Текст
П. Л. Еременок
И. П. Еременок
Каменные
и армокаменные
Допущено Министерством высшего
и среднего специального образования УССР
в качестве учебника для студентов
строительных вузов и факультетов
/ К И L П С Н И
«ЙЖРЛП’НО-С’ПШ
ИЫй инстити
I 5И5ЛИ0П
КИЕВ
ГОЛОВНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ИЗДАТЕЛЬСКОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ
«ВИЩА ШКОЛА»
19S1
ББК 38.51я73
6С4.05
Е 70
УДК 624.012.1/2(075.8)
Е ремено к П. Л., Ер емен ок И. П. Каменные и армока-
менные конструкции: Учебник для вузов. — Киев: Вища шко-
ла. Головное изд-во, 1981. — 224 с.
Приведены основные понятия о каменных и армокаменных
конструкциях, краткий исторический обзор их развития. Рас-
смотрены физико-механические свойства кладки, основы сопро-
тивления и деформирования каменных и армокаменных эле-
ментов, особенности проектирования и расчета каменных и ар-
мокаменных конструкций гражданских и промышленных зда-
ний.
Для студентов строительных вузов и факультетов.
Табл. 43. Прилож. 5. Ил. 104. Список лит.: 19 назв.
Рецензенты: доктор техн, наук Р. Л. Маилян и доктор
техн, наук Л. П. Поляков
Редакция литературы по строительству, архитектуре и комму-
нальному хозяйству
Зав. редакцией В. В. Гаркуша
Сканирование и обработка
Адаменко В.Н.
20.01.2008
- &W
30209—033
Е --------------213-81. 3202000000
М211(04)-81
©
Издательское объединение
«Вища школа», 1981
ВВЕДЕНИЕ
Коммунистическая партия Советского Союза и Советское го-
сударство постоянно уделяют большое внимание повышению
уровня индустриализации и интенсификации строительства, сте-
пени заводской готовности строительных изделий и деталей, рас-
ширению практики полносборного строительства и поточного
монтажа зданий и сооружений из прогрессивных конструкций, из-
готовленных из эффективных местных строительных материалов.
Решение этой задачи в значительной мере определяется развити-
ем и совершенствованием теории каменных и армокаменных кон-
струкций, широко применяемых во всех областях строительства.
К каменным конструкциям относятся части зданий
и сооружений из каменной кладки (стены, столбы, плоские и
сводчатые перекрытия, арки, перемычки и др.), воспринимающие
нагрузку от собственного веса, веса других элементов и приложен-
ных к ним сил.
Каменные конструкции, усиленные стальной арматурой, назы-
ваются армокаменными, а усиленные железобетоном — ком-
плексными.
Каменные конструкции широко используются во всех облас-
тях строительства благодаря их долговечности и огнестойкости.
В ограждающих и несущих конструкциях зданий и сооружений
они выполняют несущие, теплоизоляционные, звукоизоляционные
и другие функции.
Применение каменных конструкций насчитывает несколько
- тысячелетий. Древнейшими, частично сохранившимися сооруже-
ниями из природного камня являются постройки каменного века
из больших глыб и плит — дольмены. К более позднему периоду
относятся обнаруженные во многих странах крепостные стены
циклопической кладки из массивных, почти не обработанных
камней, гробницы египетских фараонов — пирамиды, сложенные
из больших тесаных камней. С развитием общества и совершен-
ствованием средств производства вместо крупноразмерных тя-
желых камней началось широкое применение удобных для
ручной кладки на глиняных, известковых или гипсовых раство-
рах мелких грубо околотых, а затем тесаных камней. В странах
с жарким сухим климатом каменным материалом для конструк-
ций служили искусственные грубо отформованные блоки из сыр-
цовой глины, а позднее — сырцовый и обожженный кирпич.
3
В Египте здания и сооружения из. сырцовых материалов возво-
дились свыше 6 тыс. лет назад, а в Вавилоне из обожженного кир-
пича около 4 тыс. лет назад.
Природный камень, кирпич-сырец и обожженный кирпич явля-
лись основными строительными материалами в Древней Греции
и Древнем Риме, а в средние века — в Западной Европе.
Армокаменные конструкции впервые были использованы в XI
веке при сооружении собора Свети-Цховели в Мцхете на терри-
тории Грузии, а затем в XVI веке при строительстве пологих сво-
дов храма Василия Блаженного на Красной площади в Москве,
когда в каменную кладку для восприятия растягивающих усилий
закладывали стальные стержни.
В начале XIX века в Англии была построена первая железо-
кирпичная фабрично-заводская труба и применена армокирпич-
ная кладка при закладке двух шахт Лондонского метрополитена
под Темзой.
В СССР в период первых пятилеток важнейшими строитель-
ными материалами для всех видов строительства были природ-
ный камень и кирпич. Широкое применение каменные и армока-
менные конструкции нашли в годы Великой Отечественной вой-
ны, что способствовало успешному выполнению грандиозного
объема строительства, связанного с перебазированием промыш-
ленности из эвакуируемых районов в восточные районы СССР.
В послевоенный период, кроме конструкций из природного кам-
ня и кирпича, начинают развиваться более эффективные по теп-
лотехническим свойствам и в экономическом отношении конст-
рукции: из пустотелых бетонных камней, дырчатого кирпича,
керамических камней, крупных бетонных, кирпичных и природ-
ных блоков, виброкаменных панелей, объемно-пространственных
(состоящих из панелей) блоков.
Практика строительства из камня значительно опережала
развитие науки о каменных конструкциях. В силу этого вместо
расчета каменных конструкций на прочность и устойчивость в XIX
веке были выработаны эмпирические правила возведения камен-
ных зданий и сооружений, которые не могли учесть всего разно-
образия работы сложных каменных сооружений. До тридцатых
годов каменные конструкции проектировались либо по эмпири-
ческим правилам, либо по формулам сопротивления материалов,
справедливым лишь для идеально упругих материалов. Основны-
ми причинами отставания теории расчета каменных конструкций
от практики явились: возможность повторения накопленного
опыта строительства; недостаточность знаний физико-механичес-
ких свойств кладки; отсутствие мощного прессового оборудова-
ния для проведения экспериментальных работ и, в некоторых
случаях, недопустимость применения метода подобия для обос-
нования прочности и устойчивости каменных конструкций.
Большой вклад в развитие теории расчета и проектирования
каменных конструкций внесли труды выдающихся русских ис-
4
следователей Н. А. Белелюбского, Н. К. Лахтина, Л. Д. Проску-
рякова, Ф. С. Ясинского, Н. Н. Аистова, В. А. Гастева.
За годы Советской власти большие экспериментальные и тео-
ретические работы были проведены в Центральном научно-ис-
следовательском институте промышленных сооружений группой
сотрудников под руководством проф. Л. И. Онищика по изучению
физико-механических свойств каменной (в основном кирпичной)
кладки. Проф. Н. А. Поповым были разработаны основы теории
прочности раствора, проф. В. П. Некрасовым — армокаменные
конструкции, усиленные сетчатой арматурой, проф. А. А. Гвозде-
вым — рядовые неармированные перемычки, проф. П. Л. Пастер-
наком —• комплексные конструкции.
Физико-механические свойства кладок из природных сте-
новых камней и крупных блоков изучались в Одесском и Рос-
товском инженерно-строительных институтах, АрмНИИСА,
НИИСМИ (Киев).
В предлагаемом учебнике освещены вопросы теории и прак-
тики применения каменных и армокаменных конструкций зданий
и сооружений, рассчитываемых прогрессивным методом предель-
ных состояний.
Главы 1, 2, 6, 9—11 написаны П. Л. Еременком, главы 3—5, 7,
8 — И. П. Еременком.
Авторы приносят искреннюю благодарность доктору техн,
наук Р. Л. Маиляну и доктору техн, наук Л. П. Полякову, рецен-
зировавшим рукопись, за ценные указания по ее улучшению, а
также инж. В. В. Дорожкину за техническую помощь, оказанную
при работе над учебником.
Глава 1. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Каменные материалы и изделия делятся:
по происхождению — на природные, добываемые из
массива породы, и искусственные, изготавливаемые путем обжи-
га или на основе вяжущих веществ (бетонные и силикатные);
по размерам изделий — на изделия, применяемые
для ручной кладки (кирпич и обыкновенные стеновые камни мас-
сой не более 32—40 кг), и изделия, применяемые для монтажа
конструкций механизированным способом (крупные блоки, пане-
ли и объемно-пространственные блоки). Размеры изделий уста-
навливаются в соответствии с требованиями единой модульной
системы с учетом способов и средств их изготовления, а также
транспортного и монтажного оборудования;
по структуре — на сплошные, пустотелые, крупнопорис-
тые, мелкозернистые и пористо-пустотелые-,
по пределу прочности на осевое сжатие, а для кир-
пича и на изгиб — на камни высокой прочности', тяжелые при-
родные камни с объемной массой 1500 кг/м3 и более марок 300,
400, 500, 600, 800, 1000, бетонные камни марок 300, 350, 400, а
также клинкерный кирпич и кирпич марок 300 и выше; камни
средней прочности: легкие природные камни с объемной массой
менее 1500 кг/м3 марок 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, бетонные
камни марок 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250, а также кирпич разных
видов марок 35—250 и керамические камни; камни низкой проч-
ности: пильные слабые известняки и сырцовые материалы марок
4, 7, 15, 25, бетонные камни марки 25; бетоны, применяемые в ка-
честве утеплителя, марок 7, 10, 15, а для вкладышей плит не ме-
нее 10;
по морозостойкости — на марки Мрз10, Мрз15,
Мрз25, Мрз35, Мрз50, МрзЮО, Мрз150, Мрз200 и МрзЗОО, обо-
значающие количество циклов замораживания и оттаивания об-
разцов в насыщенном водой состоянии, которое они выдержива-
ют без видимых повреждений и без существенного снижения
прочности на осевое сжатие.
Морозостойкость каменных материалов и бетонов характери-
зует их долговечность. В результате атмосферных осадков и миг-
рирующей капиллярной влаги в порах и трещинах камня или бе-
тона может накапливаться влага, которая при замерзании, уве-
6
личиваясь в объеме, стремится разорвать стенки пор или расши-
рить трещины. Следовательно, более морозостойки плотные ма-
териалы, не имеющие трещин, а также материалы с замкнутыми
пустотами.
Морозостойкость каменных материалов для внешней части
кладки наружных стен (на глубину 12 см) и для верхней части
фундаментов (до половины расчетной глубины промерзания
грунта) в зависимости от степени надежности (долговечности),
определяемой сроком службы конструкций, должна удовлетво-
рять нормативным требованиям (прилож. 1).
у Силы
трения
Рис. 1. Влияние сил трения, формы и размеров образцов на характер разруше-
ния камня и его прочность:
а — кубы при наличии трения по опорным плоскостям; б — призмы; в — график зависим
мости призменной прочности камня от отношения размеров испытуемого образца; г —
кубы при отсутствии трения.
а
К I степени надежности (долговечности) строительных конст-
рукций относятся конструкции со сроком службы не менее 100 лет,
ко II — не менее 50 лет, к III — не менее 20 лет.
Предел прочности каменных материалов и бетонов
зависит от формы и размеров испытуемого образца, способов ис-
пытания, влажностно-температурного состояния материала, ха-
рактера и условий приложения нагрузок и т. д. Для определения
пределов прочности и их сравнимости обычно испытывают воз-
душно- сухие образцы при температуре 15—25°С.
Опыты показали, что каменный или бетонный образец (ку-
бик, призма или цилиндр) (рис. 1, а), подвергаемый централь-
ному сжатию, разрушается от сдвига и отрыва вследствие нарас-
тания касательных и растягивающих внутренних усилий. Одно-
временно между подушками пресса и торцовыми поверхностями
образца развиваются силы трения, направленные внутрь образ-
ца. Создавая своеобразную обойму, силы трения препятствуют
развитию поперечных деформаций, причем с удалением от тор-
цов образца их влияние уменьшается, поэтому чем больше раз-
меры образцов, изготовленных из одного и того же материала,
тем меньше их предел прочности. Аналогично с увеличением от-
ношения высоты призмы к стороне квадрата (Ji/a) поперечного
сечения предел прочности образцов призм уменьшается и ста-
новится почти стабильным при /г/п=3~4 (рис. 1, б, в). При
7
предел прочности
Рис. 2. Диаграмма зависимости
а—в при мгновенном и ступенча-
том загружении образцов камня:
t — упругие деформации; 2 — полные
деформации при большей скорости за-
гружения; 3 — то же, при меньшей
скорости загружения; еу' = еу" — про-
дольные упругие относительные дефор-
мации камня при напряжении (Ц; &' —
продольные полные относительные
деформации при напряжении сц с
меньшей скоростью загружения образ-
ца; s" — то же, с большей скоростью
загружения; щ > угол наклона пря-
мой упругих деформаций.
смазывании торцовых поверхностей маслом или парафином
(рис. 1, г) силы трения уменьшаются, в результате чего попереч-
ные деформации образца развиваются более свободно, трещины
разрыва становятся параллельными сжимающей силе, а кубико-
вая прочность уменьшается. Предел прочности идентичных об-
разцов зависит также от способа их загружения.
При беспрерывном кратковременном загружении, т. е. нагруз-
ке, приложенной в течение нескольких секунд, почти мгновенно,
: выше, чем меньше длительность
действия нагрузки (рис. 2).
При ступенчатом кратковре-
менном загружении, когда на-
грузка подается ступенями с воз-
можностью замера деформаций,
а длительность испытания в ла-
бораторных условиях составляет
около часа, предел прочности об-
разца меньше, чем при мгновен-
ном загружении.
При длительном действии на-
грузки предел прочности меньше,
чем при кратковременном, и за-
висит от величины нагрузки и
длительности ее действия.
Различие в значениях преде-
лов прочности идентичных об-
разцов при разных способах за-
гружения объясняется влиянием
скорости развития микротре-
щин — чем меньше длительность
действия нагрузки, тем меньше
предел прочности образца зави-
сит от развития микротрещин.
Опытами установлено, что
между объемной массой камня и
его прочностью на осевое сжатие
существует определенная зависимость: с увеличением объемной
массы прочность камня при сжатии растет по криволинейному
закону.
Предел прочности камня неоднородной структуры и текстуры
зависит от направления действия усилия к слоям камня. В этом
случае марку камней определяют по временному сопротивлению
сжатию в направлении, в котором они работают на сжатие в
кладке.
При насыщении камня водой его прочность снижается, что
характеризуется коэффициентом водостойкости (размягчения)
камня. Камни с низким коэффициентом водостойкости нельзя
применять для кладки наружных стен.
8
Коэффициент водостойкости определяется отношением вре-
менного сопротивления А® сжатию образцов, испытанных в на-
сыщенном водой состоянии, к временному сопротивлению Ri
сжатию образцов, испытанных в воздушно-сухих условиях:
Ар = R*/Ri. (1)
Марки материалов, характеризующие их прочность в кгс/см2,
определяют как средние арифметические значения пределов
прочности испытанных образцов.
Основные характеристики искусственных стеновых материа-
лов приведены в главе СНиП «Каменные и армокаменные кон-
струкции. Нормы проектирования».
2. КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ РУЧНОЙ КЛАДКИ
Кирпичом называют искусственные камни, имеющие пра-
вильную форму параллелепипеда, толщиной менее 13 см и мас-
сой не более 4,3 кг, которые могут укладываться каменщиком в
стену одной рукой.
Несмотря на значительные затраты ручного труда при возве-
дении стен и изготовлении изделий из кирпича, он широко при-
меняется в строительстве как повсеместно распространенный ма-
териал.
Каменные конструкции возводятся из полнотелого или пусто-
телого кирпича. К полнотелому относятся кирпич глиняный
обыкновенный пластического и полусухого прессования, сили-
катный, строительный из трепелов и диатомитов, из карбонатных
заполнителей и шлаковый, к пустотелому — кирпич пластическо-
го прессования, из трепелов и диатомитов.
Кирпич пластического прессования более долговечен, имеет
значительно больший модуль деформаций и меньшую ползу-
честь, чем кирпич полусухого прессования и силикатный кирпич
такой же прочности.
Силикатный кирпич по сравнению с глиняным обыкновенным
имеет большую объемную массу, большую теплопроводность, но
меньшую стоимость.
Широко применяется эффективный облегченный кирпич
(рис. 3): пустотелый (дырчатый, пористо-дырчатый), легковесный,
шлаковый и глино-трепельный. Облегченный кирпич обладает
меньшей теплопроводностью и меньшей массой по сравнению с
обычным и силикатным, что позволяет уменьшать толщину на-
ружных стен,
В производство внедряется как кладочный, так и облицовоч-
ный экономически выгодный прессованный мелкозернистый из-
вестняковый кирпич, изготовляемый на цементном вяжущем из
9
Рис. 3. Пустотелый кирпич;
а — пластического прессования; б - полусухого прессования.
Рис. 4. Схемы испытания кирпича:
а — при сжатии; б — при изгибе.
мелкозернистых отходов пильных известняков с крупностью зе-
рен до 5 мм.
Предел прочности кирпича при сжатии определяют испы-
танием образцов (по форме близких к кубу), изготовленных
из двух половинок распиленного кирпича (рис. 4, а):
Rr == m (2)
где F — площадь поперечного сечения образца, см2.
Временное сопротивление кирпича растяжению при изгибе
Яр.ш. определяют, испытывая кирпич плашмя, как свободно ле-
жащую на двух опорах балку пролетом /=200 мм, нагруженную
посредине сосредоточенной силой (рис. 4, б):
М ЗР1 ЗОР
Яр.н1 = w = 2bhr — bh2 »' ( )
где М — изгибающий момент, кгс-£м; IF—момент сопротивле-
ния поперечного сечения, см3; Р — разрушающая нагрузка, кгс;
b, h — ширина и толщина кирпича, см.
Марка кирпича устанавливается по результатам испытаний
на сжатие и. изгиб.
Рис. 5. Керамические
пустотелые камни:
а — семипустотные; б —
восемнадцатипустотные.
Рис. 6. Бетонные пустотелые камни:-
а трехпустотный .ложковый; б — то же, тычковый;
в — со щелевидными пустотами целые; г — то же, про*
дольная половинка.
Камни обыкновенные — это изделия по размерам
большие, чем кирпич, но допускающие еще ручную кладку.
В строительстве применяют керамические, бетонные и при-
родные камни массой не более 32—40 кг.
Керамические камни (рис. 5) изготавливаются способом пла-
стического прессования со щелевидными пустотами, количество
11
которых зависит от вида кладки: в стенах (несущих и ненесу-
щих), перегородках, панелях или перекрытиях. Размеры камней
250X120X138 мм, марки — 50, 75, 100, 125, 150, объемная мас-
са — не более 1400 кг/м3, морозостойкость — не менее 15
циклов.
Бетонные камни (рис. 6) служат для кладки стен, перегоро-
док или перекрытий. Они изготавливаются из тяжелого бетона с
объемной массой более 1800 кг/м3, легкого с объемной массой от
900 до 1800 кг/м3 (в зависимости от пористого заполнителя), яче-
истого с объемной массой от 500 до 1000 кг/м3. В основном раз-
меры применяемых камней 390X190X188 мм и 390X90X188 мм,
допускаются также размеры камней из легкого бетона 490Х
Х240Х188 и 490X290X188 мм.
Морозостойкость бетонных камней марки 25 должна быть не
ниже Мрз 10, марки 35 и выше — Мрз 15, камней из ячеистых
бетонов для сухих помещений — Мрз 25, а с влажным режи-
мом — Мрз 35.
Природные камни из тяжелых пород в зависимости от степе-
ни и характера обработки поверхностей делят на камни чистой,
получистой и грубой тески, камни грубо околотые, бутовый ка-
мень с двумя приблизительно параллельными гранями (плит-
няк), бутовый рваный камень неправильной формы. Камни тя-
желых пород обычно обладают высокими прочностью, морозо-
стойкостью, водостойкостью и малой воздухопроницаемостью и
одновременно большой теплопроводностью. Их объемная мас-
са — 1800 кг/м3 и более.
Добыча и обработка камней из тяжелых пород трудоемки и
дорогостоящи, поэтому они в основном используются только для
облицовки цоколей и стен первых этажей, а бутовый камень —
для кладки фундаментов.
Камни из легких пород с объемной массой менее 1800 кг/м3
(пильные известняки средней и низкой прочности, туфы и др.)
выпиливаются современными камнерезными машинами непо-
средственно из пласта породы размерами 390X190X188; 490Х
Таблица 1
Размеры образцов для определения марки природного камня и коэффициенты k
Марка камня Размеры ребер кубов или диаметр d и высота h (h=d) цилиндра, мм Коэффициент k для
куба цилиндра
4—25 200 1 —
35—75 150 0,9 0,95
100—200 100 70 0,85 0,75 0,9 0,8
300 и более 50 0,7 0,75
12
Х240Х188; 390X190X238 мм. Применяются для стен зданий, со-
ставных, виброкаменных и комплексных крупных блоков и
панелей.
Камни из осадочных горных пород должны проверяться на
водостойкость. Для фундаментов и подземных частей зданий
коэффициент водостойкости (размягчения) камня должен быть
не ниже 0,7, а для стен выше гидроизоляции — 0,6.
За марку природных камней принимают предел прочности
при испытании на сжатие целых (половинных), камней или ку-
бов с размерами ребра 200 мм. Можно определять марку камня
испытанием кубов или цилиндров других размеров с умножени-
ем результатов испытаний на коэффициенты k, приведенные в
табл. 1.
В конструкциях, постоянно подвергающихся увлажнению, за
марку камней принимается предел прочности образцов в насы-
щенном водой состоянии.
3. КРУПНЫЕ БЛОКИ iv
Крупные блоки, применяемые в строительстве (рис. 7), де-
лятся:
по назначению — на фундаментные, для стен подвалов, цоко-
лей, наружных и внутренних стен, карнизов, парапетов, электро-
проводок и т. д.
по конструкции — на однослойные (сплошные и пустотелые)
и многослойные (с теплоизоляционными материалами или без
них);
по виду применяемых материалов — на бетонные (из разных
видов бетонов), из керамических материалов (кирпичи, керами-
ческие камни) и из природного камня (сплошные, составные
виброкаменные, комплексные).
Стеновые блоки подразделяются на простеночные, рядовые,
угловые, подоконные, перемычечные и поясные (рис. 8).
Поверхности блоков внутренних стен и внутренние по-
верхности блоков наружных стен подготавливаются под окрас-
ку или оклейку обоями. Наружные поверхности блоков на-
ружных стен офактуривают декоративным бетоном или раст-
вором, облицовочными материалами, с обязательной расшивкой
швов и т. п.
Технология изготовления крупных блоков, требования к их
прочности, хранению и транспортированию устанавливаются в
соответствии с действующими ГОСТами или инструкциями.
Толщина крупных блоков определяется необходимой несущей
способностью конструкции, теплотехническими требованиями к
ней и принимается равной 20; 30; 40; 50 или 60 см. При благо-
приятных климатических условиях из экономических соображе-
ний градация толщин возможна через 5 см,
13
Рис. 7. Крупные стеновые блоки:
а — кирпичный сплошной; б кирпичный облегченный; в — легкобетонный сплошной;
г — легкобетонный облегченный; д — силикатный; е — из природного камня, цельный;
ж — то же, составной из камней обыкновенных; и — комплексной конструкции; 1
штучный камень; 2 — фактурный слой; 3 — бетонная обойма.
Типы и размеры крупных блоков устанавливаются в соответ-
ствии с номенклатурой типовых блоков, утвержденной Госстроем
СССР, с учетом единого компоновочного модуля, чем диктуются
виды разрезки поля стен крупноблочных зданий (рис. 9).
Бетонные и силикатные крупные блоки изго-
тавливаются из бетонов на плотных и пористых заполнителях, а
также из цементных силикатных и ячеистых бетонов (см.
рис. 7, в, д).
В зависимости от напряжений в кладке марка цементных бе-
тонов по прочности для блоков фундаментов, цоколей и стен под-
валов должна быть не ниже М 100, а по морозостойкости — не
ниже Мрз 25; для блоков наружных стен гражданских зданий вы-
сотой 5 этажей и более — М 50 и выше, внутренних стен —- М 75
и выше.
Для блоков наружных и внутренних стен сухих помещений и
помещений с нормальной влажностью силикатный бетон должен
иметь марку по прочности не ниже М 150, а для блоков стен
влажных помещений — не ниже М 250 (так как в них со време-
нем прочность уменьшается) .
14
Рис. 8, Основные типы крупных блоков наружных стен жилых зданий:
1 — простеночный рядовой; 2 — простеночный угловой; 3 — подоконный; 4 — перемы*
чечный; 5 — поясной рядовой; 6 — поясной угловой (штриховой линией показано деле-
ние простенков на блоки при четырехрядной разрезке поля стен).
Рис. 9. Виды разрезки поля стен крупноблочных зданий:
а — двухрядная; б — четырехрядная; в — двухрядная для внутренних стен; 1 —- про-
стеночный блок; 2 — подоконный блок; 3—перемычка; 4 — вертикальный блок внут-
ренней стены; 5 — перекрытие; 6 — горизонтальный блок внутренней стены.
Требования, предъявляемые к крупным блокам из ячеистых
бетонов, аналогичны требованиям, предъявляемым к обычным
камням из ячеистых бетонов.
Для уменьшения массы, улучшения теплоизоляционных
свойств и условий твердения бетонные блоки изготавливают с
пустотами (рис. 7, г). Наличие пустот снижает их несущую спо-
собность не пропорционально уменьшению рабочей площади се-
чения, а значительно больше, поэтому для их производства необ-
ходим бетон более высоких марок.
Крупные блоки из кирпича и керамических
камней изготавливаются на полигонах или заводах, что сни-
жает трудовые затраты на их производство.
Кирпичные блоки по высоте кладки перевязываются тычко-
выми рядами не реже, чем через 3 ряда. Кладку сплошных бло-
ков из керамических камней со щелевидными пустотами следует
выполнять по цепной системе перевязки (см. с. 33).
Вибрирование кладки в процессе изготовления блоков улуч-
шает их качество и повышает прочность.
К моменту нагрузки блоков прочность раствора должна быть
не ниже 25 кгс/см2, а при опытном обосновании с учетом условий
погрузочно-разгрузочных операций и транспортирования ее раз-
решается снижать до 10 кгс/см2. Толщина швов в кладке обычно
составляет 10—15 мм.
В кирпичных облегченных блоках не рекомендуется заполне-
ние пустот несвязными материалами; их можно заполнять лег-
ким (объемной массой до 1400 кг/м3) бетоном марки не ниже
М. 10 (рис. 7, б).
_7-_7 Простеночные бло-
Рис. 10. Перемычечный кирпичный блок:
1 — кирпичная кладка; 2 — железобетонный поддон.
ки наружных стен вы-
пускаются с четвертя-
ми, а блоки для сплош-
ных участков стен —
с пазами (рис. 7, а, ё).
Блоки внутренних стен
могут быть без пазов и
четвертей. Перемычеч-
ные и рядовые поясные
блоки обычно выполня-
ют с применением железобетонных поддонов с четвертями
(рис. 10), но могут применяться также рядовые перемычки и же-
лезобетонные блоки-перемычки из легкого бетона с конструк-
тивной арматурой в количестве не менее 0,3% площади сечения
перемычки.
Фасадные поверхности крупных блоков, как правило, выпол-
няются с расшивкой швов раствором или облицовываются плит-
ками; на внутренние поверхности блоков наружных стен и по-
верхности блоков внутренних стен наносится растворный (шту-
катурный) слой.
16
Крупные блоки из природного камня выпилива-
ют камнерезными машинами непосредственно из массива горной
породы (известняка, туфа, доломита и др.), обладающей одно-
родностью, малой трещиноватостью и маркой по прочности не
ниже 25. Размеры блоков зависят от местных условий добычи и
регламентируются утвержденными номенклатурами для двух-
трех-, четырех- и многорядной разрезки стен (рис. 9). Для улуч-
шения теплотехнических свойств и уменьшения продуваемости
стен в примыкающих поверхностях блоков делают вертикальные
пазы, заполняемые при монтаже раствором (рис. 7, е).
Крупные блоки из природного камня не должны иметь тре-
щин, слабых прослоек, признаков выветривания и должны удов-
летворять нормативным требованиям. Коэффициент водостой-
кости (размягчения) этих блоков должен соответствовать требо-
ваниям, предъявляемым к обычным природным камням.
Применяются также крупные камнебетонные составные бло-
ки, изготовленные из обычных мелких природных камней или
отходов, получающихся при добыче (рис. 7, ж, и).
Перемычечные блоки выполняются с железобетонными под-
донами или целиком из легкого бетона, аналогично перемычеч-
ным кирпичным блокам (рис. 10).
4. ФАСАДНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Керамические фасадные изделия :— отсортиро-
ванный обыкновенный кирпич, керамические камни, плиты и
плитки, специальные профильные виды обожженных изделий
(рис. 11).
Рис. 11. Типы лицевых керамических камней, кирпича и облицовочных плит:
а — лицевой пустотелый кирпич; б — лицевые керамические камни с поперечными пус-
тотами; в — то же, с продольными пустотами; г — закладные керамические плиты тол-
стостенные без пустот; д — прислонные керамические плиты малогабаритные, прикре-
пляемые к стене на растворе.
17
Облицовочные керамические плиты могут устанавливаться
одновременно с кладкой стены (закладные) и после окончания
кладки — на растворе (прислонные).
Крупные блоки и панели облицовываются цветной и ковровой
керамикой, состоящей из мелких плиток, стеклянной цветной
плиткой, наклеиваемых на заводе (рис. 12).
Рис. 12. Стеклянная облицовочная плит-
ка:
1 —' плитка; 2 — растворный шов между
плитками.
Бетонные плиты и
детали изготовляются
обычно из тяжелого арми-
рованного бетона марки
М 200 и выше. Высота бе-
тонных плит не более
600 мм. Размеры плит уста-
навливаются в зависимости
от технологии их производ-
ства и условий совместной
работы кладки и облицовки.
Плиты могут быть плос-
кими и с ребрами для за-
делки в кладку.
Толщина защитного слоя
армированных плит—не ме-
нее 15 мм по фасаду и 10 мм с тыльной стороны.
Бетонные плиты высотой до 300 мм обычно крепятся про-
кладными плитами, толщина которых равна толщине кирпича,
заделываемыми в кладку не менее чем на 120 мм; плиты высо-
той более 300 мм крепятся к кладке металлическими анкерами.
Водопоглощение бетонных плит не должно превышать 15%.
Морозостойкость плит для облицовки стен должна быть не ниже
Мрз 35, для облицовки цоколей — не ниже Мрз 50.
Облицовочные плиты из природного камня
изготавливаются из изверженных и осадочных горных пород с
абразивной (полированная, лощеная, шлифованная, бороздча-
тая) фактурой лицевых поверхностей и фактурой, получаемой
скалыванием (рифленая, термоструйная, точечная, бороздчатая).
Основные размеры облицовочных плит и камней из горных
пород в зависимости от породы и фактуры изделий назначаются
в соответствии с инструкциями на эти изделия и обычно принима-
ются кратными 50 мм. Отношение ширины (высоты) плиты к ее
длине изменяется в пределах от 1 : 1 до 1 : 5.
Коэффициент водостойкости (размягчения) облицовочных
плит должен быть не ниже 0,7, а морозостойкость — не менее
Мрз 25.
Толщина растворных швов зависит от фактуры плит; для по-
лированной она составляет не менее 2 мм, для лощеной, шлифо-
ванной и бороздчатой — 6 мм, для фактуры, полученной скалы-
ванием, — 10 мм.
18
5. СТЕНОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ И ОБЪЕМНО-ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ БЛОКИ
В качестве теплоизоляционных материалов применяют жест-
кие и полужесткие плиты' из стекловаты и минеральной ваты на
синтетической и битумной связках, блоки и плиты из пористых
пластмасс и пеностекла, плиты из фибролита на портландце-
менте, плиты из фосфоперлита, плиты и камни из ячеистых бе-
тонов.
Для заполнения пустот облегченной кладки применяют лег-
кие бетоны: перлитобетон, керамзитобетон, шлакопемзобетон,
бетон на легких природных заполнителях с объемной массой не
более 1400 кг/м3.
К стеновым панелям предъявляют требования техно-
логичности изготовления, совершенства конструкции стыка, от
которого зависят эксплуатационные качества панельных домов,
и высокой степени заводской готовности. Форма и отделка пане-
лей должны удовлетворять эстетическим требованиям, предъяв-
ляемым к панельным зданиям.
Стеновые панели по назначению делят на наружные, внут-
ренние, вентиляционные, карнизные, цокольные; по конструк-
ции — на однослойные и многослойные; по виду воспринимаемых
нагрузок — на несущие, самонесущие и ненесущие.
Слоистые панели состоят из теплоизоляционного слоя и несу-
щих внешних слоев (одного или двух), которые могут распола-
гаться как с наружной, так и с внутренней поверхности стены.
Для изготовления кирпичных панелей применяют глиняный
или силикатный кирпич марок 75—300 и раствор марок 75—200.
Кирпичные и камнебетонные панели армируют по наружному
периметру сварными каркасами (рис. 13—16). При наличии в
панелях проемов каркасы устанавливаются также на уровне
.верха и низа проема и по его боковым сторонам.
В местах пересечений горизонтальные каркасы пропускают
сквозь вертикальные. В углах панели их загибают и связывают
или сваривают друг с другом.
Диаметр растянутой продольной арматуры принимают не ме-
нее 3 мм, сжатой — 8 мм. В горизонтальных швах кладки диа-
метр арматуры, если она не пересекается, не должен превышать
8 мм, а при пересечении арматуры в швах кладки —5 мм.
В панелях длиной до 6 м устанавливаются две подъемные
петли, а в панелях большей длины — четыре.
Прочность виброкирпичных и виброкаменных панелей выше,
чем прочность панелей с невибрированной кладкой.
Однослойные панели изготавливаются из глиняного обыкно-
венного или силикатного кирпича толщиной в 1, 1/2 и 1/4 кирпи-
ча; из керамических камней толщиной в 1, Р/2 и 2 камня или
из эффективных природных камней толщиной в 1 и 1/2 камня
(рис. 13, 14). Двухслойные панели изготавливают с жесткими
теплоизоляционными плитами (рис. 15), трехслойные — с жест-
19
г 1
Рис. 13. Панели внутренних стен:
а общий вид: б — в У4 кирпича; в — в !Л кирпича; г два слоя в f/4 кирпича; д — в один кирпич; / — сварной каркас1 2—
подъемная петля; 3 — закладная деталь; 4 — сварной каркас (только в панелях в два Слоя в */4 кирпича и в один кирпич)*
5 — отделочный слой.
Рис. 14. Керамическая панель наружной стены:
1 — сварной каркас; 2 — подъемная петля; 3 — закладная деталь.
/7-// //-/7
а
Рис. 15. Двухслойная кирпичная панель наружной стены:
а — общий вид; б — с утеплителем с наружной стороны; в — то же, с внутренней сто*
роны; 1 — сварной каркас; 2 — подъемная петля; 3 — закладная деталь; sf — сварная
сетка; 5 — отделочный слой; 6 — кирпич; 7 — утеплитель.
Рис. 16. Трехслойная кирпичная панель наружной стены:
а — общий вид; б, г — с эффективным утеплителем; в, д — с воздушной прослойкой;
1 — сварной каркас; 2 — подъемная петля; 3 — закладная деталь; 4—утеплитель; 5 —
алюминиевая фольга; 6 — деревянные бруски 4X4 см.
кими и полужесткими теплоизоляционными плитами (рис. 16, б)
и без утеплителей (рис. 16, в) — с воздушной прослойкой.
Объемно-пространственный блок — конструктив-
ный монтажный элемент, представляющий собой часть объема
строящегося здания. Объемно-пространственные блоки приме-
няют главным образом в сборном жилищном строительстве (са-
нитарно-техническая кабина, комната, квартира), реже — при
возведении общественных и промышленных зданий (бытовые
помещения, трансформаторные подстанции).
Для повышения уровня сборности осуществляется переход на
строительство домов по единой архитектурно-конструктивной
технологической схеме (ЕАКТС), с различными модификациями
наружных стен, в том числе из кирпича, и внутренним полно-
сборным каркасом на основе изделий единого каталога, внедря-
емого с 1976 г. в жилищном строительстве г. Ленинграда. Ис-
пользование его унифицированных конструкций способствует
дальнейшему развитию крупнопанельного домостроения.
22
Сборные объемно-пространственные блоки могут быть кар-
касной и бескаркасной конструкции. Наружные стены блоков вы-
полняют слоистыми из различных материалов (беспустотными
или с воздушными прослойками) и сплошными или пустотными
из однородных материалов, а внутренние стены и перекрытия —
однослойными.
6. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАСТВОРАХ
Строительным раствором называется тщательно пе-
ремешанная смесь предварительно подобранных и отдозирован-
ных в определенном соотношении неорганических вяжущих, за-
полнителей, воды и в необходимых случаях добавок. Строитель-
ные растворы с течением времени затвердевают, связывая между
собой отдельные камни и образуя камневидное тело — кладку.
Затвердевший в кладке раствор передает усилия с одних кам-
ней на другие, распределяя их равномерно по площади камней,
уменьшает продуваемость, влагопроницаемость и звукопровод-
ность кладки, что в известной мере определяет ее прочность и
долговечность, а также улучшает ее теплотехнические свойства.
В период укладки растворы должны обладать однородностью
состава, удобоукладываемостью и достаточной водоудерживаю-
щей способностью, обеспечивающими возможность получения
ровного шва в кладке в процессе его твердения, в затвердевшем
состоянии — необходимой прочностью, плотностью, заданной
объемной массой и стойкостью против воздействия среды в эк-
сплуатационных условиях.
По объемной массе растворы делят на тяжелые с объ-
емной массой 1500 кг/м3 и более и легкие с объемной массой
менее 1500 кг/м3; по виду в я ж у щ и х, входящих в состав раст^
вора, — на простые (цементные, известковые, глиняные, гипсо-
вые) и сложные, или смешанные (цементно-известковые, цемент-
но-глиняные, цементно-гипсовые и т. д.); по пределу проч-
ности при сжатии (временному сопротивлению) — на
марки 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200.
7. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РАСТВОРОВ
Вяжущие вещества делят на воздушные и гидравли-
ческие, а также автоклавного твердения.
К воздушным вяжущим, которые способны твердеть и сохра-
нять свою прочность только на воздухе, относятся гипсовые вя-
жущие, магнезиальные вещества, воздушная известь, жидкое
стекло и кислотоупорный цемент.
К гидравлическим вяжущим, твердеющим не только на возду-
хе, но и в воде, относятся гидравлическая известь, романцемент,
портландцемент и его разновидности — шлакопортландцемент,
пуццолановый, глиноземистый цемент и др.
23
Таблица 2
Характеристика песка по крупности
Группа песка Полный остаток на сите 0,63, % массы Модуль крупности Мк
Крупный Средний Мелкий Очень мелкий Более 50 30-50 10—30 Менее 10 Более 2,5 2,5—2,0 2,0—1,5 1,5—1,0
Примечания: 1. Если при определении группы песка по крупности он не отвечает полностью требованиям табл. 2, то решающей является ве- личина Мк. 2. Пески с Мк<1 не должны применяться для строительных растворов.
К вяжущим автоклавного твердения, которые проявляют свою
активность в условиях автоклавной обработки при температу-
ре 175—200°С, относятся известково-кварцевый цемент, шла-
ковые вяжущие автоклавного твердения, нефелиновый цемент
и др.
Заполнителями для строительных растворов служат
пески с размером зерен до 5 мм. Пески делят на тяжелые с объ-
емной насыпной массой в сухом состоянии более 1200 кг/м3 и
легкие — менее 1200 кг/м3. По происхождению они могут быть
природными, образованными в результате разрушения или дроб-
ления горных пород (вулканические туфы и шлаки, известня-
ки), и искусственными (шлаковая пемза, топливные шлаки).
Тяжелый песок в зависимости от
Рис. 17, Гранулометричес-
кий состав песков для кла-
дочных и штукатурных ра-
створов.
зернового состава в естественном со-
стоянии делят на 4 группы. Для каж-
дой группы песка, после отсева зерен
крупнее 5 мм, полный остаток на сите
0,63 и модуль крупности должны со-
ответствовать требованиям табл. 2^
Легкий песок делят на мелкий с
крупностью зерен до 1,25 мм и круп-
ный— от 1,25 до 5 мм.
В мелкой фракции допускается со-
держание до 40% объема пылевид-
ных частиц размером менее 0,14 мм.
Содержание глинистых, илистых и
пылевидных частиц в песке для кла-
дочных растворов допускается не бо-
лее 10%, а для штукатурных — не бо-
лее 15% массы песка.
Зерновой состав песка для строи-
тельных растворов должен соответст-
вовать кривой просеивания на рис. 17.
24
. Пластифицирующие добавки (глину или известь)
вводят в состав цементных растворов для повышения их пластич-
ности, удобоукладываемости и водоудерживающей способности.
Кроме того, добавки положительно влияют на прочность и де-
формативность кладки. Применяют пластифицирующие добавки
и других видов при наличии специальных указаний.
Качество поставляемых материалов обязан гарантировать за-
вод-изготовитель или карьер в соответствии с требованиями стан-
дартов или инструкций и сопровождать каждую партию паспор-
том.
8. СВОЙСТВА РАСТВОРОВ
Составы растворов заданных марок с применением вяжущих
различных видов устанавливают с учетом требуемой степени
долговечности, атмосферных и влажностных условий, в которых
здание или сооружение будет находиться во время эксплуатации,
а также его подвижности и необходимой водоудерживающей
способности в процессе влажностного режима твердения.
От состава раствора зависит его удобоукладываемостъ — спо-
собность легко укладываться ровным слоем и хорошо заполнять
неровности камней, что обеспечивает более равномерную пере-
дачу усилий с одного ряда кладки на другой и способствует уве-
личению прочности кладки.
Подвижностью (консистенцией) раствора называется его спо-
собность растекаться под действием собственного веса или при
приложении к нему внешних сил.
Подвижность растворов определяют осадкой конуса Строй-
ЦНИЛа в сантиметрах и принимают в следующих пределах:
Подвижность строительных растворов, см
Для выполнения горизонтальных швов и
расшивки вертикальных швов при монтаже
стен из панелей, крупных и объемно-прост-
ранственных блоков 5—7
Для кладки стен из камней легких пород 9—13
То же, из пустотелого кирпича и керами-
ческих камней 7—8
Для обычной бутовой кладки 4—6
Для вибрированной бутовой кладки 1—3
Для заливки пустот обычной бутовой
кладки 13—15
Большие значения подвижности строительных растворов
принимают для сухих и пористых каменных материалов, а также
при производстве работ в жаркую погоду, меньшие — для плот-
ных или хорошо смоченных каменных материалов.
25
Важной характеристикой растворной смеси, тесно связанной
с подвижностью, является расслаиваемость — неоднородность по
толщине слоя, получающаяся при хранении, транспортировании
или вибрировании раствора. Расслаиваемость отрицательно вли-
яет на его прочностные и деформативные свойства. С повышением
подвижности увеличивается и расслаиваемость. Поэтому для
обеспечения качественного выполнения работ при транспортиро-
вании во избежание расслаивания раствора его консистенция не
должна превышать 5—6 см. Непосредственно перед укладкой
раствор следует довести до требуемой консистенции добавлением
в него воды.
Водоудерживающая способность раствора значительно ска-
зывается на его качестве. При укладке на пористую поверхность
раствор малой водоудерживающей способности обезвоживается,
его нормальное твердение не обеспечивается, и в результате зна-
чительно снижается прочность кладки.
Водоудерживающая способность растворов неодинакова: це-
ментные растворы обладают наименьшей, глиняные и известко-
вые — наибольшей водоудерживающей способностью, а смешан-
ные занимают промежуточное положение.
Растворы высоких марок (цементные или смешанные) заме-
шивают на цементе с небольшим прибавлением к нему пластифи-
цирующих добавок — извести или глины. Увеличение количества
извести или глины в растворах высоких марок ведет к снижению
прочности, так как кристаллы соединений извести или глины ме-
нее прочны, чем цемента. К растворам низких марок относятся
известковые, известково-глиняные и другие на низкоактивных
вяжущих.
Марки растворов для каменных кладок должны соответство-
вать требованиям прочности и долговечности здания с учетом
минимальных их значений (см. табл. 22 и 38).
Расход вяжущего зависит от его вида и требуемой марки
раствора (табл. 3), однако не должен превышать 500 кг на 1 м3
сухой смеси раствора. Минимальный расход вяжущего на 1 м3
песка для растворов различного назначения устанавливается в
зависимости от требуемой долговечности и влажностных условий,
в которых будет находиться здание или сооружение во время эк-
сплуатации (табл. 4). При выборе вяжущих следует руковод-
ствоваться прилож. 4.
Прочность раствора зависит от его состава, плотности, воз-
раста, температуры и влажностных условий твердения, что в
значительной мере определяет степень долговечности кладки.
Марку раствора по прочности на сжатие определяют испыта-
нием образцов-кубов размерами 70,7X70,7X70,7 мм, а на изгиб
и сжатие — образцов-балочек размерами 40X40X160 мм, изго-
товленных на специальном основании. Образцы раствора обычно
должны твердеть при температуре 15°С и относительной влаж-
ности воздуха 50—60%, испытываться для кладки и монтажных
26
Таблица 3
Расход вяжущих, кг
Марка вяжущего Марка раствора
200 150 100 75 50 25 . 10 .. 4
500 400 300 200 150 100 50 25 При 1 м3 раст но-глинян творов с лей расхо 360 410 450 490 мечан вора (зн ым раст: добавка д вяжуи 280 330 350 400 470 510 и е. Рас taMeHHTej ворам. Д ми орга 1их уста! 205 245 255 300 340 385 ход вял lb) отно ля раств нических 1авливае 160 195 200 240 270 310 405 445 сущих и сится к оров без пласти тся на о 140 175 185 225 280 325 а 1 м3 цементнс до ба в ор фикаторс снованир 105 135 155 190 206 240 310 330 теска (ч ьизвестк с извести лз-микро лабора 93 ПО 140 165 280 320 ислитель овым и и глинь пенообра торных / 120 145 240 270 ) и на цемент- и рас- зовате- щнных..
Таблица 4
Минимальный расход вяжущего на 1 м3 песка для растворов различного
назначения
Назначение растворов Растворы Минимальный расход вяжущего, кг, на 1 м3 песка при степени долговечности зда- ний
I и II ill
Наземные конструкции при Цементно-известковые 75 75
относительной влажности Цементно-глиняные 100 75
воздуха до 60% и фунда- менты в маловлажных Цементные с органически- ми пластификаторами 100 75
грунтах То же, свыше 60% и фун- Цементно-известковые 100 100
даменты в очень влажных Цементно-глиняные 125 100
и насыщенных водой грун- тах Цементные с органически- ми пластификаторами 125 100
27
швов в возрасте 28 суток, а для виброкирпичных панелей и круп-
ных блоков из кирпича или камней, подвергаемых тепловой об-
работке, — в соответствии со специальными указаниями на из-
готовление этих изделий.
В различные сроки твердения цементных и смешанных раст-
воров (до 90 суток) при температуре 15°С и нормально-влажно-
стном режиме их средний предел прочности при сжатии (времен-
ное сопротивление), кгс/см2, может быть определен по формуле
1 5г
Rz^=R28 14+г ,! (4)
где R.28 — средний предел прочности при сжатии в возрасте 28
суток; z — время твердения раствора в сутках.
Предел прочности раствора при сжатии вычисляют как сред-
нее арифметическое результатов испытания трех образцов-кубов.
Показатель изменчивости (коэффициент вариации) прочности
раствора v не должен превышать 7%. Его вычисляют по формуле
v = g/R, (5)
где о — среднее квадратическое отклонение частных результатов
от средней прочности раствора, кгс/см2;
R — среднее арифметическое значение предела прочности
раствора, кгс/см2.
Средний предел прочности раствора, кгс/см2, вычисляют по
формуле
где Rx— предел прочности раствора на сжатие отдельного
образца, кгс/см2; п—.число испытанных образцов.
Среднее квадратическое отклонение прочности, кгс/см2,
(7)
-./ SCR-/?*)2
п = |/ ------.---
г п —-1
Одновременно с прочностью на образцах-кубах с точностью
до 10 кг/м3 определяют объемную массу затвердевшего раство-
ра. Коэффициент вариации объемной массы раствора, определя-
емый по формуле, аналогичной формуле (5), не должен превы-
шать 5% •
Изменение прочности раствора при твердении его более 90
суток описывается логарифмической зависимостью Б. Г. Скрам-
таева
_ _ Ig г
Интенсивность твердения растворов зависит от их состава,
температуры и влажностных условий твердения; цементные и
28
смешанные растворы набирают прочность значительно быстрее,
чем известковые, поэтому прочность известковых растворов
в возрасте одного — трех месяцев принимается равной 4 кгс/см2, а
в возрасте 6 месяцев — 10 кгс/см2.
Хранение цементных материалов при влажности воздуха
IF<90% сопровождается их высыханием, обезвоживанием це-
ментного камня, замедлением или приостановлением развития
процессов гидратации. Обезвоживание раствора даже в раннем
возрасте (1—14 суток) сопровождается прекращением роста
прочности.
Высушенный раствор при повторном увлажнении приобретает
вновь способность твердеть и наращивать прочность, хотя потен-
циально возможная прочность его ни при каких условиях не вос-
станавливается.
Увеличение температуры твердения (до 100°С) при благопри-
ятной влажности (1У>90%) во много раз ускоряет гидратацию
цемента, повышает прочность раствора в целом. С понижением
температуры интенсивность твердения растворов падает и при-
останавливается при замерзании до последующей оттепели
(табл. 5).
Нарастание прочности раствора на кварцевом песке после од-
ного — трех месяцев твердения незначительно, хотя может про-
Таблица 5
Относительная прочность растворов в зависимости от температуры твердения
и возраста
Возраст раствора, сут Прочность раствора, %, при температуре твердения, °C
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
1 1 4 6 10 14 19 24 29 34 40 45
’ 2 3 8 13 19 25 32 40 48 57 67 80
3 5 12 19 25 35 44 52 61 70 79 90
5 10 20 30 39 48 57 65 74 82 91 100
7 16 27 39 50 59 68 76 84 92 99 105
10 24 37 51 62 72 80 87 94 100 106
14 33 48 63 75 84 91 97 Ю2 106 <——
21 45 62 78 90 97 102 106 109 -— -—
28 55 72 88 100 106 110 — — —
Примечания: 1. Данные табл. 5 относятся к растворам, твердею-
щим при относительной влажности воздуха 50—60%.
2. При применении растворов, изготовленных на шлакопортландцемен-
те и пуццолановом портландцементе, следует учитывать замедление нарас-
тания их прочности при температуре твердения ниже -}-15оС. Относитель-
ная прочность этих растворов определяется умножением значений, приве-
денных в табл. 5, на коэффициенты: 0,3 — при температуре твердения
ОС; 0,7 — при 5 С; 0,9 — при 9 С и 1 — при 15°С и выше.
3. Для промежуточных значений температуры твердения и промежу-
точного возраста раствора его прочность определяется по табл. 5 и приме-
чанию 2 интерполяцией.
29
должаться десятилетиями, и при проектировании каменных кон-
струкций не учитывается (рис. 18, а). Однако для некоторых ви-
дов легких растворов, в частности на вулканических туфовых или
шлаковых песках с большим количеством пылевидных частиц,
вследствие активности последних по отношению к продуктам гид-
ратации цемента рост прочности может быть существенным: в
возрасте одного-двух лет прочность раствора может в 2—2,5 раза
превышать марочную прочность, что должно быть учтено при
проектировании и эксплуатации зданий.
