у таких випадках:

• якщо при довільному теплоізоляційному шарі відстань між осями вертикальних діафрагм із тичкових рядів цегли або каменів, які з’єднують конструктивні шари, не перевищує 1200 мм і 10h (h - товщина найтоншого конструктивного шару);

• якщо при теплоізоляційному шарі з монолітного бетону з межею міцності при стиску не менше 0,7 МПа, а також при кладці з каменів марки не нижче 10, відстань по висоті між осями горизонтальних прокладних рядів не перевищує 620 мм і 5h.

Гнучкі в’язі влаштовують зі сталевих стержнів або полімерних матеріалів. Сумарна площа перерізу гнучких сталевих в’язей має бути не меншою 40 мм² на 1 м² поверхні стіни. Вони повинні бути корозійно стійкими або захищеними від корозії. Переріз полімерних в’язей встановлюють із умови рівної міцності сталевим в’язям.

Гнучкі в’язі у багатошарових стінах, із утеплювачем і зовнішнім лицювальним шаром із цегли або каменю, повинні забезпечувати можливість сприйняття силових, температурно-усадочних і просадних деформацій по вертикалі. В’язі повинні бути виконані із закріпленням у несучій стіні та оздоблювальному шарі відгинами.

Облицювальний шар і основна кладка стіни, якщо вони жорстко з’єднані одне з одним взаємною перев’язкою, повинні, як правило, мати близькі деформативні властивості. Рекомендовано також передбачати застосування облицювальної цегли та каменів, які мають таку ж висоту, як ряд основної кладки.

Окремі шари конструкції мають різні характеристики. При жорсткому з’єднанні шарів усі вони мають зводиться до одного матеріалу основного несучого шару, тобто фактична площа перерізу простінка або ділянки стіни замінюється зведеною.

При зведенні площі перерізу стіни до одного матеріалу товщину шарів беруть фактичною, а ширину шарів по довжині стіни визначають, виходячи зі співвідношення розрахункових опорів і коефіцієнтів використання міцності шарів, за формулою:

, (8.24)

де b_red – зведена ширина шару;

b – фактична ширина шару;

R, m – розрахунковий опір і коефіцієнт використання міцності

основного несучого шару, до якого зводять переріз;

R_i , m_i – те ж саме, для довільного шару.

За результатом зведення отримують, як правило, тавровий переріз із полицею зі сторони основного шару.

Коефіцієнти використання міцності шарів для багатошарових стін m, m_i наведені у табл. 8.7, а для стін із облицюванням - у табл. 8.8.

Таблиця 8.7

Коефіцієнти використання міцності шарів багатошарових стін

Несучий шар	Матеріали шару
	Керамічні камені		Цегла глиняна пластичного пресування		Цегла силікатна		Цегла глиняна напівсухого пресування
	m	mi	m	mi	m	mi	m	mi
Камені марок М25 і вище з бетонів на пористих заповнювачах і з поризованих бетонів	0,8	0,1	0,90	1,0	1,0	0,9	1,0	0,85
Камені марок М25 і вище з автоклавних ніздрюватих бетонів	-	-	0,85	1,0	1,0	0,8	1,0	0,80
Камені марок М25 і вище з неавтоклавних ніздрюватих бетонів	-	-	0,70	1,0	0,8	1,0	0,9	1,00

Ексцентриситети усіх зусиль визначають за відношенням до осі, що проходить через центр ваги зведеного перерізу. При цьому їхні значення у двошарових стінах із жорсткими в’язями, якщо зусилля зміщені у бік теплоізоляційного шару, повинні бути не більшими за 0,5у, у стінах із оздобленням (облицюванням), якщо зусилля зміщені у бік лицьового шару, їх значення не можуть перевищувати 0,25у (у – відстань від центра ваги зведеного перерізу до краю перерізу в бік ексцентриситету).

Розрахунок стін із жорсткими в’язями виконують на центральний стиск за формулою (4.1), а на позацентровий стиск – за формулою (4.3), де А і А_c дорівнюють відповідно площі зведеного перерізу А_red або його стиснутої частини А_c,red; розрахунковий опір R враховують для основного несучого шару, до якого зведено переріз, із коефіцієнтом використання його за міцністю m; коефіцієнти поздовжнього згину  і ₁, коефіцієнт m_g теж визначають для основного шару.

Таблиця 8.8

Коефіцієнти використання міцності шарів

у стінах із облицюванням

Матеріал облицювального шару	Матеріал стіни
	Керамічні камені		Цегла глиняна пластичного пресування		Цегла силікатна		Цегла глиняна напівсухого пресування
	m	mi	m	mi	m	mi	m	mi
Лицьова цегла пластичного пресування висотою 65 мм	0,8	1,0	1,0	0,9	1,0	0,6	1,0	0,65
Лицьове керамічне каміння зі щілинними порожнинами висотою 140 мм	1,0	0,9	1,0	0,8	0,85	0,6	1,0	0,5
Великогабаритні плити з силікатного бетону	0,6	0,8	0,6	0,7	0,7	0,6	0,9	0,6
Силікатна цегла	0,6	0,85	0,6	1,0	1,0	1,0	1,0	0,8
Силікатні камені висотою 138 мм	0,9	1,0	0,8	1,0	1,0	0,8	1,0	0,7
Великогабаритні плити з важкого цементного бетону	1,0	0,9	1,0	0,9	1,0	0,75	1,0	0,65

При розрахунку стін із облицюванням і при ексцентриситеті, направленому у бік основного шару внутрішньої грані стіни, тобто при

, (8.25)

коефіцієнти m, m_i не враховують.

При розрахунку багатошарових стін із гнучкими в’язями (без тичкової перев’язки) кожен шар розглядають окремо. Вертикальні навантаження від перекриттів і покриття передаються на внутрішній основний шар. Навантаження від власної ваги утеплювача розподіляють на несучі шари пропорційно до площі їх перерізу. Коефіцієнти , ₁, m_g визначають для умовної товщини, що дорівнює сумі товщин двох конструктивних шарів, помножених на коефіцієнт 0,7.

При різних матеріалах шарів вводять зведену пружну характеристику кладки:

, (8.26)

де ₁ i  ₂ - пружні характеристики кладки окремих шарів;

h₁ i h₂ - їх товщини.