Рис. 18. Изменение прочности и деформаций раствора во времени:
а — относительная прочность раствора при нормальном твердении; б — то же, при на-
личии «сброса» прочности; е — деформации ползучести и усадки раствора (состав
1:0,7: 5,5).
При твердении цементных и смешанных растворов иногда на-
блюдается снижение их прочности, вызванное неоднородностью
состава и структуры. В результате происходит концентрация тем-
пературно-усадочных напряжений, превышающих сопротивление
раствора растяжению и вызывающих появление микротрещин.
Последующее твердение раствора может в некоторой мере вос-
становить потерянную прочность (рис. 18, б).
Условия твердения раствора в швах кладок из пористых кам-
ней существенно отличаются от условий твердения образцов-ку-
бов с ребром 70,7 мм. Сразу после укладки раствора на камень
начинается миграция влаги из раствора в камень, и к началу
схватывания фактическое водоцементное отношение раствора
30
значительно меньше начального. По мере обезвоживания раство-
ра возможна обратная миграция влаги из камня в раствор. В ре-
зультате прочность раствора при сжатии в швах кладки на 20—
30% выше прочности образцов-кубов, за исключением тех случа-
ев, когда в результате низкой водоудерживающей способности
раствора и высокой всасывающей способности камня наступает
чрезмерное обезвоживание раствора, которое приводит к сниже-
нию его прочности.
Прочность раствора в горизонтальных швах кладки и мон-
тажных швах панельных стен определяют испытанием на сжатие
кубов с ребром 30—40 мм, составленных из двух пластинок раст-
вора, вынутых из швов, через сутки после изготовления кубов.
Для перехода к прочности кубов с ребрами длиной 70,7 мм ре-
зультаты испытания умножаются на коэффициент 0,8.
Деформативность раствора, как и прочность, зависит от его
состава и плотности.. Тяжелые растворы обладают значительно
меньшей деформативностью, чем легкие.
При твердении раствора наблюдаются объемные деформации
усадки, связанные с его сушкой, и деформации набухания, свя-
занные с увлажнением, а также с происходящими физико-хими-
ческими процессами. При длительном загружении в растворе
развиваются деформации ползучести, превышающие в 2 и более
раза деформации от кратковременной нагрузки при одинаковых
напряжениях (рис. 18, в).
Составы растворов марок 4—200 на различных видах вяжу-
щих (цементно-известковые, цементно-глиняные, цементные),
которые рекомендуется применять для кладки наземных и под-
земных каменных конструкций зданий I—III степени долговеч-
ности, приведены в прилож. 2. Составы даны в объемной дози-
ровке Ц : И : П — цемент : известь : песок.
Глава 2. КАМЕННЫЕ КЛАДКИ
9. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В зависимости от формы камня различают клад-
ки из камней правильной формы и из камней неправильной
формы.
Кладки из камней правильной формы в зависимости от высо-
ты ряда камней делят на:
кладки из кирпича и мелких камней (керамических, бетон-
ных) при высоте ряда 50—150 мм;
кладки из обыкновенных керамических, бетонных, природных
и других камней — при высоте ряда 200—300 мм;
кладки из крупных бетонных, кирпичных, природных и других
блоков — при высоте ряда более 500 мм.
31
Кладки из камней неправильной формы, делятся на бутовые и
бутобетонные.
В зависимости от конструкции кладки могут быть
сплошными и пустотелыми. Сплошные кладки, в свою очередь,
подразделяются на однослойные, состоящие из одного вида ка-
менного материала, и многослойные, состоящие из двух или бо-
лее слоев, выполненных из различных материалов. В пустотелых
(облегченных) кладках часть основного несущего материала за-
меняется воздушной прослойкой, легким или ячеистым бетоном,
теплоизоляционными плитами, минеральными материалами-за-
сыпками с объемной насыпной массой не более 1000 кг/м3.
Кладки должны обладать монолитностью, которая обеспечи-
вается сцеплением камней с раствором и перевязкой камней в
горизонтальных рядах.
В кладке из кирпича, керамических, бетонных и природных
обыкновенных камней перевязка осуществляется попеременным
устройством ложковых и тычковых рядов или смешанных рядов
из ложковых и тычковых кирпичей или стеновых камней.
Кладка из бетонных и природных обыкновенных камней и
крупных блоков часто выполняется только ложковыми рядами.
При этом перевязка обеспечивается за счет взаимного смещения
в соседних рядах вертикальных швов кладки на 1/44-1/2 длины
камня или блока.
При плохой или недостаточной перевязке вертикальных швов
кладки даже при относительно небольших сжимающих напряже-
ниях сопутствующее поперечное расширение кладки вызывает
разрыв камней, перекрывающих шов, и ведет к преждевременно-
му расслоению кладки на ряд тонких столбиков... которые из-за
продольного изгиба (в связи с увеличивающейся их гибкостью)
быстро деформируются, что в результате значительно снижает
прочность кладки, и она разрушается.
Некачественная и недостаточная перевязка кладки существен-
но ускоряет момент образования первых трещин, что особенно
опасно при нагрузках, вызывающих внецентренное сжатие, из-
гиб, срез, растяжение и местное сжатие.
Для обеспечения устойчивости каменных конструкций в пери-
од строительства их возведение на последующем этаже допуска-
ется только после монтажа несущих конструкций перекрытий
(например, панелей перекрытия) предыдущего, а проемы должны
сразу перекрываться перемычками.
Кладку взаимно пересекающихся или примыкающих друг к
другу стен необходимо производить одновременно.
При вынужденных перерывах в производстве каменных работ
кладку выполняют с устройством вертикальной или наклонной
(ступенчатой) штрабы. При выполнении разрыва в кладке вер-
тикальной штрабой в уровне каждого перекрытия в горизонталь-
ные швы кладки укладывают арматуру из стержней диаметром
не более 8 мм (высота армируемого участка—' до 2 м). Количе-
32
ство стержней, устанавливаемых в одном уровне, зависит от тол-
щины стены и принимается не менее трех.
При примыкании кладки к железобетонным конструкциям
(например, стен или перегородок к колоннам) в горизонтальные
швы кладки устанавливаются арматурные стержни, приварен-
ные к закладным деталям железобетонного элемента.
Толщина горизонтальных швов кладок из кирпича, керами-
ческих, бетонных и природных стеновых камней составляет 104-
4-15 мм, толщина вертикальных швов — 84-15 мм.
При интенсивных атмосферных осадках в случае длительного
перерыва при производстве каменных работ верхние ряды клад-
ки следует защитить от чрезмерного увлажнения.
С целью увеличения срока службы каменных конструкций
все выступающие части кладки после возведения конструкций
должны быть защищены от попадания атмосферных осадков пу-
тем устройства сливов из цементного раствора или металла.
10. ВИДЫ КАМЕННЫХ КЛАДОК
Сплошные ручные каменные кладки. Сплошную кладку мож-
но выполнять из кирпича всех видов, керамических, бетонных и
природных камней.
Для уменьшения толщины и массы стен рекомендуется при-
менять пустотелые кирпичи и камни, особенно в наружных стенах
отапливаемых зданий. Раствор для кладки выбирается в соот-
ветствии .с требуемой степенью долговечности каменных кон-
струкций, а при выборе заполнителя для раствора учитывают,
что растворы на легких заполнителях увеличивают деформации
кладки и снижают ее прочность.
Для обеспечения монолитности стены кладку ведут с пере-
крытием вертикальных швов в каждом ряду. Вдоль стены клад-
ку перевязывают в каждом ряду, а поперек стены — через не-
сколько рядов.
Сплошная кирпичная кладка может выполняться
по многорядной или однорядной (цепной) системе перевязки
(рис. 19).
Прочность кладки с этими системами перевязки на растворах
марки 25 и выше практически одинакова. Прочность кладки с
цепной системой перевязки на растворах ниже марки 25, а также
кладки, выполненной в зимних условиях методом заморажива-
ния, в момент ее оттаивания несколько выше, чем при многоряд-
ной системе перевязки. Поэтому для кладки с многорядной си-
стемой перевязки, которая требует меньших затрат труда, реко-
мендуется в летних условиях применять прочные растворы, а
зимой — растворы с химическими добавками. Кладка методом
замораживания выполняется по однорядной системе перевязки.
При возведении наружных стен и простенков с расшивкой
швов необходимо соблюдать единую систему перевязки швов —
2 389
33
многорядную или однорядную. При возведении столбов, а также
узких простенков шириной до 1 м внутри зданий применяется
многорядная (трехрядная) система перевязки: швы перекрыва-
ются не реже чем через три ряда кладки, что вполне обеспечива-
ет необходимую ее прочность, и кроме того, при этом требуется
незначительное количество неполномерного кирпича.
Рис. 19. Сплошные кирпичные кладки:
а — двухрядная (цепная); б — шестирядная (ложковая); 1 — тычковый ряд; 2 — лож-
ковый ряд; 3 ~~ шов.
При любой системе перевязки швов обязательна укладка тыч-
ковых рядов в нижнем (первом) и верхнем (последнем) рядах
кладки конструкций, а также на уровне обрезов стен, столбов и
в выступающих рядах кладки (карнизах, поясках и Др.). При
многорядной системе перевязки швов обязательна укладка тыч-
ковых рядов под мауэрлаты, а также под опорные части кон-
струкций (балки, прогоны, настилы перекрытий). При одноряд-
ной системе перевязки швов допускается опирание сборных кон-
струкций и на ложковые ряды кладки.
Кирпичные столбы, пилястры и простенки шириной 2V2 кир-
пича и менее следует возводить из целого кирпича. Кирпич-по-
ловняк и бой кирпича разрешается применять только для забут-
ки, в кладке под оконными проемами и в малонагруженных ка-
менных конструкциях.
Все швы кирпичной кладки, кроме кладки «впустошовку»,
должны быть тщательно заполнены раствором. В кладке «впусто-
шовку» швы на поверхности стен не заполняются на глубину до
15 мм, а в столбах и узких простенках — до 10 мм. Затем эти
конструкции оштукатуриваются.
34
При узких простенках участки стен между рядовыми кирпич-
ными перемычками выполняют на том же растворе, что и пере-
мычки.
Кладку из керамических камней с поперечными
щелевидными пустотами (рис. 20) следует выполнять по одно-
рядной системе перевязки, обеспечивающей наиболее высокое
сопротивление стен теплопередаче, а из камней с продольными
пустотами — по многорядной системе перевязки чередованием
целых камней и продольных половинок. Если продольных поло-
винок нет,, целые камни перевязываются тычковыми рядами через
два ложковых ряда.
Рис. 20. Кладка из легкобетонных и керамических камней:
1 — целый легкобетонный камень; 2 — продольная половинка; 3 — щелевидный керами-
чеекий камень; 4 — семищелевидный камень.
Рис. 21. Кладка из бетонных или природных камней:
а — из целых камней; б —‘то же, с перевязкой продольными половинками; в — из кам-
ней со щелевидиыми пустотами; 1 — ложковый камень; 2 >— тычковый камень; з —
сплошная продольная половинка; 4 — целый камень; 5 — продольные половинки камня.
В кладке стен, столбов, простенков и перемычек из керами-
ческих камней швы должны полностью заполняться раствором.
Кладка из бетонных и природных камней вы-
сотой ряда до 200 мм (рис. 21) должна иметь не менее одного
тычкового ряда на каждые три ряда кладки. Тычковые ряды
2* 35
могут выполняться из сплошных продольных половинок. Поверх-
ность камней должна быть очищена. Горизонтальные и верти-
кальные швы полностью заполняются раствором.
Способ перевязки кладки камней из ячеистых бетонов зави-
сит от их размеров (рис. 22 и 23).
Рис. 22. Кладка камней из ячеистого
бетона:
а — степы толщиной в один камень; б —>
стены с перевязкой, осуществляемой че-
редованием целых камней и продольных
половинок; 1 — целый камень; 2 — про-
дольная половинка.
Рис. 23. Образование швов кладки:
1 — камни из ячеистого бетона; 2 — дере-
вянные или стальные рейки сечением
'50X10 мм (рейки удаляются после нане-
сения раствора).
Рис. 24. Кладка из крупных блоков:
а, б, в — двух-, трех- и четырехрядная разрезка поля наружных стен;, г — двухблочяая
(ленточная) разрезка.
Кладка из крупных блоков (механизированная) производит-
ся методом монтажа. В зависимости от высоты этажа, размеров
оконных проемов, мощности имеющихся подъемных механизмов
и других факторов применяются одно-, двух-, трех-, четырех-,
многорядная или двухблочная системы разрезки поля крупно-
блочных стен.
Двухрядная разрезка является основной при возведении на-
ружных несущих стен из крупных блоков (рис. 24, а); трех- и че-
тырехрядная применяются в несущих и самонесущих наружных
и внутренних стенах (рис. 24, б, в); двухблочная — в самонесу-
36
щих и ненесущих (навесных) наружных стенах (рис. 24, г). Од-
норядная разрезка может быть использована при кладке внут-
ренних стен, а многорядная — на глухих участках наружных и
внутренних стен.
Стены из крупных блоков при двух-, трех-, четырех- и много-
рядной разрезке выполняются с перевязкой вертикальных швов
между блоками и углов здания в каждом этаже перемыленными
Рис. 25. Кирпичная кладка с вертикальными поперечными стенками, плитным
утеплителем и воздушными прослойками:
л — стена в Р/2 кирпича; б — стена в 2 кирпича; 1 ~ утеплитель-, 2 — воздушные про-
слойки; 3 — скобы диаметром 3 мм, фиксирующие положение плит утеплителя; 4—
растворные швы.
37
или поясными блоками. На сплошных участках стен и в углах
должна быть обеспечена в пределах ряда кладки продольная пе-
ревязка блоков на глубину не менее 1/4 высоты блока и не менее
20 см.
При однорядной разрезке внутренних стен поясные блоки не
применяются; стеновые блоки соединяются между собой сталь-
ными связями или железобетонными шпонками.
1-й ряд
—
<40
510...580
26.
Кирпичная кладка
попереч-
2-и ряд
1-и ряд ~
2-и ряд
по
2-й ряд
380.
И —И
Рис.
с вертикальными
ными стенками с одноряд-
ной перевязкой:
а —стена толщиной в Р/2 кирпича; б — то же, в 2 кирпича; е — при утолщении внут-
ренней продольной стенки до 1 кирпича; / — продольная стенка; 2 — поперечная стенка;
3 — теплоизоляционный материал (легкий бетон, минеральная засыпка); 4—раствор-
ные армированные диафрагмы (при использовании засыпки).
38
Рис. 27. Кладка с вертикальными поперечными стенками с многорядной пере-
вязкой:
1 — ложковые ряды кладки; 2 — парные тычковые кирпичи для связи продольных сте-
нок; 3 — поперечные стенки; 4 — теплоизоляционный материал; 5 — растворные арми-
рованные диафрагмы (при использовании засыпки).
Рис. 28. Кирпично-бетон-
ная кладка при распо-
ложении тычковых рядов:
а — в одной горизонтальной
плоскости; б — в шахмат-
ном порядке; 1 — легкий бе-
тон или железобетонные
вкладыши; 2 — тычковые
ряды-
39
Продольная перевязка фундаментных блоков должна быть не
менее V2 длины блока и не менее 30 см; поперечная перевязка
не требуется, так как толщина крупных блоков равна толщине
стены.
Толщина горизонтальных и вертикальных (вне пазов) швов
между блоками должна составлять 20 мм, в отдельных случа-
ях — 15—30 мм.
Раствор в горизонтальных швах кладки из крупных блоков
следует укладывать так, чтобы он не доходил с фасада наруж-
ной стены на 15 мм до лицевой грани.
Рис. 2'9. Кладка с уширенным швом:
а — из кирпича; б — из бетонных камней с теплоизоляционной засыпкой; в — из бетон-
ных камней со щелевидными пустотами; / — кирпичная кладка; 2 — уширенный шов.
заполненный теплоизоляционным материалом или раствором; 3 — целый камень; 4 —
продольная половинка; 5 — теплоизоляционная засыпка; 6 — растворные армированные
диафрагмы.
При монтаже наружных стен крупные блоки выравниваются
по наружной плоскости, при монтаже внутренних стен — по од-
ной из плоскостей.
Вертикальные стыки между блоками должны быть тщательно
заполнены бетоном или раствором, чтобы обеспечить монолит-
ность стен, избежать продувания и проникания влаги в помеще-
ния. В необходимых случаях швы утепляют.
При монтаже крупных блоков допускается применение клинь-
ев или гипсовых маяков, толщина которых на 3—5 мм меньше
толщины шва. Забивка клиньев не допускается, при установке в
вертикальное положение блоков клинья должны только осажи-
ваться.
При строительстве зданий из крупных блоков не допускается
на смежных участках отставание монтажа по высоте более вы-
соты этажа. В уровне каждого этажа следует проверять горизон-
тальность рядов кладки.
40
Облегченные многослойные ручные кладки. Многослойные
кладки состоят из конструктивных, облицовочных и теплоизоля-
ционных слоев, соединенных жесткими или гибкими связями.
Существует одиннадцать типов облегченных кладок из кир-
пича, керамических и бетонных камней, в которых для утепления
стен применяются теплоизоляционные плиты или блоки, легкие
бетоны или засыпки из минеральных материалов (рис. 25—29).
В зависимости от условий эксплуатации, климатических усло-
вий, вида теплоизоляционных материалов, необходимой по тре-
бованиям прочности толщины несущего слоя, способа опирания
перекрытий теплоизоляционный слой может находиться внутри
кладки между конструктивными слоями, а также у внутренней
или наружной поверхности кладки.
Перевязка продольных и поперечных стенок многослойных
стен может быть однорядной и многорядной. Продольные и попе-
речные стенки образуют колодцы, которые заполняются тепло-
изоляционными материалами (рис. 26—28). Швы в наружной
стенке должны быть заполнены раствором и с фасада расшиты.
Теплоизоляционные жесткие и полужесткие плиты устанавли-
вают вплотную к поверхностям внутренней стенки и закрепляют
стальными скобами, защищенными от коррозии. Плиты должны
плотно примыкать одна к другой в вертикальных и горизонталь-
ных стыках, а также к кладке поперечных стенок (рис. 25).
Облегченные кладки применяют для несущих стен зданий вы-
сотой до пяти этажей, для самонесущих стен зданий высотой до
девяти этажей, а для неиесущих стен — в зданиях любой высоты
с сухими помещениями или помещениями, имеющими нормаль-
ную влажность воздуха. Кладка с засыпкой допускается в здани-
ях не выше двух этажей и при отсутствии динамических нагрузок.
Для помещений с мокрым режимом облегченные кладки приме-
нять нельзя.
Кладка с облицовкой. Существует два способа выполнения
облицовки — одновременно с возведением стены и по готовой
стене. В первом случае одновременно с кладкой стены устанав-
ливаются лицевые пустотелые керамические камни, лицевой кир-
пич, камни из природных материалов, закладные керамические,
бетонные плиты или плиты из природных камней. При этом воз-
можны два вида соединения облицовочного слоя с кладкой:
жесткое — перевязка облицовочного слоя с кладкой выпол-
няется с помощью тычковых рядов из плит, камней или кир-
пича;
гибкими связями — с помощью стальных анкеров, защищен-
ных от коррозии.
Во втором случае к готовым стенам на растворе или при по-
мощи стальных анкеров крепятся прислонные плиты толщиной
не более 40 мм: керамические, стеклянные, пластмассовые и из
других материалов (рис. 30). Стены должны иметь швы, не пол-
ностью заполненные раствором. Облицовку следует выполнять не
41
ранее чем через 6 месяцев после того, как нагрузка на стены до-
стигла 85% проектной при температуре не ниже Н-5°С#
Для крепления прислонных плит рекомендуется применять
растворы марок не ниже 100 на портландцементах, содержание
щелочей в которых не превышает 0,6% по массе. Крупные обли-
цовочные плиты к готовым стенам должны крепиться на сталь-
Рис. 30. Облицовка кладки прислонными керамическими плитками с креплени-
ем на растворе:
а — стен из кирпича; б — стен из керамических камней; / — керамические плитки; 2 —
раствор для крепления плитки; 3 — кирпич; 4 — керамические камни.
ных анкерах, закрепленных с тыльной поверхности плит или по
торцовым граням. Глубина заделки анкеров в плитах — не менее
15 мм. Анкеры крепятся к специальным стальным петлям, закла-
дываемым в швы кладки при возведении стен. ’
11. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КАМНЯ И РАСТВОРА
ПРИ ЦЕНТРАЛЬНОМ СЖАТИИ
Каменная кладка, состоящая из камней и швов, заполненных
раствором после его затвердевания, является монолитным неод-
нородным упругопластическим телом, обладающим под нагруз-
кой особенностями работы составляющих его материалов.
В. А. Гастев в опубликованной в 1924 г. работе осветил эти
особенности и показал, что даже при центральном сжатии в кла-
дке камень и раствор находятся в условиях сложного напряжен-
ного состояния — они одновременно могут быть подвержены вне-
центренному сжатию, изгибу, растяжению, срезу и смятию.
Основными причинами сложного напряженного состояния
камня и раствора в кладке являются:
1. Неоднородность растворной постели камня: даже при осо-
бо тщательном перемешивании раствора возможно неравномер-
42
шэе распределение вяжущего, заполнителя, добавок и воды; вса-
сывающая способность камня и водоудерживающая способность
раствора по плоскости их соприкосновения неодинакова, вслед-
ствие чего увеличивается неоднородность растворного шва; в
процессе твердения раствора происходит неравномерная его
д
Рис. 31. Схемы напряженного состояния камня и кладке:
а — схема загружения кирпича s кладке; б — прогибы при изгибе кирпичей в кладке
(размеры деформаций увеличены по сравнению с линейными размерами кирпича); в —
схема деформаций при сжатии призм из мало и сильно деформативных материалов; г—
горизонтальные усилия, вызванные поперечным расширением камня и раствора; д —
схема концентрации напряжений и расклинивание камней в бутовой кладке; 1 — рас-
твор; 2 — кирпич; 3 — воздушная полость; 4 — участок местного сжатия; 5 —участок
среза; 6 — прибор для замера деформаций.
усадка (из-за неодинаковой потери воды по поверхности камня),
появляются усадочные напряжения, которые при неблагоприят-
ных условиях могут вызывать отрыв раствора от камня, и камень
окажется опертым на отдельные участки раствора; в процессе
возведения кладки в большинстве случаев поверхность раствора
не разравнивается так, чтобы полностью соответствовать нижней
поверхности камня и чтобы камень был одинаково прижат к рас-
творной постели, что также создает участки растворного шва,
различные по плотности, прочности и жесткости. Образование
таких участков раствора приводит к концентрации напряжений
на участках с большей прочностью и жесткостью.
Схематически работу камня можно уподобить пластинке, по-
коящейся на беспорядочно расположенных и обладающих раз-
личной жесткостью опорах, нагруженной беспорядочно распреде-
ленными нагрузками, вызывающими в камне изгибающие момен-
ты и поперечные силы (рис. 31, а, б).
2. Различие деформационных свойств камня и раствора: при
сжатии кладки на соприкасающихся горизонтальных плоскостях
камня и раствора из-за трения и сцепления невозможны незави-
симые поперечные деформации камня и раствора. На этих плоско-
стях появляются касательные усилия — более жесткие материа-
лы сдерживают деформации менее жестких. Если жесткость рас-
твора меньше жесткости камня, в последнем возникают растяги-
вающие напряжения, суммирующиеся с растягивающими напря-
жениями, возникающими при изгибе, которые могут превзойти
сопротивление камня растяжению, что уменьшает прочность
кладки (рис. 31, в, г). Растягивающие усилия особенно велики
для кладок на растворах низкой прочности.
3. Наличие вертикальных швов в кладке и отверстий в пусто-
телых камнях, способствующих концентрации вблизи них напря-
жений.
4. Неоднородность камней и связанное с этим различие де-
формационных свойств самих камней, уложенных в кладку.
5. Неправильная форма камней, обусловливающая концен-
трацию напряжений на выступающих частях камней (рис. 31, д).
</l2. СТАДИИ РАБОТЫ КЛАДКИ ПОД НАГРУЗКОЙ ПРИ СЖАТИИ
Характер работы кладки и степень влияния многочисленных
факторов на ее прочность объясняются особенностями ее напря-
женного состояния при сжатии.
Работу кладок под нагрузкой в зависимости от величины дей-
ствующих напряжений можно подразделять на четыре характер-
ные стадии.
Первая стадия (рис. 32, а) характеризуется отсутстви-
ем видимых следов повреждения и соответствует усилиям ?/, не
вызывающим трещин в кладке (А/'<^тр, где Л\р-- нагрузка, при
которой появляются первые трещины в кладке).
44
Вторая стадия (рис. 32, б) характеризуется появлени-
ем отдельных вертикальных трещин в кирпичах или камнях и со-
ответствует усилиям N=NT1?. Первые трещины в большинстве
случаев образуются под и над вертикальными швами, что вызы-
вается изгибом и срезом камня, а также концентрацией растяги-
вающих напряжений над этими швами. Нагрузка, при которой
появляются первые трещины (?/=7VTp), зависит от физико-меха-
нических свойств камня и раствора, качества выполнения гори-
зонтальных швов, конструкции и возраста кладки. Нагрузка Л/тр
меньше разрушающей нагрузки N?; как правило, отношение
Рис. 32. Стадии работы кладки при центральном сжатии.
тем меньше, чем слабее раствор (табл. 6). С увеличением
возраста кладки деформативность раствора снижается и кладка
становится более хрупкой, т. е. значение Лйгр приближается к зна-
чению Ар, что необходимо учитывать при оценке запасов прочно-
сти поврежденной кладки или эксплуатируемых каменных кон-
струкций.
Среднее отношение NT$/NP для кирпичной кладки
Таблица 6
Раствор Возраст кладки, сут
3 28 720
Цементный 0,6 0.7 0,8
Цементно-известковый 0,5 0,6 0,7
Известковый 0,4 0,5 0,6
Деформации кладки, работающей в первой и второй стадиях,
при действии постоянной нагрузки стабилизируются во времени.
Третья стадия (рис. 32, в) является продолжением
второй стадии при дальнейшем увеличении нагрузки (Л7гР <;./¥<;
45
При этом развиваются местные вертикальные трещины и
возникают новые, которые, объединяясь друг с другом и с верти-
кальными швами, постепенно расслаивают кладку на отдельные,
самостоятельно работающие вертикальные элементы, каждый из
которых оказывается в условиях внецентренного воздействия на-
грузки. Прекращение роста нагрузки на кладку, работающую в
третьей стадии напряженного состояния, не ведет, однако, к за-
туханию деформаций во времени. Поэтому третья стадия напря-
женного состояния кладки является аварийной и требует немед-
ленной разгрузки этой кладки с последующим ее усилением или
заменой кладки квалифицированными мастерами, с соблюдением
необходимых мер по технике безопасности при соответствующем
техническом надзоре.
Четвертая стадия (рис. 32, а) характеризуется тем,
что даже без увеличения нагрузки развитие деформаций приво-
дит к расслоению кладки на отдельные столбики, которые разру-
шаются вследствие возникновения в сечении эксцентриситета,
продольного изгиба и раздавливания отдельных камней (N=NP),
В любом случае при появлении трещин в кладке немедленно
устанавливают наблюдение за их развитием. Для этого непо-
средственно на кладку, предварительно отбив штукатурку, уста-
навливают перпендикулярно к трещине гипсовые маяки (ориен-
тировочно размерами 300X70X7 мм) и систематически произво-
дят замеры деформаций по каждому маяку с соответствующими
записями в журнал наблюдений, указывая время и дату замера.
На основании натурного обследования здания или сооруже-
ния и анализа журнальных записей о развитии деформаций клад-
ки устанавливают причины их появления и дают заключение о
мерах по устранению и предотвращению дальнейшего развития
деформаций.
13. ОСНОВНЫЕ ©АКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЧНОСТЬ
КЛАДКИ ПРИ СЖАТИИ
Решающее значение для прочности кладки имеют прочность,
размеры, форма камней и наличие пустот в них (рис. 33).
Экспериментально установлено, что прочность кладки повы-
шается при увеличении прочности камня и увеличении его раз-
меров. Например, при увеличении марки каменного материала в
2 раза прочность сплошной кирпичной кладки увеличивается
приблизительно в 1,6 раза, а прочность кладки из крупных бло-
ков в 1,8 раза.
С увеличением размеров камня растет его сопротивление из-
гибу, срезу и растяжению, так как увеличивается момент сопро-
тивления и площадь поперечного сечения камня; уменьшается
количество горизонтальных швов и их отрицательное влияние на
прочность кладки.
Значительно влияет на прочность кладки форма (правиль-
46
ность граней) камня. Чем ровнее постель камня и правильнее
его грани, тем выше прочность кладки. С увеличением отклоне-
ний от правильной геометрической формы прочность кладки
уменьшается, и для кладок из рваного бута даже высокой проч-
ности (марок 300—1000) на прочном растворе марки 100 проч-
ность кладки составляет всего лишь 5—8% прочности камня.
Это объясняется малым количеством площадок контакта между
отдельными камнями, осуществляемого через раствор, отсутстви-
ем должной перевязки, расклиниванием отдельных камней, что
способствует образованию растягивающих и сдвигающих усилий
в кладке вследствие беспорядочного расположения камней и за-
твердевшего раствора в швах кладки.
н.нгс/смг
Рис. 33. Предел прочности кладки в
зависимости от характеристик проч-
ности камня при растворе марки 25:
1 — кладка из сплошных камней правила
ной формы при высоте ряда 50 см; 2 — то
же, при высоте ряда 18—35 см; 3 — то же,
из пустотелых камней; 4 — кладка из кам-
ней правильной формы при высоте ряда
5—15 см; 5 — кладка из бута.
Рис. 34. Предел прочности кладки в
зависимости от предела прочности
раствора при кирпиче и камнях мар-
ки 100:
1 — кладка из сплошных тяжелых бетон-
ных блоков; 2 — то же, из сплошных
обыкновенных камней; 3 — то же, из кир-
пича; 4 — то же, из бута.
Пустоты снижают момент сопротивления и площадь верти-
кального сечения камней, блоков, затрудняют укладку раствора
и увеличивают неравномерность свойств растворной постели.
Прочность кладки из пустотелых обыкновенных бетонных кам-
ней и крупных блоков ниже, чем кладки из сплошных камней и
блоков одной и той же марки. Кроме того, в пустотелых камнях
вертикальные трещины образуются при меньших нагрузках, чем
в полнотелых.
Сопротивление кладки при сжатии R в результате возникно-
вения сложного напряженного состояния в составляющих ее
47
материалах всегда меньше сопротивления камня сжатию Ri, т. е.
R<Rb
На прочность кладки значительно влияют прочность и упру-
гопластические свойства затвердевшего раствора, причем тем
больше, чем меньше высота камня.
С увеличением прочности раствора вначале наблюдается ин-
тенсивный рост прочности кладки, который затем замедляется
и почти прекращается (рис. 34).
При одинаковой прочности раствора кладка на растворах, об-
ладающих большей деформативностью, имеет меньшую проч-
ность, так как с увеличением деформативности раствора в камне
кладки возрастают усилия изгиба, среза и растяжения.
Прочность кладки при сжатии обычно больше кубиковой
прочности раствора, так как за счет сцепления и трения по по-
верхности контакта камня и раствора поперечные деформации
растворных швов ограничены примыкающими к ним камнями.
Следует отметить, что раствор в швах даже после раздавли-
вания обеспечивает передачу давления между смежными по вер-
тикали рядами камня.
Качество кладки характеризуется равномерностью заполне-
ния раствором горизонтальных швов и одинаковым прижимом
камня по всей постели для полного его опирания. Удобоуклады-
ваемость раствора, связанная с его подвижностью, способствует
улучшению качества заполнения швов, причем прочность кладки,
сложенной на подвижных (пластичных) растворах, выше проч-
ности кладки на жестких растворах той же марки.
Кладка на растворах с легкими заполнителями при малой по-
движности слабее, чем кладка на тяжелых растворах той же
марки. Применение для ручной кладки, а также для выполнения
швов и стыков стен из крупных панелей и блоков малоподвиж-
ных (непластичных) растворов недопустимо, так как вызывает
образование неровностей и пустот в швах, что является одной из
причин протекания стыков крупнопанельных и крупноблочных
стен, содействует увлажнению утеплителя в облегченных стенах,
ухудшает звукоизоляцию внутренних стен, уменьшает прочность
кладки на 20—25%. Не рекомендуется применять и растворы
большой подвижности, поскольку за счет уменьшения прочности
и плотности раствора понижается прочность кладки и увеличи-
вается ее деформативность.
Прочность кладки можно повысить, применив ее вибрирова-
ние, при котором достигается почти равномерное и плотное за-
полнение швов (в результате ускоренного отжатия влаги, особен-
но в кирпич или в пористый камень), за счет чего одновременно
снижаются усадочные деформации раствора (рис. 35). Эффект
вибрирования снижается с увеличением высоты камней в связи
с уменьшением степени влияния качества швов на прочность
кладки.
С увеличением толщины шва улучшается заполнение раство-
48
ром всех неровностей камня, что способствует уменьшению мест-
ных напряжений и положительно влияет на прочность кладки.
Однако чем толще швы кладки и деформативнее раствор, тем
больше отрицательное влияние усилий при сложном напряжен-
ном состоянии камня внутри кладки. Толщину горизонтальных
швов принимают в зависимости от состояния поверхности посте-
лей камня, а также от вида кладки (5—30 мм).
В меньшей степени прочность кладки при центральном сжа-
тии зависит от системы перевязки. Необходимо только, чтобы си-
стемы перевязки предотвращали расслаивание кладки на отдель-
ные столбики, для чего следует соблюдать требования по пере-
вязке.
С увеличением возраста кладки, вследствие роста прочности
раствора в швах, растет и прочность кладки: быстрее в раннем
возрасте и медленнее в более поздние сроки (рис. 36, а), при
тД>30 сут. Для кладок из бетонных камней и блоков рост проч-
ности во времени связан также с возможным ростом во времени
прочности каменного материала кладки.
«Сброс» прочности раствора (рис. 18, б) отражается и на
прочности кладки при сжатии (рис. 36, б). Поэтому рост прочно-
сти кладки после одного—трех месяцев твердения при проекти-
ровании обычно не учитывают или учитывают только небольшую
величину.
Прочность кладки зависит также от характера действия на-
грузки. В условиях возведения и эксплуатации кладки несущих
конструкций, начиная с нулевого возраста, испытывают длитель-
ное действие нагрузки от веса вышерасположенных элементов, а
по окончании возведения ~ длительное действие части эксплуа-
тационных нагрузок. Установлено, что если длительная сжимаю-
щая нагрузка УОбж не превышает нагрузку вызывающую по-
явление первой трещины в кладке, то прочность раствора и клад-
ки элементов малой гибкости, для которых влияние продольного
изгиба несущественно (рис. 36, в), будет выше прочности нена-
груженных образцов раствора и кладки. Гибкие элементы под
действием длительной нагрузки уменьшают свою прочность из-за
увеличения продольного изгиба в результате развития пластичес-
ких деформаций.
Если длительная сжимающая нагрузка ^Обж>^тр, то вслед-
ствие структурных изменений и ползучести каменных кладок про-
гиб продольно-сжатых элементов с течением времени возрастает,
увеличивая эксцентриситет, а разрушающая нагрузка уменьша-
ется “ каменная кладка разрушается при напряжениях меньших,
чем временное сопротивление кладки осевому сжатию R. При
этом максимальное напряжение, которое может выдержать клад-
ка неограниченное время (/—^оо) без разрушения, по опытным
данным, 2?дл~0,87? и меньше.
Прочность кладки, а также образование трещин в ней, сог-
ласно опытным данным, при действии многократно повторяю-
49
шейся нагрузки зависят от числа циклов п нагрузки и разгрузки
и отношения
р — CFKji. мин/ Сил. макс,
(9)
где Пкл.мин и окл.макс — соответственно наименьшее и наиболь
шее напряжения в кладке, возникающие от нормативных стати
ческих и повторяющихся нагрузок.
С увеличением числа цик-
лов прочность кладки снижа-
ется. Многократное действие
нагрузки на кладку приводит к
ее разрушению тем быстрее,
чем раньше появятся в кладке
первые трещины.
Сцепление раствора с кам-
нем и тщательное заполнение
вертикальных швов раствором
препятствуют поперечным де-
формациям камня (особенно
кирпича), уменьшают концен-
трацию напряжений, вызывае-
мую нарушением сплошности
Рис. 36. Предел прочности кладки в
зависимости от ее возраста и величи-
ны длительной центрально-сжимаю-
щей нагрузки:
а — из кирпича марки 100 при растворе:
1 — марки 100; 2 — марки 25; 3 — марки
4; б — «сброс» прочности в кирпичной
кладке, вызванный «сбросом» прочности
раствора; о—прочность: 4 — кладок из
кирпича; 5 — кладок из природных камней;
6 — прочность раствора в зависимости от
относительной величины длительно дей-
ствующей сжимающей нагрузки
Рис. 35. Зависимость предела проч-
ности кладки от прочности раствора
при кирпиче марки 125:
; — невибрированной кладки, выполненной
каменщиком ниже средней квалификации;
2 — то же, средней квалификации; 3 —
то же, высокой квалификации; 4 — вибри-
рованной кладки, выполненной каменщи-
ком высокой квалификации.
50
кладки в местах вертикальных швов, однако незначительно вли~
яют на увеличение прочности кладки при сжатии (до 10%).
Особое значение сцепление и хорошее заполнение вертикаль-
ных швов раствором имеют для улучшения монолитности, тре-
щиностойкости кладки и ее сопротивления усилиям изгиба и рас-
тяжения, возникающим при неравномерной осадке фундаментов,
температурных и усадочных деформациях стен, а также для по-
вышения сопротивления кладки сейсмическим и динамическим
воздействиям.
Качество заполнения вертикальных швов определяет эксплуа-
тационные качества стены, уменьшает ее продуваемость, водоне-
проницаемость, влияет на тепло- и звукопроводность.
14. ПРОЧНОСТЬ КЛАДКИ ПРИ ЦЕНТРАЛЬНОМ СЖАТИИ
Рис. 37. Опытный образец — столб клад-
ки из стеновых камней пильных извест-
няков, подготовленный для испытания
на центральное сжатие:
1 — приборы для измерения продольных де-
формаций кладки.
Прочность кладки является основной ее характеристикой на-
ряду со степенью надежности (долговечности). Прочность клад-
ки, как установлено ранее, зависит от ряда факторов и, в первую
очередь, от пределов прочности составляющих ее материалов.
Для установления зависимости между пределом прочности
кладки при сжатии и пределами прочности камня и раствора, вы-
явления упругопластичес-
ких свойств, деформативно-
сти и рассеивания пределов
прочности кладки произво-
дят экспериментальные ис-
пытания образцов-столбов
(рис. 37). В соответствии с
методикой исследований
устанавливают такое коли-
чество экспериментальных
образцов-столбов, резуль-
таты испытания которых на
основании статистической
обработки гарантировали
бы получение достаточно
достоверных данных.
Кладку образцов-столбов
выполняют обычно камен-
щики средней квалификации
из каменного материала од-
ной и той же марки на рас-
творах разных марок, но
одинаковой удобоукладываемости. Размеры образцов-столбов
принимают такими, чтобы в поперечных сечениях была обеспече-
на перевязка кладки, а отношение высоты h образца-столба к
наименьшему размеру поперечного сечения d было бы равно при-
мерно 3.
51
Столбы обычно испытывают кратковременной нагрузкой на
28-й день после их изготовления, а на растворе нулевой марки —
в день их изготовления.
По полученным данным экспериментальных исследований
прочности кладки при сжатии строится ломаная линия, выража-
ющая опытную зависимость
Для получения аналитической зависимости прочности кладки
от прочности составляющих ее материалов на основании экспе-
риментальных данных подбирают некоторую функцию Л —/(Л2),
значение которой при подстановке экспериментальных значений
прочности раствора Л2 при той же прочности (марке) камня 2ч
возможно меньше отличалось бы от соответствующих экспери-
ментальных значений пределов прочности кладки Л.
Результаты обработки большого числа экспериментальных
данных и теоретических исследований кладок различных видов
послужили основанием для предложения разными авторами
(Крейтером, Графом и др.) ряда эмпирических зависимостей
Д = /(Л2). Анализ этих зависимостей, а также многочисленных
опытов с различными кладками позволил профессору Л. И. Они-
щику в 1939 г. предложить эмпирическую гиперболическую зави-
симость, лучше других удовлетворяющую экспериментальным
данным. Эта зависимость, дающая возможность достаточно хо-
рошо описать связь между пределом прочности кладки при цен-
тральном сжатии и пределами прочности раствора и камня, вы-
ражается формулой
(а \
1 •— - ~ (10)
b + K2l(2Rx) 1
где А — конструктивный коэффициент, зависящий от вида и проч-
ности камня и вида кладки:
100+А?1
д__ . __
100m + nRi
(11)
J?i — предел прочности камня при сжатии, кгс/см2; т, п —
эмпирические коэффициенты, зависящие от вида кладки и опре-
деляемые методом подбора по результатам эксперимента; а,
b — эмпирические коэффициенты, зависящие от вида кладки и
факторов, влияющих на прочность кладки, определяемые мето-
дом подбора по результатам эксперимента; й2 — предел прочно^
сти раствора при сжатии, кгс/см2; т] — поправочный коэффициент
для кладки на растворах низких марок. Введен в формулу (10)
после проведения добавочных опытов, устанавливающих пониже-
ние прочности кладки при низких марках раствора. При
у; —1; при Я2<А2/
..52
1]0^2 + (3 —Т|о)/?2
п = -
R'+2R2
2
(12)
где для кладки из кирпича и камней правильной формы 8.2 =
= 0,04Л1, р о=О,75; для бутовой кладки ДУ^0,08/м, ро=уО,25.
В зависимости от вида кладки формула (10) дает семейство
гиперболических кривых (рис. 38). _
При нулевой прочности раствора (Л2 = 0) предел прочности
кладки не равен нулю: Л=ЯМин. Принимая в формуле (10)
Л2=0, получаем
.7?мин—ARi (1 а/Ъ} гр
(13)
Если принять Л2=оо, получим максимально возможную тео-
ретическую (конструктивную) прочность для данного вида клад-
ки
7?макс =
Рис. 38. Предел прочности кладки при центральном сжатии в зависимости от
предела прочности раствора на каменных материалах различной прочности.
Как видно из рис. 38, рост прочности кладки с увеличением
марки раствор_а затухает. Даже при Н2=оо прочность кладки
-Нмакс меньше J?i. Поэтому применение для обычных кладок рас-
творов высоких марок (более 75) не экономично.
15. ПРОЧНОСТЬ КЛАДКИ ПРИ МЕСТНОМ СЖАТИИ (СМЯТИИ)
Местным сжатием (смятием) называются случаи загружения
кладки сжимающими усилиями не всей площади сечения кладки,
а только ее части, остальная же часть сечения остается ненагру-
женпой или менее нагруженной (рис. 39).
53
Рис. 39. Местное сжатие кладки:
я — напряжение только на части сечения;
б — часть сечения подвержена большим на-
пряжениям.
тральном сжатии); F — расчетная
В результате экспериментальных исследований установлено,
что предел прочности кладки, испытывающей местное сжатие,
Лем выше предела прочности кладки при равномерном сжатии по
всему сечению кладки Л, причем тем больше, чем меньше пло-
щадь Лем по сравнению с расчетной площадью сечения F. Это
объясняется тем, что сво-
бодная от нагрузки или ме-
нее нагруженная часть клад-
ки оказывает сопротивление
поперечным деформациям
кладки, испытывающей
местное сжатие (эффект
обоймы).
Предел прочности при
местном сжатии (смятии)
определяется по формуле
(1н)
где R — предел прочности
кладки при равномерном по
всему сечению сжатии (цен-
площадь (более подробно
см. с. 83—85); FCm — площадь смятия.
16. ПРОЧНОСТЬ КЛАДКИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ И СРЕЗЕ
Сцепление раствора с камнем. Прочность сцепления раствора
с камнем и степень конструктивной перевязки камней (кирпича
и блоков) в кладке обусловливают ее монолитность и прочность
при растяжении и срезе.
Прочность сцепления зависит от многих факторов: прочности,,
состава и консистенции раствора, возраста раствора в момент
использования, температурно-влажностного режима твердения
раствора в кладке, абсорбционных свойств камня и состояния его
контактных поверхностей, плоскости контакта раствора с кам-
нем, возраста кладки и др. Каждый из этих факторов может су-
щественно изменить прочность сцепления, поэтому для каждого
вида кладки эта величина устанавливается экспериментальным
путем.
Растяжение кладки бывает:
по неперевязанному сечению, когда направление усилия
перпендикулярно к горизонтальным швам (рис. 40); предел проч-
ности в этом случае определяется нормальным (перпендикуляр-
ным к плоскости горизонтального шва) сцеплением S раствора
с камнем;
по перевязанному сечению, когда направление усилия N па-
раллельно горизонтальным швам (рис. 41); предел прочности
54
определяется касательным (параллельным плоскости горизон-
тального шва) сцеплением Т раствора с камнем.
На основании результатов большого числа опытов при варьи-
ровании факторов, влияющих на прочность, установлено, что ка-
сательное сцепление в 2 и более раза превышает нормальное
сцепление: T^2S.
Рис. 40. Растяжение
кладки по неперевя-
занному сечению в
случае разрушения:
а — схема приложения
нагрузки; б — по кон-
такту камня и раствор-
иого шва; в — по рас-
творному шву; г — по
камню; д — по контакту
камня и растворного
шва, шву и камню.
1
N/F
7
1 2
3
а
41. Растяжение кладки по перевязанному
1Г°
, с
Я
Рис.
сечению:
а — случаи разрушения: 1—1 — по камню; 2—2 — по
контакту раствора с камнем или шву; 3—3 — то же
(косая штраба); б — схема к формуле (18).
б
Пределы прочности кладки при осевом растяжении, растяже-
нии при изгибе и срезе определяются по следующим формулам:
по неперевязанным сечениям:
осевое растяжение —
= (15)
растяжение при изгибе —
Rp .и — 1,57?р;
(16)
55
срез при отсутствии нормальных сжимающих напряжений —
ЯсР = Г; (17)
по перевязанным сечениям:
а) при разрушении по ступенчатому сечению (рис. 41, а):
осевое растяжение —
А. = (18)
Cv
растяжение при изгибе-—
Rр .и ==: 2 Т (19)
C-v
где с — глубина перевязки, d — высота камня. Независимо от
действительной глубины перевязки принимается cjd = 2;
б) при разрушении по плоскому сечению, т. е. камню и верти-
кальным швам:
осевое растяжение —
Д1р/2; (20)
растяжение при изгибе —
7?р.и === (21)
7?iP — предел прочности камня при растяжении.
17. ДЕФОРМАЦИИ КЛАДКИ
Виды деформаций. В каменных кладках различают деформа-
ции двух основных видов: продольные, развивающиеся, главным
образом, вдоль направления действующих сил, и объемные, раз-
вивающиеся во всех направлениях под влиянием изменения тем-
пературы и усадки.
Каменная кладка представляет собою упругопластическое те-
ло, поэтому, начиная с малых напряжений, в кладках помимо
упругих обратимых деформаций развиваются неупругие оста-
точные и частично обратимые деформации.
При сжатии кладки продольными силами, кроме продольных,
развиваются соответствующие им поперечные деформации. Си-
ловые деформации в зависимости от характера приложения на-
грузки и длительности ее действия подразделяются на следую-
щие виды:
1. Кратковременные упругие, или мгновенные. К этим дефор-
мациям приближаются деформации, протекающие при очень бы-
стром загружении — в течение нескольких секунд от начала за-
гружения до разрушения образца. При этом зависимость между
напряжениями и деформациями приближается к линейной.
56
2. Кратковременные деформации, полученные в лаборатор-
ных условиях в течение 1 ч при поэтапном загружении равными
ступенями нагрузки до разрушения образца.
3. Деформации длительного действия нагрузки (даже в тече-
ние нескольких лет).
4. Деформации от многократно повторяющегося действия на-
грузки.
Деформации большинства каменных материалов незначи-
тельны. Основную долю деформаций кладки составляют дефор-
мации раствора в швах кладки. В кладках из кирпича и стено-
вых камней, имеющих большое количество горизонтальных
швов, деформации больше, чем в крупноблочных кладках.
Деформации кладки на слабых растворах увеличиваются, осо-
бенно с ростом толщины горизонтальных швов. Деформатив-
ность кладок на прочных растворах зависит в основном от коли-
чества контактных прослоек между камнем и раствором шва, в
которых не обеспечивается равномерное распределение напря-
жений. Деформациям кладки вдоль действия продольных сйл
способствуют усадочные деформации раствора, быстро нараста-
ющие в начальный период его твердения, длительное действие
нагрузки, а также постепенное разрушение материалов, состав-
ляющих кладку.
Для определения деформативных свойств кладки в лабора-
торных условиях испытывают на центральное сжатие образцы-
столбы по методике, описанной в параграфе 19. По результатам
этих испытаний устанавливают для данного вида кладки зависи-
мость между напряжениями и деформациями, на основании ко-
торой определяют основные деформативные характеристики
кладки (начальный модуль деформации, модуль деформации,
упругую характеристику кладки и др.).
Деформации при однократном загружении кратковременной
нагрузкой и модуль деформации. Экспериментально установле-
но, что при однократном загружении кратковременной нагрузкой
относительная деформация кладки s состоит из упругой ву и не-
упругой деформации вн.у:
е = в у Вы.у-
Неупругие деформации в течение некоторого периода време-
ни после разгрузки частично восстанавливаются. Эта восстанов-
ленная часть деформаций называется деформацией упругого по-
следствия.
Если испытываемый образец загружать по этапам нагрузка-
ми, составляющими некоторую часть от предварительно опреде-
ленной разрушающей нагрузки, и замерять деформации на каж-
дом этапе сразу после приложения нагрузки и после выдержки,
зависимость о — f(s) имеет вид, показанный на рис. 42. Дефор-
мации, измеренные непосредственно после приложения нагруз-
ки, — упругие, связанные с напряжениями линейным законом, а
деформации, развивающиеся в период выдержки под нагруз-
57
кой, — неупругие, увеличивающиеся с ростом напряжений и
представленные на диаграмме в виде горизонтальных площадок.
При большом числе ступеней загружения зависимость между на-
пряжениями и деформациями может иметь вид плавной кривой.
Из рис. 42 следует, что упругие деформации кладки соответ-
ствуют мгновенной скорости загружения образца, а неупругие
деформации развиваются во времени и зависят от скорости за-
гружения образца, причем с увеличением скорости загружения
при одном и том же напряжении неупругие деформации умень-
шаются.
Рис. 42. Диаграмма зависимости про-
дольных относительных деформаций
кладки при ступенчатом (с различны-
ми скоростями и и2) загружении:
/—упругие деформации; 2 — полные де-
формации при гц; 3—то же, при v2 (ui<c2).
Рис. 43. Зависимость продольных
относительных деформаций кладки
и модуля деформаций от напряже-
ний:
1 — по формуле (25);
2 — по формуле (2G).
Модуль деформации кладок, являющихся упругопластичес-
ким телом, определяется криволинейной зависимостью между на-
пряжениями о и относительными деформациями 8, и равен тан-
генсу угла наклона касательной к кривой в точке, соответствую-
щей напряжениям о (рис. 43):
do
£ = tg <р = ——, (22)
tic
где do—бесконечно малое приращение напряжения; d&— бес-
конечно малое приращение относительной деформации кладки,
соответствующее приращению напряжения. _
При относительных напряжениях, не превышающих 0,2/?, на-
чальный модуль деформации £0 практически равен модулю упру-
гости кладки £у, который геометрически выражается тангенсом
угла наклона касательной к началу кривой деформаций:
£0 — £у —tg<p0. (23)
58
Начальный модуль деформаций пропорционален временному
•сопротивлению кладки сжатию В:
Eq — aR,
(24)
где а — упругая характеристика кладки, определяемая опытным
путем для различных видов кладок и групп растворов (табл. 7).
Таблица 7
Упругая характеристика а
Вид кладки Упругая характеристика а
при марках раствора при прочности раствора
200-25 10 4 2 кгс/см2 нуле- вой
1. Из крупных блоков, изготовленных из тяжелого и крупнопористого бетона на тяжелых заполнителях, и тяжелого при- родного камня (у0^ 1800 кг/м3) 1500 1000 750 750 500
2. Из тяжелых природных и цементных бетонных камней и бута 1500 1000 750 500 350
3. Из крупных блоков, изготовленных из легкого, силикатного, автоклавного ячеистого бетона, крупнопористого бе- тона на легких заполнителях и из лег- кого природного камня 750 750 500 500 350
4. Из крупных блоков, изготовленных из безавтоклавных ячеистых золобето- нов 500 500 350 350 350
> .5. Из керамических камней, а также из кирпича глиняного пластического прес- I сования обыкновенного и пустотелого, 1 легкобетонных камней и легких природ- ных камней 1000 750 500 350 200
6. Из силикатного кирпича 750 500 350 350 200
7. Из глиняного кирпича полусухого прессования обыкновенного и пустоте- лого 500 500 350 350 200
Примечания: 1. При определении коэффициентов продольного из- i
гиба для элементов с гибкостью Z0//'^28 или Zo//i<8 (см. параграф 23) до-
пускается принимать упругую характеристику кладки из кирпича всех ви-
дов как из кирпича пластического прессования. |
2. Приведенные в пп. 5—7 значения упругой характеристики для кир-
пичной кладки распространяются на виброкирпичные панели и блоки.
3. Упругая характеристика бутобетона а=2000.
4. Для кладки на легких растворах упругую характеристику следует
принимать по табл. 7 с коэффициентом 0,7.
Зависимость между напряжениями о при сжатии кратковре-
менной нагрузкой и соответствующими им относительными
59
деформациями е наиболее точно может быть описана эмпиричес-
кой формулой, предложенной профессором Л. И. Онищиком:
£ = — = 50[1-(а/#')*],
*4 с»
(25)
где R'—-условное напряжение (предел текучести), при котором
Е—О, т. е. напряжение,
Рис. 44. Кривые изменения модулей дефор-
мации кладки:
/, 1' — на цементном растворе; 2, 2х — на слож-
ном растворе; 3, 3' — на известковом растворе.
Штриховыми линиями показаны кривые, постро-
енные по формуле (25), сплошными — их спрям-
ление при вычислении по приближенной форму-
ле (26).
а&
когда материал приобре-
тает свойства идеально
пластического тела, при
этом касательная к кри-
вой параллельна оси аб-
сцисс (ф = 0).
Показатель степени k
выражает особенности
отдельных видов раство-
ров и изменяется в широ-
ких пределах — от 0,3 до
1,3.
Кривые, выражающие
изменение модулей де-
формаций в зависимости
от степени могут
быть (для практических
целей) спрямлены при
k— 1, как это показано в
левой части рис. 43 и на
рис. 44, что значительно
упрощает расчет по фор-
муле (25), которая прини-
мает вид
(26)
В каменной кладке состояние идеально пластичного тела при
обычных условиях нагружения не может быть достигнуто вплоть
до разрушения кладки, так как H<jR'. Поэтому предел текучес-
ти кладки определяют экстраполяцией участка диаграммы а — s,
построенного по опытным данным, до точки, в которой ср —0. При
расчетах R' выражается через В следующим образом:
R' = рЯ (27)
где р — 1,14-3 — коэффициент пластичности, зависящий от вида
кладки. В практических расчетах для всех видов кладок прини-
мают р—1,1.
Для определения е — полной относительной деформации
кладки от кратковременной нагрузки при любом напряжении а —
используем формулу (26), из которой
G0
следовательно,
do
1 — 6(Rf
(29)
Интеграл решаем методом подстановки. Приняв 1 — ст//?'=
1
=L, dL — — — d(5, откуда do = — R'dL, получаем
R
L
R' f dL
rrJT-
Go
Помня, что Е0 = оьК и = преобразуем формулу (30):
it / а \
& — — — ln( 1 — —— I . (31)
а х цД '
По принятым нормам проектирования 1,1; тогда
1,1 / а \ 1000
8 =------1п( 1^.-----—) ~А----------, (32)
а ' 1,1/? а
13 / а \
где А = ——— In ( 1--------------) — коэффициент, значения кото-
1000 1,1/Г '
рого приведены ниже:
a/R- 0,1 0,2 0.3 0,4 0,5 0.6 0.7 0,8 0 9 1.0
д.103 0,11 0,22 0,35 0,50 0,67 0,86 1,11 1,43 1,8 7 2,61
При расчете некоторых конструкций, например бетонных и
железобетонных, пользуются средним модулем — модулем упру-
гопластичности, представляющим собой тангенс угла наклона
секущей к кривой ст—s в точке с заданным напряжением ст:
/Зср—^фср. (33)
Модуль упругопластичности Еср меньше модуля упругости EY
и является переменной величиной, так как угол срср меняется в
зависимости от напряжений ст (рис. 43).
Величины, вычисляемые по формулам (26) и (32), получен-
ным на основе экспериментальных данных при определенном ре-
жиме исследования, могут давать отклонения в реальных усло-
виях загружения конструкций, так как неупругие деформации
61
зависят не только от напряжении, но и от режима загружения.
При этом следует отметить, что начальный модуль деформаций
(модуль упругости) £0 = £у кладки не зависит или мало зависит
от режима загружения.
В связи с изложенным с достаточной для практических целей
точностью согласно нормативным данным проектирования ка-
менных конструкций принимается:
а) при определении усилий в кладке, рассматриваемой в пре-
дельном состоянии сжатия, если деформации определяются и ог-
раничиваются совместной работой с элементами конструкций из
других материалов,
Е = О,5£о; (34)
б) при определении деформаций кладки от продольных или
поперечных сил, усилий в статически неопределимых рамных си-
стемах, в которых элементы конструкций из кладки работают сов-
местно с элементами из других материалов, периода колебаний
каменных конструкций, жесткости конструкций и т. п.
£ = О,3£о. (35)
Модуль сдвига кладки
G = О,4£о. (36)
Модули упругости и деформации кладок из природных кам-
ней принимают по данным исследований, включенным в инст-
рукции, утвержденные республиканскими госстроями.
Деформации при длительном действии нагрузки. При любых
напряжениях от кратковременной нагрузки относительные де-
формации кладок
О' / 8 ц. у \ О'
_ I 1 “Г ~ " ) == Т|
Еу X Еу / Су
(37)
где
еу
(38)
коэффициент, характеризующий неупругие деформации кладок.
Неупругие деформации при длительном действии нагрузки
возрастают даже без увеличения нагрузки при неизменных на-
пряжениях сжатия Ообж- Это свойство каменной кладки назы-
вают ползучестью, а соответствующие деформации — деформа-
циями ползучести епл.
Наиболее интенсивно деформации ползучести увеличиваются
в начальный период нагружения. При Ообж^отр (напряжение,
62
при котором в кладке появляются первые трещины) прирост
деформаций ползучести постепенно затухает и через 3—5 лет
почти прекращается, а при аОбж>атр деформации ползучести
продолжают интенсивно нарастать, доводя кладку до разруше-
ния (рис. 45).
При длительном загружении и
напряжениях ообж^отр неупругие
деформации вызываются только
ползучестью:
Вн.у — Впл •
(39)
В этих случаях деформации пол-
зучести Вил прямо пропорциональны
действующим напряжениям о, т. е.
Рис. 45. Зависимость относи-
тельных деформаций ползучес-
ти кладки от длительности ее
выдерживания под постоянной
нагрузкой.
8пл —Л.7*!.
(40)
Пользуясь формулами (38) —
(40), получим
где Аг — величина, зависящая от материалов, длительности дей-
ствия нагрузок, возраста кладок и т. п.
В некоторых случаях необходимо учитывать деформации,
возникающие как при кратковременной, так и при длительной
нагрузке (например, в многослойной конструкции наиболее на-
пряженный при кратковременной нагрузке слой может с тече-
нием времени разгружаться, а в менее напряженных слоях на-
пряжения могут увеличиваться).
Относительные полные деформации (без учета усадки) еЯолп
при длительном приложении нагрузки, включающие кратко-
временные деформации и деформации ползучести, определяются
по формуле
Вполн=='це, (42)
где в — относительная деформация при кратковременной на-
грузке, определяемая по формуле (32); ц — коэффициент, при-
нимаемый в зависимости от материала и вида каменной кладки:
Кладка
Из керамических камней с вертикальными щелевидными пустотами
(высота камня 113,8 см) 1,8
Из глиняного кирпича пластического и полусухого прессования 2,2
Из крупных блоков или камней, изготовленных из тяжелого бетона 2,8
Из силикатного кирпича, а также легкобетонных п силикатных
крупных блоков 3,0
Из крупных блоков и камней, изготовленных из автоклавного ячеис-
того бетона 3f5
63
В соответствии с изменением скорости загружения зависи-
мость о—е может быть представлена кривой, которая располо-
жена в пределах поля деформаций. Поле деформаций ог-
раничено слева кривой мгновенных (упругих) деформаций,
справа — предельных полных деформаций (при ^оо) и
сверху — кривой зависимости пределов прочности от длитель-
ности приложения нагрузки.
Рис. 46. Продольные отно-
сительные деформации клад-
ки при повторных нагруз-
ках.
Деформации при многократно пов-
торном действии нагрузки. Многократ-
ные повторения циклов загружения и
разгрузки кладки до напряжений
приводят к постепенному на-
коплению неупругих деформаций —
деформаций ползучести еПл. Если од<
<оТр, прирост остаточных деформаций
при многократном повторном действии
нагрузки быстро прекращается. При
этом тангенс угла наклона к выпрямля-
ющейся кривой разгрузки фр характе-
ризует модуль деформаций при повтор-
ных нагрузках Ер. По величине Ер при-
ближается к начальному модулю де-
формаций — модулю упругости (рис.
46):
£р=Е0=£у. (43)
При напряжениях оа^отр после некоторого числа циклов
нагрузки — разгрузки неупругие деформации начинают неогра-
ниченно расти и образец разрушается (см. рис. 45).
Деформации усадки зависят от материалов, составляющих
кладку. Деформации кладки из глиняного обожженного кирпича
незначительны и не учитываются при расчете.
Для кладок из силикатного кирпича и из камней тяжелого
или легкого бетона на цементном или силикатном вяжущем
ЕУс — 3-Ю-4; для кладки из автоклавного ячеистого бетона
еус—::4-Ю-"1; из неавтоклавного ячеистого бетона £Ус = 8-10"~4.
Температурные деформации, возникающие под влиянием из-
менения температуры, зависят от материалов кладки и коэффи-
циента линейного расширения кладки at:
Материалы кладки
а
t
Кирпич глиняный обыкновенный, пустотелый и керамические
камни 0,000005
Кирпич силикатный, камни бетонные и бутобетонные 0,00001
Камни природные, камни и блоки из ячеистых бетонов 0,000008
Коэффициенты линейного расширения кладки из других ма-
териалов допускается принимать по опытным данным.
64
Коэффициент трения. При расчете кладки на срез (сдвиг) по
иеперевязанным сечениям, испытывающим нормальные сжи-
мающие напряжения, необходимо учитывать силы трения, пре-
пятствующие срезу кладки. Эти силы прямо пропорциональны
нормальным сжимающим напряжениям и зависят от коэффици-
ента трения f. В свою очередь, коэффициент трения зависит от
вида материала и состояния соприкасающихся поверхностей.
При расчетах его значения следует принимать по табл. 8.
Таблица 8
Коэффициенты трения f
Материал Коэффициент трения / при поверхности
сухой влажной
Кладка по кладке или бетону 0,7 0,6
Дерево по кладке или бетону 0,6 0,5
Сталь по кладке или бетону 0,45 0,35
Кладка и бетой по песку или гравию 0,6 0,5
То же, по суглинку 0,55 0,4
То же, по глине 0,5 0,3
Глава X НАГРУЗКИ. НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛАДКИ
18. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ
При проектировании каменных конструкций необходимо учи-
тывать нагрузки и воздействия на стадиях их возведения и
эксплуатации, а также при изготовлении, хранении и транспор-
тировании.
Нагрузки и воздействия делятся на постоянные и временные.
Постоянными называются нагрузки и воздействия, ко-
торые при строительстве или эксплуатации здания или сооруже-
ния действуют постоянно (вес и давление грунтов, вес частей
зданий и сооружений).
Временными называются такие нагрузки и воздействия,
которые в отдельные периоды строительства и эксплуатации
здания или сооружения могут отсутствовать (нагрузки на пе-
рекрытиях и покрытиях от оборудования, людей, снега и др.).
Временные нагрузки и воздействия подразделяются, в зави-
симости от продолжительности действия, на длительные, крат-
ковременные и особые.
3 389
65
Длительные нагрузки и воздействия действуют продолжи-
тельное время (вес стационарного оборудования, давление газов,
жидкостей и др.) г
Кратковременные воздействия и нагрузки действуют непро-
должительное время (ветровые, снеговые нагрузки, вес людей
и др.).
Особые нагрузки и воздействия возникают в исключительных
случаях (сейсмические, взрывные, просадка оснований, аварий-
ные и др.)
Сочетания усилий, вызываемых нагрузками и воздей-
ствиями, должны учитывать наиболее неблагоприятные, реально
возможные сочетания нагрузок и воздействий.
Основные сочетания нагрузок первой группы состоят из пос-
тоянных, длительных и одной кратковременной. Основные соче-
тания нагрузок второй группы состоят из постоянных, длитель-
ных и уменьшенных на коэффициент 0,9 двух и более кратковре-
менных нагрузок. Особые сочетания нагрузок состоят из посто-
янных, длительных, возможных кратковременных и одной из
особых нагрузок. При этом все нагрузки, кроме постоянных,
длительных и особых, принимаются с коэффициентом 0,8.
Нормами устанавливаются наибольшие нагрузки и воздей-
ствия, возникающие при нормальной эксплуатации зданий и со-
оружений, которые называются нормативными нагрузками.
Нормативную объемную массу кладки при расчетах прини-
мают в зависимости от вида кладки.
Возможные отклонения нагрузок от нормативных учитывают
коэффициентами перегрузки, значения которых принимаются в
зависимости от вида нагрузок согласно главе СНиП «Нагрузки
и воздействия. Нормы проектирования».
Произведения нормативных нагрузок £Н(РИ) на соответ-
ствующие коэффициенты перегрузок п называют расчетными
нагрузками g(P),
19. НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Нормативным сопротивлением кладки сжатию К11 называет-
ся предел прочности кладки в возрасте 28 суток, устанавливае-
мый с учетом статистической изменчивости на основе испыта-
ний образцов кладки в виде столбов высотой h^3d (где d—
наименьший размер поперечного сечения) в количестве, доста-
точном для получения достоверных данных.
При исследовании на сжатие с боковых сторон в средней
части испытываемого образца (рис. 37) устанавливают механи-
ческие приборы для измерения деформаций — индикаторы ча-
сового типа с погрешностью измерений не более 0,01 мм. Базу
приборов (высоту образца, на которой измеряются деформации)
принимают кратной целому количеству рядов кладки (высота
камня плюс толщина горизонтального шва) и не более d. На-
66
нагрузку.лр и характер
Рис. 47. Кривые нормального
распределения прочности:
1 — опытная (статистическая); 2
теоретическая кривая Гаусса.
грузка на образец подается ступенями, приблизительно равны-
ми 0,1 Np, с выдержкой на каждой ступени 5 мин. Общая про-
должительность испытания образца обычно составляет около 1 ч.
Во время испытания фиксируют: на каждой ступени нагрузки со-
ответствующие ей мгновенные (сразу после приложения нагруз-
ки) и полные (после выдержки) деформации кладки; нагрузку
Л^Тр, при которой появляются первые трещины, характер их об-
разования и развития; разрушающе
разрушения образца.
Результаты испытаний обраба-
тываются вероятностно-статистичес-
кими методами, которые в част-
ности, учитывают изменчивость
свойств кладки и составляющих ее
материалов, возможность превыше-
ния действительных сопротивлений
над нормативными, а также оцени-
вается степень надежности (досто-
верности) расчетных параметров.
Показатели прочности идентич-
ных образцов кладки обычно под-
чиняются нормальному закону рас-
пределения Гаусса — Лапласа
(рис. 47)
(ВгЯ)г
I = *_ е~ 2°’ , (44)
о42л
где / — число случаев, соответствующих значению Rx; К —
среднее значение показателей пределов прочности испытанных
образцов кладки (временное сопротивление); Rx — текущий по-
У2 Пг ‘Si2
----------------------------------------------среднее
квадратическое отклонение (стандарт) статической кривой рас-
пределения; п— число образцов; Si ~ Rx — R— разность теку-
щего и среднего значений показателей пределов прочности об-
разцов кладки; гц — число образцов кладки, имеющих одинако-
вое значение S^
При определении нормативной прочности кладки Ra необхо-
димо учитывать, что действительная прочность кладки может
отличаться от средней статистической. Поэтому на основе опыта
строительства в расчет вводят показатели прочности кладки со
степенью надежности 95,4%; при этом нормативное сопротивле-
ние кладки должно быть равно наименьшему контролируемому
значению временного сопротивления кладки:
Ян = R— ап — Л (1—— аУ)> (45)
67
3*
где о = с//Л— коэффициент вариации (изменчивости) прочности
кладки; коэффициент а —2 (в этом случае нормированная
обеспеченность не менее 0,954).
В результате обработки полученных экспериментальных дан-
ных ориентировочные коэффициенты вариации v таковы:
Для обыкновенной кладки из кирпича, камня и
крупных блоков 0,15
Для вибрированной кладки из кирпича и крупных
блоков, изготовленных из автоклавных ячеистых .бе-
тонов 0,18
Для кладки из крупных блоков, изготовленных из
крупнопористого бетона и из автоклавного ячеисто-
го бетона 0,2
Расчетные сопротивления кладки определяют делением нор-
мативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты бе-
зопасности по кладке k$\
Р = P”/k6.
Коэффициенты устанавливаются путем статистической
обработки большого числа опытных данных по разным видам
кладок, испытанных на сжатие, растяжение, изгиб и срез
(табл. 9).
Таблица 9
Коэффициенты безопасности по кладке
Вид кладки Коэффициент безопасности по кладке feg при
сжатии растяжении, изгибе, срезе
Из кирпича, стеновых обыкновенных камней и крупных блоков Из крупных блоков, изготовленных из крупнопо- ристого бетона и ячеистого бетона автоклавного твердения Вибрироваиная кирпичная 1,4 1,6 1,2 1,575 1,35 1,44;
Расчетные сопротивления кладки Р определяются СНиП
«Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирова-
ния^ делением среднего (ожидаемого) предела прочности клад-
ки R на коэффициент k, учитывающий факторы, которые могут
вызвать неблагоприятные отклонения пределов прочности клад-
ки от ее наиболее вероятных значений:
= R/k, (47)
где
k = 1—2у
(48)
68
При сжатии всех видов кладки (кроме вибрированной) &~2У
вибрированной — & —2,5. При растяжении, изгибе и срезе для
всех видов кладки k — 2,25.
По данным исследований различных видов кладки столбов
и простенков площадью сечения более 0,3 м2, выполненной при
положительных температурах, определены расчетные сопротив-
ления кладки R (см. главу СНиП «Каменные и армокаменные
конструкции. Нормы проектирования»).
Расчетные сопротивления при расчете каменных конструк-
ций на выносливость, а также по образованию трещин при мно-
гократно повторяющихся нагрузках умножают на коэффициент
^ркл, принимаемый в зависимости от коэффициента асимметрии
Ркл [см. формулу (9)]:
Ркл 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
йркл 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9
20. КОЭФФИЦИЕНТЫ УСЛОВИИ РАБОТЫ
И КОЭФФИЦИЕНТЫ НАДЕЖНОСТИ
Коэффициенты, учитывающие условия работы конструкций
или отдельных материалов конструкции, не учитываемые в рас-
чете прямым путем, называются коэффициентами условий ра-
боты т. При благоприятных условиях т>1, при неблагоприят-
ных m< 1.
Коэффициенты т вводят множителями к расчетным сопро-
тивлениям материалов, когда оценивают условия работы; от-
дельных материалов элемента (например, в расчете элементов
с продольным армированием и элементов комплексной конструк-
ции), или множителем непосредственно в формулу расчета эле-
мента при оценке условий его работы в целом (например, в фор-
мулу расчета по раскрытию трещин внецентренно-сжатой ка-
менной кладки).
При проверке прочности зимней неармированной кладки ее
расчетное сопротивление следует умножать на коэффициент mf.
При сжатии отвердевшей после оттаивания кладки из кирпича
и камней правильной формы т'к = 1, для бутовой кладки из по-
стелистого камня т'= 0,8. При растяжении, изгибе и срезе
отвердевшей кладки всех видов по растворным швам /??/, = 0,5.
Расчетное сопротивление зимней армированной сетками
кладки умножается на коэффициент т/ф при сжатии в стадии
оттаивания /тУ = 0,5, для отвердевшей кладки т' ~ 0,7.
При недостаточной изученности действительной работы и
предельных состояний отдельных видов конструкций, а также
для обеспечения надежности зданий и сооружений повышенной
степени ответственности и капитальности в расчеты вводится
69
коэффициент надежности ks. На этот коэффициент делят пре-
дельную несущую способность либо расчетные сопротивления,
или умножают на него значения расчетных нагрузок, усилий.
Глава 4. МЕТОД РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ КАМЕННЫХ
И АРМОКАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ
21. СУЩНОСТЬ МЕТОДА
До 1938 г. в СССР строительные конструкции (в том числе
и каменные) рассчитывали по допускаемым напряже-
ниям, без учета пластических свойств материалов, что приво-
дило к перерасходу материалов.
Недостатки этого метода побудили советских ученых к вы-
полнению специальных исследований и разработке метода рас-
чета, который лучше отвечал бы упругопластическим свойствам
материалов. Новый метод расчета — по разрушающим
усилиям — был введен в действие в 1938 г. для расчета же-
лезобетонных конструкций, а в дальнейшем распространен на
каменные и армокаменные конструкции. Этот метод имел не-
оспоримое преимущество перед методом расчета по допустимым
напряжениям, однако его основным недостатком были единые
нерасчлененные коэффициенты запаса прочности, которые не
могли оценить изменчивость нагрузок различных видов (собст-
венного веса, гидростатического давления, постоянных и вре-
менных, снеговых, ветровых и прочих нагрузок). Это приводило
к неправильной оценке несущей способности конструкций,
большей частью к завышению, а иногда, наоборот, к занижению
ее величины.
С 1956 г. в Советском Союзе в качестве основного метода
расчета строительных конструкций принят метод расчета п о
предельным состояниям.
При расчете по предельным состояниям вместо единого ко-
эффициента запаса прочности вводят систему расчетных коэф-
фициентов, гарантирующих конструкцию от наступления пре-
дельных состояний при самых неблагоприятных сочетаниях
нагрузок и при наименьших прочностных характеристиках ма-
териалов. Этим же методом определяют прочность сечений по
стадии разрушения.
Под предельным понимают состояние, при котором конструк-
ции перестают удовлетворять предъявляемым к ним в процессе
эксплуатации требованиям, т. е. теряют способность сопротивля-
ться внешним нагрузкам и воздействиям или получают недо-
пустимые перемещения или местные повреждения.
70
Каменные конструкции должны отвечать требованиям
расчета по несущей способности — прочности и устойчивости
конструкций, усталости материала (предельные состояния пер-
вой группы) и по пригодности к нормальной эксплуатации (пре-
дельные состояния второй группы).
Расчет по предельным состояниям первой группы должен
предотвратить конструкцию от:
разрушения (расчет на прочность);
потери устойчивости формы конструкции (расчет на про-
дольный изгиб, устойчивость тонкостенных конструкций и т, п.);
потери устойчивости положения (расчет на опрокидывание
или скольжение);
усталостного разрушения (расчет на выносливость конструк-
ции при воздействии многократно повторяющейся нагрузки);
разрушения при совместном воздействии силовых факторов
и неблагоприятных влияний внешней среды (попеременного за-
мораживания — оттаивания, увлажнения — высушивания, дей-
ствия агрессивной среды).
Расчет по предельным состояниям второй группы должен
предотвратить конструкцию от недопустимого раскрытия тре-
щин и чрезмерных деформаций.
22. РАСЧЕТ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ
СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ ГРУПП
Расчет конструкций по предельному состоянию первой группы
(по несущей способности — прочности или устойчивости). про-
изводят так, чтобы максимальные возможные усилия от внеш-
них расчетных нагрузок или от воздействий с учетом коэффици-
ентов перегрузки в сечении элемента не превышали его мини-
мальную расчетную несущую способность:
N С Ф(/?> Si, mt), (49)
где N — расчетное усилие в сечении при наиболее невыгодном
сочетании нагрузок или воздействий; Ф — функция, соот-
ветствующая виду усилия (сжатие, изгиб и т. д.), характеризу-
ющая расчетную несущую способность сечения; R — расчетное
сопротивление кладки; Si — геометрические характеристики се-
чения конструкции; mt — коэффициенты условий работы кон-
струкции, учитывающие факторы систематического характера,
не отражаемые в расчетах прямым путем.
Расчет конструкций по предельному состоянию второй группы
(по пригодности к нормальной эксплуатации) ведется по фор-*
муле
A f, (50)
где Д — перемещение, или деформация, являющееся функцией
нормативных или расчетных нагрузок, механических (упругих
71
и.пластических) свойств материалов и геометрических характе-
ристик конструкции; f — предельно допустимая величина пере-
мещений, деформаций, амплитуд колебаний или раскрытия
трещин.
Необходимость расчета по деформациям вызывается требо-
ванием нормальной эксплуатации конструкций, прочность и ус-
тойчивость которых обеспечена, поэтому элементы каменных и
армокаменных конструкций по деформациям рассчитывают по
нормативным нагрузкам.
Расчет по образованию или раскрытию трещин элементов
каменных и армокаменных конструкций производится на воз-
действие расчетных или нормативных нагрузок.
Усилия в каменных и армокаменных конструкциях опреде-
ляют в предположении упругой работы материалов. При спе-
циальном обосновании разрешается учитывать перераспределе-
ние усилий, вызываемое раскрытием швов или пластическими
деформациями.
Глава 5. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ И СЕЧЕНИЙ
НЕАРМИРОВАННЫХ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ
ПЕРВОЙ ГРУППЫ (ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ)
23. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ЦЕНТРАЛЬНОЕ СЖАТИЕ
Каменные и армокаменные конструкции в законченных зда-
ниях и сооружениях по предельным состояниям первой группы
рассчитывают, как правило, на воздействие расчетных нагрузок,
а в незаконченных — на воздействие нормативной ветровой
нагрузки при расчетных значениях других нагрузок.
Сцепление раствора с каменным материалом отличается
большой изменчивостью, поэтому обычно расчет каменных кон-
струкций выполняется без учета сопротивления кладки растя-
жению по неперевязанным сечениям (за исключением случаев
расчета на сейсмические нагрузки).
Продольный изгиб элементов при центральном сжатии. При
сжатии элементов, обладающих определенной гибкостью, их не-
сущая способность снижается вследствие влияния продольного
изгиба.
При расчете на центральное сжатие элементов из материа-
лов, близких по своим свойствам к упругим и имеющих площад-
ку текучести (например, мягкая сталь), влияние продольного из-
гиба учитывается так же, как для элементов из упругих ма-
териалов — уменьшением основного допустимого напряжения
через коэффициент продольного изгиба ф0. Коэффициент про-
72
дольного изгиба при постоянном модуле упругости определяется
отношением критического напряжения о°;р к пределу текуче-
сти R':
<Ро = а»р/Л'.
(51)
Для вычисления а° используем формулу Эйлера
Р°кр - пВД2, (52)
откуда критическое напряжение при постоянном модуле упру-
гости материала Ео
А°<Р л2Е01 / г \2
=Л^==~м— = я2£°(т) ’i
о
(53)
где I — момент инерции сечения; Zo — расчетная высота элемен-
та; г — радиус инерции сечения.
При расчете на центральное сжатие каменных конструкций,
являющихся упругопластическими элементами, в которых зави-
симость между напряжениями и деформациями не подчиняется
закону Гука, влияние продольного изгиба по предложению
проф. Л. И. Онищика учитывается снижением предела прочнос-
ти кладки с помощью коэффициента продольного изгиба ф.
Этот коэффициент (при переменном модуле деформаций Е, со-
ответствующем криволинейной зависимости о — е) определяет-
ся отношением критического напряжения цкр к условному пре-
делу текучести кладки R'\
Ф = ЩфЖ (54)
Для его вычисления в формулу Эйлера (52) вместо постоян-
ного модуля упругости Во вводим переменный модуль деформа-
ций Е. При этом критическая сила для каменного элемента
Лир = (55)
а критическое напряжение с учетом, что о = акр и Е =
= £0(1-окр/В'),
Рнр л2Е/ л2/£0(1 -Пкр/^)
Икр ~ = рр =
о о
= ji2£o(l-oKpRWW2, (56)
или, выполнив некоторые преобразования, получим
акр ” 1 + IR' (57):
73
Разделив правую и левую части выражения (57) на R' и ис-
пользовав формулу (54), получим коэффициент продольного
изгиба для каменных элементов постоянного по длине се-
чения:
Икр Чкр/.А/ фо
ф = ! + ф0 • (58'
Как известно, условный предел текучести для каменных кла-
док/?'—^. Принимая и используя формулы (51), (53)
и (56), получаем
эх2 / г \2 / „ г \2 а
ч” = тг а гг) = 9Оат) = 9^
(59)
Для прямоугольного сечения г = Л/У12, где h — высота се-
чения. Тогда
/ /г \2 а ф0 —0,751/а )— 0,75 . (60) \ 1о /
Обозначив
10 т/ ЮОО 1/ 1000 V =—И = , (61) пр г К а f а 4 ' /от/ 1000 1/ 1000 № — 1/ —• № 1/ (62) пр h , г а га
и подставив V из выражения (61) в формулу (59), а № из вы-
ражения (62) в (60), получаем для сечений произвольной
формы
а 9000 фо = 9 - = ; (63) /i/д^у \ ПР/ У а /
для прямоугольных сечений
а 750 Фо — 0,75 - (64) /у 1000 У 2 \ ПР / У а /
Используя зависимость (58), получим коэффициент про-
дольного изгиба сечений произвольной формы каменных эле-
ментов:
74
__ Фо _ 1________1_______________
1 + фо 1/фо + 1 /Г 9000
/ЩЦИ
пр
= —1---------; (65)
(W2 , .
------ -ь I
9000
для прямоугольных сечений
Фо ___ 1_______________1________
«Р 1 + фо 1/фо + 1 1 /Г 750 1
7ЬпЙ + 1
4 пр 7
= —----------. (66)
(^пр)2
’----— + 1
750
В этих формулах V —приведенная гибкость сечений про-
извольной формы; Z£p — приведенная гибкость прямоугольно-
го сечения; /0“ расчетная высота (длина) элемента; г — мень-
ший радиус инерции сечения; h — меньший размер прямоуголь-
ного сечения; а — упругая характеристика кладки (см. табл. 7).
Значения коэффициента ср при упругой характеристике клад-
ки а = 1000 сведены в табл. 10, а при различных значениях а —
в табл. 11. Для определения коэффициента ср необходимо пред-
варительно вычислить приведенную гибкость V по форму-
ле (61) или по формуле (62), а затем по или
пользуясь табл. 10 или 11, получить численные значения ср.
Длительные деформации, развивающиеся вследствие ползу-
чести каменных кладок с течением времени, способствуют уве-
личению прогиба продольно-сжатых элементов, что, в свою оче-
редь, увеличивает эксцентриситет и уменьшает разрушающую
нагрузку. Влияние длительных деформаций учитывается введе-
нием в расчет коэффициента тдл, определяемого по формуле
А/'дл / 1,2еодл
Щдл = 1 — Ц 1 "Г
(67)
где ц — коэффициент, принимаемый по табл. 12; _А/ДЛ — расчет-
ная продольная сила от длительно действующих нагрузок;
N — расчетное продольное усилие от всех нагрузок; h' — высо-
та сечения; еОдл — эксцентриситет от длительно действующих
нагрузок.
При /?/>30 см или г^8,7 см коэффициент тдл принимается
равным 1.
75
Таблица 10
Коэффициенты продольного изгиба ср при а=1000
хпр <р Лпр Хпр
4 14 1 16 56 0,74
5 17,5 0,98 18 63 0,7
б 21 0,96 20 70 0,65
7 24,5 0,94 22 76 0,61
8 28 0,92 24 83 0,56
9 31,5 0,9 26 90 0,52
10 35 0,88 28 97 0,49
11 38,5 0,86 30 104 0,45
12 42 0,84 32 111 0,42
13 45,5 0,81 34 118 0,38
14 49 0,79 36 125 0,35
15 52,5 0,77 38 132 0,31
40 139 0,27
Таблица 11
Коэффициент продольного изгиба ср при различных значениях а
Гибкость Упругие характеристики кладки а
Xй V 1500 юоо 750 500 350 200 100
4 14 1 1 1 0,98 0,94 0,9 0,82
5 17 0,99 0,98 0,97 0,94 0,91 0,86 0,75
6 21 0,98 0,96 0,95 0,91 0,88 0,81 0,68
7 24 0,96 0,94 0.93 0,88 0,84 0,76 0,61
8 28 0,95 0,9'2 0,9 0,85 0,8 0,7 0,54
9 31 0,93 ' 0,9 0,87 0,82 0,76 0,65 0,48
10 35 0,92 0,88 0,84 0,79 0,72- 0,6 0,43
11 38 0,9 0,86 0,81 0,75 0,68 0,56 0,38
12 42 0,88 0,84 0,79 0,72 0,64 0,51 0,34
13 45 0,86 0,81 0,76 0,69 0,6 0,47 0,31
14 49 0,85 0,79 0,73 0,66 0,57 0,43 0,28
15 52 0,83 0,77 0,7 0,63 0,53 0,4 0,25
16 56 0,81 0,74 0,68 0,59 0,5 0,37 0,23
17 59 0,79 0,72 0,65 0,56 0,47 0,35 '
18 63 0,77 0,7 0,63 0,53 0,45 0,32
20 69 0,73 0,65 0,58 0,48 0,4 0,28
22 76 0,69 0,61 0,53 0,43 0,35 0,24
24 83 0,65 0,56 0,49 0,39 0,32 0,22 1—<
26 90 0,61 0,52 0,45 0,36 0,29 0,2 •—
28 97 0,57 0,49 0,42 0,34 0,27 0,18 '
30 104 0,53 0,45 0,39 0,32 0,25 0,17 —
32 111 0,49 0,42 0,36 0,29 0,28 0,16 1
34 118 0,44 0,38 0,32 0,26 0,21 0,14
36 125 0,4 0,35 0,29 0,24 0,19 0,13
38 132 0,36 0,31 0,26 0,21 0,17 0,12 —-
40 139 0,33 0,27 0,23 0,19 0,16 0,11 —
76
Таблица 12
Значения коэффициента г)
ХЛ лпр ^пр Коэффициент т] для кладки
из глиняного кирпича, кам- ней и крупных блоков из тяжелого бетона, из при- родных камней всех видов из силикатного кирпича, камней и крупных блоков из легкого и ячеистого бетона
при проценте продольного армирования
0,1 и менее 0,3 и более 0,1 и менее 0,3 и более
<10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 Прим та д прини При п] определяю! <35 42 49 56 63 70 76 83 90 97 104 Ш 118 125 132 139 е ч а и и е. Д маются как / эоценте ар ми хя иптерполя 0 0,04 0,08 0,12 0,15 0,20 0,24 0,27 0,31 0,34 0,38 0,42 0,46 0,49 0,53 0,57 ля пеармиро 1ля кладки с эования боле цией. 0 0,03 0,07 0,09 0,13 0,16 0,20 0,23 0,26 0,29 0,32 0,35i 0,38 0,42 0,45 0,48 ванной клади армирование е 0,1, но мез 0 0,05 0,09 0,14 0,19 0,24 0,29 0,33 0,38 0,42 0,47 0,52 0,57 0,61 0,66 0,71 и значения ь м 0,1% и ме] тее 0,3 коэф( 0 0,03 0,08 0,11 0,15 0,19 0,22 0,26 0,3 0,33 0,37 0,41 0,44 0,48 0,52 0,56 коэффициен- те. |ящиеиты и
Распределение значений коэффициентов <р и тдл по длине
сжатых столбов и стен показано на рис. 48.
Расчетная высота (длина) элемента. Расчетную высоту камен-
ных стен и столбов /0 при определении коэффициента продольно-
го изгиба ср вычисляют, в зависимости от условий опирания
стен и столбов на горизонтальные и вертикальные опоры (пе-
рекрытия и примыкающие стены), умножением действительной
высоты И на коэффициент k (рис. 49):
/0 = kH. (68)
Если нагрузкой является только собственный вес элемента в
пределах рассчитываемого участка, разрешается расчетную вы-
соту 10 сжатых элементов уменьшать на 25%.
При железобетонных перекрытиях, заделанных на опорах в
кладку, значение Н принимается равным высоте этажа за выче-
том толщины железобетонной плиты. В остальных случаях зна-
чение Н считают равным высоте этажа.
77
Рис. 48. Коэффициенты Ф и тдл по длине сжатых стен и столбов:
а — опирающихся на жесткие опоры; б — защемленных внизу и имеющих или не име-
ющих упругую опору вверху.
Рис. 49. к определению расчетной высоты (длины) /0 каменных стен и стол-
бов.
Рис. 50. Схемы к определению
1о стен, опертых по контуру:
А — участок между наружной сте-
ной и дверным проемом; Б и В —;
участки между стойкой каркаса и
границами ближайших проемов.
В одноэтажных зданиях за нижнюю опору принимают уро-
вень земли (отмостки) или пола, если он конструктивно связан
со стеной или находится ниже уровня земли.
При опирании стены на перекрытие и примыкающие к ней
поперечные стены расчетная высота определяется как для сте-
ны, опертой по контуру (по трем или четырем сторонам), если:
а) при четырехстороннем опирании и ослаблении стены про-
емами'по вертикальному и горизонтальному сечению не более
чем на 40% #:Z^0,5;
б) при трехстороннем опирании или ослаблении стены бо-
лее чем на 40% (рис. 50).
Расчетную высоту с учетом опирания по контуру опреде-
ляют в зависимости от отношения Н:1 по формуле
l,2Zo
—(69)
mik
где /0 — расчетная высота стены, принимаемая без учета ее опи-
рания по боковым граням; k-—коэффициент, принимаемый в за-
висимости от т=Н/1:
Значения k при закреплении участка стены
по четырем сторонам
т 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 и более
k 6,25 5,14 4,52 4,2 4,08 4
Значения k при закреплении участка стены
т по трем сторонам (рис. 50)
1 1,2 1,4 1,6 1,8
k 1,44 1,14 0,95 0,84 0,76
т 2 2,5 3 4 5 и более
k 0,7 0,61 0,56 0,52 0,5
Расчет элементов неармированных каменных конструкций при
центральном сжатии производится по формуле
\ (70)
где N — расчетная продольная сила; тдл — коэффициент, учи-
тывающий влияние прогиба сжатых элементов на их несущую
-способность при длительной нагрузке, определяемый по форму-
ле (67) при Водл — 0; ф — коэффициент продольного изгиба;
7? — расчетное сопротивление сжатию кладки.
24. ВНЕЦЕНТРЕННОЕ СЖАТИЕ
В большинстве случаев в зданиях и сооружениях нагрузки
на каменные конструкции передаются с эксцентриситетом, вслед-
ствие чего они испытывают внецентренное сжатие (рис. 51).
79
При внецентренном сжатии, в зависимости от эксцентрисите-
та приложения сжимающей силы, в сечениях элементов из упру-
гих материалов согласно теории сопротивления материалов на-
пряжения распределяются по линейному закону (рис. 51, а).
В сечениях элементов из упругопластических материалов (ка-
ким является кладка) экспериментально установлено криволи-
нейное распределение напряжений по сечению. При этом эпюра
напряжений занимает промежуточное положение между тре-
угольной и прямоугольной (рис. 51, 6).
Рис. 51. Предельные эпюры напряжений при внецентренном сжатии:
а — по формулам сопротивления материалов; б — фактическая в кладке; в — расчетная
схема эпюры напряжений в кладке; 1 — трещина.
При значительных эксцентриситетах в кладке возникают рас-
тягивающие напряжения, которые приводят к образованию и да-
же раскрытию трещин в горизонтальных швах. Опытным путем
установлено, что при появлении этих трещин, т. е. когда
кладка не разрушается до тех пор, пока прочность сжатой зоны
сечения при увеличении нормальной силы не будет исчерпана,
чем и определяется прочность кладки.
Учитывая, что в момент разрушения вся сжатая зона сечения
каменного элемента площадью Fc находится в стадии пластичес-
ких деформаций, форму предельной эпюры напряжений сжатой
зоны можно считать прямоугольной (рис. 51, в).
Положение границы сжатой зоны Fc определяется из условия
равенства нулю статического момента сжатой зоны относитель-
но ее центра тяжести. При этом центр тяжести сжатой части се-
чения совпадает с точкой приложения внешней сжимающей си-
лы N.
На основании этих предпосылок внецентренно-сжатые эле-
менты неармированной кладки рассчитывают по формуле
............. /Щтл(р| . (71)
для прямоугольного сечения
N (1 — —— I со, (72)
\ [и Г
80
где
[6о / 7» „
1 — — ( 0,06 ~j— — 0,2
Г1 \ Нэ
(73)
В формулах (71) — (73) шдл — коэффициент, определяемый
по формуле (67); ср — коэффициент продольного изгиба, опреде-
ляемый при учете всей площади поперечного сечения элемента
(как при центральном сжатии); R — расчетное сопротивление
кладки сжатию; Дс — площадь расчетной сжатой части сечения;
(о — коэффициент, определяемый по табл. 13 в зависимости от
вида кладки и формы сечения элемента; фх — коэффициент про-
дольного изгиба, определяемый при учете только сжатой части
поперечного сечения элемента (рис. 52); F — площадь сечения
Таблица 13
Значения коэффициента со
Вид кладки Значения си для сечений
произвольной формы прямоугольного
Со
1,25
1,5й
1. Для кладок всех видов, кроме указан-
ных в и. 2
2. Из камней и крупных блоков, изготов-
ленных из ячеистых и крупнопористых бе-
тонов; из природных камней (включая
бут); из бетонных пустотелых камней; из
керамических камней с крупными пустота-
ми !
1
1
Примечание, у — расстояние от центра тяжести элемента до края
сечения в сторону эксцентриситета; h — высота сечения; если Зу<1,5Д при
определении со вместо Зу принимается 1,5/z.
элемента; е0 — эксцентриситет продольной силы относительно
центра тяжести сечения; h — высота сечения (в направлении
действия изгибающего момента); to — расчетная высота элемен-
та; /га==3,5 г (г — радиус инерции сечения в направлении дейст-
вия изгибающего момента). Для прямоугольного сечения h^~h.
При больших эксцентриситетах (ер Х> 0,45 у) площадь сжатой
. части таврового сечения можно определять приближенно по фор-
муле
Fc — 2(y — eo)b, (74)
где у — расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжа-
той грани (до края сечения в сторону эксцентриситета); b — ши-
рина сжатой части сечения.
При расчете несущих и самонесущих стен толщиной 25 см и
менее необходимо учитывать случайный эксцентриситет: для
81
Рис. 52. Расчетная сжатая часть сечения при внецентренном сжатии (заштри-
хована):
а — таврового; б — прямоугольного.
несущих стен — 2 см, для самонесущих стен, а также для отдель-
ных слоев трехслойных несущих стен — 1 см, и суммировать его
с эксцентриситетом продольной силы.
Наибольший эксцентриситет (с учетом случайного) во вне-
центренно-сжатых конструкциях без продольной арматуры в рас-
тянутой зоне не должен превышать для основных сочетаний на-
грузок 0,9 у (в стенах толщиной 25 см и менее —0,8 у); для осо-
бых — 0,95 у (0,85 у). При этом расстояние от точки приложения
силы до более сжатого края сечения для несущих стен и столбов
должно быть не менее 2 см.
Рис. 53. Расчетная сжатая часть сечения
кладки при косом внецентренном сжатии:
а — прямоугольного; б — сложного; 1 — рас*
четная сжатая площадь; 2—4 — площади, не
учитываемые в расчете.
При косом внецентрен-
ном сжатии элементы рас-
считывают по формуле
(71). В этом случае пло-
щадь сжатой части сечения
условно принимают в виде
прямоугольника, центр тя-
жести которого должен сов-
падать с точкой приложе-
ния силы и две стороны
должны быть ограничены
контуром сечения элемента
(рис. 53). При этом /гс =
= 2сЛ, &с = 2с6, =
где Ch и съ — расстояния от точки приложения этой силы до бли-
жайших границ сечения.
Расчет производится с учетом эксцентриситета в направле-
82
нии h и в направлении b при соответствующих со, ф и тдл, а за
расчетную несущую способность принимается меньшая из двух
величин.
25. МЕСТНОЕ СЖАТИЕ (СМЯТИЕ]
При нагрузках, приложенных к части площади сечения клад-
ки, участки опирания ферм, балок, прогонов, перемычек, панелей
перекрытий, простенков, колонн и других конструкций испытыва-
ют местное сжатие. Незагруженная или менее загруженная часть
кладки оказывает сопротивление развитию поперечных деформа-
ций загруженной части, вследствие чего прочность кладки при
местном сжатии выше, чем при центральном.
Расчетное сопротивление кладки при местном сжатии
Кем — уК,
(75)
где
з_____
у = yF/FCM 'С Yi,
(76)
F — расчетная площадь сечения при местном сжатии (рис. 54);
У1 — коэффициент, зависящий от материала кладки, места при-
ложения и вида нагрузки (местной или суммы местной и основ-
ной нагрузок), определяемый по табл. 14.
Таблица 14
Значения коэффициента yi
71 для нагрузок по схемам
Материал кладки рис. а, в, г 54, > е, « рис. 54, б д, ж
cd О sS- S s 2 о А «и S к о о
и >, Д- й >, И
у &""1 й Я К (Й
и’и О И и и О я
1. Сплошной кирпич. Сплошные камни и крупные бло- ки из тяжелого или легкого бетона марки М50 и выше 2 2 1,2
2. Керамические камни с щелевидными пустотами. Дырчатый кирпич. Кирпичные панели и блоки. Бутобе- тон. 3. Пустотелые бетонные камни и блоки. Сплош- ные камни и блоки из бетона марки М35. Камни и блоки из ячеистого бетона. Природные камни (пра- вильной и неправильной формы) и блоки Кб 1,2 2 1,5 1,2 1
Примечание. Для кладок всех видов на свежем растворе или на
замороженном растворе в период его оттаивания принимаются значения Yi, указанные в п. 3 настоящей таблицы.
83
Рис. 54. Определение расчет-
ных площадей сечений при
местном сжатии.
I777Z7 7Z7777I
При расчете на местную краевую нагрузку (рис. 54, б, д, ж)
всегда принимается, что расчетная площадь равна площади смя-
тия, т. е. F=FCM.-
При расчете на местную нагрузку (рис. 54, а, в, г, е, и) в рас-
четную площадь сечения F включается площадь смятия FCM и
площадь прилегающих к ней участков:
по схеме а — участок длиной не более толщины стены в каж-
дую сторону от границы местной нагрузки;
по схеме в — участок шириной, равной глубине заделки про-
гона или балки, и длиной не более расстояния между осями двух
соседних пролетов между балками;
84
по схеме г — участок шириной, равной глубине заделки про-
гона или балки, и длиной, равной сумме ширины прогона или
балки ^см и удвоенной толщины стены б;
по схеме е — участок, ограниченный штриховой линией;
по схеме и, если равнодействующая местной нагрузки прило-
жена в пределах полки (стены) или же в пределах ребра (пи-
лястры), с эксцентриситетом по отношению к оси площади смя-
тия (например, к оси распределения плиты) е>!/б^1 в сторону
полки, где — длина площади смятия (участок, ограниченный
штриховой линией).
При расчете на сумму местной краевой и основной нагрузок
в расчетную площадь F включается площадь смятия Гем и пло-
щадь прилегающих к ней участков (рис. 54, б, д, е, ж), ограни-
ченных штриховой линией.
Если сечение имеет сложную форму, не допускается учиты-
вать в расчетной площади те участки, связь которых с загружен-
ным участком недостаточна для перераспределения давления
(например, участки 2 и 3 на рис. 54, /<).
При непосредственном опирании на край изгибаемых элемен-
тов (балок, прогонов и т. и.) длина их опорного участка при
определении площади FCM должна приниматься не более 20 см
независимо от фактической глубины заделки. Это же ограниче-
ние применяется и при наличии распределительной плиты, если
возможен ее одновременный поворот с опорным концом эле-
мента.
Расчет на совместное действие местной (под концами балок,
прогонов и т. п.) и основной (вес вышележащей кладки и на-
грузки, передающейся на эту кладку) нагрузок выполняют раз-
дельно — на местную нагрузку и суммарную, принимая по каж-
дому варианту разные значения vi по табл. 14. Рассчитывая эле-
мент на действие суммарной нагрузки, учитывают только ту
часть местной нагрузки, которая прилагается до загружения
площади смятия основной нагрузкой.
При сжатии кладки местной нагрузкой (рис. 55), приложен-
ной сверху и снизу к элементу малой высоты (к полосе), вместо
коэффициента у в расчет вводится коэффициент уп<у, определя-
емый по формуле
Уи = 1 + а-3)(у^.1)/3^ 1, (77)
где
£ - Жм < 6; (78)
Я -— высота полосы; /См — размер площади смятия по длине
стены.
Это же относится к случаям приложения верхней нагрузки
смятия к полосе, опирающейся на нижнее податливое основание
(например, грунт).
Несущую способность кладки при местном сжатии опреде-
ляют с учетом характера распределения давления по площади
85
смятия ?см (рис. 56). При неравномерной эпюре давления в преде-
лах площадки смятия менее загруженные участки кладки дефор-
мируются меньше, за счет чего создается дополнительное сопро-
тивление развитию деформаций более загруженных участков, что
способствует повышению их прочности.
Рис. 55. Местное двухстороннее
сжатие полосы.
Рис. 56. Характер распределения да-
вления по площади смятия.
При местном сжатии (смятии) сечения рассчитывают по фор-
муле
Л^см [IV^cm-Eсм, (79)
где МС№— местная нагрузка; 7?см — расчетное сопротивление
кладки при местном сжатии (смятии), определяемое по форму-
ле (75); £См — площадь смятия или сжатия, на которую переда-
Л^см
ется нагрузка; ц = "—-—.-—.коэффициент полноты эпюры
давления при местной нагрузке, вычисляемый в предположении
упругих деформаций как отношение объема эпюры давления,
равного по условиям равновесия местной нагрузке Л^См, к объе-
му (Тмакс^см, где сгМако — максимальная ордината эпюры давле-
ния. При прямоугольной эпюре давления ц — 1, при треуголь-
ной ц = 0,5 (рис. 56); v — 1,5—0,5[л — для кирпичной и вибро-
кирпичной кладки, а также кладки из сплошных камней или
блоков, изготовленных из тяжелого и легкого бетона; v = 1 —
для кладки из пустотелых бетонных камней или сплошных кам-
ней и блоков из крупнопористого и ячеистого бетона.
Если не требуется установка распределительных плит для
опирания изгибаемых элементов, разрешается принимать без спе-
циального расчета pv=0,75 для кладки из материалов, указан-
ных в пп. 1 и 2, pv = 0,5 для материалов, указанных в п. 3
табл. 14.
Для повышения несущей способности опорного участка клад-
ки при местном сжатии могут предусматриваться:
1. Поперечное армирование опорного участка кладки сетка-
ми с размерами ячеек не более 100X100 мм и диаметром стерж-
ней не менее 4 мм.
86
При местных нагрузках, превышающих 80% расчетной несу-
щей способности кладки при местном сжатии, под концом балки
или под распределительной плитой следует предусматривать ар-
мирование опорного участка кладки сетками, уложенными не
менее чем в трех верхних горизонтальных швах. Сетки должны
быть уложены по всей толщине стены и связывать нагруженный
участок кладки с остальной частью стены.
При передаче больших местных нагрузок на пилястры сетка-
ми армируется участок кладки в пределах 1—1,2 м ниже распре-
делительной плиты. Сетки должны связывать опорные участки
пилястр с основной частью стены, а длина и ширина сеток —
превышать соответствующие размеры опорного устройства не ме-
нее чем на 30 см в каждую сторону или ограничиваться краем
кладки.
2. Установка опорных железобетонных распределительных
плит толщиной, кратной толщине рядов кладки, но не менее
14 см, армированных по расчету двумя сетками с общим количе-
ством арматуры не менее 0,5% в каждом направлении.
При краевом опирании однопролетных балок, прогонов, ферм
и т. п. и нагрузке более 10 тс обязательна укладка распредели-
тельных плит или поясов толщиной не менее 22 см.
Распределительные пли- .
ты должны быть рассчи-
таны на местное сжатие,
изгиб и скалывание при
действии местной нагруз-
ки, приложенной сверху,
и реактивного давления
кладки снизу. При этом
сосредоточенная сила,
равная опорной реакции
опирающегося на плиту
элемента, заменяется рав-
номерно распределенной
на площади смятия,
имеющей ширину b опор-
ного участка изгибаемого
элемента и длину, рав-
ную 2 щ, где 01 — рас-
Рис. 57. Схема нагрузок и напряжения при
расчете опорной плиты:
а — опирание балки без фиксирующей проклад*
ки; б —- опирание балки с прокладкой.
стояние от внутреннего края плиты до оси нагрузки (рис. 57).
3. Устройство распределительных поясов при покрытиях
больших пролетов, особенно в зданиях с массовым скоплением
людей (кинотеатры, залы клубов и т. п.). Неразрезные распре-
делительные устройства (например, железобетонные пояса) рас-
считываются как балки на упругом основании.
4. Устройство пилястр. При наличии распределительной пли-
ты или пояса несущая способность может быть повышена увели-
чением ширины пилястры.
87
5. Применение комплексных конструкций (железобетонных
колонн, забетонированных в каменной стене).
Сечения кладки, расположенные под распределительной пли-
той без прокладки, фиксирующей положение опорного давления
элемента (балки, фермы) на плиту, рассчитывают на сосредото-
ченную силу, равную опорной реакции этого элемента. Точка
приложения силы принимается на расстоянии 7з h, но не более'
7 см от внутреннего1 края плиты (рис. 57, а).
При наличии прокладки, фиксирующей положение опорного
давления, точка приложения силы принимается в середине про-
кладки длиной Ц на расстоянии /г, которое должно быть не бо-
лее 7 см в каждую ее сторону (рис. 57, б).
При передаче нагрузки на кладку через распределительную
плиту последняя заменяется поясом кладки (или столбом), име-
ющим в плане те же размеры, что и распределительная плита с
эквивалентной по жесткости высотой, определяемой по формуле
з__________________________________
1/ Тр/р
/7„кв =2]/4y-,i (80)
где Ер — модуль упругости материала распределительного
устройства. Для железобетонных распределительных устройств
Ер —0,85 Еб (Еб — начальный модуль упругости бетона, прини-
маемый согласно главе СНиП «Бетонные и железобетонные
конструкции. Нормы проектирования»); /р — момент инерции
распределительного устройства; £ — 0,5 Eq — модуль упругости
кладки; d— размер распределительного устройства в направле-
нии, перпендикулярном к направлению распределения.
Напряжения Оо, оь 02 в кладке под распределительными
устройствами определяются по формулам, приведенным в при-
лож. 3.
При действии на распределительное устройство нескольких
сосредоточенных и распределенных местных нагрузок, которые
могут заменяться несколькими эквивалентными по величине со-
средоточенными силами, эпюра напряжений по его подошве
представляет собой сумму эпюр, соответствующих каждой из
этих нагрузок.
Размеры распределительного устройства или размеры осно-
ваний конструкций, передающих местную нагрузку на кладку,
выбирают так, чтобы выполнялось условие
Омаке 0,8уН, (81)
где у вычисляется по формуле (76).
При определении длины распределительной плиты £1 прини-
мают, что равнодействующая давления от конца балки на плиту
приложена непосредственно на торце балки. Если длина распре-
делительной плиты не ограничена размерами сечения кладки, то
она должна быть больше длины h опорного конца балки, уста-
новленной на плиту без фиксирующей прокладки.
88
Учитывая место расположения равнодействующей давления,
но формулам прилож. 3 строят эпюру давления от распредели-
тельного устройства на кладку. При этом ордината эпюры дав-
ления Hi (рис. 58, б) на краю распределительной плиты, примы-
кающем к незагруженной части кладки, не должна превышать
расчетное сопротивление кладки сжатию R.
Рис. 59. Напряжения в кладке, воз-
никающие при местном сжатии:
1 — эпюра растягивающих напряжений;
2 — эпюра сжимающих напряжений.
Рис. 58. Расчетная схема узла опира-
ния балки на кладку:
а — нагрузка и напряжения при расчете
кладки на местное сжатие под опорной
плитой; б — нагрузка и напряжения при
определении длины опорной плиты.
В тех случаях, когда по конструктивным соображениям длина
опорной плиты не может быть увеличена, допускается увеличить
ее ширину.
В верхней зоне кладки, примыкающей к распределительной
плите, расположенной на краю стены, возникают большие гори-
зонтальные растягивающие напряжения, эпюра которых (с точ-
ностью, достаточной для практических расчетов) может быть
представлена в виде треугольника с максимальной ординатой в
точке приложения местной нагрузки (рис. 59). Высота растяну-
той зоны равна 1,5 а, где а — длина загруженного участка
кладки.
Равнодействующая растягивающих усилий Q = 0,3 Усм, где
Л'см — равнодействующая местной нагрузки. Силу Q считают
приложенной на расстоянии 0,5 а ниже сечения, загруженного
местной нагрузкой.
Максимальные напряжения неармированной кладки, соответ-
ствующие наибольшей ординате растягивающих напряжений,
должны удовлетворять условию
Ор.макс 0,8у/?р.и, (82)
где Лр.и —предел прочности кладки на растяжение при изгибе:
-Яр.и = 2,25 £?р.и; здесь 7?р.и — расчетное сопротивление кладки
89
растяжению при изгибе, принимаемое по главе СНиП «Камен-
ные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования».
Если условие (82) не выполняется, для восприятия горизон-
тальных усилий устанавливают арматуру, распределяя ее в швах
кладки в пределах растянутой зоны (рис. 59).
Для сложных узлов опирания, расчет которых может быть
выполнен лишь ориентировочно (например, при опирании на сте-
ну или столб прогонов, балок и плит в нескольких направлени-
ях), в целях повышения надежности опорного узла несущую спо-
собность опорного участка кладки повышают, применяя описан-
ные конструктивные мероприятия или замоноличивая узел.
Кладку над распределительными плитами необходимо выпол-
нять непосредственно после установки балок, плит и т. п. Фикси-
рующие прокладки закрепляются на поверхности плиты анкера-
ми, выпущенными из плиты. Внутренний край прокладки должен
отстоять от края опорной плиты не менее чем на 100 мм.
Опорные участки элементов, передающих местные нагрузки,
запрещается укладывать на кладку «насухо». Необходимо преду-
сматривать под ними слой раствора толщиной не более 15 мм.
26. РАСЧЕТ ОПОРНЫХ УЗЛОВ
При заделке в стены и столбы железобетонных прогонов, ба-
лок, настилов необходимо, кроме расчета на внецентренное и
местное сжатие сечений ниже опорного узла, производить прове-
рочный расчет на осевое сжатие опорного узла для учета нерав-
номерного распределения напряжений в его сечениях.
Расчет опорного узла при осевом сжатии выполняется по
формуле
N = abRF, (83)
где а — коэффициент, зависящий от площади опирания железо-
бетонных элементов в узле; b — коэффициент, зависящий от ти-
па пустот в железобетонном элементе: Ь~1 при сплошных эле-
ментах и настилах с круглыми пустотами, 6 = 0,5 при настилах
с овальными пустотами и наличии хомутов на опорных участках;
R — расчетное сопротивление кладки сжатию; F — суммарная
площадь сечения кладки и железобетонных элементов в опорном
узле в пределах участка стены или столба, на которые уложены
элементы.
Коэффициент а принимается равным 1, если F3^O,1F, и рав-
ным 0,8, если Гэ^0,4К, где — суммарная площадь опирания
железобетонных элементов в узле. При промежуточных значени-
ях F. (0Д^<дг;)<; 0,4F) коэффициент а определяется интерполя-
цией. В тех случаях, когда железобетонные элементы, заделан-
ные в кладку с различных сторон, имеют одинаковую высоту и
площадь их опирания в узле Еэ>0,8Е, расчет выполняют без
учета <2, принимая в формуле (83) F—FQ.
90
При применении сборных железобетонных настилов с неза-
полненными бетоном пустотами в опорных частях необходимо
также проверять несущую способность горизонтального сечения,
пересекающего ребра настила, по формуле
N 4- ЯЕКЛ, (84)
где tn — коэффициент, зависящий от вида бетона: т —1,1 для
бетонов на пористых заполнителях, т = 1,25 — для тяжелых бе-
тонов; /?Пр — расчетное сопротивление бетона осевому сжатию,
принимается по главе СНиП «Бетонные и железобетонные кон-
струкции. Нормы проектирования»; Fнт площадь горизонталь-
ного сечения настила, ослабленная пустотами, на длине опира-
ния настила на кладку (суммарная площадь сечения ребер);
ЕКл — площадь горизонтального сечения кладки на длине опира-
ния настила без учета площади, занимаемой настилом.
Прочность кладки по высоте опорного узла должна быть не
меньше прочности остальной части кладки.
Обычно при опирании сборных перекрытий на стены толщи-
ной 25 см и менее рекомендуется концы железобетонных плит
или настилов на опорах связывать арматурой и замоноличивать
бетоном. Без замоноличивания расчетное сопротивление кладки
опорных участков понижается на 20%.
Расчет заделки консольных балок (например, балконов) в
кладку выполняют по формуле
6е0/« + 1
(85)
где Q — расчетная сила от веса балки и приложенных к ней на-
грузок; а — глубина заделки балки в стенку; b — ширина полок
балки; 7?см — расчетное сопротивление кладки при местном сжа-
тии; <?о=с+а/2 — эксцентриситет расчетной силы относитель-
но заделки (с— расстояние от точки приложения силы Q до
плоскости стены).
Требуемую глубину заделки консольных балок можно опре-
делить, приравняв правую и левую части неравенства (85) и ре-
шив полученное уравнение относительно а:
а R^b + У R2 b2 Rctlb
CM
Если эксцентриситет нагрузки относительно центра площади
заделки превышает более чем в 2 раза глубину заделки
(е0^2а), напряжения от сжатия могут не учитываться. В этом
случае глубину заделки консольных балок определяют по фор-
муле
(87)
91
Если условие (85) не выполняется, необходима укладка
распределительных плит снизу балки с наружной стороны
(рис. 60) или снизу и сверху балки. При этом расчетная сила
под балкой
(88}
над балкой —
(89}
где bi — ширина плиты под балкой; — ширина плиты над.
балкой или ширина балки (при отсутствии плиты сверху); —
= сД-п0 — эксцентриситет силы Q.
Рис. 60. Различные случаи и расчетные схемы
заделки консольных балок.
92
Необходимая длина нижней плиты
aQ ~ а /(\ +1/ —1 (90)
В тех случаях, когда распределительными плитами служат
узкие балочки шириной не более 1/3 глубины заделки, разреша-
ется под ними принимать прямоугольную эпюру напряжений
(рис. 60, в, г).
27. ОСЕВОЕ И ВНЕЦЕНТРЕННОЕ РАСТЯЖЕНИЕ. ИЗГИБ
Растяжение по неперевязанным сечениям в неармированных
каменных конструкциях не учитывается.
Неармированные каменные конструкции проектируют с уче-
том того, что разрушение кладки может произойти:
1. По горизонтальным швам ступенчатого сечения кладки —
при превышении предела прочности растяжения камня каса-
тельного сцепления раствора с камнем. Сцепление раствора в
вертикальных швах не учитывается из-за недостаточного их за-
полнения и усадки раствора (рис. 41, а, сечения 2—2 и 3—3,
рис. 41,6).
2. По плоскому сечению, если прочность камня меньше каса-
тельного сцепления в горизонтальных швах кладки (рис. 41, а,
сечение 1—/).
При осевом растяжении несущая способность по пе-
ревязанному сечению кладки должна удовлетворять условию
(91)
где Д?р — расчетное сопротивление кладки осевому растяжению
по перевязанному сечению; F — площадь сечения кладки;
по плоскому сечению
N < 7?1PFHT, (92)
где 7?ip — расчетное сопротивление камня осевому растяжению;
FnT — площадь сечения камня в кладке без учета вертикаль-
ных швов.
Расчет ведется по меньшему из полученных значений.
При внецентренном растяжении расчетная несу-
щая способность сечения определяется в предположении упругой
работы кладки:
Яр/7
eQF/W — Г ’
(93)
где е0 — эксцентриситет продольной силы N относительно цент-
ра тяжести сечения; W — момент сопротивления сечения кладки.
93
При изгибе расчетный момент сечения также определя-
ется в предположении упругой работы кладки:
М Rp.vW, (94)
где /?р.и — расчетное сопротивление кладки растяжению при из-
гибе по перевязанному сечению.
Кроме того, при изгибе необходимо проверять прочность се-
чений по поперечной силе:
Q < R^bz, (95)
где /?гл — расчетное сопротивление кладки главным растягива-
ющим напряжениям при изгибе; b — ширина сечения в уровне
нейтральной оси; z — плечо внутренней пары сил. Для прямо-
угольного сечения z = 2/3 h (Jz — высота сечения).
При работе кладки на растяжение или изгиб в направлении
растягивающего усилия следует выполнять более глубокую пе-
ревязку кирпича или камней с очищенными от пыли и увлажнен-
ными постелями, а также тщательно заполнять раствором все
швы кладки.
28. СРЕЗ
При действии сжимающих напряжений перпендикулярно к
горизонтальным непер ев язанным швам расчетная срезывающая
сила Q должна удовлетворять условию (рис. 61, а)
Q < (/?сР + 0,8п/о0)Л
(96)
где RCp — расчетное касательное сопротивление срезу каменной
кладки; п — коэффициент, принимаемый равным 1 для клад-
ки из сплошного кирпича и камней и равным 0,5 — для кладки
а
Рис. 61. Срез кладки из
камней правильной формы:
а — по неперевязанным сечени-
ям; б — по перевязанным сече*
ниям.
94
из пустотелого кирпича и камней с вертикальными пустотами;
f — коэффициент трения по шву кладки, принимаемый для клад-
ки из кирпича и камней правильной формы равным 0,7; оо —•
среднее напряжение сжатия при наименьшей расчетной продоль-
ной нагрузке, определяемой с коэффициентом перегрузки 0,9;
F — расчетная площадь сечения.
Для кладки из камней низкой прочности должна быть про-
верена прочность сечений, проходящих по камням (рис. 61, б):
Q < Яср.к^нт, (97)
где /?Ср.к — расчетное сопротивление камня срезу;
FHT — площадь сечения при срезе за вычетом площади швов.
29. УСТОЙЧИВОСТЬ
Для предупреждения опрокидывания стен, не имеющих верх-
ней горизонтальной опоры (например, свободностоящие подпор-
ные стены, башни, дымовые трубы), в процессе их возведения
при очень малой продольной и значительной поперечной силе
следует, кроме расчета на прочность и трещиностойкость, прове-
рять их на устойчивость.
Для обеспечения устойчивости конструкции необходимо, что-
бы равнодействующая вертикальных и горизонтальных сил на-
ходилась в пределах сече-ния на достаточном расстоянии от его
сжатого края, т. е. чтобы выполнялось условие
eQ = M/N тху, (98)
где М — момент от расчетной поперечной нагрузки и внецент-
ренно-приложенной нормальной силы; N — нормальная сила от
расчетного собственного веса элемента с коэффициентом пере-
грузки 0,9; mi — коэффициент, принимаемый для стен в стадии
их возведения и свободностоящих стен равным 0,9, а для соору-
жений — по специальным указаниям; у — расстояние от центра
тяжести элемента до края сечения в сторону эксцентриситета.
Глава 6, АРМИРОВАННЫЕ, КОМПЛЕКСНЫЕ И УСИЛЕННЫЕ
ОБОЙМАМИ КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
30. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Для увеличения несущей способности, монолитности и обес-
печения совместной работы отдельных частей зданий и сооруже-
ний, а также увеличения сейсмостойкости каменных конструк-
95
ций и зданий (сооружений) в целом применяются следующие
виды их армирования и усиления каменных конструкций:
поперечное (сетчатое) армирование с расположением арма-
туры в горизонтальных швах кладки (рис. 62);
продольное армирование с укладкой арматуры внутри клад-
ки или в специально оставляемые борозды снаружи кладки
(рис. 63);
Рис. 62. Поперечное (сетчатое) арми-
рование кирпичных конструкций:
а — прямоугольными сетками; б — сетками
а
«зигзаг».
армирование (усиление) посредством включения в кладку
железобетона, т. е. создание комплексных конструкций (рис. 66);
усиление посредством включения элемента кладки в железо-
бетонную, армированную штукатурную или металлическую обой-
му (рис. 71).
Во всех случаях армирования или усиления каменных кон-
струкций должна быть обеспечена совместная работа кладки с
арматурой или другими элементами усиления.
Для армокаменных конструкций применяется кирпич всех ви-
дов, керамические щелевидные камни, природные и искусствен-
ные стеновые камни; при этом марка кирпича должна быть не
менее 75, а камня — не менее 35.
Для армирования каменных конструкций применяется сталь
горячекатаная круглая гладкая класса A-I и периодического про-
филя класса А-П, а также арматурная обыкновенная холоднотя-
нутая гладкая проволока класса В-1.
96
Для закладных деталей, соединительных накладок, металли-
ческих обойм применяется листовая и фасонная сталь.
Толщина горизонтальных или вертикальных швов кладки,
где размещается арматура, должна превышать диаметр армату-
ры не менее, чем на 4 мм, а при сетчатом армировании — сумму
диаметров пересекающейся арматуры.
Марка раствора для армокаменных и комплексных конструк-
ций должна быть не ниже 50.
Толщина защитного слоя цементного раствора от внешней
грани рабочей арматуры армокаменных конструкций принима-
ется равной 10—30 мм в зависимости от вида армированных кон-
струкций и влажности среды (табл. 15).
Таблица 15
Толщина защитного слоя цементного раствора для армокаменных
конструкций
Вид армированных конструкций Защитный слой, мм, для конструкций, расположенных
в помещениях с нормальной вла- жностью воздуха на открытом воздухе во влажных и мо- крых помещениях, а также в резер- вуарах. фундамен- тах и т. п.
Балки и столбы 20 25 30
Стены 10 15 20
Процент армирования стены горизонтальной и вертикальной
продольной арматурой, учитываемой в расчете, должен быть не
ниже 0,05 для каждого направления. При армировании стен же-
лезобетонными поясами или стойками процент армирования сле-
дует относить к площади сечения стены, приходящейся на один
железобетонный элемент.
31. СЕТЧАТОЕ АРМИРОВАНИЕ
Элементы с сетчатым (поперечным) армированием. Сетчатое
поперечное армирование применяется для усиления кладки из
кирпича, керамических камней со щелевидными пустотами, бе-
тонных и природных камней. Оно препятствует развитию попе-
речных деформаций, воспринимая растягивающие усилия, кото-
рые являются одной из причин разрушения каменной кладки.
Сетчатое армирование выполняется посредством укладки в
горизонтальные швы стальных квадратных или прямоугольных
сеток (рис. 62, а) или сеток «зигзаг» (рис. 62, б).
Сетчатое армирование эффективно при малых гибкостях эле-
ментов (Zo/^^15 или /0/г^53), а также при эксцентриситетах,
находящихся в пределах ядра сечения (для прямоугольных се-
чений еоА/^0,33). При больших гибкостях или эксцентриситетах
4 389
97
сетчатое армирование практически не повышает прочности клад-
ки и поэтому его применять не следует. Не допускается сетчатое
армирование каменных элементов в мокрых помещениях с отно-
сительной влажностью 75% и более.
Количество сетчатой арматуры, учитываемой в расчете стол-
бов и простенков, зависит от процента армирования р по объему,
который должен составлять не менее 0,1 % и не более 1%.
Диаметр сетчатой арматуры должен быть не менее 3 мм, в
случае пересечения арматуры в швах — не более 5 мм. При
большем диаметре шов значительно утолщается, возникает кон-
центрация напряжений в местах пересечения стержней сетки, что
отрицательно влияет на прочность кладки. При диаметре сетча-
той арматуры до 8 мм применяют сетки «зигзаг» без пересече-
ния арматуры в швах. В сухих помещениях с влажностью возду-
ха не более 60% допускается сетчатое армирование кладки вну-
тренних стен при диаметре арматуры менее 3 мм, а также
сетками из тонкой проволоки. Расстояние между стержнями сет-
ки должно быть не более 12 см и не менее 3 см. Сетки прямоуголь-
ные и «зигзаг» укладываются по высоте не реже, чем через пять
рядов кирпичной кладки или на расстоянии двух рядов кладки
из камней (40 см). При расстоянии между сетками 5 более 40 см
эффективность сетчатого армирования значительно снижается, и
армирование рассматривается только как конструктивное, не
вводимое в расчет, препятствующее расслоению кладки и ее вне-
запному разрушению. Конструктивное армирование применяется
в сильно нагруженных столбах и простенках с расположением
сеток по высоте элемента на расстоянии 1—1,5 м.
Сетки «зигзаг» укладываются в двух смежных рядах кладки
со взаимно перпендикулярным расположением прутьев, что рав-
ноценно одной прямоугольной сетке. В этом случае s — расстоя-
ние между сетками одного направления.
Сетчатое армирование применяется также для повышения
несущей способности опорного участка кладки при местных кра-
евых нагрузках, превышающих 80% расчетной несущей способ-
ности кладки при местном сжатии, под концом балки или под
распределительной плитой.
При передаче больших местных нагрузок на пилястры (на-
пример, при опирании ферм и балок покрытий) сетками армиру-
ется участок кладки (1 —1,2 м) ниже распределительной плиты.
Деформативные и прочностные свойства элементов с сетча-
тым армированием. Деформативные свойства армированной
кладки меняются в зависимости от процента армирования. Уста-
новлено,-что модуль упругости (начальный модуль деформаций)
кладки, армированной сетками, равняется модулю упругости (на-
чальному модулю деформаций) неармированной кладки:
Еа0 = Е0. (99)
Так как E0=aR и £ао = ссаЯа.к, то, согласно зависимости
98
(99), получим аЯ = ааВа.к, откуда упругая xapdmqmcimw
кладки с сетчатой арматурой определяется формулой
(Ха = а~~Ъ--> (ЮО)
Ла. к
где В. — временное сопротивление сжатию неармированной
кладки [см. формулу (47)]; Ва.к—временное сопротивление
сжатию армированной сетками кладки, определяемое по фор-
муле
Ла.к == /100, (101)
где k — коэффициент, принимаемый по указаниям, приведенным
на с. 68; R— расчетное сопротивление сжатию неармированной
кладки; — напряжение в арматуре (для стали классов A-I,
А-П — нормативное сопротивление растяжению; для стали клас-
са A-I — 2400 кгс/см2; для стали класса А-П — 3000 кгс/см2; для
обыкновенной арматурной проволоки класса В-1 — 3500 кгс/см2);
ц — процент армирования кладки по объему:
IX = Д 100, (102)
где Пк — объем столбика кладки высотой s и площадью CiC2;
Va — объем стержней сетки, приходящихся на объем столбика
кладки Vk, общей длиной CiH-c2 и площадью сечения стержня
сетки fa (рис. 62).
Для сеток с прямоугольными ячейками
(C) + C2)fa
C1C2S
100,
(103)
для сеток с квадратными ячейками
ц=—-^—100, (104)
где С), с2, с — размеры ячеек соответственно прямоугольной и
квадратной сеток; s — расстояние между сетками по высоте.
Расчет элементов с сетчатым армированием при центральном
сжатии выполняется по формуле
А < тДлф/?а.кА, (105)
где N — расчетная продольная сила; тдл — коэффициент, опре-
деляемый по формуле (67); ф — коэффициент продольного изги-
ба, определяемый по табл. 10 для и вычисляемых по фор-
муле (61) или (62), при упругой характеристике кладки с сетча-
тым армированием аа, принимаемой по формуле (100); Аа.к=—
4*
99
расчетное сопротивление сжатию армированной кладки. Для
кладки из кирпича всех видов и керамических камней со щелевид-
ными вертикальными пустотами на растворе марки 25 и выше
при высоте ряда не более 150 мм расчетное сопротивление опре-
деляют' исходя из формулы (101):
Яа.К=Я+4оГ’ <106>
В расчетах Ra.K не должно приниматься больше 1,8R.
При прочности раствора менее 25 кгс/см2 эффективность ар-
мирования снижается, и Да.к определяется по формуле
Ra.K==R+__—. (107)
В формулах (106) и (107) R — расчетное сопротивление сжа-
тию неармированной кладки в рассматриваемый срок твердения
раствора; Ra — расчетное сопротивление арматуры в армирован-
ной кладке; R25 — расчетное сопротивление сжатию неармирован-
ной кладки при марке раствора 25.
Расчетное сопротивление кладки с сетчатым армированием
на растворе марки ниже 50 определяется при проверке прочности
незаконченного здания и зимней кладки в стадии оттаивания.
Расчет элементов с сетчатым армированием при внецентрен-
ном сжатии производится по формуле
N П1дЛф1/?а.к.и^с(й; (108)
для прямоугольного сечения
N тдлср1Да.к.и^(1 — 2е0//г)со, (109)
где Яа.к.и^1,8Я — расчетное сопротивление сжатию армирован-
ной кладки при внецентренном сжатии, определяемое при проч-
ности раствора 25 кгс/см2 и выше по формуле
Яа.к.в = /? + -^-(1-2ео/Л- (ИО)
а при прочности раствора менее 25 кгс/см2 — по формуле
«а.к.и=К+-^-(1-—17-. (HD
1UO \ У 1 /<25
/ 32. ПРОДОЛЬНОЕ АРМИРОВАНИЕ
Элементы с продольным армированием. Продольное армиро-
вание каменных конструкций применяется в изгибаемых, внецен-
тренно-сжатых (при больших эксцентриситетах, выходящих за
пределы ядра сечения, а также имеющих значительную гиб-
100
кость — /0/г>53, Z0//z2> 15) элементах, преимущественно для вое-
приятия растягивающих усилий.
Продольное армирование каменных конструкций, повышая
сопротивление кладки растягивающим усилиям, увеличивает
прочность, монолитность и устойчивость отдельных частей и всего
сооружения в целом.-
Рис, 63. Продольное армирование каменных конструкций (столбов, стен и др.):
а — внутреннее; б — наружное; в — в штрабе кладки; 1 — поперечные хомуты; 2 — про-
дольная арматура; 3—раствор.
Продольное армирование может быть внутренним, с укладкой
арматуры в вертикальные швы кладки или в специальные выре-
зы в камне с шагом хомутов не более 15 диаметров продольной
арматуры (рис. 63, а) или наружным под слоем цементного раст-
вора (рис. 63, б) или в штрабе кладки с заполнением ее раство-
ром с тем же шагом хомутов (рис. 63,в).
Наружное армирование упрощает производство' работ по
сравнению с внутренним, повышает эффективность использова-
ния арматуры за счет увеличения плеча внутренней пары сил.
Внутреннее армирование создает лучшую защиту арматуры от
внешних воздействий, а также от высокой температуры при по-
жарах.
При знакопеременной нагрузке выполняется двухстороннее
армирование, при однозначной нагрузке возможно одностороннее
усиление продольной арматурой растянутой стороны элемента.
При небольших знакопеременных моментах стены толщиной
более 12 см допускается армировать одиночной арматурой, рас-
полагая ее в середине толщины стены.
Вертикальную арматуру (конструктивную или работающую
на растяжение), расположенную снаружи, необходимо связывать
хомутами не реже, чем через 80 диаметров; при этом шаг хому-
тов должен быть кратным высоте ряда кладки.
Расстояние между вертикальными или горизонтальными
стержнями арматуры или между армирующими поясами и стой-
ками не должно превышать 8/i, где h — толщина стены.
Для обеспечения жесткости и устойчивости армокаменных
элементов концы горизонтальных и вертикальных стержней ар-
матуры необходимо заанкеровать, заделав их в устойчивые при-
легающие конструкции (стены, колонны, обвязочные балки
и т. п.).
101
Деформативные и прочностные свойства элементов с продоль-
ным армированием. Упругая характеристика а кладки с продо-
льным армированием принимается по табл. 7 как для иеармиро-
ванной кладки. Процент армирования вычисляется по формуле
и = ~~-100, (112)
где Fa и F — соответственно площади сечения арматуры и клад-
ки (при внешнем армировании площадь сечения защитных раст-
ворных слоев не учитывается).
При совместной работе кладки и арматуры прочность кладки
используется не полностью, поэтому при расчете элементов, ра-
ботающих на сжатие, внецентренное сжатие и .изгиб (при арми-
ровании сжатой зоны), вводится коэффициент условий работы
0,85, на который умножается расчетное сопротивление неарми-
рованной кладки R. При армировании элементов одиночной ар-
матурой (только в растянутой зоне) расчетное сопротивление
кладки R повышается и принимается равным со/?, где со —
коэффициент, принимаемый по табл. 13. При армировании эле-
ментов продольной растянутой и сжатой арматурой расчетное
сопротивление кладки принимается равным 0,85со7?.
«7 Расчет армокаменных конструкций с продольным армирова-
нием можно выполнять с учетом работы горизонтальной и верти-
кальной продольной арматуры при проценте армирования сжа-
той арматурой не менее 0,1%, растянутой — 0,05%.
В изгибаемых элементах допускается применение сжатой ар-
матуры, учитываемой расчетом только лишь в исключительных
случаях (при ограниченной высоте сечения, действии знакопере-
менных изгибающих моментов и т. п.).
, . Каменные конструкции, армированные продольной армату-
: рой, при осевом и внецентренном сжатии рассчитывают по фор-
мулам, принятым для расчета железобетонных конструкций с
учетом данных о расчетном сопротивлении кладки.
Расчет элементов с продольной арматурой при центральном
сжатии производят по формуле
^^(ртдл(0,85/?К+/?аКа), (ИЗ)
где N — расчетная продольная сила; <р — коэффициент продоль-
ного изгиба (табл. 10 и 11); R — расчетное сопротивление сжа-
тию неармированной кладки; F — площадь сечения кладки;
Fa — площадь сечения продольной арматуры; Ra — расчетное со-
противление арматуры в армированной кладке.
Элементы армокаменных конструкций с продольной армату-
рой при внецентренном сжатии рассчитывают по одному из двух
случаев (рис. 64):
102
а) случай малых эксцентриситетов (рис. 64, а), когда при лю-
бой форме поперечного сечения соблюдается условие
Sc>0,850, (114)
для сечений прямоугольной формы
х 0,55Ао;
(115)
б) случай больщих эксцентриситетов, когда при любой форме
поперечного сечения соблюдается условие (рис. 64, б)
Sc < O,8So,
для сечения прямоугольной формы
х <С 6,55h0.
(116)
Рис. 64. Внецентреиное сжатие армированной кладки:
а—случай малых эксцентриситетов; б — случай больших эксцентриситетов,
В формулах (114) — (И7) SQ — статический момент всего
сечения кладки относительно центра тяжести растянутой или
менее сжатой арматуры Fa; Sc — статический момент сжатой
зоны сечения кладки относительно центра тяжести арматуры F^,
х — высота сжатой зоны сечения.
Статический момент So при любой форме сечения определя-
ется по формуле
£0 = F (ft0 — у),
(118)
103
где F — площадь сечения кладки; hQ = h—а — рабочая высота
сечения; h — высота всего сечения; а — толщина защитного слоя
со стороны арматуры Fa; у—расстояние от центра тяжести все-
го сечения до края наиболее сжатой грани;
для прямоугольного сечения шириной b
So = O$bh$; (119)
Статический момент Зс зависит от формы и размеров сечения,
положения нейтральной оси и толщины защитного слоя. Форму-
лы для определения Sc для наиболее часто встречающихся слу-
чаев приведены в табл. 16.
В случае больших эксцентриситетов (Sc<O,8So) при расчете
прочности сечения внецентренно-сжатых элементов с продольной
арматурой должны выполняться два основных условия равнове-
сия внешних и внутренних сил:
расчетное усилие N должно быть равно или меньше проекции
внутренних сил на продольную ось элемента;
сумма моментов сил относительно точки приложения про-
дольной расчетной силы должна быть равна нулю. Это условие
определяет положение нейтральной оси, если эпюра предельных
напряжений в кладке принята прямоугольной (рис. 64, б) и вы-
полняется требование z^hQ—of.
В случае малых эксцентриситетов (Sc^O,8So) расчет внецент-
ренно-сжатых элементов обусловлен экспериментально установ-
ленной закономерностью; момент, воспринимаемый кладкой
относительно центра тяжести менее сжатой (растянутой) армату-
ры Fa, не зависит от эксцентриситета продольной силы е0— рас-
стояния от точки приложения силы N до центра тяжести сечения
(рис. 63, а).
Основные формулы и условия расчета прочности внецентрен-
но-сжатых элементов с продольной арматурой приведены в
табл. 17.
Расчет изгибаемых армокаменных элементов
прямоугольного сечения с гибкой арматурой производится в
предположении, что эпюра предельных напряжений в кладке пря-
моугольная (рис. 65). Расчетный момент может быть определен
из условия равновесия моментов относительно центра тяжести
растянутой арматуры:
при двойной арматуре
М С Rbx (/i0 — х/2) + RaF' (hQ — а'); (120)
при этом положение нейтральной оси определяется из условия
равновесия внутренних сил
Ra(Fa — F'^) — Rbx; (121)
при одиночной арматуре
М l,25W(F0 — х/2); (122)
104
Таблица 16
Определение Sc при известных значениях х
Форма сечения Схема сечения Положение нейтральной оси Формулы для определения Обозначения
X -Fa Fc — площадь сжатой зо- ны сечения кладки;
// </
1 хроизвильная а af Между арматурами да и Fa.' S С FcZ z — расстояние от центра сжатой зоны сечения клад- ки до арматуры Fa
/ , fl
Л
Прямоугольная аг^ То же / Х \ Sc = 6x1 h0— —| \ 2 / b — ширина сечения; х — высота сжатой зоны*- h0 — расчетная высота се- чения
х7/Х rl ха
4
Тавровая X Qf Ось проходит в ребре се- чения, полка и часть реб- ра сжата bi Sc=Sa——(Ло—%)2 2 Ьх — ширина ребра; So — статический момент всего сечения кладки от- носительно центра тяжес- ти растянутой или менее сжатой арматуры Fa
А XSX/Y <
а Х//У.
о
ст>
Продолжение табл. 16
Форма сечения Схема сечения Положение нейтральной оси Формулы для определения * Обозначения
г
г •5 z. £.
Тавровая „ b ^4 Ось ДриХиДИт и иОЛКе, часть или вся полка сжа- та, ребро в растянутой зо- не / X \ Sc = 6x1 Ао 1 \ 2 / b — ширина полки
< J
а П.
A , a!
<0
То же fL х Ось проходит в ребре, все ребро или часть сжаты, полка в растянутой зоне / х \ S с = b 1 х 1 Ао— — I \ 2 /
1 b
а' b 4
30 I £
То же П р и м е ч а Fr i' Х Z fa Ось проходит в полке, все ребро и часть полки сжа- ты сечения на схемах заштриз СМ L •о | сч со II » о щ 00 Л tn о —.
0 _ J 11 о
w
a!
h a
н и e. lU юна
Сжатая ;
Таблица 17
Основные формулы и условия для расчета прочности внецентренно-сжатых элементов с продольной арматурой
Случаи внецентрен- ного сжатия Форма сечения Необходимые условия для расчетного случая Основные формулы для расчета прочности
при армировании сечения двойной арматурой при армировании сечения одиночной арматурой только в растянутой зоне
Случай больших эксцентриситетов Любая Sc<0,8So (1) //<(pmHn(0,85(oj?Fc+jRaFza— -FaFa) " (7) Положение нейтральной оси определяется из уравнения O,85(oFS с n ±FaFza ez—FaFae= = 0 (8) j?aFa) (15)
(рис. 64,6) —d (2) Положение нейтральной оси определяется из уравнения CoFScA-FaFae-0 (16)
Прямоуголь- ная х<О,55/го (3) x>2az (4) (0,85<о£?Ьх 4- + 7?aFz-FaFa) (9) Положение нейтральной оси определяется из уравнения / х \ 0,85g)jR&x 1 е—й0+ —) ± \ 2 / ±FaFze'—FaFae = 0 (10) 3 Л’<ф/?гДл (coFbx—FaFa) (17) Положение нейтральной оси определяется из уравнения / х \ coF&xl е—hQ+ — —FaFae=0 (18)
Случай малых эксцентриситетов (рис.64,а) Любая Sc^O,85o (5) фШдд /V-< - (0,85coFS0+ + £aSa) (П) -(0,85co&S0+ e + FaSa) (12) Положение нейтральной оси определяется по (8) #<фй)тдл^50/е (19) Положение нейтральной оси определяется по (16)
Продолжение табл. 17
о
сю
Случаи внецентрен- ного сжатия Форма сечения Необходимые усло- вия для расчетного случая
Случай малых эксцентриситетов (рис. 64, а) То же Прямоуголь- ная х>О,55йо (6)
Основные формулы для расчета прочности
при армировании сечения двойной
арматурой
при армировании сечения одиночной
арматурой только в растянутой зоне
2
(р/Пдл [О,42со/?Ш +
е
N
2
<p&)mnnRbh0
2е
(20)
+RaFa(hQ—а')]
е
(13)
2
< сртдл[0,42(й/?Ж +
е'
+ Ra.Fa(ho—а)
е'
(И)
Положение нейтральной
определяется по (10)
оси
Положение
определяется по (18)
нейтральной
оси
1. В таблице приняты следующие обозначения: So_—- статический момент всего сечения кладки
Sc — статический момент сжатой зоны се-
Примечания:
относительно центра тяжести растянутой (или менее сжатой) арматуры Fa;
чения кладки относительно центра тяжести растянутой (или менее сжатой) арматуры; Sc.v— статический момент сжа-
той зоны кладки относительно точки приложения силы; z — расстояние от центра тяжести
центра тяжести арматуры F^ So'— статический момент площади всего сечения
сжатой арматуры Fa; Sa и Saz — соответственно статические моменты площади сечения сжатой арматуры Fa относительно
центра тяжести менее сжатой или растянутой арматуры F& и арматуры F& относительно центра тяжести арматуры Еа;
е и е'— соответственно расстояние от точки приложения силы N до центра тяжести арматуры Fa и Fa; b— ширина се-
чения; х— высота сечения сжатой зоны; а и а' — толщина защитного слоя арматуры Па и Fa; ho—h—а и ho'—h—а'—
расчетные высоты сечения; h — полная высота сечения.
2. В формулах (8) и (10) таблицы знак «плюс» принимается, если продольная сила N приложена за пределами рас-
стояния между центрами тяжести арматуры Fa и П/, и знак «минус», если продольная сила N приложена между цен-
трами тяжести арматуры Fa и Fa.
сжатой зоны кладки до
относительно центра тяжести сечения
арматуры Fa и Fa; ha—h—а и hQ' — h—а' —
при этом положение нейтральной оси определяется по фор-
муле
XaFa = 1?25W.
(123)
Так как расчетное сопротивление кладки при одиночной
арматуре повышается только в растянутой зоне, в формулы
(122) и (123) вводится коэффициент 1,25.
Высота сжатой зоны
кладки должна во всех слу-
чаях удовлетворять услови-
ям х^О,55Ао и xF>F2a'.
Расчет изгибаемых эле-
ментов на поперечную силу
производится по формуле
F^F^Rg
tyc=FcR
Fa-FaRa
Рис. 65. К расчету изгибаемого армо-
каменного элемента.
при прямоугольном сече-
НИИ
z— Ло — х/2. (125)
Если прочность кладки при расчете на поперечную силу по
формуле (123) окажется недостаточной, необходима постановка
хомутов или устройство отгибов в арматуре, расчет которых вы-
полняется в соответствии с указаниями главы СНиП «Бетонные
и железобетонные конструкции. Нормы проектирования».
При центральном растяжении армокаменные кон-
струкции, армированные гибкой продольной арматурой, рассчи-
тывают по формуле
(126)
Расчет продольно-армированных растянутых, изгибаемых и
внецентренно-сжатых каменных конструкций по раскрытию тре-
щин (швов кладки) приведен в параграфе 37.
31 КОМПЛЕКСНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Общие сведения. Комплексные конструкции состоят из ка-
менной кладки, усиленной безопалубочным или с минимальным
расходом опалубки железобетоном, работающим совместно с
кладкой (рис. 66).
Железобетон служит для восприятия растягивающих усилий,
возникающих в кладке, а также для увеличения несущей способ-
ности сильно нагруженных элементов при осевом и внецентрен-
иом сжатии, что позволяет уменьшить размеры их сечений. При
внецентренном сжатии, продольном изгибе и изгибе конструкций
железобетон рациональнее располагать с внешней стороны клад-
109
Схемы комплексных элемен-
Рис. 66.
тов:
а — с расположением железобетона вну-
три кладки; б — одностороннее расположе-
ние железобетона; в — расположение же-
лезобетона в штрабе кладки.
ки (рис. 66, б, в), что обеспечивает возможность проверки каче-
ства уложенного бетона. Усиление железобетоном применяется в
тех случаях, что и продольное армирование. Площадь сечения
продольной арматуры в комплексных элементах должна состав-
лять не более 1,5% площади сечения бетона.
Деформативные свойства
комплексных элементов . изме-
няются в зависимости от насы-
щенности поперечного сечения
кладки железобетоном.
Упругая характеристика
кладки комплексного элемента
с :^Eqk. с/7?к. с, (127)
определяемый по
где £Ок.с — приведенный мо-
дуль упругости комплексного
элемента,
формуле
-Ео к. с —
Е0 кЕ + Еб/б
/к + Е
(128)
здесь Еок = ссТ? и Eg — соответственно начальный модуль упру-
гости кладки и бетона; R=2R — временное сопротивление
кладки сжатию; jRK.c — приведенное временное сопротивление
комплексного элемента, определяемое по формуле
RF + ЯпрДб
(129)
где Енпр— нормативное сопротивление бетона осевому сжатию
(призменная прочность); F и Уб — соответственно площади сече-
ния кладки и бетона в поперечном сечении комплексного эле-
мента.
Начальный модуль упругости бетона Eq, нормативное и
расчетное Rnp для предельных состояний первой группы сопро-
тивления бетона осевому сжатию принимаются в соответствии с
главой СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы
проектирования».
Расчет комплексных элементов при центральном сжатии вы-
полняется по формуле
-У Фк.с^дл (0,85ЕЕ“ЕЕпрЕб_Ь-ЕаЕа) > (130)
где N — продольная расчетная сила; <рк.с — коэффициент про-
дольного изгиба комплексной конструкции, принимаемый по
табл. 10 при упругой характеристике кладки ак.с; ^дл — коэф-
фициент, учитывающий влияние длительности действия нагруз-
но
ки, определяемый по формуле (67); 7?— расчетное сопротивле-
ние кладки сжатию; 7?Лр — расчетное сопротивление бетона осе-
вому сжатию для предельных состояний первой группы; jRa —
расчетное сопротивление арматуры в комплексной конструкции.
Расчет комплексных элементов при внецентренном сжатии.
Аналогично каменным элементам с продольным армированием
различают два случая внецентренно-сжатых комплексных эле-
ментов:
а) случай малых эксцентриситетов, когда статический момент
Sc сжатой зоны комплексного сечения относительно центра тя-
жести растянутой арматуры Fa больше или равен 0,8 So — ста-
тического момента площади комплексного сечения (приведенного
к кладке) относительно центра тяжести растянутой или менее
сжатой арматуры:
Sc O,8So;
б) случай больших эксцентриситетов:
Sc < 6,8S0.
(131)
(132)
Случай малыхэксцентриситетов. Расчет выполня-
ется по формуле (рис. 67,а)
Рис. 67. Внецентренное сжатие комплексного сечения:
а.— при двойном армировании; б —'при одиночном армировании.
111
N фк.с^дл (0,85FSK 4~ FnpSe 4“ Ra$a) (в. (1^3)
Если сила -N приложена между центрами тяжести арматуры
Fa и F', должно быть удовлетворено дополнительное условие
N ^Фк.стдл(0,85^5'+FnP5'6 4“ RaS'^) /в'.
При одиночной арматуре (F' = 0) (рис. 67, б)
N фк.С^ДЛ (R$K 4“ FnpSg)/^.
В формулах (131) — (135)
(134)
(135)
(136)
(137)
части
где Sk.c и Зб.с — статические моменты площадей
сечения кладки и бетона относительно центра тяжести растяну-
той арматуры; SK, 5б и Sa— статические моменты площадей се-
чения кладки, бетона и арматуры F' относительно центра тя-
жести растянутой арматуры Fa; S'h, S' и S' — статические мо-
менты площадей сечения кладки, бетона и арматуры Fa относи-
тельно центра тяжести сжатой арматуры F^; е и е' — расстоя-
ние от точки приложения силы N до центра тяжести арматуры
Fa и F'
В формулах (134) и (135) в тех случаях, когда центры тя-
жести арматуры Fa и F' находятся на расстоянии больше 5 см
от граней сечения, статические моменты и эксцентриситеты е и
е' определяют относительно,грани сечения.
Случай больших эксцентриситетов. Комплексные
внецентренно-сжатые элементы с расположением железобетона
с наружной стороны кладки рассчитывают по формуле
N ерк.с^дл (FFK.c 4“ FnpFa.c 4“ RaE'&— RaFa). (138)
Положение нейтральной оси определяется из уравнения
FSK.c N 4- FnpSg.c N ± FaF' е' —। RaFaC 0. (139)
В формуле (139) знак «минус» принимается, если сила N
приложена между центрами тяжести арматуры Fa и F', в про-
тивном случае принимается знак «плюс».
При одиночной арматуре (^= 0)
N фк. с^Ндл (wFFIt. с 4” FnpFo. с i FaFa), (140)
и положение центральной оси определяется из уравнения
112
CdFSk.cN 4" FnpSfj.ciV FaFaf? — 0» (141)
В формулах (138) — (141) FK,C — площадь сжатой зоны клад-
ки; ?*б.с — площадь сжатой зоны бетона; 5k.cn — статический
момент сжатой зоны кладки относительно точки приложения си-
лы N; Sq.cn — статический момент сжатой зоны бетона относи-
тельно точки приложения силы Л/; со — коэффициент, принима-
емый по табл. 13.
При расположении железобетона внутри кладки расчет вне-
центренно-сжатых элементов при больших эксцентриситетах вы-
полняется по формулам (138) •— (141), где коэффициент со при
R равен 1.
Расчет комплексных элементов при изгибе. Изгибаемые эле-
менты комплексных конструкций рассчитываются по формуле
Af RSK.C 4“ ^?пр5б.с 4- Fa5a; (142)
положение нейтральной оси может быть определено из урав-
нения
Ra (Fa - F;) = RFK.C + FnpFg.c- (143)
При этом во всех случаях высота сжатой зоны комплексного
сечения должна удовлетворять условиям Sc<O,8So и z^hQ—а'.
Значения So и SCt а также SK.C и £б.с принимаются такими же,
как при внецентренном сжатии; плечо внутренней пары сил z
принимается равным расстоянию от точки приложения равнодей-
ствующей усилий RFK.c и Fnp Fq.c до центра тяжести растянутой
арматуры Fa.
При одиночном армировании гибкой арматурой cFza=0 рас-
чет, выполняется по формуле
М < £SK.C + FnpS6.c, (144)
а положение нейтральной оси определяется из уравнения
FaFa = FFK.c + FnpF6iC. (145)
В изгибаемых комплексных элементах необходима проверка,
прочности кладки на действие поперечной силы Q:
Q^R^bz, (146)
где Rrx — расчетное сопротивление кладки главным растягива-
ющим напряжениям (см. главу СНиП «Каменные и армокамен-
ные конструкции. Нормы проектирования»); b — ширина сече-
ния; z — плечо внутренней пары сил (при прямоугольном сече-
нии z—h0—х/2).
В случае недостаточности прочности кладки необходима по-
становка хомутов или отгибов части продольных стержней.
113
При совместной работе кладки и железобетонного элемента
на центральное и внецентренное сжатие в случае малых эксцен-
триситетов и двойного армирования прочность кладки использу-
ется не полностью, поэтому в расчетные формулы (130), (133)
и (134) вводится коэффициент условий работы кладки 0,85, на
который умножается расчетное сопротивление неармированной
кладки При внецентренном сжатии в случае больших эксцен-
триситетов в элементах, армированных одиночной арматурой,
расчетное сопротивление кладки повышается и в формулах (140)
и (141) принимается равным со/?.
34. ЭЛЕМЕНТЫ, УСИЛЕННЫЕ ОБОЙМОЙ
Общие сведения. При реконструкции зданий, возведении
надстроек, увеличении нагрузок в условиях эксплуатации, появ-
лении признаков разрушения в несущих каменных элементах по-
следние могут быть усилены включением кладки в обойму. Обой-
мы (стальные, железобетонные и армированные), как и сетчатое
армирование, в основном применяют для усиления центрально-
и внецентренно-сжатых элементов при малых эксцентриситетах,
не выходящих из ядра сечений, а также при небольшой гибкости.
Кладка, включенная в обойму, работает в условиях всесторон-
него сжатия и ограничения поперечного расширения, что значи-
тельно (в 2—2,5 раза) увеличивает сопротивляемость кладки воз-
действию продольной силы.
Экспериментально установлено, что включение в обойму стол-
бов, имеющих трещины в кладке, полностью восстанавливает их
несущую способность.
Работа кладки столбов, узких простенков, усиленных обой-
мами, а также характер развития трещин в них и разрушения
отличается от работы кладки без усиления. Первые трещины в
неармированной кладке (например, кирпичной на цементном
растворе) появляются при нагрузке 77тр — 0,7Wp (см. табл. 6); для
такой же кладки в армированной штукатурной обойме /VTp —
= 0,74Л^р, а в железобетонной обойме AfTp = 0,77A/p. Если же пе-
рейти от нагрузок к напряжениям, то можно отметить, что в клад-
ке, включенной в обойму, трещины возникают при больших на-
пряжениях, чем в неармированной кладке. Для кладок, предва-
рительно разрушенных (имеющих трещины), а затем усиленных
обоймой, в зависимости от процента армирования момент появ-
ления первых трещин соответствует нагрузкам (0,534-0,7) /Vp и
может быть принят равным /VTp—0,6Л^Р.
Зависимость между деформациями и напряжениями для клад-
ки, усиленной обоймой, не следует логарифмическому закону
(32), принятому для обычной неармированной кладки. Кривые
деформаций кладки, усиленной обоймой, вначале идут более кру-
то, чем кривые деформаций неармированной кладки, т. е. дефор-
мации значительно меньше, чем в обычной кладке, несмотря на
114
То, что напряжение в кладке, усиленной обоймами, больше
(рис. 68).
При нагрузках, равных (0,84-0,9) 2VP, деформации кладки в
обойме становятся больше, чем деформации неармированной
кладки. Это соответствует моменту развития больших поперечных
деформаций кладки, а следовательно, и достижения текучести
арматуры обоймы.
Начальный модуль упругости предварительно разрушен-
ной, а затем усиленной обой-
мой кладки в практических
расчетах может быть принят
таким же, как и для обычной
кладки без обоймы на соответ-
ствующем растворе, ио со сни-
жением упругой характеристи-
ки а на 25%. Начальный мо-
дуль упругости усиленной клад-
ки БОу (не имевшей трещины
перед включением в обойму)
может быть выражен через на-
чальный модуль упругости
Рис. 68. Продольные относительные
деформации кирпичных столбов в за-
висимости от напряжения c/R:
обычной кладки Ео. В этом слу-
чае для кладки, усиленной же-
лезобетонной обоймой, Боу =
— 4,85 Ео, а для кладки, уси-
ленной штукатурной обоймой,
/ — в железобетонных обоймах; 2 — в ар-
мированных штукатурных обоймах; 3 —
без обойм.
Боу— 2,5 Eq.
Эффективность усиления каменных элементов обоймами за-
висит от процента поперечного армирования, размеров сечения
и соотношения сторон элементов, марки бетона или штукатурного
раствора, состояния усиливаемой кладки, ее прочностных свойств,
характера совместной работы обоймы и кладки. Весьма сущест-
венное значение для работы усиливаемой кладки и использова-
ния обоймы имеет способ передачи нагрузки на конструкцию:
при опирании всей подошвой обоймы 2 с передачей нагрузки
сверху по всей поверхности сечения (рис. 69, а) работа кладки 1 с
обоймой не отличается от работы комплексной конструкции;
при передаче нагрузки непосредственно на обойму только в
одном ее конце — снизу или сверху (рис. 69, б) — эффективность
работы кладки по сравнению с ее работой в комплексном элемен-
те повышается, а эффективность работы бетона и продольной
арматуры значительно снижается;
при косвенной передаче нагрузки на обойму, через кладку
(рис. 69, в) без непосредственного загружения обоймы, эффек-
тивность работы бетона и арматуры незначительна.
С увеличением процента поперечного армирования, пред-
ставляющего собой отношение объема поперечной арматуры
(хомутов, спиралей, планок) к объему неусиленной кладки
115
1 pi = —— 100 ],« прочность кладки растет не пропорционально,
а по затухающей кривой. Поэтому принимать для усиления
кладки обоймы с pi >• 1% нецелесообразно.
Эффективность обойм уменьшается с ростом отношения сто-
рон сечения от 1 : 1 до 1 : 2,5, однако незначительно, и этот фак-
тор в расчетах можно не учитывать.
Рис. 69. Способы передачи усилия на конструкцию, усиленную железобетон-
ной обоймой:
а — передача нагрузки на обойму при наличии опоры снизу обоймы; б — передача на*
грузки на обойму при отсутствии опоры снизу обоймы; в — без непосредственной пере-
дачи нагрузки на обойму.
Рис. 70. Схема усиления стены железобетон-
ной обоймой:
1 — металлическая сетка; 2 — дополнительные
стержни, расположенные сверху сетки; <3 — хо-
муты (связи); 4 — бетон обоймы; 5 — кладка
стены.
При отношении сторон более 1:2,5 необходима постановка до-
полнительных поперечных, пропускаемых через кладку, связей,
располагаемых друг от друга по длине и высоте элемента на рас-
стоянии не более 2А, где h —; наименьший размер поперечного се-
чения (рис. 70). При этом расстояние между связями по длине
элемента не должно превышать 100 см, а по высоте — 75 см. До-
полнительные поперечные связи рассчитываются по формуле
(148) при коэффициенте условий работы связей 0,5.
Стальные обоймы значительно повышают несущую способ-
ность элементов прямоугольного сечения.
По углам каменного элемента устанавливаются стальные
уголки на растворе с последующей приваркой к ним хомутов из
полосовой стали или круглых стержней (рис. 71, а). Расстояние
116
между хомутами должно быть не более меньшего размера попе-
речного сечения и не более 50 см.
Для защиты стальной обоймы от коррозии ее покрывают сло-
ем цементного раствора толщиной 25—30 мм по металлической
сетке, закрывающей уголки и обеспечивающей надежное сцепле-
ние, или систематически окрашивают масляной краской.
Рис. 71. Схемы усиления каменных столбов обоймами:
а — стальной; б — армированной штукатурной; в — железобетонной; 1 — планка
35x5 . . - 60X12 мм; 2 — сварной шов; 3 — стержни 0 5 ... 12 мм; 4 — хомуты 0 4...
10 мм; 5 — штукатурка раствором марки 75 . . . 100; 6 — кладка; 7 — бетон марки М.150 и
более.
Железобетонные обоймы значительно усиливают кладку за
счет сил сцепления и трения бетона с кладкой. Кроме того, ра-
ботая на изгиб, железобетонные обоймы воспринимают часть по-
перечных растягивающих усилий, отдаляя тем самым момент
появления первых трещин. Железобетонные обоймы применяются
при разнообразных сечениях элементов: прямоугольных, много-
гранных, круглых и выполняются из бетона марки не ниже М150
толщиной от 4 до 12 см, определяемой расчетом (рис. 71, в).
Железобетонные обоймы армируются вертикальными стерж-
нями и сварными хомутами. Для элементов круглого сечения ра-
ционально вместо хомутов применять спиральную арматуру. Рас-
стояние между хомутами или шагом спиральной арматуры долж-
но быть не более 15 см.
117
Штукатурные армированные обоймы применяются, когда тре-
буется незначительное усиление кладки элементов прямоугольно-
го или круглого поперечного сечения (рис. 71, б). Они армируют-
ся аналогично железобетонным обоймам; арматура покрывается
цементным растворОхМ (штукатуркой) марки 75—100. При этом
толщина обойм мала (3—4 см), что является их преимуществом
при реконструкции зданий.
Расчет элементов, усиленных обоймами. Несущая способ-
ность кирпичных элементов, усиленных обоймами, определяется
по эмпирическим формулам, полученным на базе проведенных
экспериментальных исследований. Для других видов кладок не-
сущая способность может быть найдена по этим формулам при-
ближенно.
Расчет конструкций из кирпичной кладки, усиленной обойма-
ми, на центральное и внецентренное сжатие при малых эксцен-
триситетах (не выходящих за пределы ядра сечения) выполняет-
ся по формулам:
при стальной обойме —
К. 2,5р. /?а \ 1
+11 : С47)
1 “Г" 1UU/ Д
при железобетонной обойме —
КЗц Ra. \
+ me^F6 + Кл. CF]; (148)
при армированной штукатурной обойме —
К 2,8ц Ra. \]
mKR + ri j +2И '"15о~Д р> Ш9)
где N — продольная расчетная сила; тял — коэффициент, учи-
тывающий влияние длительного воздействия нагрузки [см. фор-
мулу (67)]; ср — коэффициент продольного изгиба (при опреде-
лении ф значение а принимается как для неусиленной кладки);
ф и ц — коэффициенты, принимаемые при центральном сжатии
равными 1, при внецентренном —
ф = 1^2е0//г; (150)
г, = 1 — 4е0/й; (151)
Шк -— коэффициент условий работы кладки: для кладки без по-
вреждений /пк=1, для кладки с трещинами тк —0,7; ц — про-
цент армирования хомутами и поперечными планками, опреде-
ляемый по формуле
__ 2F&(h + b)
№ hbs
100;
(152)
118
здесь Fa — сечение хомута или поперечной планки; h и b — раз-
меры сторон усиливаемого элемента; s — расстояние между ося-
ми поперечных связей при стальных обоймах (h s 6, но не
более 50 см) или между хомутами при железобетонных и штука-
турных обоймах (s 15 см);
Fa — расчетное сопротивление поперечной арматуры обоймы;
F — площадь сечения усиливаемой кладки; Fa.с — расчетное со-
противление продольной арматуры; F'& ~ площадь сечения про-
дольных уголков стальной обоймы или продольной арматуры же-
лезобетонной обоймы; гпб -— коэффициент условий работы бето-
на: при передаче нагрузки на обойму и наличии опоры снизу
обоймы тб=1; при передаче нагрузки на обойму и отсутствии
опоры снизу обоймы Шб —0,7; без непосредственной передачи на-
грузки на обойму mg—0,35; Fq — площадь сечения бетона обой-
мы, заключенного между хомутами и кладкой (без учета защит-
ного слоя).
Глава 7. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КАМЕННЫХ
И АРМОКАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ
ВТОРОЙ ГРУППЫ {ПО ОБРАЗОВАНИЮ
И РАСКРЫТИЮ ТРЕЩИН И ПО ДЕФОРМАЦИЯМ]
35. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Расчет по образованию и раскрытию трещин (швов кладки)
и по деформациям выполняют:
для внецентренно-сжатых неармированных элементов при
ео>О,7г/;
для работающих совместно смежных конструктивных элемен-
тов кладки (например, облицовки и тела стены) из материалов
различной деформативности с различными модулями упругости,
ползучестью, усадкой или при значительной разнице в напряже-
ниях, возникающих в этих элементах;
для самонесущих стен, работающих на поперечный изгиб,
если несущая способность стен недостаточна для самостоятель-
ного (без каркаса) восприятия нагрузок;
для стеновых заполнений каркасов — на перекос в плоскости
стен;
для продольно-армированных емкостей при наличии требова-
ний непроницаемости штукатурных или плиточных изоляционных
покрытий;
для других элементов сооружений, в которых образование
трещин не допускается или же раскрытие трещин должно быть
ограничено по условиям эксплуатации.
119
Каменные и армокаменные конструкции по деформациям рас-
считывают на воздействие нормативных нагрузок, а по раскры-
тию трещин — на воздействие расчетных или нормативных на-
грузок без учета особых нагрузок и воздействий.
При расчете каменных конструкций из неармированной клад-
ки по деформациям растянутых поверхностей необходимо знать
предельные относительные деформации растяжения кладки епр,
гарантирующие от появления трещин на растянутой поверхности
кладки. Для зданий первой степени долговечности 8пр = 0,15 X
X Ю-3, второй степени — 8Пр-—0,2 • 10~3. При продольном арми-
ровании с 0,03 %, а также при оштукатуривании неармиро-
ванных конструкций по сетке еПр увеличивают на 25%. При вы-
полнении на поверхности кладки защитной штукатурки или обли-
цовки значения елр принимают такими:
Гидроизоляционная штукатурка для конструкций, подверженных
гидростатическому давлению жидкостей
Кислотоупорная штукатурка на жидком стекле или однослой-
ное покрытие из плиток каменного литья (диабаз, базальт) на
кислотоупорной замазке
Двух- и трехслойные покрытия из прямоугольных плиток камен-
ного литья на кислотоупорной замазке:
вдоль длинной стороны плиток
вдоль короткой стороны плиток
0,08 4 О-3
0,05-10'3
ОД-ю-3
0,8-10-3
36. РАСЧЕТ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ РАСТЯНУТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
НЕАРМИРОВАННОЙ КЛАДКИ
В штукатурных и плиточных покрытиях ряда каменных кон-
струкций при эксплуатации не допускается появление трещин
(см. рис. 79). Для их предотвращения производится проверка де-
формаций растянутых поверхностей, которые не должны превы-
шать указанных выше величин (см. параграф 35).
Деформации растянутых поверхностей определяются по нор-
мативным нагрузкам, прикладываемым после нанесения штука-
турных или других покрытий.
Расчет по деформациям растянутых поверхностей каменных
конструкций из неармированной кладки выполняется в предполо-
жении справедливости для кладки законов сопротивления упру-
гих материалов по следующим формулам;1
при работе кладки на осевое растяжение
№ ДРспр;
на изгиб —
EI 8пр
h. •— у
(153)
(154)
120
на внецентренное сжатие —
EFenp
Fth — yjedl — 1
(155)
на внецентренное растяжение'—
£Fenp
PUl-MI + i ’ 056)
где Л-н, 7ИН — продольная сила и момент от нормативных нагру-
зок, которые будут приложены после нанесения на поверхность
кладки штукатурных или других покрытий; еПр — предельные де-
формации; h — у — расстояние от центра тяжести сечения клад-
ки до наиболее растянутой грани покрытия.
Неармированные каменные конструкции, рассчитанные по
прочности, не рассчитывают по деформациям растянутых поверх-
ностей при известковых, цементно-известковых и цементных шту-
катурках, если последние не применяются для гидроизоляции
конструкций, подвергающихся гидростатическому давлению
жидкости; при других покрытиях — для конструкций, удовлетво-
ряющих расчету на прочность по сопротивлению кладки растя-
жению по неперевязанным швам.
Армированные каменные конструкции, деформации которых
по условиям эксплуатации должны быть ограничены, рассчиты-
ваются по раскрытию трещин.
37. РАСЧЕТ ПО РАСКРЫТИЮ ТРЕЩИН
Неармированные каменные конструкции. Внецентренно-сжа-
тые неармированные каменные конструкции рассчитывают по
раскрытию трещин (швов кладки) на усилия, определяемые по
расчетным нагрузкам при их основных сочетаниях (при особых
сочетаниях воздействий расчет по раскрытию трещин не произво-
дят), если эксцентриситет приложения силы е>0,7у. При этом
для основных сочетаний нагрузок эксцентриситет (с учетом слу-
чайного эксцентриситета) не должен превышать 0,9г/, а в стенах
толщиной 25 см и менее — 0,8у. Расстояние от точки приложения
силы до более сжатого края сечения для несущих стен и столбов
должно быть не менее 2 см.
Расчет производят, исходя из' предположения справедливости
для кладки законов сопротивления упругих материалов; при
этом эпюра напряжений внецентренного сжатия принимается ли-
нейной, а сечение полным и рассчитывается на условное краевое
напряжение растяжения, характеризующее величину раскрытия
трещин в растянутой зоне.
Ширина раскрытия трещин (швов кладки) в неармированных
каменных конструкциях не превышает предельно допустимой по
условиям эксплуатации величины, если выполняется условие
121
(157)
Щтр^р. и/7
N -----------------
F(h — у)ей[1 — 1
где mTp — коэффициент условий работы кладки по раскрытию
трещин, принимаемый по табл. 18 в зависимости от степени дол-
говечности конструкции и условий работы кладки; ^р.и — расчет-
ное сопротивление кладки растяжению при изгибе; h — у — рас-
стояние от центра тяжести сечения кладки до наиболее растяну-
той грани; у — расстояние от центра тяжести сечения до более
сжатого его края; Г— момент инерции сечения в направлении из-
гибающего момента.
Если раскрытие швов в неармированной и армированной
кладке может вызвать появление трещин в штукатурке, но не яв-
ляется опасным для прочности и устойчивости конструкций, в
формулах расчета на прочность по растяжению всех видов (/?р,
А?р.и, £?гл) продольные силы и изгибающие моменты принимают
по нормативным нагрузкам, а коэффициенты условий работы —
по табл. 18. При этом несущую способность необходимо опреде-
лять с учетом расчленения конструкций после возникновения
трещин или образования шарниров в сечениях с раскрытием
швов. Если вышеизложенные требования расчета по трещинам не
удовлетворены, в местах раскрытия швов должны быть преду-
смотрены деформационные швы.
Таблица 18
Коэффициенты условий работы кладки по раскрытию трещин (швов кладки)
ттр
Характеристика и условия работы кладки Коэффициенты усло- вий работы при степе- ни надежности кон- струкций 1 II J III
• Неармироваииая, внецентренно нагружен- ная и растянутая кладка 1,5 2 3
То же, с декоративной отделкой для., кон- струкций с повышенными архитектурными требованиями 1,2 1.2
Неармированная внецентренно нагружен- ная с гидроизоляционной штукатуркой для । конструкций, работающих на гидростати- ческое давление жидкости 1,2 1,5
То же, с кислотоупорной штукатуркой или облицовкой на замазке на жидком стекле 0,8 1 1
Примечание. Коэффициенты условий работы по раскрытию тре-
щин при расчете продольно-армированной кладки на внецентренное
сжатие, изгиб, осевое и внецентренное растяжение и главные растягиваю-
щие напряжения принимаются по табл. 18 с коэффициентами: 1,‘25 при
ц.^0,1%: 1 при ц<0,05%, при промежуточных процентах армирования —
интерполяцией по формуле k=0,754-5ц.
122
Армированные каменные конструкции. Каменные конструк-
ции, армированные продольной арматурой и работающие на рас-
тяжение, изгиб и внецентренное сжатие, рассчитываются по рас-
крытию трещин (швов кладки) на основе следующих предпо-
сылок:
расчет выполняется по закону линейного распределения на-
пряжений по всему сечению кладки и арматуры (без учета рас-
крытия швов);
сечение конструкций приводится к одному материалу (стали)
по отношению модулей упругости кладки и стали
п' = Ек/Е&; (158)
расчетные сопротивления арматуры принимаются по гла-
ве СНиП «Каменные и армокаменные конструкции. Нормы про-
ектирования».
Предварительно определяют площадь сечения, расстояние от
центра тяжести сечения до сжатой грани и момент инерции при-
веденного сечения по следующим формулам:
площадь приведенного сечения
+ + (159)
где F — площадь сечения кладки; F& — площадь сечения растя-
нутой арматуры: F' — площадь сечения сжатой арматуры;
расстояние от центра тяжести приведенного сечения до сжа-
той грани
Упр = (n'Fy + Оо + F^a')/F^ (160)
где у — расстояние от точки приложения силы до центра тяже-
сти сжатой грани кладки; hQ = h'—а — рабочая высота сечения;
а — расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до рас-
тянутого края сечения; а! —расстояние от центра тяжести сжа-
той арматуры до сжатого края сечения;
момент инерции приведенного сечения.
/др — nV -р n'F (ут\р у)2 -р Fа (Ло Упр) 2 +
+ Га(упр-ц')2, (161)
где I — момент инерции сечения кладки; у — расстояние от точки
приложения силы до центра тяжести сжатой грани приведенного
сечения.
Расчет по раскрытию трещин продольно-армированных ка-
менных конструкций производится по формулам:
на осевое растяжение
№ < /Итр^^пр; (162)
123
на изгиб
/пр
Л!н < ----------------
“О — Упр
на внецентренное сжатие
Штр/?а Fnn
Д/Н ;
FitpI^g—t/np) £?о/Лхр 1
на внецентренное растяжение
^тр/?а F пр
ДГн -------------------------
Лпр(^о—г/пр)ео//Пр+1
(163)
(164)
(165)
где № и 44н'— продольная сила и момент от нормативных нагру-
зок (при расчете конструкций по раскрытию трещин в штукатур-
ных или плиточных покрытиях усилия определяются по норма-
тивным нагрузкам, которые будут приложены после нанесения
покрытий); щтр — коэффициент условий работы кладки при рас-
чете по раскрытию трещин (табл. 18); Flip, Упр, /пр — параметры
приведенного сечения, определяемые по формулам (159) —(161);
е0 = Л4Н/2УН — эксцентриситет продольной силы; — расчет-
ное сопротивление продольной арматуры при расчете продоль-
но-армированных конструкций по раскрытию трещин. Принима-
ется согласно главе СНиП «Каменные и армокаменные конст-
рукции».
Глава 8. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕННЫХ ЗДАНИЙ
38. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Продольные и поперечные стены, столбы, рамы каркаса вме-
сте с перекрытиями и покрытиями образуют пространственную
систему, элементы которой (при их надежной совместной рабо-
те) воспринимают все действующие нагрузки на здание и обес-
печивают требуемую их устойчивость и пространственную жест-
кость.
Распределение усилий между элементами здания зависит: от
жесткости перекрытий, которая определяется материалом, конст-
рукцией и длиной участков перекрытий между поперечными вер-
тикальными конструкциями; от толщины и высоты стен и нали-
чия в них проемов; от типа соединений между конструктивными
элементами здания, а также от группы кладок.
Неармированные кладки в зависимости от их вида, а также
прочности камней и растворов делятся на 4 группы (прилож. 4).
В зависимости от конструктивной схемы здания
каменные стены делятся на: несущие, воспринимающие кроме
нагрузок от собственного веса нагрузки от покрытий, перекры-
124
тий, кранов и т. п.; самонесущие, (воспринимающие нагрузку толь-
ко от собственного веса стен всех этажей здания и ветровую на-
грузку; ненесущие (в том числе навесные), воспринимающие
только нагрузку от собственного веса и ветра в пределах одного
этажа или одной панели каркасных зданий при высоте этажа
не более 6 м; при большей высоте этажа стены этого типа отно-
сятся к самонесущим.
По степени пространственной жесткости различа-
ют здания с жесткой конструктивной схемой и здания с упругой
конструктивной схемой.
Конструктивная схема определяется расстоянием /ст между
поперечными вертикальными устойчивыми конструкциями и
жесткостью (неподвижностью) горизонтальных опор.
К зданиям с жесткой конструктивной схемой относятся в
большинстве случаев гражданские здания, в которых при расчете
на горизонтальные нагрузки, внецентренное и центральное сжа-
тие несущие каменные стены и столбы рассчитывают как верти-
кальные балки, опирающиеся в горизонтальном направлении на
жесткие опоры (покрытия и междуэтажные перекрытия) при
расстоянии между поперечными устойчивыми конструкциями не
более указанных в табл. 19.
Жесткими (неподвижными) горизонтальными опорами могут
служить пояса, фермы, связи и железобетонные обвязки, рассчи-
танные по прочности и по деформациям на восприятие горизон-
тальной (ветровой) нагрузки, передающейся от стен.
Жесткими вертикальными опорами являются поперечные
устойчивые конструкции (каменные и бетонные стены толщиной
не менее 12 см, железобетонные—толщиной не менее 6 см,
контрфорсы, поперечные рамы с жесткими узлами и другие кон-
струкции, рассчитанные на восприятие горизонтальной нагрузки
от примыкающих к ним стен).
В зданиях с самонесущими и ненесущими наружными стена-
ми нагрузки от покрытий, кранов и т. п. передаются на каркас
или поперечные конструкции зданий.
К зданиям с упругой конструктивной схемой относятся в ос-
новном промышленные здания, у которых при отсутствии жест-
ких горизонтальных связей поперечные устойчивые конструкции
расположены на расстояниях, превышающих /ст (см. табл. 19).
Независимо от расстояния между поперечными конструкциями к
упругим опорам относят также покрытия из легких конструкций
(например, асбестоцементных плит), опирающихся на металли-
ческие или железобетонные фермы, прогоны, балки.
В необходимых случаях для восприятия горизонтальной (вет-
ровой) нагрузки проектируют специальные горизонтальные опоры
стен в виде самостоятельных ребер жесткости, связанных со сте-
ной или входящих в конструкцию перекрытий, покрытий, площа-
док промышленных зданий, карнизов, а также специальные вет-
ровые горизонтальные фермы.
125
Таблица 19
Максимальные расстояния ZCt между поперечными конструкциями, при
которых покрытия и перекрытия считаются жесткими опорами для стен и
столбов
Тип перекрытия и покрытия Расстояния между поперечны- ми конструкциями, м, при группе кладки
I II III IV
А. Железобетонные и армокаменные сборные за- моноличенные и монолитные 54 42 30
Б. Из сборных железобетонных настилов и из железобетонных или стальных балок с настилом из плит или камней 42 36 24
В. Деревянные 30 24 18 12
Примечания: 1. Указанные в табл. 19 предельные расстояния дол-
жны быть уменьшены в следующих случаях: при скоростных напорах ветра
70; 85 и 100 кгс/м2 — соответственно на 15; 20 и 25%; при высоте зданий
22—32 м -— на 10%; 33—48 м — па 20% и более 48 м — на 25%; для узких
зданий при ширине здания b менее двойной высоты этажа Н — пропорцио-
нально отношению ЬЦЪН).
2. В сборных замоноличенных перекрытиях типа А стыки между пли-
тами должны быть усилены для передачи через них растягивающих усилий
(путем сварки выпусков арматуры, прокладки в швах дополнительной ар-
матуры с заливкой швов раствором марки не ниже 100 — при плитах из
тяжелого бетона и марки не ниже 50 — при плитах из легкого бетона или
другими способами замоноличивания).
3. В перекрытиях типа Б швы между плитами или камнями, а также
между элементами заполнения и балками должны быть тщательно запол-
нены раствором марки не ниже 50.
4. Перекрытия типа В должны иметь настил в виде деревоплит либо
двойной деревянный настил, или же настил, накат и подшивку. К типу В
относятся также деревянные чердачные перекрытия с крышей,
5. Указанные в табл. 19 расстояния не распространяются на здания
из крупных панелей.
Вертикальные несущие каменные и армокаменные конструк-
ции, не имеющие связи с перекрытиями (например, катковые опо-
ры), рассматриваются как консоли, заделанные в грунт.
Так как каменные и армокаменные конструкции работают
совместно с другими элементами здания, требуется проверка
прочности и устойчивости стен и других конструкций незакончен-
ного здания в процессе их возведения с предусмотрением (при
необходимости) соответствующих временных креплений до уст-
ройства перекрытий или других конструкций, обеспечивающих их
устойчивость.
В процессе возведения зданий элементы перекрытий, балко-
нов, лестниц укладываются в большинстве случаев на свежую
кладку, что необходимо учитывать при проверке прочности и
устойчивости стен, столбов, карнизов и других элементов здания.
При применении крупноразмерных элементов конструкций их
собственный вес следует вводить в расчет без коэффициента пе-
126
регрузки, но с коэффициентом динамичности, принимаемым рав-
ным 1,5. Если же применение крупноразмерных элементов под-
тверждено длительным опытом строительства, допускается
уменьшение коэффициента динамичности до 1,25.
39. РАСЧЕТ СТЕН ЗДАНИЙ С ЖЕСТКОЙ
КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМОЙ
Расчет на внецентренное сжатие и изгиб из плоскости. В зда-
ниях с жесткой конструктивной схемой стены и столбы рассчиты-
вают на верти^кальные^л горизонтальные ветровые нагрузки с
Эпюра М Эпюра М
а 5
Рис. 72. Расчетные схемы и эпюры изгибающих моментов от вертикальных
внецентренно приложенных нагрузок.
учетом их возможного сочетания как вертикальные неразрезные
многопролетные балки, опертые на неподвижные опоры — пере-
крытия (рис. 72, а). Для упрощения расчета допускается рас-
сматривать стены или столбы многоэтажного здания расчленен-
ными по высоте на однопролетные балки, шарнирно опирающие-
ся в горизонтальном направлении на перекрытия с пролетом Яэт,
равным расстоянию о; низа перекрытия вышерасположенного
этажа до низа перекрытия нижерасположенного этажа (рис. 72г
б). При этом принимают, что нагрузка от верхних этажей, вклю-
чая вес стены или столбов, перекрытий и других вышележащих
127
элементов, приложена в центре тяжести сечения стены или столба
вышележащего этажа. Нагрузки в пределах рассматриваемого
этажа считаются приложенными с фактическими эксцентрисите-
тами относительно центра тяжести сечения стены или столба с
учетом изменения сечения стены в пределах этажа и ослабления
горизонтальными и наклонными бороздами.
В случае отсутствия специальных опор, фиксирующих поло-
жение опорного давления, расстояние от точки приложения опор-
ной реакции прогонов, балок или настила до внутренней грани
стены или опорной плиты принимают равным одной трети глуби-
ны заделки, но не более 7 см (рис.. 73).
с ав ,
Рис. 73. Вертикальные нагрузки, действующие в стене на уровне перекрытия:
а — при одинаковой толщине стены; б — при различной толщине стены; в — при приме-
нении центрирующих плит.
Изгибающие моменты учитываются от вертикальных и гори-
зонтальных (ветровых) нагрузок, приложенных в пределах рас-
сматриваемого этажа, а также от вертикальных нагрузок выше-
расположенных этажей, если сечение стены изменяется в уровне
перекрытий над данным этажом или в пределах рассчитываемого
этажа.
Основные расчетные формулы для определения в сечении
стен (столбов) нормальных сил и изгибающих моментов при при-
нятой (рис. 72, б) расчетной схеме от вертикальных нагрузок
приведены в табл. 20.
Изгибающие моменты в сечении наружной стены от горизон-
тальной ветровой нагрузки (рис. 72, в) определяются в пределах
каждого этажа (за исключением верхнего) как для балки с заде-
ланными концами по формуле
М = ±<Щ2Э1/12,
где q — ветровая равномерно распределенная в пределах рас-
сматриваемого этажа нагрузка, приходящаяся на 1 м высоты
128
Таблица 20
Основные формулы для определения усилий в сечениях стен, имеющих в го-
ризонтальном направлении неподвижные опоры
Конструкция стены, расчетные схемы и-
эпюры моментов ' Формулы
Примечание: Pi— расчетная величина опорного давления пере-
крытия над рассматриваемым перекрытием; Рс.в — расчетное значение соб-
ственного веса участка стены между рассматриваемым сечением и первым
расположенным выше этажом; N—сумма всех расчетных нагрузок на
стену, расположенных выше рассматриваемого этажа. В величину Af вклю-
чается также продольное усилие от действия ветровой нагрузки, если она
учитывается в расчете; М —- расчетный изгибающий момент.
5 389
129
стены; Яэт — высота этажа (пролет балки). Для верхнего этажа
верхнюю опору балки считают шарнирной.
В этой формуле направление ветра (активное или пассивное)
принимают таким, чтобы сумма моментов от продольной и ветро-
вой нагрузок была наибольшей.
Расчет стен или столбов обычно начинают с верхнего этажа.
При определении усилий, действующих на стену в пределах рас-
сматриваемого этажа, учитывают: расчетное опорное давление
перекрытия над рассматриваемым этажом приложенное в
уровне низа этого перекрытия с эксцентриситетом относитель-
но центра тяжести сечения стены; сумму всех расчетных нагру-
зок 7V на стену, расположенных выше рассматриваемого этажа,
с включением продольного усилия от действия ветровой нагруз-
ки (если она учитывается в расчете), приложенную в уровне ни-
за перекрытия над рассматриваемым этажом с эксцентриситетом
е2 относительно центра тяжести сечения стены; расчетный соб-
ственный вес участка стены между рассматриваемым сечением и
первым расположенным выше этажом Рс.в, приложенный в цен-
тре тяжести этого участка стены (см. рис. 73 и табл. 20).
Изгибающие моменты М в рассчитываемых сечениях стены
изменяются от максимального значения на уровне низа верхнего
перекрытия до нуля на уровне низа нижнего перекрытия и опре-
деляются по принятой статической схеме (рис. 72, б).
Несущая способность стены в пределах этажа должна опре-
деляться для сечения под балкой (прогоном) верхнего перекры-
тия, где изгибающий момент обычно наибольший, а влияние про-
дольного изгиба не сказывается — в этом сечении, как опорном,
коэффициент продольного изгиба равен 1. Кроме того, проверя-
ется прочность сечения посередине высоты этажа, где изгибаю-
щий момент будет меньше, чем в верхнем сечении, но зато и ко-
эффициент продольного изгиба наименьший (см. рис. 48, а).
Для сплошных стен (не имеющих проемов) за расчетное се-
чение принимают участок стены длиной 1 м. Для стен с проема-
ми расчетным сечением является сечение наиболее нагруженного
простенка.
Расчет на усилия от ветровых нагрузок, действующих в пло-
скости стены. В многоэтажных бескаркасных зданиях с жесткой
конструктивной схемой горизонтальная (ветровая) нагрузка,
кроме изгибающих моментов, действующих из плоскости стены
(см. формулу на с. 128), вызывает в стенах продольные
усилия, для определения которых необходимо рассматривать
пространственную работу здания. При этом расчетная схема зда-
ния может быть представлена в виде защемленной в уровне фун-
даментов консоли сложного профиля, образованного из наруж-
ных стен (в некоторых случаях столбов или каркасов первого
этажа), перегородок и перекрытий, выполняющих роль жестких
диафрагм и передающих горизонтальную нагрузку на попереч-
ные стены. Эту нагрузку считают приложенной к оси поперечных
130
стен, которые вместе с примыкающими участками наружных
стен образуют в плане сложные формы двутавров, швеллеров
или прямоугольников (рис. 74).
Рис. 74. К расчету поперечных и продольных стен при изгибе здания под дей-
ствием ветра:
1 — активное давление ветра; 2 — пассивное давление ветра.
5*
131
Расчет зданий на ветровые нагрузки, направленные парал-
лельно этим стенам, выполняют в следующей последователь-
ности:
а) определяют расчетную ветровую нагрузку (по указаниям
главы СНиП «Нагрузки и воздействия»);
б) распределяют ветровую нагрузку между поперечными или
продольными стенами, расположенными в направлении ее дей-
ствия;
в) находят усилия (напряжения), возникающие в стенах зда-
ния и их элементах (перемычках, соединениях), при действии
ветровой нагрузки.
Ветровая распределенная нагрузка на метр высоты рассчиты-
ваемой &-й стены на рассматриваемом уровне по высоте здания
Lk-i + Lk
(166)
где q — интенсивность ветровой нагрузки на том же уровне,
кгс/м2, определяемая по указаниям главы СНиП «Нагрузки и
воздействия»; щ и и2— коэффициенты, зависящие от вида пере-
крытий; при монолитном железобетонном перекрытии г?1==0,9;
ц2 = 0,1; при сборных замоноличенных перекрытиях щ = 0,65; v2 =
= 0,35; при деревянных щ = 0,1; v2 = 0,9; Lk^ и Lk — расстояние
между /г-й стеной и соседними справа и слева стенами; I — дли-
на здания в направлении, перпендикулярном к давлению ветра;
п — число стен, параллельных направлению ветра; б; и бд.— го-
ризонтальные перемещения стен на уровне 2/3 высоты стены от-
носительно планировочной отметки земли, вызванные равномер-
но распределенной по высоте этих стен нагрузкой q= \ и опреде-
ляемые с учетом деформаций изгиба, а при отношении H/hs^z
^10 (Н— высота стены, h— высота сечения) — также с уче-
том деформаций сдвига
(167)
где k—'Коэффициент, характеризующий влияние неравномерно-
го распределения касательных напряжений в сечении на дефор-
мации и прогибы от поперечных сил при изгибе элемента в плос-
кости yz (рис. 75); при прямоугольной форме сечения &=1,2;
Q— поперечная сила в рассматриваемом сечении; G — модуль
сдвига кладки, определяемый по формуле (36); F — площадь
сечения.
Для сечений, состоящих из нескольких прямоугольников в
плане (рис. 75, б),
132
__ F f S2(y)dy
= -у J «(!/)
где F и /0 — площадь и момент инерции сечения относительно
оси х, проходящей через центр тяжести сечения; S(y) •—стати-
ческий момент части площади сечения от уровня у до края сече-
ния (рис. 75, б) относительно оси сечения; Ь(у) —ширина сече-
ния на уровне у\ у\ и у2— ординаты верхней и нижней границ
сечения.
Коэффициент k может быть найден точным или приближен-
ным методом (см. прилож. 7 «Руководства по проектированию
каменных и армокаменных конструкций». М., Стройиздат, 1974).
Применение точного метода требует, как правило, выполнения
большой вычислительной работы. Приближенный метод прост в
вычислении, а точность его достаточна для тех случаев, когда
требуется рассчитать распределение ветровой нагрузки между
стенами здания.
Рис. 75. Расчетная схема при ссчснии:
а - - прямоугольном; б — сложном.
Рис. 76. Схема поперечных
стен здания:
1 — диафрагмы; 2—стены ма-
лой жесткости.
Поперечные стены одного направления (рис. 76) могут отли-
чаться по жесткости. При значительной разнице жесткостей
более жесткие стены (рис. 76, 1) рассматриваются как диафраг-
мы жесткости, воспринимающие основную часть ветровой нагруз-
ки. Стены малой жесткости (рис. 76, 2) также рассчитывают на
ветровую нагрузку, поскольку при прогибе диафрагмы и при же-
стких перекрытиях в них возникают соответствующие напряже-
ния.
Ветровые нагрузки, воспринимаемые диафрагмами жестко-
сти, определяются по формуле (166), а ветровые нагрузки на
стены малой жесткости — по той же формуле, но при = 1 и
Vz — 0. При расчете диафрагм и стен малой жесткости учиты-
1
вается сумма характеристик жесткости всех стен V, ——.
Каждая стена рассматриваемого направления рассчитывает-
ся как вертикальная консоль, заделанная в основании и рабо-
тающая под действием параллельных ей горизонтальных нагру-
зок от активного и пассивного давления ветра (рис. 74, II—II).
133
Стена с расположенными друг над другом проемами (напри-
мер, дверными) рассматривается как система вертикальных кон-
солей (полос между проемами), связанных перемычками, кото-
рые при расчете обычно принимаются как абсолютно жесткие
ригели (распорки), шарнирно связанные со стенами (рис. 74,
I—I). Горизонтальная распределенная нагрузка, воспринимае-
мая каждым /-м участком k-й вертикальной стены,
= 7/г----ГПГ ’ (169)
g. .__
где qh — горизонтальная распределенная нагрузка, воспринимае-
мая рассчитываемой &-й стеной; 6j— прогиб /-го участка стены
при единичной распределенной нагрузке в уровне 2/3 высоты
стены; б; — то же, для i-го участка стены; г — число вертикаль-
ных участков, на которые стена разделена проемами.
При нерегулярном расположении в стене отдельных проемов,
разделенных перемычками с отношением Яп//ц^0,75 (7Д и /п —
высота и пролет перемычки) при площади нетто любого верти-
кального или горизонтального сечения, составляющей не менее
70% его полной площади, разрешается при определении усилий
рассчитывать стену как сплошную.
Для расчета усилий ветровой распределенной нагрузки на
рассматриваемую стену здания по формулам (166) и (169) не-
обходимо определить горизонтальные перемещения (прогибы)
с учетом деформаций изгиба. Для этого надо знать горизонталь-
ные перемещения (прогибы) всех стен рассматриваемого на-
правления.
Прогиб консоли стены на расстоянии х от уровня ее заделки
до рассматриваемого сечения при равномерно распределенной
нагрузке q от действия изгибающих моментов
24Я7 \ Я2 4 Я3 ~'г Я4 / ’
(170)
За условную характеристику жесткости стен, рассматривае-
мых как вертикальные консоли, при изгибе в их плоскости при-
нимают горизонтальные перемещения (прогибы) б на расстоянии
х=2/3 Н от уровня заделки стены. Тогда
аН± /6-4 4-8 16 \ <?Я4
б =—-—(------—----4----- = 0 07 -—
м 24Я7 \ 9 27 ~ 81 / ’ EI
(171)
Если H/h^2 10 (где h — высота сечения), прогиб консоли на
том же уровне должен быть найден также и от деформаций сдви-
га в результате действия поперечной силы:
kqx
= (172)
134
При х — Н
О
kq 2 / 2 \ kqH2
= я(Я-0,5-—Я) = 0,444-^. (173)
Полный прогиб стены на расстоянии 2/3 Н от уровня заделки
qiH kqH2
6 - °,°7 + °,444 . (174)
Модуль упругости кладки всех стен принимают постоянным,
модуль сдвига 6 = 0,4 £0, нагрузка q=l.
В зданиях с достаточной прочностью и жесткостью перевяз-
ки или соединений взаимно перпендикулярных стен следует учи-
тывать совместную работу рассчитываемой стены и участков
примыкающих к ней стен. В этом случае расчетное горизонталь-
ное составное сечение может иметь сложную форму (двутавра,
швеллера, тавра и т. п.). Участки рассчитываемой стены обра-
зуют сечения стенки, а участки примыкающих стен — полки
сечения (рис. 74).
Если стены соединены гибкими (металлическими) связями,
при расчете на ветровую нагрузку участки стен перпендикуляр-
ного направления не включаются в сечение рассматриваемой сте-
ны, и оно рассчитывается как прямоугольное. В тех случаях,
когда необходимо обеспечить достаточно жесткую связь между
примыкающими друг к другу стенами, устраиваются рассчитан-
ные на сдвиг железобетонные шпонки или пояса.
Вертикальные нагрузки (активные и пассивные), восприни-
маемые наружными стенами, передаются через перекрытия на
поперечные стены. Под действием горизонтальной нагрузки в
плоскости £-й поперечной стены в полках ее сечения возникают
добавочные нормальные напряжения. Продольные силы, вызы-
вающие эти напряжения,
N = MBFy/I, (175)
где Л4В — расчетный изгибающий момент от ветровой нагрузки
в балке-консоли на уровне рассчитываемого сечения; F—пло-
щадь горизонтального сечения полки; у — расстояние от оси пол-
ки до оси, проходящей через центр тяжести сечения стен в плане;
I — момент инерции сечения полки относительно оси, проходя-
щей через центр тяжести сечения стен в плане.
При статическом расчете поперечных стен на горизонтальные
нагрузки, действующие в их плоскости, расчетную ширину полок
(Si и S2) составных сечений разрешается, в каждую сторону от
края рассчитываемой стены высотой Я, принимать равной 1/3 Я,
но не более шести толщин h\ привыкающей (например, наруж-
ной) стены, а при наличии проемов — не более расстояния от
135
края стены до края примыкающего к ней простенка (рис. 74).
Если при расчете на действие горизонтальных нагрузок учи-
тывается работа взаимно перпендикулярных стен, в местах их
примыкания должно быть обеспечено восприятие сдвигающих
усилий, возникающих из-за неравномерного распределения на
различных участках стен продольных сил при неравномерных
осадках.
В пределах одного этажа сила сдвига, возникающего от гори-
зонтальной нагрузки,
Тэт = QFyH^I, (176)
где Q — расчетная поперечная сила от горизонтальной нагрузки
в середине высоты этажа; F— площадь сечения полки (напри-
мер, участка продольной стены, учитываемого в расчете); у —
расстояние от оси продольной стены до оси, проходящей через
центр тяжести сечения стен в плане; ЯЭт — высота этажа; I — мо-
мент инерции нетто сечения стен относительно оси, проходящей
через центр тяжести сечения стен в плане.
Условия прочности определяются формулой
(177)
где h-—толщина стены; 7?ср— расчетное сопротивление кладки
срезу по перевязанному сечению.
Во (взаимно перпендикулярных стенах, выполненных из мате-
риалов различной жесткости, значения F и I вычисляют по шири-
не полки 6Пр, приведенной к материалу поперечной стены, по фор-
муле
Е2
ЬПр-Ь-Ч (178)
Д 1
где b — ширина полки; Е% — модуль деформаций материала пол-
ки (например, кладки учитываемого участка продольной стены);
£1 — модуль деформаций материала стенки (например, кладки
рассматриваемого участка поперечной стены).
При наличии проемов в рассчитываемой стене и при изгибе
стены в ее плоскости расчетная перерезывающая сила в пере-
мычках определяется по формуле
T = (179)
где Q — расчетная поперечная сила от горизонтальной нагрузки,
воспринимаемая поперечной стеной в уровне перекрытия, примы-
кающего к рассчитываемым перемычкам; Яэт—'расстояние по
высоте между серединами проемов, разделенных перемычкой;
I — длина поперечной стены в плане; р/ — коэффициент неравно-
мерности касательных напряжений в сечении:
n'=S0Z/Z;
136
здесь S'o — статический момент части сечения, находящегося по
одну сторону от оси, проходящей через центр тяжести сечения;
I — момент инерции нетто всего сечения относительно оси, про-
ходящей через центр тяжести сечения.
Значение р/ для двутавровых сечений может приниматься рав-
ным 1,15, для тавровых сечений— 1,35, для прямоугольных се-
чений (когда, например, в расчетное сечение не включаются
участки продольных стен) — 1,5.
40. РАСЧЕТ СТЕН ЗДАНИЙ
С УПРУГОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМОЙ
К зданиям с упругой конструктивной схемой чаще всего от-
носят одноэтажные производственные, складские и другие зда-
ния с редко расположенными поперечными стенами-диафрагма-
ми, расстояние между которыми превосходит допускаемую длину
/ст (см. табл. 19).
При статическом расчете каменных стен и столбов зданий с
упругой конструктивной схемой выделяют один ряд поперечных
конструкций между средними осями пролетов здании и рассмат-
ривают рамную систему. Стойками рамы являются стены и стол-
бы, которые "принимаются заделанными в грунт в уровне пола
здания (при наличии бетонного подстилающего слоя под полы и
отмостки), а конструкшшокрытия (ферма, прогон) -—ригелем,
шарнирно связанным со стойками (рис. 77).
Рис. 77. Схема поперечной рамы здания с упругой конструктивной схемой.
Если специально не обусловлена существенная перегрузка
рассматриваемой рамы при загрузке других пролетов, статичес-
кий расчет каждой рамы обычно производится независимо от
других рам на все нагрузки, приложенные между средними ося-
ми пролетов здания, примыкающих к рассчитываемой раме.
При статическом расчете рамы жесткость кирпичных и камен-
ных стен или столбов EI допускается определять как для упру-
гих материалов, принимая модуль упругости кладки Ек=0,8 Ео,
а момент инерции сечения / по полному сечению (без учета
137
раскрытия швов). Ригель рамы считается абсолютно жестким,
недеформируемым/
Стены и столбы зданий с упругой конструктивной схемой рас-
считывают с учетом разных условий их работы, соответствующих
двум стадиям готовности здания.
В первой стадии, когда стены и столбы возведены, а
перекрытия или покрытия еще не установлены, расчет выполня-
ется с целью определения необходимости установки временных
креплений, чтобы не увеличивать сечений стен и столбов сверх
требуемых для законченного здания. При этом изгибающие мо-
менты М и продольные силы N в опасных сечениях определяют,
как для консольных стоек, заделанных в грунт, на которые дей-
ствуют собственный вес, ветровые нагрузки, вес некоторых видов
оборудования (рис. 78;а).
Рис. 78. К расчету стойки здания с упругой конструктивной схемой:
а — при расчете в стадии незаконченного здания; б — при расчете в стадии законченно-
го здания на нагрузки, при которых верхняя опора считается неподвижной; в — то же,
при учете податливости верхней опоры (расчет на ветровую нагрузку); 1 — разбивочная
ось здания; 2 — ось центра тяжести подкрановой части стены; 3 — ось центра тяжести
надкрановой части стены.
Если форма стоек по высоте ступенчатая, например, при на-
личии пилястр для подкрановых балок, при определении момен-
тов следует учитывать взаимное смещение осей надкрановой и
подкрановой частей стены (рис. 78).
Опасными сечениями обычно являются верхние и нижние се-
чения каждой ступени стойки сечения (/—I, II—II, III—III стен,
конструкция которых показана на рис. 78, а). При действии соб-
ственного веса и равномерно распределенной ветровой нагрузки
изгибающие моменты и продольные силы в опасных сечениях
определяются по формулам:
в сечениях I—I и II—II
Afj-i = Nii-u = QH;
138
qhn
jVfi-i = Mii-n = ± - ;
в сечении III—III
Nin-iii = A^i-i + Qn;
qH2
Afin-iii = Ni-ie ± ,
где QH и Qn — соответственно вес надкрановой (выше сечения
II—II) и подкрановой (между сечениями III—III и II—II) части
стены; Лн и Н— соответственно высота надкрановой части стены
и всей стены; е — расстояние между центрами тяжести верхнего
и нижнего сечений стойки; q — ветровая нагрузка (напор или от-
сос) на I погонный метр стоек поперечной рамы, собранная с ши-
рины стены, равной шагу поперечных конструкций.
Ветровую нагрузку q принимают равномерно распределенной
для стоек высотой до Юм. Если высота стоек больше 10 м, не-
обходимо учитывать увеличение ветровой нагрузки в соответ-
ствии с указаниями главы СНиП «Нагрузки и воздействия».
Во второй стадии, когда здание закончено, элементы
здания, расположенные в одном поперечном ряду, рассматрива-
ются как рамные конструкции и рассчитываются на эксплуата-
ционные нагрузки. Стены и столбы рассматриваются как стойки
рамы, шарнирно связанные вверху с ригелем, а внизу защемлен-
ные в уровне пола здания (рис. 78, б). Ригель является упругой
опорой, так как способен перемещаться в плоскости поперечной
рамы при действии нагрузок.
Расчет рамы начинается с определения горизонтальных реак-
ций в верхних упругих опорах, а затем стойки рассчитываются
как консоли, загруженные непосредственно приложенными к ним
нагрузками (нагрузки от несущих конструкций покрытия Рф,
вертикальные Ркр и горизонтальные Т крановые нагрузки) и ре-
акциями верхних опор.
Усилия в стойках многопролетной рамы находят в предпо-
ложении, что нагрузка прикладывается последовательно к каж-
дой стойке. Просуммировав полученные значения и пользуясь
принципом независимости действия сил, можно определить об-
щие усилия.
Реакция упругой опоры стойки (свободно опертого конца),
от каждого вида нагрузки
где А — реакция свободного опертого конца стойки от рассмат-
риваемого вида нагрузки, определяемая в предположении, что
верхняя опора является неподвижной; ц— коэффициент, учиты-
вающий упругое смещение опоры.
13&
Величина р зависит от соотношения жесткости и высоты сто-
ек. Если сечение стоек постоянно по высоте, то
Е'
И = ДЛ + Е2/2 + - ~+ЕпГп ’ ^181)
где El EJi, Еп1п — жесткости стоек. Знаменатель представ-
ляет собой сумму жесткостей всех стоек, кроме рассматриваемой.
Расчетные усилия — изгибающие моменты М и продольные
силы N — следует вычислять для опасных сечений (в местах при-
ложения нагрузок, уменьшения поперечного сечения стойки, а
также у ее основания).
Изгибающий момент в любом сечении стойки, расположенном
на расстоянии х от верхней опоры,
М=^М0 — Хх, (182)
где ЛГ0 — изгибающий момент от внешней нагрузки в сечении
стойки, рассматриваемой как консольная балка.
Подсчитав для каждого сечения продольную силу и изгибаю-
щий момент от всех нагрузок, определяют суммарные усилия М
и N, опасные для прочности рассматриваемого сечения, т. е. со-
ставляют основные или особые сочетания (см. с. 66) следующих
усилий:
1) наибольший положительный момент ЛТмакс и соответствую-
щее ему продольное усилие ЛДОот;
2) наибольший отрицательный момент и соответствую-
щее ему значение УСоот;
3) наибольшая нормальная сила JVMaItc и соответствующее ей
значение ЛДоот-
Получив в сечении момент и соответствующую этому моменту
нормальную силу в зависимости от эксцентриситета е0> проверя-
ют его несущую способность, учитывая длительное действие на-
грузки.
В тех случаях, когда возможна осадка ленточных или столб-
чатых фундаментов, несущих стены или столбы зданий с упругой
конструктивной схемой, рекомендуется учитывать влияние нерав-
номерной осадки на усилия в элементах рамы. Для этого при
определении размеров сечения усилия следует увеличивать или
уменьшать, если это создает менее благоприятные условия, на
10% при грунтах средней плотности и на 30% при малой плот-
ности грунтов.
При значительных сосредоточенных нагрузках или при необ-
ходимости повышения устойчивости стены усиливаются пиля-
страми, а стойки рамы имеют тавровое сечение. Расчетную ши-
рину полки таврового сечения принимают в зависимости от спо-
соба опирания верхнего покрытия на стену.
Если нагрузка от перекрытия или покрытия распределена
равномерно по длине стены (например, при покрытии из железо-
140
бетонного настила), за ширину полки может приниматься вся
ширина простенка, для глухих стен — вся длина стены между
осями примыкающих к пилястре пролетов.
Если нагрузка от перекрытия сосредоточена на отдельных
участках (опирание ферм, балок и пр.), то при статическом рас-
чете разрешается принимать расчетную ширину полок равной
Чз высоты стены в каждую сторону от края пилястры, но не бо-
лее 6 толщин стены.
Если толщина стены меньше Ую высоты сечения пилястры,
сечение рассматривается как прямоугольное, без примыкающих
участков стены.
41. РАСЧЕТ НА ВЕТРОВЫЕ НАГРУЗКИ САМОНЕСУЩИХ СТЕН,
ОПИРАЮЩИХСЯ НА ПОПЕРЕЧНЫЕ РАМЫ КАРКАСА
ИЛИ НА ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ДИАФРАГМЫ
При статическом расчете гибких самонесущих стен, имеющих
малую изгибную жесткость по сравнению с жесткостью поддер-
живающих элементов, принимают, что вся ветровая нагрузка
воспринимается вертикальными или горизонтальными диафраг-
мами здания (рис. 79). Соответствующие участки наружной
стены между диафрагмами рассчитывают на ветровую нагрузку.
При расчете на ветровую нагрузку самонесущих стен много-
этажных и высоких одноэтажных зданий с малыми расстояния-
ми между рамами каркаса (например, 6 м) или с жесткими же-
лезобетонными перекрытиями, удовлетворяющими требованиям
табл. 19, стены считают опертыми на упругие вертикальные диа-
фрагмы (вертикальные элементы каркаса) (рис. 79, б).
При больших расстояниях между поперечными вертикальны-
ми диафрагмами и при перекрытиях, не удовлетворяющих требо-
ваниям табл. 19, самонесущие стены рассчитываются на ветро-
вую нагрузку как опертые на горизонтальные упругие опоры,
т. е. перекрытия или покрытия, если они могут воспринимать
ветровую нагрузку (например, сборные железобетонные пере-
крытия, усиленные монолитными железобетонными поясами по
периметру, армированные монолитной плитой по сборным эле-
ментам) (рис. 79, в).
Горизонтальные диафрагмы рассчитывают на прочность при
изгибе в своей плоскости от ветровой нагрузки. При этом опора-
ми горизонтальных диафрагм являются поперечные устойчивые
вертикальные диафрагмы, расположенные у концов рассматри-
ваемого участка здания.
Расчет на ветровые нагрузки наружных стен, опирающихся
на вертикальные или горизонтальные упругие (податливые) диа-
фрагмы, выполняют по деформациям, принимая, что стены при
изгибе из плоскости следуют за деформациями конструкций, на
которые они опираются.
141
При расчете прочности этих стен должны учитываться допол-
нительные эксцентриситеты, вызванные прогибами поддержива-
ющих конструкций.
Расчет по деформациям заключается в вычислении расчетных
деформаций растяжения кладки по деформациям поддерживаю-
щих конструкций и сравнении их с предельными деформациями.
ds
6
м
Мд
5
2 или 4
Рис. 79. К расчету самонесущих стен
по деформациям:
а — схема к формуле (184); б — опирание
стен на вертикальные опоры; в — то же,
на горизонтальные опоры; г, д — к опре-
делению момента Л40 и М' при расчете
самонесущей стены с одной горизонталь-
ной опорой; / — самонесущая стена; 2 —
стойка каркаса; 3 — горизонтальная связь;
4 — ветровая ферма каркаса.
h-y
Мн
.Деформации растянутой поверхности стены определяют из
условия одинакового радиуса кривизны стены и поддерживаю-
щей конструкции (рис. 79, а).
Относительные деформации кладки на растянутой поверхно-
сти стены при изгибе в вертикальной плоскости должны удовле-
творять условию
Е = Ед 8о 8др, (183)
где 8И — относительная деформация растяжения при изгибе сте-
ны; 8о — то же, при сжатии стены; 8пр — предельные (допусти-
мые) деформации растянутой поверхности стены (см. пара-
граф 35).
Значения 8И и 8о вычисляют по формулам:
/Vk
Во г; г
(185)
142
где h — толщина стены (высота сечения); у — расстояние от цен-
тра тяжести до более сжатого края сечения стены; Л4Н—изги-
бающий момент от нормативных нагрузок в сечении примы-
кающего к стене вертикального элемента каркаса или сплошной
вертикальной диафрагмы, при опирании на горизонтальные диа-
фрагмы — изгибающий момент в сечении примыкающего к стене
элемента горизонтальной фермы или в сечении сплошной плиты
(пояса); EI — жесткость вертикальных элементов каркаса, гори-
зонтальных элементов ферм или сплошных диафрагм; если
сплошные диафрагмы выполнены из железобетона, их жесткость
разрешается определять при Е = 0,85£б, где £%— начальный
модуль упругости бетона; Af® — продольная сила сжатия в клад-
ке стены от нормативных нагрузок; £к, £к, /к — модуль упруго-
сти, площадь и момент инерции сечения элемента кладки; £к =
= 0,8 Eq.
Вместо деформаций растянутой поверхности стены по форму-
ле (183) может быть проверена жесткость элемента каркаса по
формуле
Л4Н (h — у)
£пр ' So
(186)
Если £к/к>0,1Е/, разрешается уменьшить величину 7ИН,
умножив ее на коэффициент
EI
EI 4- Ек/к
(187)
Самонесущие стены, кроме расчета по деформациям, должны
быть проверены на прочность. Если самонесущая стена при вет-
ровой нагрузке поддерживается вертикальными элементами кар-
каса или сплошными диафрагмами, необходимо при вычислении
изгибающего момента, действующего в вертикальной плоскости,
учитывать дополнительный эксцентриситет продольной силы ед
в направлении прогиба стены:
би. рас ч Г2
&0 расч h •— у
(188)
где еи. расч, ео расч — относительные деформации растяжения при
изгибе и сжатии от расчетных нагрузок, вычисленные по форму-
лам (184) и (185) с учетом коэффициентов перегрузки; г=
=У/к/£к — радиус инерции сечения стены.
Если деформации растяжения е, вычисленные по формуле
(183), превышают вПр и в стене не допускается устройство де-
формационных швов, необходимо повысить определяемую по
формуле (186) жесткость элемента каркаса, поддерживающего
стену, или усилить кладку продольным армированием. При про-
дольном армировании 0,03% разрешается увеличить пре-
дельные деформации растяжения еПр на 25%.
143
В тех случаях, когда деформация превышает впр более чем
на 25%, сечение продольной арматуры устанавливается из расче-
та по прочности. При изгибе в вертикальной плоскости расчет
ведут с учетом дополнительного эксцентриситета продольной си-
лы, определяемого по формуле (188). При изгибе в горизонталь-
ной плоскости изгибающий момент в вертикальном сечении рас-
считываемой кладки находят по формуле
, би. расч-Ек/к
^=—7-,,— (189>
'Ь /у
Вертикальная или горизонтальная арматура устанавливает-
ся на участке стены, в пределах которого деформации превыша-
ют предельные. Концы арматуры заделываются на длину, опре-
деляемую нормами.
Стену с проемами, поддерживаемую при ветровой нагрузке
вертикальными и горизонтальными диафрагмами (перекрытия-
ми или горизонтальными конструкциями), рассчитывают как
статически неопределимую систему, состоящую из горизонталь-
ных и вертикальных полос (поясов и простенков).
При больших эксцентриситетах равнодействующей верти-
кальных и горизонтальных усилий жесткость каменных простен-
ков очень мала вследствие допускаемого нормами раскрытия
горизонтальных швов кладки. В этих случаях допускается рас-
считывать каждую из горизонтальных и вертикальных полос сте-
ны отдельно; при этом горизонтальные полосы рассчитываются
по деформациям, как изложено в начале этого параграфа.
Расчетный изгибающий момент в вертикальной полосе
Л1 = тИо Л1Л, (190)
где — расчетный изгибающий момент в сечении стены, рас-
сматриваемой как балка с заделкой внизу и неподвижной шар-
нирной опорой вверху (рис. 79, а); М' — дополнительный момент
в том же сечении, вызванный перемещением упругих горизон-
тальных опор или диафрагм (рис. 79, д).
При наличии по высоте стены нескольких горизонтальных
диафрагм величина М' вертикальной полосы определяется как
для неразрезной балки, заделанной внизу и опирающейся на
упругие опоры в уровне горизонтальных диафрагм. .
В одноэтажных промышленных зданиях и в ряде других слу-
чаев, когда вертикальная полоса стены опирается на одну го-
ризонтальную диафрагму (только вверху),
М' = Ах, (191)
где А — горизонтальная сила на уровне верхней опоры при ее
перемещении:
А = 3EKIvf/H3; (192)
144
f—прогиб стены у верхней опоры, равный прогибу горизонталь-
ной диафрагмы при действии ветровой нагрузки; Н—расчетная
высота стены от уровня ее заделки до оси горизонтальной диа-
фрагмы; х—расстояние от верхней упругой опоры до рассчиты-
ваемого сечения.
Прогиб / горизонтальной диафрагмы можно определять без
учета уменьшения его сопротивлением стены изгибу.
При расчете вертикальной полосы стены в случае опирания
концов горизонтальной диафрагмы на рамы каркаса или другие
вертикальные элементы здания, прогиб которых при действии
ветровой нагрузки составляет более 10% прогиба горизонталь-
ных диафрагм, прогиб горизонтальных опор следует определять
с учетом горизонтального перемещения вертикальных элементов
в уровне этих опор.
Сечения вертикальной полосы рассчитывают на внецентрен-
ное сжатие при эксцентриситете
e0 = M/N, (193)
где значение М находят по формуле (190), a N — нормальная
сила, определяемая с учетом собственного веса конструкции, вы-
числяемого при коэффициентах перегрузки 0,9 и 1,1.
42. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТЕН.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Каменные и армокаменные конструкции проектируют, выпол-
няя требование наиболее полного использования их прочностных
свойств.
Выбор оптимальных конструкций производится по приведен-
ным затратам с учетом стоимости материалов, трудовых затрат,
транспортных и эксплуатационных расходов.
В целях дальнейшей индустриализации строительства стены
следует проектировать из крупноразмерных элементов — пане-
лей, крупных блоков или объемных элементов, что способствует
сокращению сроков строительства и сведению к минимуму руч-
ного труда.
Каменные и армокаменные конструкции во всех случаях рас-
считывают по предельным состояниям первой группы, а по пре-
дельным состояниям второй группы — в необходимых случаях.
Расчет сводится к определению допускаемых экстремальных
значений усилий (TV, М, Q) по расчетным или нормативным на-
грузкам и сравнению их с предельными усилиями по несущей
способности или по раскрытию трещин (Лир, МПр, Qnp), которые
определяются, как правило, по расчетным сопротивлениям или
допускаемым деформациям.
В рабочих чертежах указывают виды и марки каменных ма-
териалов, растворов, арматуры.
145
Для стен зданий высотой более 12 этажей (36 м) применяе-
мый каменный материал должен иметь марку по прочности на
сжатие 150—300.
При проектировании необходимо предусматривать соблюде-
ние условий прочности и устойчивости каменных и армокамен-
ных конструкций как в стадии эксплуатации, так и при их воз-
ведении. Если условия возведения конструкций требуют особой
последовательности работ, выдерживания кладки или специаль-
ных конструктивных мероприятий (например, применения вре-
менных креплений), на чертежах даются специальные указания.
Проектами должна предусматриваться защита каменных и
армокаменных конструкций от механических повреждений, от
влияния влажностной или агрессивной среды. Во всех случаях
необходимо обеспечивать защиту от коррозии стальных связей,
закладных и соединительных деталей.
Горизонтальные и наклонные сечения стен или отдельных
их участков должны быть рассчитаны на действие вертикальных
и горизонтальных нагрузок с учетом способов передачи.
Горизонтальные сечения стен проверяются на сжатие, вне-
центренное сжатие или же на сжатие и изгиб, вызванный гори-
зонтальными нагрузками.
’Рис. 80. Распределение давления
в сечении стены с проемом:
При изгибе в плоскости стены
производится проверка наклон-
ных сечений на главные растяги-
вающие напряжения.
Каждый простенок стены с
проемами рассчитывается на на-
грузку, приложенную над этими
простенками в пределах осей со-
седних проемов, без учета ее пе-
рераспределения через перемычки
на соседние менее нагруженные
простенки (рис. 80).
Если на простенок опирается
сплошная стена либо стена с ред-
кими (нерегулярно расположен-
ными) проемами или равнодейст-
вующая нагрузок приложена к
а — равномерное; б — неравномерное
при внецентренном сжатии; N — рав-
нодействующая вертикальных сил; О—
центр тяжести сечения; во — эксцентри-
ситет.
Если равнодействующая
центру тяжести рассматриваемого
сечения, его рассчитывают на рав-
номерно распределенную по длине
сечения нагрузку (рис. 80, а).
нагрузок смещена (рис. 80, б) по
отношению к центру тяжести сечения (например, при несиммет-
ричном расположении проемов), расчет выполняют с учетом экс-
центриситета в плоскости стены.
В тех случаях, когда в сплошных поперечных стенах или при
наличии проемов на отдельных участках между проемами одно-
146
временно действуют вертикальные и горизонтальные (ветровые)
нагрузки, а также при несовпадении равнодействующей верти-
кальных усилий с центром тяжести рассчитываемого горизон-
тального сечения возникают усилия, приложенные с эксцентриси-
тетом в направлении продольной оси стены. Одновременно вер-
тикальными нагрузками могут создаваться приложенные с
эксцентриситетом усилия в поперечном направлении стены.
При совместном действии вертикальных и горизонтальных на-
грузок пользуются следующим методом расчета.
При расчете на изгиб в плоскости стены принимают эпюру
напряжений от действия изгибающего момента, вызываемого вет-
ровой нагрузкой и внецентренно приложенной вертикальной на-
грузкой, как для упругого материала и определяют длину сжатой
части сечения. Эту длину делят на несколько (но не менее пяти)
участков, каждый из которых рассчитывается отдельно. В пре-
делах каждого участка определяют среднее напряжение при из-
гибе щ и усилие Ni = (JiFi (где Fi— площадь участка сечения),
считая его приложенным центрально по. отношению к продольной
оси рассматриваемого участка сечения. Если при расчете на го-
ризонтальную нагрузку учитывается совместная работа продоль-
ных и поперечных стен, в площадь участка Fi включается примы-
кающая полка сечения.
Аналогично рассчитывают при изгибе и растянутую часть се-
чения.
Нормальное усилие в сечении принимают равным сумме нор-
мального усилия от действия вертикальной нагрузки и усилия
Ni от изгибающего момента, действующих на рассматриваемом
участке.
Нормальное усилие растянутой части сечения при изгибе на
каждом участке равно разности усилий от вертикальной осевой
нагрузки и от изгибающего момента.
Поперечные стены рассчитывают на главные растягивающие
напряжения по формуле
Q^^ckW, (194)
а при наличии в стене растянутой зоны — по формуле
Q^^ckAc//, (195)
где Q — расчетная поперечная сила от горизонтальной нагрузки
в середине высоты этажа; расчетное сопротивление скалыванию
кладки, обжатой продольной силой N, определяемой с коэффи-
циентом перегрузки п=0,9,
₽ск = Жл (Ягл + аоП (196)
о0 = Ж. (197)
147
При наличии в стене растянутой зоны и отсутствии сейсмичес-
ких нагрузок принимается
ао - N/Ft,
(198)
где F — поперечное сечение стены; Fc — площадь сжатой части
сечения стены; h—наименьшая толщина поперечной стены на
участке, если длина его превышает */4 высоты этажа или V4 длины
стены (ширина каналов из толщины стены исключается); I — дли-
на поперечной стены в плане, при учете полок в виде отрезков
наружных или внутренних стен — расстояние между этими пол-
ками; р/ — коэффициент неравномерности касательных напряже-
ний в сечении (см. параграф 39).
При недостаточном сопротивлении стены скалыванию, опре-
деленному по формуле (194), оно может быть увеличено про-
дольным армированием кладки в горизонтальных швах. Расчет-
ное сопротивление скалыванию в этом случае
a. ck
а /
Г\ юо
(199)
где н—процент армирования, определяемый по вертикальному
сечению стены.
43. РАСЧЕТ СТЕН МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
НА ВЕРТИКАЛЬНУЮ НАГРУЗКУ ПО РАСКРЫТИЮ ТРЕЩИН
Если наружные и внутренние стены, а также смежные участ-
ки одной и той же стены, связанные друг с другом перемычками,
выполнены из различных материалов или же существенно отли-
чаются нагрузками, приложенными к ним, нужно рассчитывать
участки стен, близких к их пересечению, по образованию и рас-
крытию трещин. Условно принимают, что пересекающиеся стены
или смежные участки одной и той же стены взаимно не связаны
и при действии расчетных длительных нагрузок деформируются
самостоятельно. При этом значения предельной (допустимой)
разности свободных деформаций таковы:
Число этажей 5 6 7 8 9 12 и более
Высота стены, м 15 18 21 24 27 36 и более
бпр, мм 7 8 9 10 12 15
Предельная разность свободных деформаций должна удовле-
творять условию
61 - 62 6пр, (200)
где 61 — абсолютная свободная деформация сжатия одной из
стен (или участка стены); 62— то же, второй стены.
148
Абсолютные значения свободных деформаций стен определя-
ют как сумму деформаций кладки во всех этажах здания (от
уровня верха фундамента до верха стены) по формулам:
п Cuhi
61 ~ ZZ1 р ~ бус 1 >
£ 1 г
г=1
(201)
п
= Е
2 = 1
Caj/i-j
Е21
+ 6ус2,
(202)
где ац — напряжение в кладке первой свободно стоящей стены
в i-м этаже; сг2г — то же, второй стены (вычисляются при расчет-
ных значениях всех длительных нагрузок в середине каждого
этажа); Еji модуль деформации кладки первой стены на i-м
этаже; E2i —то же, второй стены; hi — высота i-ro этажа; буст
и 6Ус2 — абсолютные деформации усадки стен. Принимаются по
относительным значениям усадок материалов стен (см. пара-
граф 17), умноженным на высоту соответствующих участков
стен; п — количество этажей от пола подвала до верхнего или
рассматриваемого промежуточного этажа.
Модули упругости Ei в формулах (201), (202) вычисляют по
формуле
Ei = a{iRi, (203)
где ан — характеристика деформаций, зависящих от материала
кладки, учитывающая полные ее_деформации за исключением
деформаций усадки (табл. 21); Ri— предел временного сопро-
тивления сжатию кладки соответствующей стены рассматривае-
мого этажа, возводимой в летних условиях.
Таблица 21
Характеристики деформаций щ для кладки на растворах марок 25 и выше
Вид кладки а, при
летней кладке зимней кладке после затвердева- ния
Из глиняного кирпича 450 300
Из силикатного кирпича 250 170
Из керамических камней высотой 140 мм 550 370
Приведенный расчет в известной мере предотвращает воз-
можность раскрытия трещин, но не является гарантией их непо-
явления (например, при неравномерной осадке фундаментов).
Для обеспечения связи между стенами, а также простран-
ственной жесткости в зданиях высотой девять и более этажей
(в зданиях из силикатного кирпича — при высоте более пяти
149
этажей) рекомендуется через каждые два-три этажа устраивать
по периметру всех стен конструктивно армированные железокир-
пичные или железобетонные пояса.
44. УЧЕТ ЗАПОЛНЕНИЙ (СТЕН) КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ
ПРИ РАСЧЕТЕ КАРКАСОВ
Заполнение каркасов стенами без обеспечения совместности
их работы при расчете каркасов учитывается только как на-
грузка.
Заполнение каркасов каменной кладкой на растворе марки
не ниже 50 и толщиной не менее 25 см допускается учитывать
при оценке перемещений каркасных стен для определения перио-
да собственных колебаний каркасных зданий, вызванных ветро-
вой нагрузкой.
^эт4
Рис. 81. К расчету каркасных стен:
а — схема каркасной стены с заполнением
каркаса кладкой; б ~ схема заполнения с
—7ЗЯ*
^зт.
а
панелей
проемом.
^зпъ
В этих случаях допускается повышать поэтажные жесткости
каркаса при определении части деформаций, вызванных попереч-
ной силой (сдвигом). Расчетное значение горизонтальной по-
перечной силы в заполнении (рис. 81, а) не должно превышать
0,7/?Ср№
QnP = -1 _ а/р— у при 0,8 < 6 < 2, (204)
где £?ср — расчетное сопротивление срезу (касательное сцепле-
ние) по перевязанному сечению каменной кладки; I — длина
заполнения панели каркаса; h—толщина заполнения; а = 0,4
для кладки из сплошного кирпича, а = 0 — для кладки из пусто-
150
целого кирпича, для кладки из других камней значение а прини-
мается по экспериментальным данным; fi — l/H (Н — высота эта-
жа); у — коэффициент, учитывающий влияние проема: для
сплошного заполнения у— 1; для заполнения с проемом шириной
/1^0,6 I и высотой Я1 = 0,65 Н (рис. 81,6) при условии
=С2 (/2“ ширина простенка) коэффициент у определяется по
формуле
у = 0,5{1 - 1,54[1 — 0,25(1 ~/1//)]Я1/Я}. (205)
При проектировании зданий с заполнением железобетонных
или металлических каркасов каменной кладкой жесткость зда-
ний должна удовлетворять следующим требованиям:
горизонтальные перемещения верха здания по отношению к
отметке верха фундамента, определяемые без учета поворота
фундамента, не должны превышать 1/1000, с учетом поворота
фундаментов — 1/750 высоты здания;
перекосы панелей каркаса, заполненных каменной кладкой,
вызванные поперечной силой, должны быть не более 1/1500.
45. РАСЧЕТ ВИСЯЧИХ СТЕН
Висячие стены (стены, опирающиеся на рандбалки) рассчи-
тываются в том случае, если они выполнены на растворе марки
25 и выше при отношении высоты стены к ее пролету не менее
0,5. Расчет ведется для стен на затвердевшем растворе. При не-
затвердевшем или слабом растворе кладка рассматривается
только как нагрузка на рандбалку.
Статический расчет висячих стен выполняют методами теории
упругости. При этом стена и поддерживающая ее рандбалка рас-
сматриваются совместно, как балка-стенка, состоящая из двух
идеально упругих материалов, нелинейность деформаций кото-
рых учитывается уменьшением их модулей упругости, принимае-
мых равными для каменной кладки
Вкл = О,5Ео; (206)
для бетона (при железобетонных рандбалках)
£'б = 0,85 Еб , (207)
где Eq и Eq — начальные модули упругости кладки и бетона при
сжатии; /п—момент инерции сечения балки с учетом всей про-
дольной арматуры; £ — момент инерции поперечного бетонного
сечения балки без учета арматуры.
Висячие стены рассчитывают методом конечных элементов
аналогично расчету пластинок с проемами с применением ЭВМ.
В сложных случаях (например, при расположении проемов
над опорами рандбалки, при двух или более вертикальных рядах
151
проемов между опорами рандбалки, нерегулярном расположении
проемов) рандбалка может быть рассчитана приближенно на
всю нагрузку от стены. При этом принимают равномерное рас-
пределение давления в каждом простенке, опирающемся на
рандбалку. Нагрузки, действующие на каждый простенок, соби-
рают с площади, находящейся между осями примыкания к про-
стенку проемов.
Расчет стен, опирающихся на рандбалки, можно выполнять,
используя приближенные методы расчета. Участки стены, рас-
положенные над и под опорой рандбалки, должны быть прове-
рены расчетом на местное сжатие при действии усилий, опреде-
ляемых эпюрой распределения давления в горизонтальном сече-
нии, расположенном в плоскости контакта между кладкой и
рандбалкой. Длина эпюры распределения давления в плоскости
контакта определяется в зависимости от жесткости рандбалки и
кладки. При этом рандбалка заменяется эквивалентным по жест-
кости условным поясом кладки, высота которого определяется по
формуле
3 ____
/70 = 21/Цг- (208)
где Е'Г — жесткость рандбалки;
Е = О,5Ео — (209)
модуль деформации кладки; h — толщина стены.
Жесткость железобетонных рандбалок предварительно опре-
деляется как для сплошного упругого тела по формуле
Вк - 0,85Еб/и. (210)
Рандбалки рассчитывают для двух случаев загружения: на
нагрузки, действующие в период возведения стен, и на нагрузки,
действующие в законченном здании.
В первом случае при кладке из кирпича, керамических
или обыкновенных бетонных камней в расчет вводится нагрузка
от собственного веса неотвердевшей кладки высотой, равной !/з
пролета для кладки в летних условиях и целому пролету — для
кладки в зимних условиях (стадия оттаивания).
При кладке стен из крупных стеновых блоков (бетонных и
кирпичных) высоту пояса кладки, на нагрузку от которого долж-
ны быть рассчитаны рандбалки, следует принимать равной 7г
пролета, но не менее высоты одного ряда блоков. При наличии
проемов и высоте пояса кладки от верха рандбалок до подокон-
ников менее 7з пролета следует учитывать также вес кладки стен
до верхней грани железобетонных или стальных перемычек
(рис. 82). При каменных перемычках учитывается вес кладки
стен до отметки, превышающей отметку верха проема на 7з его
ширины.
152
Во втором случае нагрузки, действующие в закончен-
ном здании, определяются исходя из приведенных на рис. 83
эпюр давлений, передающихся на балки от опор и от стен, под-
держиваемых балками. Количество и расположение арматуры в
балках устанавливают по суммарным изгибающим моментам и
поперечным силам.
Над промежуточными опора-
ми неразрезных рандбалок эпюра
распределения давления в кладке
может приниматься по треуголь-
нику при d^2s (рис. 83, а) или
по трапеции при 3s^n>2s (рис.
83, б) с меньшим ее основанием
a~~2s. Высота треугольника или
трапеции, характеризующая мак-
симальное напряжение смятия со,
определяется из условия равенст-
ва объемов эпюры давления и опо-
рной реакции рандбалки по фор-
мулам:
при треугольной эпюре давле-
ния a^2s)
2N
°Г° (а + 2s)h *
Рис. 82. Схема нагрузки на
балку в период возведения ви-
сячей стены при наличии про-
ема:
1 — нагрузка на фундаментную
балку; 2 — железобетонная пере-
мычка.
(211)
при трапециевидной эпюре давления (3s^n>-2s)
____#
а°
Рис. 83. Распределение давления в кладке над опорами висячих стен.
153
где N — опорная реакция рандбалки от нагрузок, расположен-
ных в пределах ее пролета и длины опоры, за вычетом собствен-
ного веса рандбалки; а — длина опоры (ширина простенка). Ес-
ли при трапециевидной эпюре распределения a>3s, то св формуле
(212) расчетная ширина простенка принимается равной ar—3s,
состоящей из двух участков длиной по 1,5s с каждой стороны
простенка (рис. 83, в); s = l,57 Яо — длина участка эпюры рас-
пределения давления в каждую сторону от грани опоры; h — тол-
щина стены.
Если рассчитываемое сечение расположено на высоте над
верхней гранью рандбалки, то при определении длины участка
высоту пояса кладки принимают равной
+ (213)
Под опорами однопролетных, а также крайними опорами не-
разрезных рандбалок эпюра распределения давления прини-
мается треугольной (рис. 83, г) с основанием
/см == Hi Si, (214)
где Si = 0,9 Яо — длина участка распределения давления от гра-
ни опоры; 6Zi—длина опорного участка рандбалки, но не более
1,5 Я (Я — высота рандбалки).
Максимальное напряжение над опорой рандбалки
После вычисления величины Яо по формуле (208) при жест-
кости железобетонной рандбалки Вк> а также нагрузок, дейст-
вующих на рандбалку, и возникающих в ней усилий необходимо
уточнить значение жесткости железобетонной рандбалки по фор-
муле
Я = Мр, (216)
где М — максимальный изгибающий момент; р — радиус кривиз-
ны сечения, определяемый с учетом раскрытия трещин, без учета
длительности приложения нагрузки, в соответствии с нормами
и руководством по проектированию железобетонных конструкций.
Если Я < 0,7Вн, производится повторное определение вели-
чины Яо и проверка несущей способности кладки при местном
сжатии.
Прочность кладки висячих стен на местное
сжатие над опорами рандбалок необходимо прове-
рять в соответствии с параграфом 25; при этом расчетная пло-
щадь сечения F принимается: в зоне, расположенной над проме-
жуточными опорами неразрезных балок,—-как для кладки,
154
загруженной местной нагрузкой в средней части сечения; в зоне
над опорами однопролетных или крайними опорами неразрезных
балок — как для кладки, загруженной на краю сечения.
Прочность кладки на местное сжатие под
опорами неразрезных и однопролетных рандба-
л о к проверяют для участка, расположенного в пределах опоры
длиной не более ЗН от ее края (Н — высота рандбалки). Длина
опоры однопролетных рандбалок должна быть не менее Н.
Расчет производят в соответствии с параграфом 25 по фор-
муле (79). При этом произведение коэффициентов независимо
от формы эпюры давления и величины нагрузки
pv = 0,75. (217)
При определении 7?см площадь сечения F принимают как при
расчете на сумму местной и основной нагрузок.
Расчетное сопротивление кладки висячей стены при высоте
ряда кладки не более 15 см может быть увеличено введением в
зону, расположенную над и под опорами рандбалки, сетчатого
армирования (до высоты сечения, в котором прочность ыеарми-
рованной кладки окажется достаточной). При высоте ряда клад-
ки более 15 см усиление сетчатым армированием неэффективно;
в этом случае повышают жесткость рандбалки, что увеличивает
длину площади смятия.
При необходимости устройства проемов в висячих стенах це-
лесообразно их располагать в одном вертикальном ряду в пре-
делах среднего участка между опорами, так как проемы, распо-
ложенные непосредственно над рандбалками в зонах, примы-
кающих к опорам, увеличивают напряжения в стенах и ухудшают
условия работы рандбалок.
При вышеуказанном расположении проемов эпюра распреде-
ления давления в кладке висячих стен принимается трапецевид-
ной, причем площадь треугольника, который отнимается от эпю-
ры давления в пределах проема, заменяется равновеликой пло-
щадью параллелограмма, добавляемой к остальной части эпюры.
Глава 9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАМЕННЫХ
И АРМОКАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
46. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Каменные и армокаменные конструкции проектируют с наибо-
лее полным использованием их несущей способности, одновре-
менно удовлетворяя эксплуатационным, теплотехническим и зву-
коизоляционным требованиям, а также с максимальным приме-
155
нением местных строительных материалов. Конструктивные
решения принимают на основании приведенных затрат с учетом
стоимости материалов, трудовых затрат, транспортных и экс-
плуатационных расходов.
Проектирование каменных и армокаменных конструкций осу-
ществляют с учетом способов их изготовления и возведения,
обеспечивая расчетом (по предельным состояниям) и конструи-
рованием прочность и устойчивость отдельных элементов, а так-
же пространственную неизменяемость всего здания или сооруже-
ния в целом.
Расчет и соответствующее конструирование каменных и ар-
мокаменных конструкций раздельно производят:
для законченного здания или сооружения с учетом совмест-
ной работы каменных или армокаменных конструкций с другими
элементами здания;
для незаконченного здания или сооружения (в процессе его
возведения);
при транспортировании и монтаже каменных и армокаменных
конструкций из крупнокаменных элементов.
В случае недостаточной устойчивости каменных и армокамен-
ных конструкций в процессе возведения здания или сооружения
предусматривают временные крепления их до установки других
конструкций, обеспечивающих требуемую устойчивость.
При проверке прочности и устойчивости каменных и армока-
менных конструкций учитывают возможность опирания элемен-
тов здания на свежую кладку.
В тех случаях, когда условия возведения каменных и армока-
менных конструкций требуют особой последовательности работ,
выдерживания кладки или специальных конструктивных меро-
приятий (временных креплений), делают специальные указания
на чертежах.
Стены проектируют из сплошной кладки, состоящей из одно-
го вида каменного материала, или многослойной, состоящей из
двух или более слоев различного каменного материала или из
кладки с облицовкой.
Наружные несущие, самонесущие или ненесущие стены про-
ектируют из облегченной кладки: с плитными утеплителями, из
пустотных керамических, бетонных или природных камней и бло-
ков, сплошных камней и блоков из ячеистых или легких бетонов,
а также из панелей; при малоэтажном строительстве, кроме упо-
мянутых, — из облегченной кладки с местными утеплителями.
Внутренние несущие стены выполняют из сплошной кирпич-
ной кладки, кладки из сплошных камней, блоков и панелей. Ми-
нимальные толщины этих стен, а также наружных стен неотап-
ливаемых зданий (если обеспечена расчетом их прочность и
устойчивость) при сплошной кладке из кирпича, как правило,
принимают не более 25 см, из бетонных и природных камней —
19 см. При этом дымовые и вентиляционные каналы проектиру-
156
ют за счет местных утолщений стен или в специальных бетонных
блоках.
При проектировании стен из ячеистых крупных блоков и кам-
ней руководствуются специальными инструкциями и норматив-
ными материалами.
При любых видах кладки должна быть обеспечена соответ-
ствующая перевязка вертикальных швов (см. гл. 2).
При невозможности увеличения толщины наиболее нагружен-
ных стен и столбов рационально применять для них каменный
материал повышенной прочности или усиление простенков и
столбов сетчатым армированием или железобетоном.
Проектирование зданий высотой более 12 этажей (36 м) до-
пускается только при использовании в нижних этажах каменных
материалов повышенной прочности (марок 150—300).
Для ручной кладки стен, а также для швов и стыков при мон-
таже стен из панелей и крупных блоков раствор должен иметь
марку, соответствующую расчетной прочности раствора, и укла-
дываться до начала его твердения при подвижности не менее
8 см. Применение малоподвижных (непластичных) растворов не-
допустимо, так как вызывает образование неровностей и пустот
в швах, что способствует протеканию стыков крупнопанельных
и крупноблочных стен, увлажнению утеплителя в облегченных
стенах, а также ухудшает звукоизоляцию стен и уменьшает
прочность кладки на 20—25%.
При проектировании каменных и армокаменных конструкций
в необходимых случаях следует предусматривать их защиту от
механических воздействий, а также от воздействия влажностной
или агрессивной среды и во всех случаях — защиту от коррозии
стальных связей, закладных и соединительных деталей.
Для защиты стен и столбов от увлажнения со стороны фун-
даментов, примыкающих тротуаров и отмосток обычно преду-
сматривают устройство гидроизоляционного слоя на высоте 15—
50 см от уровня тротуара или отмостки.
Выступающие, особо подверженные увлажнению части стен
(подоконники, пояски, парапеты и т. п.) выполняют на раство-
рах, удовлетворяющих требованиям морозостойкости. В против-
ных случаях предусматривают защитные покрытия. Для стен из
каменных материалов морозостойкостью ниже Мрз 15 следует
предусматривать свес кровли не менее 35 см.
В проектах обязательно указывают: вид и марку каменного
материала; марку раствора и вид вяжущего; классы и марки ар-
матуры; возможность возведения кладки в зимних условиях и
соответствующие требования, относящиеся к каменным и армо-
каменным конструкциям.
Марки растворов для каменных кладок, выполняемых в лет-
них условиях, назначаются с учетом минимальных марок, уста-
новленных исходя из требований долговечности конструкций.
Для каменной кладки наружных стен зданий марки растворов
157
Таблица 22
Требуемые минимальные марки растворов для каменной кладки наружных
стен
Ограждение зданий Растворы Степ нь дол- говечности здания
I п ш
Наружные стены зданий с помеще- Цементно-известковые 10 10 4
ниями сухими и с нормальной влаж- Цементно-глиняные 10 10 4
ностью (при 1^<6О|О/о) Известковые — —-• 4
Наружные стены зданий с влажны- Цементно-известковые 25 25 10
ми помещениями (при И7=61-^75%) Цементно-глиняные 25 25 25
Наружные стены зданий с мокрыми Цементно-известковые 50 25 10
помещениями (при И7>75%), а так- же открытые водонасыщаемые кон- струкции Цементно-глиняные 50 50 25
должны быть не ниже приведенных в табл. 22. При защите стен
влажных и мокрых помещений с внутренней стороны пароизо-
ляционным или гидроизоляционным слоем, а также при наруж-
ной облицовке стен зданий с относительной влажностью воздуха
помещений 60% и менее морозостойкими плитами толщиной
35 мм и более требуемые минимальные марки растворов могут
быть снижены на одну ступень, однако должны быть не менее
минимальных, установленных для зданий III степени долговеч-
ности.
47. ДОПУСТИМЫЕ ОТНОШЕНИЯ ВЫСОТ СТЕН
И СТОЛБОВ К ИХ ТОЛЩИНЕ
Во всех случаях проектирования стен и столбов независимо
от результатов расчета на прочность и устойчивость должно
быть соблюдено условие
р — Hjh рпр,
(218)
где Н — высота этажа; h — толщина стены или меньшая сторона
прямоугольного сечения столба. Для стен, с пилястрами и для
столбов сложного сечения вместо h принимается условная тол-
щина // — 3,5 г, где r=^IIF\ для столбов круглого и многоуголь-
ного сечения, вписанного в окружность, h' = 0,85 d (d — диаметр
столба); |Зпр— значение предельных допускаемых отношений [3.
Предельные отношения f}np для стен без проемов, несущих
нагрузки от перекрытий или покрытий, при свободной длине стен
/^2,5 Н (для кладок из камней и блоков правильной формы)
не должны превышать значений, приведенных в табл. 23. В ос-
тальных случаях для стен и перегородок, закрепленных в уровне
перекрытий, предельные отношения рПр могут быть вычислены
158
Таблица 23
Значения предельных отношений рПр = H/h для стен без проемов, несущих
нагрузки от перекрытий или покрытий, при свободной длине стен Z2,5/7 (для
кладок из камней и блоков правильной формы)
Марка раствора Предельные отношения ₽Пр при группе кладки
I II ш IV
50 и выше 25 22 — —
25 22 20 17 —
10 20 17 15 14
4 15 14 13
Примечание. При высоте этажа Н, большей длины стены 1, отно-
шение 1/Н не должно превышать значения 1,5 рпр по табл. 23.
Таблица 24
Коэффициент k к предельным отношениям рПр для стен и перегородок, за-
крепленных в уровне перекрытий
Характеристика стен и перегородок Коэффициент k
1 1. Стены и перегородки, не несущие нагрузки от перекры- тий или покрытий, при толщине 25 см и более 10 см и менее 1,2 1,8
2. Стены с проемами 3. Перегородки с проемами 4i. Стены и перегородки при свободной их длине между примыкающими поперечными стенами или колоннами 2,5/7</=^3,5/7 5. То же, при />3,5/7 6. Стены из бутовых кладок и бутобетона 7Д нт/F бр 0,9 0,9 0,8 0,8
Примечания: 1. Коэффициент снижения предельных отношений рпр, получаемый умножением отдельных коэффициентов k, принимается не ниже кеэффициентов снижения гибкости &Ст, установленных в табл. 25 для столбов. 2. При толщине несущих стен и перегородок от 10 до 25 см коэффи- циент k определяют интерполяцией. 3. Значения Днт и Дор вычисляют по горизонтальному сечению стены. I
по данным табл. .23 умножением на коэффициенты k (табл. 24
и 25).
При конструктивном продольном армировании кладки
^0,05%) в одном направлении предельные отношения рПр могут
быть увеличены на 20%, в двух направлениях — на 30%•
Предельная высота стены не ограничивается, если она связа-
на с поперечными устойчивыми конструкциями, расстояние меж-
ду которыми /грпрД.
159
Таблица 25
Коэффициенты Act снижения
предельных отношений для
столбов
Меньший раз- мер попереч- ного сечения столба,см Коэффициент Лст для столбов
из камней правиль- ной формы из буто- вой клад- ки и бу- тобетона
90 и более 0,75 0,6
70—89 0,7 0,55
бО-^ 0,65 0,5
Менее 50 0,6 0,45
Примечая и е. Пре-
дельные отношения |3Пр не-
сущих узких простенков,
имеющих ширину менее
толщины стены, должны при-
ниматься как для столбов
в пределах высоты прое-
мов.
При свободной длине равной
или большей Н, но не более 2Н (где
Н — высота этажа), должно соблю-
даться условие
Н + I 3/г|ЗпрЛ. (219)
Если толщина стен или перегоро-
док определяется с учетом опирания
их по контуру, необходимо преду-
сматривать надежное крепление
этих стен (перевязкой кладки или
заделкой ее в борозды, а также меж-
ду полками швеллеров или двутав-
ров, постановкой анкеров и т. п.) к
примыкающим боковым конструкци-
ям и к верхнему покрытию или риге-
лю каркаса.
В многоэтажных зданиях закреп-
ление несущих стен вверху в каж-
дом этаже обеспечивается опираю-
щимися на них конструкциями.
Для свободностоящих каменных
конструкций, не раскрепленных в
верхнем сечении перекрытиями или прогонами в двух направле-
ниях, значения предельных отношений (Зпр в нераскрепленном
направлении должны быть на 30% ниже установленных для кон-
струкций, раскрепленных в верхнем сечении перекрытиями.
48. СПЛОШНЫЕ И ОБЛЕГЧЕННЫЕ СТЕНЫ РУЧНОЙ КЛАДКИ
Сплошные стены в зависимости от назначения стен и обосно-
ванно выбранного каменного материала и раствора проектируют
из сплошной или облегченной кладки с соблюдением правил пе-
ревязки. В целях уменьшения массы и толщины сплошных стен
(особенно наружных) рационально применение пустотелого кир-
пича или пустотелых камней.
В зависимости от условий эксплуатации и климатических
условий проектируют облегченные стены из кирпича или камней
с соответствующим утеплением (см. параграф 10), рассчитывая
их по прочности, теплопроводности и паропроницаемости.
Для предупреждения увлажнения утеплителя атмосферными
осадками следует все швы наружного слоя стены тщательно за-
полнять раствором и расшивать. С этой же целью, во избежание
затекания воды, устраивают сливы, защитные карьеры и т. п.
над проемами, в уровне обрезов и карниза стены.
160
Для защиты всех металлических связей, применяемых в об-
легченных кладках, обязательно предусматриваются антикорро-
зийные покрытия.
49. СТЕНЫ ИЗ КРУПНЫХ БЛОКОВ
В зависимости от назначения здания стены из крупных бло-
ков (из цементных и силикатных тяжелых и легких бетонов,
ячеистых бетонов, природного камня, а также изготовленных
из кирпича, керамических или природных камней) проектируют
на основании технико-экономических оценок с учетом условий
материально-технического обеспечения строительства.
При этом пользуются единым компоновочным модулем, обес-
печивая применение типовых блоков при минимальном количе-
стве их типоразмеров, с учетом их массы, габаритных размеров,
полного использования грузоподъемности кранов и применения
типовых сборных железобетонных конструкций и деталей зда-
ний. Толщины стен по условиям прочности и по климатическим
условиям принимаются равными 20, 30, 40, 50, 60 см.
Крупноблочные стены в зависимости от компоновочного ре-
шения фасада и высоты крупных блоков проектируют с двух-,
трех-, четырех- и многорядной разрезкой поля для несущих и
самонесущих стен, с двухблочной для самонесущих и несущих
(навесных) наружных стен (рис. 24).
В стенах необходимо обеспечивать перевязку вертикальных
швов, а в каждом этаже — перевязку перемычечными или пояс-
ными армированными блоками простенков, углов и пересечений
стен здания.
В стенах из крупных блоков природного камня перемычечные
и поясные блоки проектируют железобетонными или же комп-
лексной конструкции, состоящей из железобетонного поддона
или перемычки Г-образной формы, на которую укладываются
блоки. Для обеспечения совместной работы внутренних и наруж-
ных стен перемычечные и поясные блоки необходимо крепить
между собой стальными связями, сваренными с закладными
деталями блоков (рис. 84), образуя таким образом сплошные
пояса.
При однорядной или двухблочной (ленточной) разрезке ре-
комендуется укладка поясных блоков по внутренним стенам с
заделкой их концов в наружных стенах. Если это невозможно,
связь между стенами следует осуществлять жесткими железобе-
тонными шпонками. Сечение поясов или шпонок и количество
арматуры в них определяют расчетом.
Закладные детали и связи обязательно защищают от корро-
зии и утапливают в тело блока, чтобы не препятствовать равно-
мерному обжатию растворного шва верхних блоков и не созда-
вать концентрацию усилий в местах расположения связей.
6 389
161
Горизонтальные швы выполняются из раствора марки не ни-
же 25 толщиной (с разравниванием раствора под рейку) не бо-
лее 20 мм.
Особое внимание должно быть обращено на заделку верти-
кальных швов. Вертикальные стыки тщательно заполняются
бетоном или раствором марки не ниже М100, желательно с при-
менением вибрирования, а в необходимых случаях утепляются,
чтобы избежать продувания швов и проникновения влаги, обес-
печив этим нормальную эксплуатацию помещений (рис. 85).
Рис. 84. Стык перемычечных (пояс-
ных) блоков:
I — закладные детали и связи; 2 — свар-
ной шов; <3 — перемычечные (поясные)
блоки; 4 — раствор; 5 расшивка раство-
ром.
Рис. 85. Схема заделки вертикальных
стыков между блоками:
а ~ простеночными на глухих участках
стен; б — простеночными и подоконными;
в — простеночным и блоком внутренней
стены; г — внутренних стен; 1 — два слоя
рубероида; 2 — утеплитель, обернутый то-
лем; 3 — легкий бетон; 4 — подоконный
блок; 5 — простеночный блок; 6 — раствор;
7 — блок наружной стены; 8 — блок внут-
ренней стены; 9 — зачеканка раствором.
Перекрытия на стены обязательно укладываются на раство-
ре марки не ниже 50 с предварительной заделкой бетоном на
опорах торцов многопустотных настилов. Швы между плитами
или настилами перекрытий, а также швы в местах примыкания
перекрытий к поперечным капитальным стенам необходимо тща-
тельно замоиолитить цементным раствором или бетоном марки
не ниже М50. Пространство между торцами плит или настилов
на средней капитальной стене заполняют бетоном или камнями
марки не ниже марки бетона блоков при соблюдении одного
уровня верха заделки и верха плит перекрытий.
Для обеспечения пространственной жесткости здания обя-
зательно ставят анкеры, которые связывают плиты или прогоны
перекрытий со стенами, в горизонтальных швах стен или при-
крепляя при помощи сварки к закладным деталям блоков. Кон-
цы элементов перекрытий, укладываемых на прогонах или на
внутренних стенах, должны соединяться между собой стальны-
ми связями.
162
Свободные деформации, определяемые при проектировании
соединений примыкающих друг к другу стен, вычисляют по ука-
заниям параграфа 43. При этом значения оы определяются по
формуле
«1 = та/т], (220)
где т — коэффициент, учитывающий возможное рассеивание ве-
личины модуля деформаций: для одной из стен т=0,85, для
другой — т=1,15; а — упругая характеристика кладки, опре-
деляемая по табл. 7; г] — коэффициент, принимаемый по данным
на с. 63.
Расчет шпонок или поясных блоков, соединяющих примыка-
ющие друг к другу стены, должен производиться на суммарное
усилие, вызванное неравномерной загрузкой и разной деформа-
тивностью стен, действием ветра и температурно-влажностными
изменениями.
Узлы опирания плит перекрытий на стены из крупных блоков
при однорядной разрезке поля стен рассчитывают по формулам,
принятым для расчета стыков крупнопанельных стен.
50. ОБЛИЦОВАННЫЕ СТЕНЫ
В зависимости от архитектурно-компоновочных решений и
других требований стены зданий облицовываются разными ма-
териалами с использованием разных методов. Во всех случаях
на весь срок эксплуатации облицованных стен здания должно
быть обеспечено надежное крепление облицовки с основным те-
лом стены.
Во избежание утолщения облицовываемых стен применяют
гибкие связи или жесткое соединение облицовки с кладкой. В по-
следнем случае высота облицовочных плит или камней должна
быть кратна высоте ряда кладки, а марка облицовочного матери-
ала на одну ступень выше материала основной кладки стены.
При проектировании облицованных стен необходимо указы-
вать способ производства облицовочных работ, раскладку плит
и камней, способы креплений угловых, перемычечных плит с
приложением их спецификации, а также виды каменного мате-
риала для кладки стен и при необходимости—'указания по про-
изводству работ в зимних условиях.
Расчет облицованной стены, выполняемой одновременно с
кладкой при жестком соединении облицовочного слоя с основ-
ной частью стены, производят для двух предельных состояний:
по несущей способности (прочности и устойчивости) и по обра-
зованию трещин в облицовке. Наименьшее усилие, определенное
по этим предельным состояниям, не должно превышать расчет-
ного усилия в стенах.
6*
163
Расчет выполняется по площади сечения, приведенного к
одному материалу — материалу кладки, с учетом неполного ис-
пользования прочности слоев (облицовки и кладки) при их сов-
местной работе; при этом толщина слоев (высота сечения) со-
храняется прежней, изменяется только их ширина, определяемая
по формуле
то7?о
— ь ——
(221)
гке b — ширина основной части стены, к материалу которой при-
водится сечение (при прямоугольном сечении — ширина сече-
ния); Ro, — расчетное сопротивление при сжатии и коэффи-
циент использования прочности облицовки при совместной ра-
боте с кладкой; тК'—расчетное сопротивление при сжатии
и коэффициент использования прочности кладки при совместной
работе с облицовкой.
В зависимости от соотношения характеристик деформатив-
ности кладки и облицовки определяется степень использования
их прочности.
Предельные относительные деформации кладки определяются
по формуле
ИкНи / 1 \ Л
[еи] = - In. 1 - — , (222)
Ц; \ Цк >
облицовки -
HoUo / 1 \
[ео] -L±—1п( 1 — —-) , (223)
где Цо и цк—коэффициенты, характеризующие деформации
ползучести и усадки облицовки и кладки; ц0 и цк — коэффици-
енты жесткости облицовки и кладки, характеризующие форму
кривой деформации; величины ц0 и цк принимаются по экспе-
риментальным данным, но не более 10; а0 и ак — упругие харак-
теристики облицовки и кладки.
Характеристики деформаций кладки или облицовочного слоя,
принимаемые при расчете стен с облицовками, приведены в.
табл. 26.
При расчете облицованных стен по несущей способности ко-
эффициенты т0 и щк определяются по следующим правилам:
а) если [е1{] > [е0], то прочность кладки не может быть пол-
ностью использована без разрушения облицовки. В этом случае
т0 = 1, = Ик(1 — еА), (224)
где е — основание натурального логарифма;
Д = с1п(1— — ); (225)
\ U.o /
OtKHorio
ССоЦкЦк
(226)
164
Таблица 26
Характеристики деформаций кладки или облицовочного слоя, принимаемые
при расчете облицованных стен
Материал для кладки или облицовки стен Значения а и ц при растворах марок ч
25 и выше 10 4
Кирпич глиняный пластического прессования 1000 750 500 2,2
обыкновенный и пустотелый 1,1 1,1 1,1
Кирпич силикатный 750 500 350 3,0
1,1 1,1 1.1
Кирпич глиняный полусухого прессования 500 500 350 2,5
1,1 1,1 1,1
Камни керамические стеновые, лицевые 1400 1000 750 1,8
1,1 1,1 1,1
Плиты облицовочные керамические пластическо- 2000 1700 1000 1,4
го прессования 1,1 1,1 1,1
Плиты облицовочные крупноразмерные из це- ментного бетона 1500 1000 750 2,8
1,1 1,1 1,1
То же, из силикатного бетона марок М150— М200 750 500 350 2,5
1,5 1,5 1 1,5
П р и м с ч а н и е. В числителе приведены величины а в знаменателе—р.
б) если [е0] > [ек], не может быть полностью использована
прочность облицовки. В этом случае
тк = 1; т0 = р0(1 — ев), (227)
где
В = — 1п( 1 — —) . (228)
Значения т0 и тк, вычисленные по формулам (227) и (224),
приведены для основных видов кладок в табл. 27.
При расчете по образованию трещин в формуле (221) вместо
т0 и т1( подставляют коэффициенты т'о и т' , характеризую-
щие использование прочности облицовки и кладки в момент об-
разования трещин на границе между облицовкой и кладкой (в
закладной части плиты или в прокладном ряду облицовки).
Коэффициент т' устанавливается экспериментально, а при
отсутствии испытаний принимается равным 0,6. Коэффициент
т' вычисляется по формуле
/п'к = ц'к(1=ея), (229)
165
Таблица 27
Коэффициенты mQ и mK (при растворах марок 25 и выше)
Материал облицовочного слоя Кладка стен из
керами- ческих камней глиняного кирпича пласти- ческого прессова- ния силикатного кирпича глиняного кирпича полусухого прессова- ния
то шк т0 т0 т0
Лицевой пустотелый кирпич плас- тического прессования высотой 65 мм 0,8 1 1 1 1 0,8 1 0,7
Керамические лицевые камни со щелевидными пустотами высотой 140 мм 1 1 1 0,85 1 0,6 1 0,5
Керамические плиты закладные 1 0,8 1 0,6 «'"I» -w-w — — "
Крупноразмерные плиты из сили- катного бетона 0,7 1 1 1 1 0,8 1 0,7
Крупноразмерные плиты из тяже- лого цементного бетона 0,9 1 1 0,95 1 0,75 1 0,65
где
/ т0 \
D = с In 1 —----- (230)
\ Цо /
Значения коэффициентов т' и тгк при растворах марок 25 и
выше для основных видов стен с облицовками приведены в
табл. 28.
Расчет по несущей способности центрально-сжа-
тых элементов, в которых усилие считают приложенным к цент-
ру тяжести приведенного сечения, выполняют по формуле
N (231)
внецентренно-сжатых элементов с эксцентриситетом в сторону
облицовки — по формуле
Af П7дЛср1/721{РПр. cRj (232)
внецентренно-сжатых элементов в сечениях с эксцентриситетом
в сторону, противоположную облицовке, определяемым по от-*
ношению к центру приведенного сечения (упругому центру),—
по формуле
N /ПдлфЛ# <0. (233)
В формулах (231) — (233) тк — коэффициент использова-
ния прочности кладки; Лар — приведенная площадь сечения;
166
Таблица 23
Коэффициенты т0' и тк' (при растворах марок 25 и выше)
Материал облицовочного слоя Кадка стен из
керамичес- ких камней глиняного кирпича пластическо- го прессова- ния силикатного кирпича глиняного кирпича полусухого прессования
«о тк т0 тк т0 т0 тк
Лицевой пустотелый кирпич пластического прессования вы- сотой 65 мм Лицевые керамические камни со щелевидными пустотами высотой 140 мм Керамические закладные пли- ты (рис. 11, г) Крупноразмерные плиты из си- ликатного бетона Крупноразмерные плиты из тяжелого цементного бетона 0,7 1 1 0,45 0,85 1 1 0,8 0,8 0,95 1 1 0,95 0,55 1 1 0,8 0,5 0,7 0,95 0.85 1 0,7 1 0,6 0,6 0,55 0,75 0,95 1 0,9 1 0,65 0,5 0,6 0,65
Fnp.c — площадь сжатой части приведенного сечения; R — рас-
четное сопротивление сжатию кладки основной части стены.
Центр тяжести, момент инерции и высота рабочей (сжатой)
.части приведенного сечения, коэффициенты ф, <рь и со опре-
деляются так же, как и для сечений из однородного материала,
и назначаются в соответствии с материалом кладки основной
части стены (см. параграфы 23, 24).
Эксцентриситет в сторону облицовки не должен допускаться
более 0,25 у {у — расстояние от, центра тяжести до края приве-
денного сечения в сторону эксцентриситета).
При эксцентриситете в сторону кладки, превышающем 0,7 у,.
расчет по раскрытию трещин (швов) облицовки на растянутой
стороне сечения производится по формуле (157) (см. параграф
37).
При облицовках, соединяемых с кладкой гибкими связями,
производится раздельный расчет кладки и облицовки (см. па-
раграф 51).
Расчет по трещинообразованию на границе об-
лицовки и кладки выполняют по формулам:
для централъно-сжатых элементов
N С тДлфЩ'Т’пр/?; (234)
для внецентренно-сжатых элементов с эксцентриситетом в
сторону облицовки
N Шдлф^j/np.ctf; (235)
167
расчет внецентренно-сжатых элементов с эксцентриситетом
в сторону кладки по моменту образования трещин не производят.
Стены многоэтажных зданий являются неразрезными балка^
ми с опорами в уровне перекрытий, и знак изгибающего момен-
та в них может меняться в пределах этажа. В тех случах, когда
максимальный момент направлен в сторону кладки, необходимо
кроме расчета опасного сечения по формуле (233) производить
расчет сечений стены на момент /И = 0,25Л4макс, направленный
в сторону облицовки. Если изгибающий момент в сторону клад-
ки не меняет своего знака в пределах стены рассматриваемого
этажа, принимается Л1 = 0. Расчет с учетом момента М произво-
дится по формуле (234) или (235), в дополнение к расчету по
формуле (233), и предельным принимается меньшее из получен-
ных усилий.
Стены с облицовкой, прикрепляемой к стене раствором, рас-
считывают по основному телу стены, т. е. без учета облицовоч-
ного слоя.
В случае необходимости повышения несущей способности об-
лицованной кладки ее армируют конструктивно или по расчету
сетками, укладываемыми в пределах всего сечения стены и об-
лицовки.
Расчет такой кладки производится по несущей способности
и образованию трещин на границе между облицовкой и клад-
кой аналогично расчету неармйрованной кладки с облицовкой,
заменяя значение /? расчетным сопротивлением армированной
кладки: при центральном сжатии — на /?а.к, при внецентренном
сжатии—на 7?а. к. и, значения которых не должны превышать
1,5/?. Коэффициенты пр и тдл определяют по упругой характери-
стике аа армированной кладки.
Сетчатое армирование кладки, облицованной закладными
керамическими плитами, в расчете не учитывается. При арми-
ровании сетками стен, облицованных неармированными бетон-
ными плитами, перевязанными с кладкой прокладными рядами
из тех же плит, в расчете необходимо учитывать только арма-
турные сетки, располагаемые над и под прокладными рядами
облицовки.
Во всех случаях армирования стен (конструктивного или же
по расчету) сетки должны укладываться в пределах всего сече-
ния стены, включая облицовку.
51. МНОГОСЛОЙНЫЕ СТЕНЫ
Многослойные стены проектируют из конструктивных, обли-
цовочных и теплоизоляционных слоев, соединяемых жесткими
или гибкими связями.
Жесткие связи обеспечивают распределение нагрузки между
конструктивными слоями, а также их устойчивость. Гибкие связи
в известной мере способствуют увеличению устойчивости конст-
168
руктивных слоев. Они выполняются из коррозиестойких сталей
или сталей, защищенных от коррозии. Суммарную площадь их
сечения принимают не менее 0,4 см2 на 1 м2' поверхности стены.
Связи между конструктивными слоями стен считаются жест-
кими:
а) при любом теплоизоляционном слое, если расстояние
между осями вертикальных диафрагм не более ЮЛ (где h —
толщина более тонкого конструктивного слоя) и не более 120 см;
б) при стенах с воздушной прослойкой или теплоизоляцион-
ным слоем, в которых тычки горизонтальных прокладных рядов
в один кирпичный слой заделаны на 12 см, а в другой— не ме-
нее чем на 6 см. Расстояние между осями прокладных рядов по
высоте кладки принимают не более 5Л и не более 62 см;
в) при стенах с теплоизоляционным слоем из монолитного
легкого бетона или в виде кладки из камней марки не ниже 10,
при тычковых горизонтальных прокладных рядах, расположен-
ных на расстоянии между ними не более указанного в пунк-
те «б».
Несущая способность многослойных стен зависит от прочно-
сти отдельных слоев, их деформативности, а также способов и
взаимного расположения связей.
Расчет многослойных стен.по несущей способности при жест-
ком соединении слоев производится с учетом различной прочно-
сти и упругих свойств слоев и неполного использования прочно-
сти слоев при их совместной работе. Площадь сечения приводит-
ся к материалу основного несущего слоя, а эксцентриситеты всех
усилий определяются по отношению к оси приведенного сечения.
Приведение сечения стены к одному материалу выполняют,
принимая толщину слоев фактической, а ширину слоев — про-
порциональной характеристикам их прочности по формуле
где ЛПр — приведенная ширина слоя; b — фактическая ширина
слоя; R, т— расчетное сопротивление и коэффициент использо-
вания прочности слоя, к которому приводится сечение; Ri, mi —
расчетное сопротивление и коэффициент использования любого
другого слоя стены (табл. 29).
Центрально-сжатые элементы рассчитывают по формуле
N tn^F^mR, (237)
внецентренно-сжатые — по формуле
7V гЦ ШддфЦпр ,cmR, (238)
где коэффициенты тдл, ср, epi определяются по приведенному се-
чению и материалу, к которому оно приведено; ?Пр — приведен-
169
Таблица 29
Коэффициенты использования прочности материалов слоев в многослойных
етенах mi
Кирпичная кладка со слоями Слой из кир- пичной кладки Слой из дру- гих материалов
Из легкого бетона марки М10 и выше Из камней легкого бетона марок М10—Ml 5 Из камней легкого бетона марок М25 и выше Из камней ячеистого автоклавного бетона ма- рок М25 и выше То же, из ячеистого бетона без автоклавной об- работки 1 1 0,9 1 1 0,7 0,8 1 0,6 0,5
ная площадь сечения; ЕПр.с — площадь сжатой части приведен-
ного сечения, вычисляемая аналогично определению сжатой час-
ти однородного сечения.
При расчете двухслойных стен эксцентриситет продольной си-
лы, направленный в сторону теплоизоляционного слоя, не допу-
скается свыше 0,5 у.
Трехслойные стены с засыпками или заполнением бетоном
марки ниже М10 и двухслойные с утеплителем марки Ml5 и ни-
же необходимо рассчитывать по сечению кладки без учета несу-
щей способности утеплителя.
Расчет многослойных стен с гибкими связями выполняется
для каждого слоя, как самостоятельно работающего, на прило-
женные к нему нагрузки. При этом коэффициент <р принимают
для условной толщины, равной сумме толщин двух слоев, умно-
женной на коэффициент 0,7. Если материал слоев различный,
коэффициент ср определяют по приведенной упругой характери-
стике
Ctlhi + СС'Дз "Т
“п₽ Л, + />2 + ...
(239)
где си и аг—упругие характеристики слоев; ht и liz— толщины
слоев.
52. СТЕНЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
Стены производственных зданий и сооружений рассчитыва-
ют с учетом возможных крановых нагрузок и наличия машин
соответствующей категории динамичности.
Несущие стены и столбы, как правило, проектируют из кир-
пича марки не ниже 75, а из бетонных или природных камней —
марки не ниже 50 на растворах минимальные марки которых ука-
заны в табл. 30.
170
В зданиях с помещениями I
группы (см. примечание к табл. 30)
высотой до 4 м можно приме-
нять природные камни марок ни-
же 50.
Стены и столбы, несущие пере-
крытия, воспринимающие нагрузки
от машин второй и третьей категорий
динамичности, а также подкрановые
балки проектируют, предусматривая
следующие конструктивные меро-
приятия:
а) применяют типы стен из
сплошных кладок;
б) усиливают участки кладки (до-
полнительно к необходимому арми-
рованию по расчету на местное сжа-
тие) ниже опор балок или перекры-
тий через 2 ряда кладки в пределах
1—1,2 м сетками с ячейкой 70Х
Х70 мм из стержней диаметром 4—
5 мм. Столбы и пилястры, несущие
крановые нагрузки, кроме того, ар-
мируют в оставшейся нижней части
конструктивно сетками не реже чем
через 1,5 м по высоте;
в) в углах и пересечениях стен в
Таблица 30
Минимальные марки растворов
для кладки стен и столбов
производственных зданий
Группа помещений Минимальные марки растворов кладки
стен столбов
I 10 25
II 25 50
При м е ч а и и я: 1. К
I группе относятся поме-
щения без динамических
нагрузок или же с маши-
нами первой категории ди-
намичности; ко II груп-
пе — помещения с крана-
ми или же с машинами
второй и третьей катего-
рий динамичности.
2. Для производст-
венных зданий I группы
высотой до 4 м допускае-
тся применение растворов
марки 4.
уровне перекрытий в гори-
зонтальных швах устанавливают дополнительные связи из двух
стержней диаметром 10 мм;
г) стены, воспринимающие динамические воздействия от кра-
нов грузоподъемностью более 5 т или машин третьей категории
динамичности, усиливают горизонтальной арматурой или желе-
зокаменными и железобетонными поясами, принимая в поясе
при глухих стенах площадь сечения арматуры не менее 4 см2,
а в стенах, ослабленных проемами, — не менее 6 см2.
Пояса и обвязки проектируют в верхней части глухих стен;
при наличии проемов их совмещают с перемычками, а при
наличии мостовых кранов располагают на уровне подкрановой
балки. Пояса располагают также и в других уровнях в зависи-
мости от высоты здания и интенсивности динамических воздей-
ствий.
Для распределения давлений необходимо предусматривать
укладку железобетонных плит, которые должны связывать пи-
лястры со стенами. В местах приложения местных нагрузок (под
опорами ферм, прогонов и подкрановых балок), когда это требу-
ется по расчету, предусматривают укладку железобетонных рас-
пределительных плит, которые при наличии пилястр должны
связывать их с основными стенами. Толщина плит проектируется
171
кратной толщине рядов кладки, но не менее 14 см; плиты ар >
мируются по расчету двумя сетками с общим количеством ар-
матуры не менее 0,5% в каждом направлении. Если краевое
опорное давление однопролетных балок, прогонов, ферм более
10 тс, обязательна (если это даже не требуется расчетом) ук-
ладка железобетонных распределительных плит толщиной не
менее 22 см.
Под опорными участками элементов, передающих местные
нагрузки на кладку, предусматривают слой раствора толщиной
не более 15 мм при качественной перевязке кладки. Установка
этих элементов или распределительных плит «насухо» запре-
щается.
При проектировании самонесущих стен в каркасных зданиях
предусматривают крепление их к колоннам гибкими связями
(диаметром не менее 10 мм), которые устанавливаются не ме-
нее чем через 1,2 м по высоте и обеспечивают независимость
вертикальных деформаций стен и колонн, а также устойчивость
стен и передачу действующей на них ветровой нагрузки на ко-
лонны каркаса.
В расчетах необходимо учитывать действие динамических и
крановых нагрузок, снижающих прочность кладки, уменьшени-
ем расчетных сопротивлений кладки (см. параграф 20).
Стены сельскохозяйственных зданий и сооружений проекти-
руют с учетом соответствующих нормативных требований, учи-
тывающих назначение и условия эксплуатации зданий и соору-
жений.
Влажностный режим помещений сельскохозяйственных зда-
ний устанавливается нормами технологического проектирования
в зависимости от их назначения (табл. 31).
Каменные материалы для кладки стен сельскохозяйственных
зданий и сооружений выбирают в зависимости, от влажностно-
го режима помещений и степени долговечности здания (табл.
32). В основном это кирпич, бетонные и природные стеновые
камни. В несущих стенах одноэтажных зданий IV класса с нор-
мальным и влажным режимом могут применяться грунтобетон-
ные камни и камни из сырцовых материалов ( самана, сырцово-
го кирпича).
Толщина сплошных стен и толщина утеплителя в облегчен-
ных стенах определяются теплотехническим расчетом из условия
иевыпадения конденсата на внутренней поверхности стен. На-
ружные стены сельскохозяйственных зданий рекомендуется про-
ектировать из облегченных типов кладок.
Стены одноэтажных зданий, воспринимающие горизонталь-
ные нагрузки (от давления сыпучих материалов или грунта) и
давление от покрытия, рассчитывают как балки с верхней шар-
нирной и нижней защемленной опорами. При этом должна быть
предусмотрена надежная связь между стеной и покрытием, ко-
торая достигается с помощью анкеров, сечение которых опреде-
172
Таблица 31
Характеристика влажностного режима сельскохозяйственных зданий
Здания Относительная влаж- ность воздуха внутри помещения (по нормам технологического проектирования,) % Влажностный режим
Коровники и помещения для молод-
няка 80-85 Мокрый
Телятники 70 Влажный
Конюшня 85 Мокрый
Овчарня 75—80 »
Птичники 60—70 Влажный
Помещения для свиней 70—75 »
Плодохранилища Помещения для хранения картофеля, 90 Мокрый
капусты и корнеплодов 80 »
Лукохранилища 50-60 Нормальный
Примечание. В проектах сельскохозяйственных зданий в зависи-
мости от принятых при проектировании вентиляции параметров воздухо-
обмена и температуры приточного воздуха относительная влажность воз-
духа внутри помещении может быть емыми величинами. понижена по сравнению с нормиру-
Таблица 32
Область применения каменных материалов в стенах сельскохозяйственных
зданий
Материал Степень долговечности при влажностном режиме производственных помещений
нормальном влажном мокром
Кирпич глиняный обыкновенный 1 пластического прессования То же, полусухого прессования Кирпич силикатный Кирпич глиняный пустотелый плас- тического прессования То же, полусухого прессования Камни легкобетонные сплошные То же, пустотелые Камни из ячеистых бетонов Камии бетонные сплошные из тяже- лого бетона (уо^18ОО кг/м3) за ис- ключением бетонов на топливных шлаках Примечания: 1. Сельскохозя ности, как правило, не проектируются 2. В зданиях’' с влажным режиме ется применение камней из пено- и га; изоляции на внутренней поверхности 3. Стены из природного камня i ниям, утвержденным Госстроями сою II, III II, III II, III II, III II, III II, III II, III II, III йственные зд ж- III степей! юбетона при стены. 1роектируютс5 зных республ II, III III III III ПТ III III (см. примеча-. ние 2) II, III ания I степеь г долговечное /словии устро I по специал] ик. II, III II, III ш долговеч- ,ти допуска- йства паро- ьным указа-
173
ляется расчетом. В этих случаях при небольших вертикальных
нагрузках от
устойчивости
120
250
120
веса покрытия толщину стен находят из условия
(величины эксцентриситета нормальной силы).
При наличии верхней опоры
стены рекомендуется проек-
тировать с пилястрами, рас-
положенными с внутренней
стороны, а в заглубленных
одноэтажных зданиях при
горизонтальных нагрузках
от давления грунта — с на-
ружной стороны, принимая
в этом случае шаг между
осями пилястр 2—3 м (рис.
86, а). Толщина стен на уча-
стках между пилястрами оп-
ределяется из условия проч-
ности на изгиб по перевязан-
ному сечению от действия
горизонтальных нагрузок.
При необходимости утепле-
ния стен плитный утеплитель
проектируется с наружной
стороны стены с ограждени-
ГОпи-ем его заЩитн°й стенкой в
р полкирпича (12 см), перевя-
,100
250
2
100
250
Стены, воспринимающие
Рис. 86.
зонтальные нагрузки: _ _
а —для неотапливаемых зданий; б «для уте-3ЯННОЙ С ПИЛЯСТраМИ (рИС.
пленных зданий; 1 — кирпичная кладка; 2 —ЯН А)
утеплитель. ’ ' *
При проектировании ка*
менных конструкций сельскохозяйственных зданий следует также
учитывать агрессивное воздействие на каменную кладку газовой
среды помещений.
53. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ,
ВОЗВОДИМЫХ В ЗИМНЕЕ ВРЕМЯ
Каменные и армокаменные конструкции зданий и сооружений
могут возводиться при отрицательных температурах (на осно-
вании предварительного технико-экономического обоснования с
учетом назначения здания или сооружения, его высоты, напря-
женного состояния кладки, сроков возведения и климатических
условий) по одному из приведенных ниже способов.
Способ замораживания без химических
добавок применяется с использованием растворов марки не
ниже 10, если элементы конструкций имеют достаточную проч-
ность и устойчивость в период оттаивания и в последующий пе-
риод эксплуатации. Способом замораживания можно также
174
выполнять кладку фундаментов «в распор» из постелистого бу-
тового камня на растворе марки не ниже 25.
Не допускается применять способ замораживания для
конструкций: из бутобетона и рваного бута; подвергающихся
в стадии оттаивания динамическим воздействиям или воздейст-
вию поперечных нагрузок, величина которых превышает 10%
продольных; с эксцентриситетами в стадии оттаивания, превы-
шающими 0,25у для свободно стоящих конструкций, не имею-
щих верхней опоры, и 0,7г/ — при наличии верхней опоры; с
отношением высоты стены (столбов) к толщине, превышающей
в стадии оттаивания значения [Зпр, установленные для кладок
IV группы (см. параграф 47). Для конструкций, не имеющих
верхней опоры, предельные отношения уменьшают в 2 раза и
принимают не более рПр“6. В противном случае необходимо на
период оттаивания предусматривать временные крепления этих
конструкций.
При способе замораживания уложенный в кладку раствор
замерзает до начала твердения и приобретает лишь временную
морозную (криогенную) прочность, исчезающую при оттаива-
нии. Твердея в течение 28 суток после оттаивания при положи-
тельной температуре, растворы без противоморозных добавок
обладают меньшей прочностью и большей деформативностью,
чем аналогичные растворы, применяемые летом. Это вызывает
понижение прочности кладки, и тем больше, чем ниже темпера-
тура при возведении кладки.
На основании экспериментальных исследований установле-
но, что расчетная конечная прочность при сжатии оттаявшей
зимней кладки, возводившейся при температуре t, может опре-
деляться по формуле
<24°)
где R — расчетная прочность летней кладки при сжатии; t —
среднесуточная отрицательная температура, при которой возво-
дилась зимняя кладка (берется со знаком «минус»).
Конечная деформативность кладки, возведенной при раннем
замерзании раствора, увеличивается, в связи с чем уменьшается
ее упругая характеристика. Для кладок из кирпича или камней
в месячном возрасте после оттаивания упругая характеристика
зимней кладки, возводившейся при отрицательной температуре
/, определяется по формуле
“‘ = До'з; (241)
где а — упругая характеристика летней кладки на растворах тех
же марок, что и зимней кладки; t — среднесуточная отрицатель-
ная температура, при которой возводилась зимняя кладка (бе-
рется со знаком «минус»).
175
Каменные конструкции, возводимые способом замораживания
на растворах без химических добавок, целесообразно применять
при температуре замерзания раствора не ниже —10°С. Их не-
обходимо проверять по несущей способности для двух стадий
готовности:
1) основной расчет для законченного здания выполняют с ис-
пользованием формул (240), (241), учитывающих понижение
прочности раствора и увеличение деформативности затвердев-
шей после оттаивания кладки. Если зимняя кладка выполняется
при температуре —3°С и выше, то расчетная марка раствора при-
нимается такой же, как и марка раствора для летней кладки;
2) дополнительный расчет для стадии первого оттаивания
конструкций проводится (при толщине стен и столбов 38 см и
более) на расчетную прочность раствора 2 кгс/см2, изготовленно-
го на портландцементе, а при толщине стен и столбов менее
38 см и на растворах с шлакопортландцементом или пуццолано-
вым портландцементом независимо от толщины стены — на ну-
левую расчетную прочность раствора.
При этом необходимо учитывать влияние пониженного сцеп-
ления раствора с камнем и арматурой, вводя в расчетные фор-
мулы дополнительные коэффициенты т' и (см. параграф 20).
Внецентренно-нагруженные каменные стены, выполненные
способом замораживания на обыкновенных растворах, отогрева-
емые с одной (внутренней) стороны, рассчитывают по несущей
способности;
а) как центрально-сжатые конструкции, без учета эксцентри-
ситета приложения силы в сторону отогретой части стены;
б) как внецентренно-сжатые при условии, что эксцентриситет
в сторону иеотогретой части сечения не должен быть более
со^О,25у, где е0 — эксцентриситет по отношению к оси сечения
стены в целом. При большем эксцентриситете необходимо вре-
менное крепление на период оттаивания.
Коэффициент продольного изгиба при оттаивании на глубину
менее 30% толщины стены принимается как для неотогретых
стен, находящихся в стадии оттаивания; при глубине оттаивания
30% и более толщины стены — как для стен на растворе проч-
ностью, равной половине достигнутой на внутренней грани
стены.
Если устанавливаемая расчетом на период оттаивания несу-
щая способность или устойчивость нижележащих этажей оказы-
вается недостаточной, применяется способ заморажива-
ния с временным усилием конструкций.
Временное усиление простенков может производиться при по-
мощи деревянных стоек,, устанавливаемых в проемах стен
(рис. 87) и опирающихся на горизонтальные разгрузочные
брусья через клинья, которыми стойки прижимаются к пере-
мычкам.
176
Расчетная несущая способность простенков из оттаивающей
кладки, усиленной временными деревянными стойками, при цент-
ральном сжатии определяется по формуле
Afyc — cpf/?/7 Жм^см),
(242)
где ср — коэффициент продольного изгиба простенка без уче-
та влияния усиления на
его гибкость; — расчетное
сопротивление сжатию зим-
ней кладки, находящейся в
стадии оттаивания; F — пло-
щадь поперечного сечения
усиливаемого простенка;
# = 0,6 — коэффициент совме-
стности работы деревянных
стоек с оттаивающей клад-
кой простенка; FG№ — пло-
щадь поперечного сечения
деревянных стоек в местах их
опирания на клинья; /?См —
расчетное сопротивление дре-
весины сжатию поперек во-
локон.
Временное усиление про-
стенков или столбов может
Рис. 87. Усиление прос-
тенка временными дере-
вянными стойками:
1 — стойка 0 16‘0 . . . 200 мм*.
2 — подкладка толщиной
100 . . . 150 мм; 3 - встреч-
ные клинья.
производиться также инвен-
тарными стальными обоймами, которые применяются при отно-
шении сторон поперечного сечения не более 2,5. Инвентарные
стальные обоймы состоят из вертикальных уголков с приварен-
ными к ним через 50 см по высоте проушинами из обрезов труб
и стяжных горизонтальных болтов, пропущенных через проуши-
ны и закрепленных в них гайками.
Расчетная несущая способность столбов и простенков отта-
ивающей кладки, усиленной инвентарными стальными обоймами,
при центральном сжатии определяется по формуле
/ И
^со = Ч> Р + гтл 'Too
(243)
где ср — коэффициент продольного изгиба простенка без учета
влияния усиления его на гибкость; R — расчетное сопротивление
сжатию зимней кладки, находящейся в стадии оттаивания; ц —
процент армирования элемента горизонтальными хомутами
обоймы при отношении сторон усиляемого элемента не более
2,5; Ра— расчетное сопротивление стали поперечных элементов
обойм; F — площадь поперечного сечения усиляемого обоймой
элемента.
177
Процент армирования элемента горизонтальными хомутами
2Да(а + &)
sab
100,
где — площадь поперечного сечения хомута; s — расстояние
между осями хомутов обоймы; а и b — длины сторон усиляемого
элемента.
Временные деревянные крепления или инвентарные стальные
обоймы удаляются после оттаивания и твердения раствора при
положительной температуре до прочности, достаточной для вос-
приятия нагрузки от вышележащей части здания, с учетом веса
кладки, возводимой в течение одного зимнего периода, но не ра-
нее 7—10 дней.
Способ замораживания со своевременным
искусственным отогреванием возведенных кон-
струкций нижележащих этажей применяется для кладок на
растворах марок 25 и выше с целью достижения конструкциями
нижележащих этажей расчетной несущей способности (за счет
увеличения прочности оттаявшего раствора), необходимой для
возведения верхних этажей способом замораживания.
Искусственное отогревание каменных конструкций (наруж-
ных и внутренних стен, столбов) производится за счет поддер-
жания положительной температуры (от +15°С до +50°С) воз-
духа в помещениях готовых этажей строящегося здания. При
этом наружные стены отогреваются с одной внутренней стороны,
внутренние стены — с двух, а внутренние столбы — с четырех
сторон.
Упрочнение кладки внутренних стен и столбов определяется
в соответствии с прочностью раствора, которая устанавливается
по табл. 5 в зависимости от средней температуры и длительности
периода оттаивания стен, принимаемого равным (ориентировоч-
но) трем суткам.
Упрочнение кладки наружных стен в зависимости от глубины
оттаивания и прочности раствора на внутренней грани стены
(достигнутых за период оттаивания) определяется по формуле
= А*ой/, (244)
где Яу — расчетное сопротивление зимней кладки наружных
стен сжатию, упрочненной односторонним отогреванием; 7?0 —
расчетное сопротивление зимней оттаявшей кладки сжатию на
растворе нулевой прочности; о/ — коэффициент упрочнения
кладки наружных стен, подвергавшейся одностороннему отогре-
ванию (табл. 33).
Глубина оттаивания наружных кирпичных стен в зависимос-
ти от средней температуры наружного и внутреннего воздуха и
длительности отогревания определяется по главе СНиП «Ка-
менные и армокаменные конструкции».
178
Расчет несущей способности кон-
струкций зимней кладки, выполнен-
ных способом замораживания и уп-
рочненных искусственным отогрева-
нием, следует производить с учетом
достигнутого упрочнения раствора в
пределах всего или части сечения
конструкций.
Беспрогревный способ
возведения каменных конструкций в
зимнее время применяется для кла-
док на растворах не ниже марки 50 с
химическими добавками, твердею-
щих на морозе без обогрева.
Противоморозные добавки обес-
печивают твердение растворов при
отрицательных температурах до
—20°С и набор в последующем ма-
рочной прочности. При температуре
ниже —20°С растворы не достигают
марочной прочности и поэтому мар-
ки их для несущих конструкций дол-
жны приниматься на ступень выше.
Противоморозные добавки, при-
меняемые в растворах, не должны
вызывать вредных последствий в пе-
риод эксплуатации каменных конст-
рукций (разрушения каменных ма-
териалов, коррозии арматуры, анке-
Таблица 33
Упрочнение кладки наружных
стен (на растворе с применени-
ем портландцемента) односто»
ронним отогреванием
Прочность отогрето- го раство- ра на вну- тренней грани на- ружной стены, кгс/см» Значение коэффициен- та а>' при глубине от- таивания наружных стен в % от их толщины
20-30 40-69 60 и более
2 1 1,05 1,2
4 1 1,05 1,2
10 1,05 1Д 1,3
15 1.1 1,2 1,5
25 1,15 1,4 1,7
50 1.2 1,6 1,9
Примечания: 1. Ко-
эффициенты упрочнения для
кладки на растворе с при-
менением шлакопортландце-
мента или пуццолановых
портландцементов принимав
ются равными (со'+1)/2.
2. Прочность отогретого
раствора на внутренней гра-
ни наружной стены опреде-
ляется лабораторными испы-
таниями или ориентировоч-
но принимается по данным
табл. 5.
ров, значительного повышения влаж-
ности кладки и т. п.). Вид добавок, их количество и способы при-
готовления растворов принимаются в соответствии со специаль-
ными инструкциями.
Наиболее проверенными в настоящее время противоморозны-
ми добавками в растворах для зимней кладки являются:
1. Нитрат натрия NaNO2 технический или натрий азотисто-
кислый в растворе. Жидкий нитрат натрия содержит ряд побоч-
ных примесей, например соду, которые могут образовывать (ес-
ли они в избытке) высолы на поверхности конструкций в процес-
се их сушки. Введение нитрата натрия в количестве от 5 до 10%
массы цемента обеспечивает интенсивный рост прочности раст-
вора при температуре до •—15°С.
2. Калий углекислый К2СО3 технический (поташ). При введе-
нии поташа в количестве от 5 до 15% массы цемента растворы
интенсивно твердеют при температуре не ниже —30°С.
3. Смешанные добавки нитрата натрия и поташа, взятые при-
мерно в одинаковых количествах.
4. Смесь нитрата кальция с мочевиной НКМ.
179
При возведении неармированных каменных конструкций
допускается применять комплексные противоморозные до-
бавки, содержащие в своем составе хлориды (хлорид кальция
СаС12 технический, хлорид натрия NaCl), вызывающие коррозию
стали.
Противоморозные добавки при приготовлении растворов вво-
дятся в состав смеси в виде водных растворов рабочей концент-
рации или повышенной концентрации с добавлением расчетного
количества воды.
Количество противоморозных добавок в растворах назначают
в зависимости от температуры наружного воздуха при производ-
стве работ.
Не допускается применять растворы с противоморозными до-
бавками: для возведения зданий, которые будут эксплуатиро-
ваться при повышенной (более 60%) относительной влажности
воздуха (например, прачечные, бани); для возведения зданий и
сооружений, в которых по условиям эксплуатации возможна вы-
сокая температура (выше 40°С), например, горячие цеха, ды-
мовые трубы; для возведения химических цехов, в которых среда
агрессивно действует на эти растворы.
При кладке из силикатного кирпича не допускается при-
менять растворы с добавкой поташа в количестве более 10%
массы цемента; при этом марка кирпича должна быть не ни-
же 100.
Несущая способность кладки, выполняемой на растворах с
химическими добавками, определяется с учетом накопленной
ими фактической прочности, подтвержденной лабораторными ис-
пытаниями образцов раствора, выдержанных в одинаковых с
возведенными конструкциями зимних условиях.
При проектировании каменных стен с облицовками из плит
или камней увеличенной высоты, выполняемыми одновременно
с кладкой в зимних условиях, необходимо учитывать различную
деформативность облицовочного слоя и кладки стен, а в проекте
указывать мероприятия, исключающие возможность образования
трещин и отслоений облицовки от основной кладки стен.
В проектах зданий и сооружений, каменные конструкции ко-
торых будут возводиться зимой, необходимо, в зависимости от
способа возведения, указывать: предельную высоту стены, кото-
рая может быть допущена в период оттаивания раствора;
временные крепления конструкций на период их оттаивания;
способы усиления конструкций стен нижних этажей, если это не-
обходимо; требования к минимальной прочности раствора с хи-
мическими добавками.
Глава 10. ЭЛЕМЕНТЫ КАМЕННЫХ СТЕН. ФУНДАМЕНТЫ
.54. ПЕРЕМЫЧКИ
Проемы каменных стен, как правило, перекрывают сборными
брусковыми или плитными, состоящими из нескольких элемен-
тов, ширина которых кратна толщине кладки, железобетонными
перемычками. Брусковые перемычки применяются для перекры-
тия проемов, воспринимающих нагрузки от перекрытий, плит-
ные — в самонесущих стенах. Брусковые и плитные перемычки
устанавливаются в стенах в процессе кладки. В необходимых
случаях швы кладки под опорами перемычек для повышения
прочности армируют сетками. Применение сборных железобе-
тонных перемычек способствует индустриализации строительства
и убыстряет темпы производства работ.
При возведении зданий из мелкоштучных камней, особенно
в малоэтажном строительстве, могут применяться рядовые,
клинчатые и арочные каменные перемычки (рис. 88).
Рис. 88. Перемычки:
а — рядовая; б—.клинчатая; в — арочная; г — сборная железобетонная; 1—кладка на
растворе марки 25 и выше; 2 — слой раствора толщиной 20 . • . 30 мм; 3 — арматура.
181
Рядовые перемычки представляют собой расположенные над.
проемами и выкладываемые на опалубке участки кладки на рас-
творе повышенной прочности (марки не ниже 25). Во избежание
выпадения кирпичей или камней из нижнего ряда кладки под
ним в слой раствора толщиной 20—30 мм следует укладывать,
арматуру в количестве не менее одного стержня сечением
0,2 см2 на каждые 13 см толщины стены. Рядовые крипичные
перемычки выкладывают из целого крипича и заделывают в
простенки на глубину не менее 0,25 м.
Клинчатые и арочные перемычки выкладываются на опалуб-
ке из кирпича на ребро. Клинчатые перемычки из обыкновенного
кирпича выполняются с клинообразными швами толщиной не
менее 5 мм внизу и не более 25 мм вверху. Кладку таких пере-
мычек ведут с двух сторон по направлению к середине.
Перемычки рассчитывают на нагрузки от балок и настилов
перекрытий, опирающихся на кладку с перемычкой, а также на
давление от свежеуложенной неотвердевшей кладки, эквивалент-
ного весу пояса кладки высотой, равной в летних условиях
1/3 пролета, в зимних — пролету перемычки. При этом нагрузку
от отдельных участков стен и простенков необходимо учитывать
возможным смещением проемов над перемычкой. Для кладки,
возводимой в летних условиях, нагрузки от перекрытий и от-
дельных участков стен не учитываются, если они расположены
от верха перемычки выше чем пролет перемычки; для кладки,
возводимой в зимних условиях (в стадии оттаивания),— выше
удвоенного пролета перемычки.
Исследования прочности каменных рядовых перемычек по-
казали, что процесс разрушения неармированной перемычки
можно разделить на три стадии (рис. 89).
Первая стадия разрушения наступает с появлением горизон-
тальной трещины под опорами балок, отделяющих кладку пере-
мычки от вышележащей кладки, и вертикальной трещины в рас-
тянутой зоне перемычки. В этой стадии перемычка работает
как балка (рис. 89,а).
С течением времени или при увеличении нагрузки наступает
вторая стадия, при которой горизонтальная трещина начинает
развиваться ступенями вниз по швам кладки, и перемычка рабо-
тает как арка (рис. 89,6).
С дальнейшим ростом нагрузки распор увеличивается, опоры
смещаются (вначале упруго), вертикальная трещина в сечении
развивается, и наступает третья стадия — разрушение вследствие
преодоления распором сил сцепления И трения в опорном шве,
а также разрыва верхнего пояса кладки по вертикальному сече-
нию (рис. 89,в).
Следовательно, рядовые перемычки (так же как клинчатые
и арочные) в стадии разрушения являются распорными конст-
рукциями. Распор этих перемычек воспринимается простенками
или арматурой затяжек.
182
В перемычках без затяжек расчетный распор (рис. 90) рядо-
вых, клинчатых и арочных перемычек
(245)
в перемычках с затяжкой
Н h0 — d *
(246)
где М — наибольший изгибающий момент в перемычке, опреде-
ляемый для свободно лежащей балки, от собственного веса пере-
мычки и от давления концов балок, прогонов и настила, опира-
ющихся на перемычку; h0 — расстояние от верха расчетной
цасти перемычки до оси затяжки; d — расстояние от равнодейст-
вующей давления в замке до верха перемычки и от равнодейству-
ющей на опорах до низа перемычки, принимаемое по табл. 34;
с ~ расчетная высота перемычки.
/стадия ‘
Рис. 90. К расчету перемычек
а — рядовых; б — арочных.
Рис. 89. Стадии работы ря-
довой кирпичной перемычки
под нагрузкой:
1 — горизонтальная трещина;
2 — вертикальная трещина.
Прочность кладки перемычки должна быть проверена на опо-
рах и в замке на действие распора как горизонтальной внецент-
ренно приложенной силы с эксцентриситетом
с
е0 = — d.
(247)
183
Таблица 34
Расстояние d отравнодейст-
вующей давления в замке до
верха перемычки и от рав-
нодействующей на опорах
до низа перемычки (в долях
от расчетной высоты пере-
мычки с)
Марка рас- твора Величина d в долях от расчетной высоты перемычки с
при марке кирпича и камня 75 и выше при марке камня 50 и ниже
100 0,1
50 0,12 0,15
25 0,15 0,2
10 0,2 0,25
4 0,25 0,3
Примечания: 1. Под
расчетной высотой пере-
мычки понимается высота
перемычки до уровня
опирания балок или па-
стила перекрытий.
2. При отсутствии на-
грузки на перемычки от
перекрытий или других
конструкций, кроме соб-
ственного веса, расчетная
высота перемычки с при-
нимается равной 1/3 про-
лета.
3. Для арочных пе-
ремычек расчетная высо-
та принимается от уров-
ня пят до уровня опира-
ния балок пли настила
перекрытия (включая вы-
соту подъема перемыч-
ки) .
В крайних перемычках требуется
проверка прочности пяты на срез по
формуле (96) и, при отсутствии затяж-
ки, на внецентренное сжатие в плоскос-
ти стены прочности углового простенка
при действии вертикальной продольной
силы и распора Н. При этом эксцентри-
ситет равнодействующей на уровне по-
доконника не должен превышать 0,7 у.
Если прочность пяты на срез или угло-
вого простенка оказывается неудовле-
творительной, то для восприятия распо-
ра в кладку на глубину не менее 50 см
от края проема заделывается затяжка,
сечение которой проверяется по фор-
муле
Я /?аДа, (248)
где Да — площадь сечения затяжки.
В результате проведенных исследо-
ваний в зависимости от марки раство-
ра, вида и марки каменного материала
установлены максимальные пролеты
(табл. 35) и наименьшие конструктив-
ные высоты (табл. 36) неармированных
каменных перемычек.
55. КАРНИЗЫ И ПАРАПЕТЫ
Карнизы могут выполняться из ма-
териала стены (кирпича, стеновых кам-
ней) и из профильных керамических
бетонных или железобетонных сборных
элементов.
Карнизы из кирпича и стеновых кам-
ней образуются напуском рядов клад-
ки. При этом вынос каждого ряда не
должен превышать !/з длины камня или
кирпича, а общий вынос карниза — по-
ловины толщины стены (рис. 91).
Для устройства карниза с выносами, превышающими полови-
ну толщины стены, применяют железобетонные плиты или балки,
заделываемые в кладку при помощи анкеров, а в крупноблочных
зданиях — специальные карнизные блоки. При больших выносах
карнизов для уменьшения их массы применяются сборные пусто-
телые карнизы (рис. 92).
Парапет является продолжением наружной стены, выступа-
ющим над свесом крыши. Он выполняется, как правило, из ка-
184
Таблица 35
Максимальные пролеты перемычек, м, из неармированной кладки при марке
кирпича или камня 75 и выше
Марка раствора Перемычки
рядовые клинчатые арочные при высоте подъема
1/8-1/12 пролета 1/5-1/6 пролета
50-100 2 2, 3,5 4
25 1,75 1 75 2.5 3
10 —~ 1,5 2 2,5
4 — 1,25 1,75 2,25
Примечания: 1. Максимальные пролеты перемычек из кирпича,
бетонных и природных камней марок 35—50 уменьшаются умножением на
коэффициент 0,8.
2. Арочные перемычки с пролетами больше указанных в табл. 35 кон-
струируются и рассчитываются как арки.
3. Неармированные каменные перемычки (рядовые, клинчатые и ароч-
ные) не допускаются в стенах зданий, которые будут подвергаться значи-
тельным вибрационным или ударным воздействиям, а также в тех случаях,
когда возможна неравномерная осадка стен.
, Таблица 36
Наименьшая конструктивная высота перемычек из неармированной кладки
(в долях длины пролета)
Марка раствора Перемычки
рядовые клинчатые арочные
из кирпича из камня
'25 и выше 0,25 0,33 0,12 0,06
10 " 1 — 0,16 0,08
4/ — — 0,2 0,1
Примечание. Под конструктивной высотой перемычки понимается:
для рядовой перемычки — высота пояса кладки на.растворе повышенной
прочности; для клинчатой и арочной перемычек — высота пояса кладки на
ребро. Конструктивная высота рядовых кирпичных перемычек должна
быть не менее высоты четырех рядов кирпича, а высота перемычек из кам-
ня — не менее высоты трех рядов камня.
Рис. 91.
кладки.
Карниз, образованный
напуском рядов
185
менного материала, используемого для кладки наружных стен.
При малых выносах карнизов (менее половины толщины сте-
ны и не более 20 см) и при отношении высоты парапетов к тол-
щине менее трех для их кладки применяются те же растворы,
что и для кладки верхнего этажа. При большем выносе кирпич-
ных карнизов, а также при отношении высоты парапетов к тол-
щине более трех марка раствора для кладки должна быть не
ниже 25.
Рис. 92. Пустотелый железобетонный карниз:
а—в законченном виде; б —в процессе возведения.
Если устойчивость карнизов и парапетов недостаточна, они
укрепляются анкерами, заделываемыми в нижних участках
кладки.
Расстояние между анкерами, закрепляемыми в кладку шай-
бами, не должно превышать 2 м. При закреплении концов анке-
ров к прогонам или продольным балкам перекрытия расстояние
между анкерами может быть увеличено до 4 м.
Анкеры, как правило, заделывают не менее чем на 15 см
ниже того сечения (сечения II—II на рис. 92), где они уже не
требуются по расчету, и заглубляют в кладку на 10—12 см
(1/2 кирпича) от внутренней поверхности стены. Если анкеры
располагаются снаружи кладки, то для предохранения их от кор-
розии и огня поверхность покрывают слоем цементной штукатур-
ки толщиной 3 см (от поверхности анкера).
При кладке на растворах марки 10 и ниже анкеры должны
закладываться в борозды с последующей заливкой их бетоном.
186
Расчет стен, несущих карнизы, выполняют на внецентренное
сжатие в сечении, расположенном непосредственно под карнизом
(сечение /—I на рис. 91 и 92), для двух стадий готовности здания:
1. Для незаконченного здания (без чердачного перекрытия и
крыши) на нагрузки:
расчетную от собственного веса карниза и опалубки, поддер-
живаемой консолями или подкосами в кладке (для монолитных
железобетонных или железокирпичных карнизов);
расчетную временную по краю карниза 100 кгс на 1 м карни-
за или на один элемент сборного карниза при его длине менее
1 м;
нормативную ветровую на внутреннюю сторону стены (поло-
жительное давление и отсос) на уровне выше соседних стен.
2. Для законченного здания на нагрузки:
от собственного веса карниза и веса всех опирающихся на
него элементов здания с учетом уменьшения расчетной нагрузки
на величину отсоса от ветровой нагрузки;
временную расчетную нагрузку (в которой учтена снеговая
нагрузка): для зданий высотой до 10 м на край карниза —
150 кгс на 1 м карниза или на один элемент сборного карниза
при его длине менее 1 м; для зданий высотой более 10 м на край
карниза — от двух блоков подвижной люльки по 500 кгс на один
блок при расстоянии между блоками 2 м;
расчетную ветровую нагрузку, уменьшенную на 50%.
Для проверки прочности стены в сечении под карнизом (для
законченного или незаконченного здания) определяют расчет-
ную нормальную силу N как сумму всех нагрузок, действующих
на карниз, причем расчетные нагрузки, повышающие устойчи-
вость карниза, принимаются с коэффициентом перегрузки 0,9.
При проверке устойчивости карниза определяют: расчетный
изгибающий момент М от всех нагрузок, действующих на кар-
низ относительно оси, проходящей через центр тяжести рассчиты-
ваемого поперечного сечения стены; расчетную нормальную си-
лу N как сумму всех нагрузок, действующих на карниз; эксцент-
риситет e0~M/N, который (цри отсутствии анкеров в карнизе)
не должен превышать 0,7 уу где у — расстояние от центра тяжес-
ти сечения стены до края сечения в сторону эксцентриситета.
Если е0>-0,7 р, для обеспечения устойчивости карниза необ-
ходима постановка анкеров в растянутой зоне кладки.
Площадь поперечного сечения анкеров определяется по усилию
М для сечения с наибольшим расчетным моментом, вычислен-
ному приближенно по формуле
Л'а =Мг~>' (249)
где hQ — расстояние от сжатого края стены до оси анкера (рас-
четная высота сечения).
187
Парапеты рассчитывают на внецентренное сжатие в нижнем
сечении при действии нагрузки от собственного веса и расчетной
ветровой нагрузки, принимаемой с аэродинамическим коэффици-
ентом 1,4. При этом расчетные нагрузки, повышающие устой-
чивость парапетов, умножаются на коэффициент перегрузки 0,9.
При эксцентриситетах ео>О,7/г устойчивость парапетов обеспе-
чивается постановкой анкеров.
56. АНКЕРОВКА СТЕН И СТОЛБОВ
Стены и столбы каменных зданий и сооружений, соединен-
ные стальными анкерами с перекрытиями, образуют пространст-
венную систему. При этом достигается большая устойчивость ка-
менных элементов и пространственная жесткость зданий и со-
оружений.
В каркасных зданиях связь между элементами каркаса и
примыкающими к ним стенами, воспринимающими ветровую на-
грузку, обеспечивается гибкими анкерами или выпусками арма-
туры, которые не препятствуют их самостоятельным деформа-
циям.
Анкеры (сечением не менее 0,5 см2, защищенные от корро-
зии) крепят па расстоянии не более 6 м к перекрытиям из сбор-
ных железобетонных настилов или панелей, фермам, прогонам
или балкам, опирают,имея на стены. Концы заанкеренных эле-
ментов смежных пролетов в местах их опор на внутренние сте-
ны, колонны или прогоны соединяют стальными накладками.
Анкеры закладывают в горизонтальные швы кладки или бо-
розды (предусмотренные в крупных блоках) и в швы между
плитами сборных перекрытий или покрытий, тщательно' замоно-
личивая их цементным раствором. При анкеровке прогонов,
ферм, подкрановых балок анкеры заделываются в железобетон-
ные распределительные подушки.
Анкеры работают на усилия, возникающие от внецентреиного
приложения нагрузки и в результате несимметричного измене-
ния толщины стены или столба. Анкеры рассчитывают при рас-
стоянии между ними более 3 м, при несимметричном изменении
толщины стены или столба, при общей продольной силе более
100 тс.
Расчетное усилие в анкере определяется суммарной горизон-
тальной реакцией в уровне перекрытия стен или столбов, рас-
сматриваемых как вертикальные свободно лежащие балки
(рис. 93):
А = А1 + А2, (250)
где — горизонтальная опорная реакция, действующая
в уровне перекрытия от внецентреиного приложения вертикаль-
ной нагрузки А на участке, равном расстоянию между анкерами;
188
X2~0,0LV— условная опорная реакция, вызванная неоднород-
ностью стены и возможным ее отклонением от вертикали; М —
изгибающий момент от расчетных нагрузок в уровне перекрытия
или покрытия в местах опирания их на стену на ширине, равной
расстоянию между анкерами; ЯЭт — высота этажа.
Надежность анкеровки стен,
простенков и столбов должна
быть проверена на расчетное
усилие А, действующее в анке-
ре, по прочности: сечения на
растяжение; крепления к про-
гону, настилу или колонне; за-
делки анкеров в кладку.
Прочность заделки анкеров
в кладку определяется сопроти-
влением кладки срезу по гори-
зонтальным швам, расположен-
ным под анкером и над ним.
При этом распределение давле-
ния в кладке принимается под
углом 45° (рис. 93, б). Проч-
ность заделки достаточна, если
выполняется условие
5
Рис. 93. К расчету анкера:
а—определение усилия в анкере; б—
кладка, вовлекаемая в работу при выдер-
гивании анкера.
А С 2а(а -ф b) (/?ср -ф O,8nfcro),
(251)
где а — глубина заделки анкера; b — длина поперечного штыря
анкера; остальные обозначения приведены в формуле (96).
57. ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ
В процессе эксплуатации каменных зданий и сооружений при
определенных температурно-влажностных условиях в отдельных
местах стен возможна концентрация больших температурных и
усадочных деформаций, которые могут вызвать недопустимые по
условиям эксплуатации разрывы кладки, трещины, перекосы и
сдвиги. В таких местах устраивают температурно-усадочные
швы, которые разрезают здание до фундамента.
Максимальное расстояние между температурно-усадочными
швами 5 зависит от средней температуры наружного воздуха на-
иболее холодной пятидневки, условий отопления помещений, ви-
да камня и марки раствора (табл. 37). Максимальное расстояние
между температурно-усадочными швами в неармированных на-
ружных стенах зданий из бутобетона принимают по табл. 37 как
для кладки из бетонных камней марки 50 с коэффициентом 0,5,
а из многослойной кладки (например, из глиняного кирпича, об-
лицованного кирпичом силикатным) — по табл. 37 как для ма-
териала основной кладки.
189
Таблица 37
Максимальные расстояния S между температурными швами в неармирован^
ных стенах отапливаемых зданий, м
Средняя темпера» тура наружного воздуха наиболее холодной пяти- дневки Кладка
из глиняного кирпича, керами- ческих и природных камней, крупных блоков из бетона или глиняного кирпича из силикатного кирпича, бетонных камней, крупных бло« ков из силикатного бетона и силикатного кирпича
на растворах марок
50 и более 25-10 4 50 и более 25-10 4
—40°С и ниже —30°С —20°С и вы- ше Примечак превышают высо расстояния, прив* 2. Для промеж ду температурны 40 60 100 I и я: 1. Е ты зданиу еденные в уточных 3 ми швами 65 90 150 шли расст (но не ( табл. 37, и начений р допускае 85 120 200 ояния мех 5олее 20 I [а 25%. асчетных т тся опред 25 40 50 <ду попер( л), допуск емператур елять инт* 35 50 75 УЧНЫМИ СТ .ается уве расстояш дшоляциез 40 60 100 гнами не личивать ie меж- ь
Расстояние между температурными швами стен закрытых
неотапливаемых зданий принимается по табл. 37 с коэффициен-
том 0,7, а для открытых каменных сооружений — с коэффициен-
том 0,5.
В стенах, усиленных горизонтальной арматурой или железо-
бетонными поясами, расстояние между температурно-усадочны-
ми швами определяется расчетом на температурные напряжения.
В стенах, связанных с железобетонными или стальными конс-
трукциями, деформационные швы должны совпадать со швами
в этих конструкциях. Если необходимо устройство в стенах до-
полнительных температурных швов (в зависимости от конструк-
тивной схемы), в местах их осуществления разрезка швами же-
лезобетонных или стальных конструкций необязательна.
При устройстве температурных швов в стенах зданий длиной
более 20 м рекомендуется выполнять армированные включения
или укладывать арматуру по концам армированных участков
кладки (рис. 94).
Температурные швы должны быть непродуваемы, непромо-
каемы и непромерзаемы. Их ширина (не более 20 мм) должна
обеспечивать удобство установки компенсаторов из оцинкован-
ной стали, а при толщине стены 38 см и более — укладку двух
слоев руберойда или толя с утеплителем из упругих и нежест-
ких материалов. Кладка в швах должна иметь уступы (четверть,
шпунт). Температурные швы в наружных и внутренних конструк-
циях зданий, как правило, устраивают в одной плоскости. При
190
Рис. 94. Примеры устройства температурных швов в стенах каменных зданий с армированными
включениями (перекрытия, балки, армированные пояса):
а — при расположении армированных включений в средней части зданий (с разрывами по длине); б — то же,
в крайней части; в — при железобетонном покрытии (крыше) со швом; г — при рандбалках со швом; д — при-
меры заделки армированных включений в кладку стен; 1 — перекрытие; 2 — железобетонная балка; 3 — метал-
лическая балка; 4 — арматура; 5 — температурный шов в армированных элементах; 6 — то же, в каменных
стенах.
Рис. 96. Температурные швы в зда-
ниях с продольными несущими сте-
нами:
Рис, 95, Температурные швы в зда-
ниях с поперечными несущими стена-
ми:
а—'В виде двух спаренных степ; б — в
виде скользящего опирания перекрытий на
консольные плиты, заделанные в степы;
/ — толь или рубероид с утеплителем; 2—
просмоленная пакля; 3 — иащельник; 4 —
стальные податливые связи; 5 — оцинко-
ванная сталь; 6 — железобетонная плита;
7 — уровень чистого пола.
/ — просмоленная пакля; 2 — толь или ру-
бероид с утеплителем;. <3 — расшивка шва;
4 — иащельник; 5 — уровень чистого пола.
Рис. 97. Температурные швы в зданиях с про-
дольными несущими стенами у поперечной
перегородки:
1 — просмоленная пакля; 2 — толь или рубероид
с утеплителем; <3 — расшивка шва; 4 — иащельник;
5 — перегородка; 6 — уровень чистого пола.
наличии поперечных несущих стен температурные швы имеют
вид двух спаренных стен (рис. 95,а) или шва скольжения пере-
крыт?! й по консольной плите, заделанной в поперечную стену
(рис. 95,6). При несущих продольных стенах температурные швы
обычно устраивают у внутренних поперечных стен (рис. 96) или
перегородок (рис. 97).
Рис. 98. Температурные швы в степах промышленных зданий:
/ — утеплитель; 2 — рубероид или толь; 3 — компенсатор (кровельная сталь); 4 — ко-
лонна; 5 — сварной шов; 6 — анкер 0 10 . , .12 мм.
Температурные швы в промышленных зданиях устраиваются
в шпунт или без него (рис. 98) .
Температурные швы следует расшивать при штукатурке стен,
а в жилых и общественных зданиях их рекомендуется закрывать
с внутренней стороны нащельниками.
Осадочные швы предусматриваются во всех случаях возмож-
ной неравномерной осадки основания здания или сооружения:
при пристройке к существующим зданиям; при разнице в высо-
тах отдельных частей здания, превышающей 10 м, если не пред-
усмотрены конструктивные мероприятия для более равномерно-
го распределения давления в кладке; при сопряжении участков
здания, расположенных на грунтах разной прочности и просад-
ки; при существенной разнице в глубине заложения и ширине
подошвы фундаментов соседних стен.
В отличие от температурно-усадочных швов осадочные раз-
резают здание полностью, включая и фундамент.
58. КАМЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ, СТЕНЫ ПОДВАЛОВ,
ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ
Материалы. Для кладки фундаментов, стен подвалов и под-
порных стен применяют ^крупные бетонные....блоки, бетонные и
природные камни неправильной формы, бетон и бутобетон, от-
борный хорошо обожженный кирпич пластического прессования.
Морозостойкость материалов и изделий, применяемых для
кладки верхней части фундаментов (до половины расчетной глу-
бины промерзания грунта), должна соответствовать требуемой
степени долговечности здания (см. прилож. 1).
Минимальные марки растворов для подземной каменной
кладки и кладки цоколей ниже гидроизоляционного слоя уста-
навливают в зависимости от влажности грунта и степени долго-
7 389
193
Таблица 38
Требуемые минимальные марки растворов для подземной кладки и кладки
цоколей ниже гидроизоляционного слоя
Грунт Растворы Степень долговечности зданий
I II III
Маловлажный (при заполнении во- дой не более 50% всего объема пор) Цементно-известковые, цементно-глиняные Известковые 25 10 10 4
Очень влажный (при заполнении водой от 50 до 80% всего объема пор) Цементно-известковые, цементно-глиняные Цементные 50 50 25 50 10 25
Насыщенный водой (при заполне- нии водой более 80% всего объема пор) Цементно-известковые Цементно-глиняные — — 25 25
вечности здания. Они должны быть не менее указанных в
табл. 38.
Для фундаментов, стен подвалов и подпорных стен в основ-
ном применяют цементные растворы, составы которых опреде-
ляются маркой вяжущего и требуемой маркой раствора (см. при-
лож, 2). Для фундаментов при агрессивных и текучих водах не-
зависимо от марки раствора рекомендуется сульфатостойкий
портландцемент. Допускается применение пуццоланового порт-
ландцемента.
Материалы для фундаментов, стен подвалов и подпорных
стен должны удовлетворять требованиям соответствующих
ГОСТов или технических условий. Марки материалов, в том чис-
ле и растворов для кладки должны быть указаны в проекте.
Фундаменты. Каменные фундаменты могут быть ленточными
или столбчатыми (отдельно стоящими). Для сплошных стен,
Рис. 99. Ленточные фундаменты:
а — бутобетонный прямоугольный; б — бетонный трапецеидальной формы; в —бутовый
ступенчатый; а — сборный железобетонный; д — то же. из крупных панелей; 1 — обрез;
2 — уступ; 3 — отмостка; 4 — гидроизоляция.
194
при малом количестве проемов или при их небольшой ширине
фундаменты, как правило, проектируются ленточными и приме-
няются преимущественно в жилых и гражданских зданиях
(рис. 99).
В промышленных зданиях с самонесущими стенами или желе-
зобетонным и стальным каркасом под колоннами каркаса уста-
навливаются столбчатые фундаменты с рандбалками, поддер-
живающими стены (рис. 100). Если это экономически оправдано,
столбчатые фундаменты применяются в малоэтажных и общест-
венных зданиях.
Рис. 100. Столбчатые фундаменты:
а — под сборную железобетонную колонну; б — под кирпичный столб; е — фундамент
аз бетонных блоков под несущую стену; г — то же, из бутовой кладки; 1 — сборный
железобетонный фундамент стаканного типа: 2 — железобетонная колонна; 3 — блок*
подушка; 4 — кирпичный столб; 5 — железобетонная фундаментная балка; 6 — стена;
7 — бетонный блок; 8—песок или шлак; 5—фундаментная балка из кирпичной кладки.
Назначение фундаментов — рав-
номерно распределить давление от
Таблица 39
Минимальные отношения выео-
, стен и колонн на грунт.
В целях экономии материала фун-
даменты из камней правильной фор-
мы или кирпича, бутобетонные и бу-
товые выполняют с уступами. Мини-
мальные отношения высоты уступов
к их ширине зависят от марки раст-
вора или бетона, а также от давле-
ния на грунт и должны быть не ме-
нее указанных в табл. 39.
Высота уступов фундаментов из
бутобетона должна быть не менее
30 см, а для бутовых фундаментов —
не менее двух рядов кладки, что со-
ставляет 30—60 см) (в зависимости
ты уступов к их ширине для
бутобетонных и бутовых фун-
даментов
Марка
раствора
или бе-
тона
50—100
10-25
4
Давление на грунт
при расчетной
нагрузке, кгс/см®
1,25
1,5
1,75
1,5
1,75
2
Примечание. Про-
верка уступов расчетом на
изгиб и срез не требуется.
от размеров камня). Отношение
высоты уступа к его длине — не более 1:1 для плотных грун-
тов и грунтов средней плотности (при высоте уступа не более
1 м) и 1:2 для рыхлых грунтов (при высоте уступа не более
0,5 м).
<2
>2j5
195
Столбчатые фундаменты обычно располагают в углах зда-
ний, на пересечениях поперечных и продольных стен, а. также
вдоль стен на расстояниях, определяемых несущей способностью
рандбалок (железобетонных, армокирпичных, кирпичных). При
кирпичных рандбалках расстояние между фундаментами в свету
не должно превышать 2 м.
Сильно нагруженные столбчатые фундаменты со значитель-
ным эксцентриситетом приложения вертикальной нагрузки про-
ектируют несимметричными, центрируя их подошву по равно-
действующей силе. Размеры подошвы определяются расчетом
основания по несущей способности и деформациям.
Ширина ленточных фундаментов поверху принимается, как
ч^правило, на 10—12 см больше толщины стены (рис. 99). В тех
случаях, когда ширина ленточного фундамента поверху меньше
толщины стены, разность между ними должна быть не более
20 см. При этом участок стены первого этажа, расположенный
непосредственно над обрезом, армируется сетками.
При расчете фундамента, толщина которого меньше толщины
стены, необходимо учитывать случайный эксцентриситет е~8 см,
который суммируется с эксцентриситетом равнодействующей
продольных сил. Случайный эксцентриситет следует также вво-
дить в расчет при определении нормальной силы в нижнем се-
чении стены первого эта-
жа, прочность которого
должна быть проверена
на внецентренное и мест-
ное сжатие. При расчете
основания случайный экс-
центриситет не учитыва-
ется.
Стены подвалов. При
проектировании подваль-
ных стен зданий должна
обеспечиваться продоль-
ная и поперечная их пере-
вязка. В местах сопряже-
ния целесообразноукла-
дывать арматурные сетки
на цейёГггном растворе в
^горизонтальные швы клад-
' ки.
Фундаменты стен под-
валов в целях предотвра-
щения выпучивания грун-
та закладываются ниже уровня пола не менее чем на 50 см.
В некоторых случаях исходя из условий эксплуатации под-
вальных помещений у наружных стен устраивают световые при-
ямки и люки (рис. 101).
Рис. 101. Световые приямки и люки:
а — приямок; б — люк; 1 — перекрытие; 2 —
элементы сборного фундамента; 3 — сборные
элементы приямка; 4 — сборная железобетонная
плнта; 5 — лоток для очистки; б — крышка лю-
ка; 7 — бетон; 8 — железобетонная плита; 9 —
дверца люка.
196
^Наружныестены подвалов рассчитывают на нагрузки от вы-
шердсположецной стены, внецентренно приложенной вертикаль-
ной нагрузки от перекрытия подвального этажа и бокового дав-
ления грунта с временной.нормативной нагрузкой, находящейся
на поверхности земли, которую при отсутствии специальных тре-
бований принимают равной 1000 кгс/см2. Эту нагрузку для удоб-
ства расчета заменяют весом дополнительного, эквивалентного
слоя грунта высотой м:
(У (252)
где Рп — нормативная временная нагрузка на поверхность зем-
ли, кгс/м2; у0 — удельный вес грунта, кгс/м3.
Боковое давление грунта на 1 м стены подвала представля-
ется трапециевидной эпюрой с верхней ординатой
?в = niyo#nptg2(45° — tp/2), v (253)
нижней —
/ щ
<7н = «2уо1 —-
Hnp + Hrp)tg2(45°-~qV2),
(254)
где гц — коэффициент перегрузки для нагрузки на поверхности
земли; п2 — то же, для удельного веса грунта; Ягр — высота
эпюры давления грунта; ср — расчетный угол внутреннего трения^,
грунта, принимаемый по нормативным данным.
Стена подвала рассчитывается как балка с двумя неподвиж-
ными шарнирными- опорами (рис. 102). При наличии бетонного
пола расчетная высота подвала принимается равной расстоянию
/
РиС. 102. Схема нагрузок на стену подвала и эпюры моментов.
в свету между перекрытием подвала и поверхностью пола. При
отсутствии бетонного пола расчетная высота равна расстоянию
от нижней поверхности перекрытия до подошвы фундамента.
Моменты от бокового давления грунта в сечениях стены под-
вала можно определять по формуле
197
1 [ Нгр Г \ X --- 1
= 7Г | ~~7Г~ (2t?B + <7н)^ — I З^в + (<7н </в) ~ I х
О V П L Гхгр J
(255)
(х —• Н ”1” //рр)2 ,
где Н— расчетная высота стены подвала; х — расстояние от
верха стены подвала до рассматриваемого горизонтального се-
чения.
В тех случаях, когда боковое давление приложено по всей
высоте стены подвала, максимальное значение момента 7ИЖ (на
расстоянии x=Q,QH) можно определить по формуле
Ломакс™ (0,056у1!4 0,064б/1Т)/У2. (256)
Суммарная эпюра моментов складывается из эпюр моментов
от бокового давления грунта и от менее выгодной комбинации
вертикальных нагрузок. Положение максимальной суммарной
ординаты эпюры моментов находят методом попыток — опреде-
лением ряда ординат в пределах (0,44-0,6) Н.
Толщина стены подвала определяется расчетом на внецент-
ренное сжатие сечений, в которых моменты или продольная сила
максимальны. При совпадении оси вышележащей стены с осью
стены подвала нагрузку от вышележащих этажей считают при-
ложенной со случайным эксцентриситетом, равным 2 см в сто-
рону невыгодного загружения. Если толщина стены подвала
меньше толщины вышерасположенной стены, случайный экс-
центриситет принимается равным 8 см.
. Толщина стен подвалов из бутобетона по конструктивным со-
ображениям должна быть не менее 35 см, сечения столбов — не
менее 40 см, толщина стен подвала из бутовой кладки должна
быть не менее 50 см, размеры сечения столбов — не менее 60 см.
Подпорные стены. Для предотвращения осыпания или спол-
зания грунта выше плоскости естественного откоса строят под-
порные стены, воспринимающие давление среды.
а 5 в г д еж
Рис. 103. Подпорные стены разных профилей:
а —> прямоугольного; б — трапецевидного с наклонной
передней гранью; в — трапецевидного с наклонной зад-
ней гранью; г — наклонного в сторону засыпки; д —
с выступающим передним нижним ребром; е — ступен-
чатого; ж — таврового.
Высота подпорных стен из каменной кладки обычно не более
4 м, их поперечные сечения разнообразны (рис. 103).
Подпорные стены рассчитывают как консольные балки пря-
моугольного или таврового сечения. Эти стены проектируют так,
198
чтобы избежать их опрокидывания, скольжения и одновременно
обеспечить несущую способность стены и грунта в ее основании,
а также (в необходимых случаях) трещиностойкость.
Распределение горизонтального давления грунта по высоте
стены при горизонтальной поверхности земли и передаче давле-
ния на вертикальную поверхность можно определить по форму-
лам (253) и (254), приняв при отсутствии специальных требо-
ваний нормативную нагрузку на поверхность земли равной
1000 кгс/м2.
Размеры сечений подпорной стены находят расчетом на вне-
центренное сжатие и срез по горизонтальным неперевязанным
швам кладки, включая в расчетную площадь среза только пло-
щадь сжатой зоны сечения, определенную расчетом на внецент-
ренное сжатие.
На опрокидывание и скольжение подпорные стены проверяют
с учетом собственного веса, умноженного на коэффициент пере-
грузки 0,9.
Подпорные стены одноэтажных складов для сыпучих мате-
риалов, воспринимающие небольшие вертикальные нагрузки
при значительном горизонтальном давлении, проектируют с пи-
лястрами и рассчитывают как балки с верхней шарнирной и
нижней защемленной опорами. Защемление нижней опоры стен
обеспечивается фундаментами, выполненными в виде прямо-
угольных участков кладки, перпендикулярных к продольной сте-
не (рис, 104)ц
Рис. 104. Фундаменты под наружными стенами одноэтажных складских зда-
ний для сыпучих материалов:
;—стена; 2 — пилястра; 3 •— контрфорс; 4 —* фундамент; 5 — железобетонная или ря*
довая перемычка между фундаментами; 6 — давление сыпучего материала.
Размеры фундаментов определяют из условия совпадения их
оси с направлением равнодействующей нормальной силы в ос-
новании стены при максимальных горизонтальных и минималь-
ных вертикальных нагрузках.
199
Глава 11. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ
ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАМЕННЫХ ЗДАНИИ
И СООРУЖЕНИИ
59. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Каменные конструкции должны проектироваться с ориента-
цией, в первую очередь, на имеющиеся в районе строительства
местные строительные материалы или сырье для их изготовле-
ния, с учетом имеющейся производственной базы (карьеров по
добыче сырья для изготовления кирпича или каменных изделий;
карьеров по добыче стеновых камней и блоков из горных пород;
заводов, выпускающих панели, блоки и другие стеновые мате-
риалы и изделия), а также парка строительных машин и меха-
низмов. Это обеспечивает снижение стоимости строительства,
сокращает дальность перевозок, и следовательно, снижает транс-
портные расходы.
Для повышения индустриализации строительства и произво-
дительности труда, а также снижения затрат ручного труда и
сокращения сроков возведения зданий и сооружений необходи-
мо применять стеновые панели, крупные и объемно-пространст-
венные блоки.
Применение легких и эффективных изделий (природных сте-
новых камней и блоков из легких горных пород, пустотелых ке-
рамических камней и кирпича, крупных блоков из ячеистых бе-
тонов и бетонов на пористых заполнителях) способствует
уменьшению массы и толщины каменных конструкций и их уде-
шевлению.
Экономию каменных материалов дают облегченные стены, в
которых часть каменной кладки заменяется легким бетоном,
теплоизоляционными плитами, блоками, минеральными засып-
ками или воздушными прослойками.
Для максимального использования несущей способности ка-
менных конструкций в наиболее нагруженных элементах нижних
этажей многоэтажных зданий и в других элементах во избежа-
ние их утолщения следует применять материалы более высоких
марок или армокаменные конструкции.
Выбор каменных конструкций и материалов необходимо про-
изводить по приведенным затратам, с учетом фактической стои-
мости материалов, затрат труда (как на изготовление материа-
лов и изделий, так и на возведение каменных конструкций),
транспортных и эксплуатационных расходов.
Эксплуатационные расходы складываются из затрат на капи-
тальный и текущий ремонт стен и затрат, связанных с тепловы-
ми потерями через стену (для наружных стен зданий). При ка-
чественно выполненных строительных работах и при своевремен-
200
ном производстве текущих ремонтов затраты на капитальный ре-
монт, как правило, отсутствуют, и их можно в расчетах не учи-
тывать. При сопоставлении каменных конструкций с разной сте-
пенью долговечности в расчет вводится соответствующий коэф-
фициент долговечности.
Годовые эксплуатационные затраты на текущий ремонт опре-
деляют делением усредненной сметной стоимости текущего ре-
монта на число лет (нормативное или расчетное) между ремон-
тами. Анализ затрат на текущие ремонты каменных зданий по-
казал, что разница в затратах для различных каменных конст-
рукций незначительна. Поэтому при сопоставлении каменных
конструкций ее учет не обязателен.
Основным слагаемым эксплуатационных затрат (учет кото-
рого необходим при сопоставлении конструкций наружных стен)
являются затраты, связанные с тепловыми потерями в зимний
период через наружные стены. Учет этой составляющей эксплуа-
тационных затрат существенен в тех случаях, когда сопоставля-
ются конструкции наружных стен с различным сопротивлением
теплопередаче.
60. УСЛОВИЯ СОПОСТАВИМОСТИ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Для обеспечения сопоставимости показателей экономической
эффективности необходимо, чтобы стеновые конструкции имели
одинаковую несущую способность, одинаковые теплотехничес-
кие и звукоизоляционные свойства, а также равную степень за-
конченности и отделки.
В качестве основных расчетных единиц приняты:
при отборе стеновых конструкций внутри одной конструктив-
ной схемы — 1 м2 стены или перегородки;
при сравнении конструкций, применяемых в зданиях с раз-
личными конструктивными схемами,— 1 м2 жилой площади (для
жилых домов), 1 м2 полезной площади (для общественных зда-
ний) и 1 м2 производственной площади (в промышленных зда-
ниях) .
Стеновые материалы измеряются в различных единицах, ко-
торые непосредственно несопоставимы (тыс. шт., м3, м2 и т. д.).
Поэтому в качестве единой единицы измерения стеновых мате-
риалов используют условный измеритель — «тыс. шт. условного
кирпича». Перевод большинства видов стеновых материалов
(камни обыкновенные, крупные блоки, панели) производится из
расчета, что 1 м3 их эквивалентен 500 шт. Для изделий из ячеис-
тых бетонов 1 м3 эквивалентен 1000 шт. условного кирпича.
Коэффициент перевода стеновых материалов в условный кир-
пич устанавливается из соотношения их геометрических разме-
ров с учетом качественных характеристик материалов, опреде-
ляющих их основные эксплуатационные свойства: теплоизоля-
ционную способность, прочность, степень звукоизоляции. Эти
201
качественные параметры доводятся до уровня требуемых про-
ектными нормами для условий данного района строительства и в
конечном итоге определяют основную характеристику — толщину
стены.
Переводные коэффициенты на все виды стеновых материа-
лов, производство которых предусмотрено ГОСТами и техничес-
кими условиями, разработанные НИИЭС и ВНИИстрой, приве-
дены в табл. 40. Для определения переводных коэффициентов с
учетом эксплуатационной эквивалентности рассмотрено примене-
ние каждого вида материала в различных конструкциях (на-
ружные стены зданий, внутренние стены, межквартирные и меж-
комнатные перегородки).
Таблица 40
Переводные коэффициенты различных видов стеновых материалов, изделий
и конструкций в условный кирпич
i Материал Единица Коэффициент I
сред- ний но СССР по климатическим районам
I II III IV
Кирпич глиняный обыкновенный ТЫС. шт. 1 1 1 1 1
Кирпич силикатный тыс. шт. 1 0,87 1 1 1
Кирпич глиняный пустотелый (класс Б, 1,6 1,54 1Л 1,72 1,28 1
у0< 1400 кг/м3) модульный тыс. шт.
Камни керамические тыс. шт. 2,4 2,38 2,5 2,7
Камни стеновые обыкновенные и легкобетонные м3 0,52 0,52 0,52 0,52 0,52
Блоки из пустотелого кирпича м3 0,51 "" 0,5 0,53 0,39
Блоки из естественного камня м3 0,5 — 0,5 0,5 0,5
Блоки крупные из тяжелых бе- тонов (для внутренних стен) м3 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35
Блоки крупные легкобетонные м3 0,59 0,6 0,63 0,5 0,45
Панели наружные всех видов м2 0,25 0,3 0,25 0,2 0,15
В том числе: из ячеистых бетонов м3 1,02 1,02 1,05 1,01 0,75
из керамзитобетона м3 0,94 0,94 0,93 1,01 0,75
| из перлитобетона м3 1,18 1,22 1-,26 1,01 1,75
из аглопоритобетона м3 0,65 —" 0,63 0,67 0,75
Панели внутренние м3 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72
м2 0,1 0,1 0,1. 0,1 0,1
| Панели и плиты перегородочные м3 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6
м2 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
Эквивалентность различных видов стеновых материалов пол-
нотелому кирпичу зависит от района строительства, типа зданий
и типа конструкций (табл. 41).
202
Таблица 41
Эквивалентность различных видов стеновых материалов полнотелому кирпичу
Материал Конструкция Климатический район
I II П1 IV
Кирпич пустотелый (модульный, класс Б, 1400 кг|/м3) Наружные стены Внутренние стены зда- 1,54 1,6 1,72 1,28
ний, перегородки 1,29 1,29 1,29 1,29
Кирпич пустотелый (класс Б) Наружные стены 1,2 1,25 1,35 1 j
Кирпич пустотелый То же 1,93 2,16 1,72 1,28 ।
(модульный, класс А, у0= 1300- i
— 1200 кг/м3)
Кирпич пустотелый (класс А) я 1,51 1,69 1,35 1
Камни керамичес- Наружные стены 2,38 2,5 2,7 2
кие Внутренние стены ний, перегородки зда- 2 2 2 2
Обыкновенные лег- Наружные стены 0,52 0,52 0,52 0,52
кобетонные стено- Внутренние стены зда- 0,25 0,25
вые камни ний до 5 этажей 0,25 0,25
Блоки из естествен- Наружные стены ню 0,52 0,52 0,52
ного камня Внутренние стены ний до 5 этажей Перегородки меж- зда- — 0,25 0,25 0,25 0,52
0,52
квартирные Перегородки меж- 0,52 0,25
0,25 0,25
комнатные —
61. ОЦЕНКА СРАВНИТЕЛЬНОЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРИМЕНЕНИЯ КАМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ В КОНСТРУКЦИЯХ ЗДАНИЙ
Оценка эффективности взаимозаменяемых каменных матери-
алов в конструкциях наружных и внутренних стен приведена в
табл. 42.
Конструкции наружных стен. Технико-экономический анализ
показал, что все типы стен из слоистых панелей в настоящее
время примерно на 20—25% дороже однослойных. Это дает ос-
нование считать однослойные панели основным конструктивным
типом наружных стен в ближайшее время, причем на современ-
ном этапе более экономичными являются однослойные панели,
203
Таблица 42
Сравнительная технико-экономическая оценка стеновых конструкций в руб.
на 1 м2 стены
Конструкции Объемная ма- сса материа- ла, кг/м3 Толщина стен, см Масса 1 м2 стены, кг Приведенные затраты, % ' Трудоемкость производства и монтажа, чел-ч
Самонесущие наружные стены жилых домов (включая навесные конструкции)
Кер a iv. з итобетон ные п а не л и 1000 30 350 100 4,2
То же 900 26 270 88,7 4
Аглопоритобетонные панели 1400 40 650 125,8 4,4
То же 1200 35 500 115,1 4,3
Термозитобетонные панели 1300 35 550 105,7 4,3
Перлитобетонные панели 800 25 240 96,2 4
Ячеистобетонные панели 700 24 200 81,1 3,6
То же 600 20 150 72,3 3,6
Газосиликатные панели 700 24 200 77,3 3,6
То же 600 20 150 69,8 3,6
Ячеистобетонные камни обыкновенные 700 30 270 87,4 4,4
Газосиликатные камни обыкновенные 700 30 270 83,0 4,4
Трехслойные железобетонные панели с минераловатными полужесткими плитами 25 200 104,1 4,3
Асбестоцементные панели с минерало- ватными утеплителями 12 65 78,6 3
Трехслойная алюминиевая панель с утеплителем из поропласта ’—" 10 15 140,9 1,5
Несущие наружные t Кирпич глиняный 'тены я 1800 силых 66 домов 1200 100 8,6
Кирпич силикатный 1900 66 1250 77,8 6,2
Камни керамические 1250 53 660 74,5 6,5
Кирпич глиняный с минераловатной прокладкой 1700 45 740 67,9 6,7
Шлакоблоки крупные 1500 50 750 86,3 3,6
Шлакобетонные камни обыкновенные 1600 52 800 86,3 5,6
Крупные блоки из тяжелого силикат- ного бетона 1600 50 800 82 5 3,6 .
Керамзитобетонные крупные блоки 1300 40 550 82,1 3,3
Ячеистобетонные крупные блоки 1200 40 500 76,4 3,3
Природные камни обыкновенные из пильных известняков 1800 40 720 63,6 5,6
Природные крупные блоки из пильных известняков 1800 40 720 58,0 3,3
Виброкаменные панели из природных камней пильных известняков 1800 40 720 47.6 2,4
Несущие внутренние Глиняный кирпич стены з 1800 хилых 42 домов 750 100 6
Силикатный кирпич 1900 42 800 86,9 4,6
Шлакоблоки крупные 1600 40 650 99,3 3,3
Крупные блоки из тяжелого силикато- бетона 1600 30 500 84,7 3,1
204
Продолжение табл. 42
Конструкции Объемная ма- сса материа- ла, кг /м3 Толщина । стен, см Масса 1 м2 стены, кг Приведенные затраты, % 1 Трудоемкость производства и монтажа, чел-ч
Бетонные крупные блоки 18 00 30 600 92,7 3fl
Керамзитобетонные крупные блоки 1400 30 450 100 3,1
Железобетонные панели 2400 16 380 65,7 3,1
Панели из тяжелого силикатобетона 2200 16 350 60,7 2,2
Наружные стены промышленных зданий
Глиняный кирпич 1800 38 680 100 4,9
Силикатный кирпич 1900 38 720 84,3 3,5
Ячеистобетонные панели 700 20 150 89,6 3
Газосиликатные панели 700 20 150 85,2 3
Керамзитобетонные панели 1100 24 260 104,3 3,2
изготовляемые из легких и ячеистых бетонов объемной массой
600—1000 кг/м3, обладающие необходимыми несущими и тепло-
изоляционными свойствами.
В одноэтажном промышленном строительстве современные
индустриальные конструкции (кроме ячеистого бетона) по эко-
номической эффективности пока еще уступают кирпичным
стенам.
В несущих стенах жилых зданий наиболее рационально при-
менение керамических камней и силикатного кирпича.
Весьма эффективны в ряде экономических районов СССР
природные каменные стеновые материалы в виде различных
пильных камней. Недостатком пильных стеновых обыкновенных
камней является их мелкоштучность, а отсюда — неиндустриаль-
ный характер строительных работ. Этот недостаток в некоторой
степени компенсируется организацией производства крупных
стеновых блоков, выпиливаемых из малотрещиноватых горных
пород, а также производства в заводских условиях виброкамен-
ных стеновых панелей.
Для районов с дешевым вулканическим шлаком, запасами
перлита, с развитой металлургической промышленностью эко-
номически выгодны стеновые материалы, полученные из этих
видов минерального сырья или огненно-жидких шлаков.
Из современных мелкозернистых стеновых материалов наи-
более эффективным является силикатный кирпич, как в сплош-
ной, так и в облегченной кладке с различными теплоизоляцион-
ными материалами.
Конструкции внутренних стен. Наиболее экономичной среди
принятых для сравнения конструкций внутренних стен является
стена из силикатного кирпича.
205
Перспективными, обеспечивающими быстроту возведения и
наименьшие приведенные затраты, являются панельные конст-
рукции внутренних стен, изготавливаемых из тяжелых бетонов
на различных вяжущих.
Фасадная отделка зданий. Качество отделки непосредственно
включает в себя защитные функции ограждающих конструкций
от преждевременного физического износа. В связи с этим уве-
личение сроков службы основных конструкций ведет к повыше-
нию капитальности всего объекта и оказывает влияние на тен-
денцию снижения эксплуатационных расходов, а в итоге — сни-
жения приведенных затрат. Важную роль при выборе фасадного
материала играет также соблюдение принципа правильного со-
отношения долговечности составных элементов конструкций,
т. е. несущего конструктивного и отделочного слоев.
Таблица 43
Сравнительные показатели экономической эффективности различных видов
материалов для отделки фасадов каменных зданий на 1 м2
Отделочный слой Затраты в деле, руб. Капиталь- ные вло- жения в материаль- но-техни- ческую базу стро- ительства, руб. Долговеч- ность, лет Среднего- довые рас- ходы на текущий ремонт, руб. Привел енные затраты, %
Штукатурка: с применением красок: известковых 1,2 0,25 7 0,2 100
цементных 1,3 0,3 До 10 0,15 98,2
перхлорвиниловых 1,5 3,2 До 10 0,1 95,1
декоративная цветная с на- сечкой и рустовкой 4,5—-6 0,4 До 15 0,05 144— —188
Облицовка: крупными керамически- ми плитами 2,5 2,5 50 0,01 67,3
лицевым кирпичом 1,5 ' 1,5 50 0,01 41,1
природным камнем (известняком) 4 1,5 50 0,01 96,6 _____
Сравнительные показатели экономической эффективности
различных видов материалов, применяемых для отделки фасадов
каменных зданий, приведены в табл. 43. Сравнение штукатурной
облицовки с отделкой фасадов наиболее эффективными видами
керамики и природного камня свидетельствует в пользу послед-
них, поскольку такого типа облицовка является конструктивно-
отделочной. Наиболее эффективным видом облицовочного мате-
риала является лицевой кирпич, который широко применяется
для облицовки фасадов каменных зданий.
206
62. ВЫБОР НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНОГО ВАРИАНТА
КОНСТРУКЦИИ НАРУЖНЫХ СТЕН
При сопоставлении нескольких вариантов конструкции на-
ружных стен более экономичным (с учетом эксплуатационных за-
трат, связанных с теплопотерями через стены) является вариант,
имеющий наименьшие приведенные затраты, которые определя-
ются по формуле
(/в + to, п) %о. ятСт1т!
п = С + М--------^4----------,. (257)
где С — единовременные затраты (себестоимость строительно-
монтажных работ), руб./м2, определяемые по действующим для
конкретного района нормативам для расчетов сметной стоимос-
ти строительства; tB — расчетная температура внутреннего воз-
духа, применяемая по ГОСТам и нормам проектирования соот-
ветствующих зданий и сооружений; £0..п—средняя температура
наружного воздуха за отопительный период, °C; Z0.n — продол-
жительность отопительного периода, ч/год; т = 1,05 — коэффи-
циент, учитывающий потери тепла на инфильтрацию наружного
воздуха; Ст — стоимость тепловой энергии, руб./ккал, опреде-
ляемая по действующему прейскуранту; /т — коэффициент, учи-
тывающий изменение стоимости тепловой энергии на перспекти-
ву и принимаемый (с учетом условий эксплуатации, сроков
службы и назначения зданий) в соответствии с главой СНиП по
строительной теплотехнике; £н.п = 0,08 — норматив для приве-
дения разновременных затрат, 1/год; /?о— сопротивление тепло-
передаче рассматриваемого варианта ограждающей конструк-
ции (выбранного по экономически целесообразному сопротивле-
нию теплопередаче 7?э£), но не менее требуемого сопротивления
теплопередаче R^ по санитарно-гигиеническим условиям, м2Х
Хч-°С/ккал. (/?Jp определяется в соответствии с главой СНиП
по строительной теплотехнике).
Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче
многослойной или однослойной ограждающей конструкции опре-
деляется по формуле
«эок = ~Г + X + 2 ° + Я?? ’ (258)
u С&В U-H
где ав — коэффициент теплопередачи внутренней поверхности
ограждающих конструкций, ккал/ (м2 • ч • °C); ан — коэффициент
теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности ограж-
дающей конструкции, ккал/(м2-ч-°C); — сумма термичес-
ких сопротивлений конструктивных слоев, м2-ч • °С/ккал, много-
слойной ограждающей конструкции; R™—экономически целе-
сообразное термическое сопротивление теплоизоляционного слоя
207
(утеплителя), м2-ч-°С/ккал, многослойной ограждающей кон-
струкции, а также однослойной конструкции, определяемое по
формуле
Мут (tB -- to. п) Zo. nfnC-xl?
ТкутСутЕн „ц
(259)
где /гут — коэффициент, учитывающий отношение термического
сопротивления утеплителя ограждающей конструкции (или од-
нослойной конструкции) к сопротивлению теплопередаче, рав-
ный 0,85; Хут — расчетный коэффициент теплопроводности мате-
риала теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей
конструкции или однослойной ограждающей конструкции,
ккал/ (м-ч-°С); Сут — стоимость 1 м2 однослойной ограждающей
конструкции или утеплителя 1 м2 многослойной конструкции.
Толщина теплоизоляционного слоя многослойной ограждаю-
щей конструкции бут, а также толщина однослойной конструкции
предварительно определяются по формуле
бут Хут. (260)
Стоимость тепловой энергии Ст для объектов, получающих
тепловую энергию от собственных источников, определяется рас-
четом.
Единовременные затраты С допускается определять без уче-
та накладных расходов и плановых накоплений.
Выбранный с помощью формулы (257) наиболее эффектив-
ный вариант конструкции стены является окончательным, если
степа нснссущая, и проверяется расчетом по первой и второй
группам предельных состояний, если стена самонесущая или несу-
щая. Если выбранная конструкция стены не удовлетворяет пре-
дельным состояниям первой или второй групп, принимают
другой экономически целесообразный вариант конструкции на-
ружной стены (применяя каменные материалы более высоких ма-
рок, увеличивая толщину стены и др.).
Рассмотренные выше технико-экономические предпосылки по
выбору наиболее эффективного вида каменных конструкций для
проектирования зданий и сооружений могут служить для ориен-
тировочной оценки наиболее экономичного варианта. Оконча-
тельная оценка рассматриваемых вариантов каменных конст-
рукций должна производиться в соответствии с указаниями
Инструкции по определению экономической эффективности ис-
пользования в строительстве новой техники, изобретений и ра-
ционализаторских предложений.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение I
Марки по морозостойкости каменных материалов, применяемых для внешних
частей кладки наружных стен и фундаментов
! Конструкции I Марка камня по морозостойкости при степени надежности кон- струкций
I п. ш
1. Наружные стены или их облицовка в здании с влажностным режимом помещений: 1 !
а) сухим и нормальным Мрз 25 Мрз 15 Мрз 10
б) влажным Мрз 35 Мрз 25 Мрз 15
в) мокрым Мрз 50 Мрз 35 Мрз 25
2. Выступающие горизонтальные и наклон- ные элементы каменных конструкций и обли- цовок, не защищенные водонепроницаемыми покрытиями (парапеты, наружные подоконни- ки, карнизы, пояски, обрезы, цоколи и другие части зданий, подвергающиеся усиленному ув- лажнению от дождя и тающего снега) Мрз 50 Мрз 35 Мрз 25
209
Конструкции Марка камня по морозостойкости при степени надежности кон- струкций
I п; III
3. Фундаменты и подземные части стен: а) из искусственных камней и бетона б) из природного камня Мрз 35 Мрз 25 Мрз 25 Мрз 15 Мрз 15 Мрз 15
Примечания: 1. Марки по морозостойкости, приведенные в при-
лож. 1, для всех строительно-климатических зон, кроме Северной и рай-
онов побережья Ледовитого и Тихого океанов на ширину 100 км, не вхо-
дящих в Северную строительно-климатическую зону, могут быть снижены
для кладки из глиняного кирпича пластического формования на одну
ступень, но не ниже Мрз 10, в следующих случаях:
а) для наружных стен помещений с сухим и нормальным влажностным
режимом помещений — при защите их морозостойкими облицовками тол-
щиной не менее 35 мм;
б) для наружных стен влажных и мокрых помещений (пп. 1, б и 1, в)
при защите их с внутренней стороны гидро- или пароизоляцией;
в) для элементов каменных конструкций и для фундаментов (пп. 2 и
3) при защите их от увлажнения гидроизоляцией;
г) для фундаментов и подземных частей стен в маловлажных грун-
тах, если планировочная отметка земли выше уровня грунтовых вод на
3 м и более (п. 3), при устройстве тротуаров или отмосток.
2. Марки по морозостойкости, приведенные в пп. 1 и 2 для облицовок
толщиной менее 35 мм, повышаются на одну ступень, но не выше Мрз 50,
а для Северной строительно-климатической зоны — на две ступени, но не
выше Мрз 100.
3. Марки по морозостойкости каменных материалов, применяемых для
фундаментов и подземных частей стен, следует повышать на одну ступень,
если планировочная отметка земли выше уровня грунтовых вод менее чем
на 1 м.
4. Марки камня по морозостойкости для кладки открытых водонасы-
щаемых конструкций и конструкций в зоне переменного уровня и подсоса
воды (подпорные стенки, резервуары, водосливы, бортовые камни и т. п.)
принимаются по специальным указаниям.
5. Требования испытания по морозостойкости не предъявляются к при-
родным каменным материалам, которые на опыте прошлого строительства
показали достаточную морозостойкость в аналогичных условиях работы.
6. Степень надежности конструкций назначается проектной организа-
цией.
210
Приложение 2
Составы растворов с применением вяжущих различных видов для зданий I, II и III степени долговечности
Марка вяжущего Составы в объемной дозировке для растворов марок
200 150 100 75 50 25 10 4
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1. Составы растворов для наземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений до 60% и для фундаментов в мало-
влажных грунтах
Цементно-известковые растворы
500 1 : ОД : 2,5 1 : 0,2 : 3 1 : 0,4 : 4,5 1 : 0,7 : 6
400 1 -.0,1 : 2 1 : 0,1 : 2,5 1 :0,3:4 1 : 0,5 : 5 1:1:8
300 1 : ОД : 2 1 : 0,2 : 3 1 :0,3 : 4 1 :0,7 : 6 1:1,7:12
200 - г-— 1 : 0,2 : 3 1 : 0,4 :4,5 1 : 1,2 : 9 Ч —-
150 .—— ,— — — 1 : 0,3 : 3,5 1; 1,2 : 9 1 : 1,7: 12
100 —« г—— —- ——- 1: ОД :2 1 : 0,5 : 5 1 : 1,2:9
50 — — >" 1 :0Д : 2,5 1 : 0,7 : 6
25 ! । -- .,-п — — —— 1 : 0,2 : 3
Цементно-глиняные растворы
500 400 1 : ОД : 2,5 1 : 0,1 :2 1 : 0,2 : 3 1 : ОД : 2,5 1 : 0,4 : 4,5 1 : 0,3 : 4 1 : 0,7 : 6 1 : 0,5 : 5 1:1:8 1 —
300 — 1 :0,1 :2 1 : 0,2 : 3 1 : 0,3 : 4 1 : 0,7 : 6 1:1: 11* 1 :1,5 : 12
200 — — —“ 1 :0,2 : 3 1 : 0,4 : 4,5 1:1:9* 1 : 1,2:9 — —“
150 —f" — — —* 1 : 0,3 : 3,5 1:1:9* 1 : 1,2 : 9 1:1:9* 1 : 1,5 : 12
100 — — > — 1 :0,2: 2 1 : 0,5 : 5 1 : 0,9 : 7 * 1 : 1,2:9
50 —— — — 1 1 ™ 1 1 : ОД : 2,5 1 : 0,7 : 6
25 — —— —<*“ “ 1 : 0,2 : 3
516
Продолжение прилож. 2
Составы в объемной дозировке для растворов марок
200 150 100 75 50 25 10 4
1 2 3 4 1 5 6 7 8 9
2. Составы растворов для наземных конструкций при относительной влажности воздуха помещений свыше 60% влажных и насыщенных водой грунтах Цементно-известковые растворы и для фундаментов в очень
500 1 :0,1 : 2,5 1 : 0,2 : 2 1 : 0,2 : 3 1 : 0,1 : 2,5 1 : 0,1 :2 1 : 0,4 : 4,5 1 1 0,3 : 4 1 : 0,2 : 3 CD ID -<$< СО Ю СО D1 о о о о «« *4 «а 1 : 0,7 : 8 * - — —
400 1:1:8 1 : 0,7 : 6 1 : 0,4 : 5 1 : 0,7 : 11 *
300 1 : 1 : 11 1 : 0,7 : 9 *
200 1:1:9 1 : 0,7 : 9*
150 100- — — — 1 : 0,3 : 3,5 1 : 0,1 :2 111:9 1 : 0,5 : 5 1 : 0,7 : 9 *
Цементно-гл1 шяные раств< эры 1 : 0,9 : 7
500 1 : 0,1 : 2,5 1 : 0,2 : 3 1 : 0,4 : 4,5 1 : 0,7 : 6 1 : 0,7 : 7,5 * — —“ —
400 1 : 0,1 : 2 1 : 0,1 : 2,5 1 : 0,3 14 1 : 0,5 : 5 1:1:8 1 : 0,7 : 8,5 *
300 — 1 :0,1 12 1 : 0,2 : 3 1 : 0,3 : 4 1 : 0,7 :6 1:1:11 1 : 0,7 : 8,5 * " -
200 — — — 1 : 0,2 : 3 1 : 0,4 : 5 1:1:9 1 : 0,7 : 9 * —
150 100 — — — — — 1 : 0,3 : 3,5 1 :0,1 :2 1:1:9 1 : 0,5 : 5 1:0,7:9*
— — — — —• 1 : 0,9 : 7
3. Составы цементных растворов для фундаментов и других конструкций, расположенных ниже уровня грунтовых вод в зданиях I, Ц и
III степени долговечности
500 1 : 2,5 1 : 3 1 : 4,5 1 : 6 ь— — ——
400 1 :2 1 :2,5 1 : 4 1 : 5 — 1—„ —
300 — 1 : 2 1 :3 1 : 4 1 :.6 я— ,—
200 — 11 1 :3 I : 4,5 •— —
* В числителе приведены составы для зданий I и II степени долговечности, а в знаменателе — для зданий III сте-
пени долговечности.
Примечания: 1. Объемные массы вяжущих при установлении составов растворов приняты: для марок 20СН
-г-500— 1100 кг/м3, для марки 150 — 900 кг/м3 и для марок 25-М 00— 700 кг/м3.
2. Дозировка извести принята в виде теста объемной массы 1400 кг/м3, а дозировка глины — в виде теста с глу-
биной погружения в него стандартного конуса на 13—14 см.
3. Песок принят с естественной влажностью 1—3%, удовлетворяющий ГОСТ «Песок для строительных работ. Об-
щие требования».
to
со
to
Приложение 3
Эпюры нормальных напряжений от местных нагрузок
Схема приложения нагрузки и распределения напряжений Формулы применимы в сечениях, где Напряжения <з0 и
1f 1. n ? I г лН «1 и а2 больше s = 2 К Оо = 0,64 ffd
11 111 1D .т!
W
i >
2. 3 a i/V g ? 4- N / а2 \ Oq = 1 1 -р 0,41 ‘— )
^4 a<s . 2ad \ И2 ) N / а2 \ 01 - ( 1-0,41-— 2ad \ Я2/
3. ci\ <С s 21 N ./ а0 \ Оо — 1 1 + 0,41 -— | 2aQd \ Н2 / 2Nd-2 Оо(#1"Р#2)
а-2
/tf<? и 1 1 (a1+a2)ctid 2ai 2Nai 00(01-1-02) 02 — (c£i 4- di) a2d 2(^2 (oi 4* tig)4 ° 8 (а3 4- a3) V 1 2 z
Йо X 2
^2,0 —" /(4Л^£1]) / (<J0^) 1
til < S Й2 S
«2
ft'1 - #2,0 <C 0-1
для затвердевшей кладки:
и > 12 см > Н
для свежей или оттаявшей кладки:
н>24 см>2#
Нагрузка q погашает растягиваю-
щие напряжения под плитой
а0 = 0,15s + 0;85ai
so = 0,4а + 0,6s
at и а2 больше з + Ь/2 и одновре-
менно b < 2s
7 2
d 1 + nH/b
N
to
>—*
Cn
Продолжение при л р ж. 3
216
Схема приложения нагрузки и
распределения напряжений
Формулы применимы в сечениях, где
Напряжения а0 и cry
Примечание, q — нагрузка в кгс/см; d — толщина элемента; s—-радиус влияния нагрузки: $===пЯ/2== 1,57 Н,
где Н — расстояние от уровня, в котором приложена местная нагрузка, до рассчитываемого сечения.
Характеристика групп кладок
Вид кладки
I
Сплошная кладка из кирпича или камней правильной формы марки 50 и выше На растворе мар- ки 10 и выше
То же, марок 35 и 25 —
То же, марок 15, 10, 7 —
То же, марки 4 *—>
Крупные блоки из кирпича или камней (вибрированные и невибрированные) На растворе мар- ки 25 и выше
Облегченная кладка из кир- пича или бетонных камней с пе- ревязкой горизонтальными тыч- ковыми рядами и скобами На растворе мар- ки 25 и выше с за- полнением бетоном или вкладышами марки 25 и выше
Приложение 4
Группы кладок
II Ш IV
На растворе мар- ки 4 — —
На растворе мар- ки 10 и выше На растворе мар- ки 4 —.
—• На любом раст- воре •
— На любом растворе
— — —
На растворе мар- ки 10 и выше с за- полнением бетоном или вкладышами ма- рок 10 и 15 На растворе мар- ки 10 и выше с за- полнением бетоном марки М7 или с за- сыпкой —
218
Продолжение пр и лож. 4
Вид кладки Группы кладок
I п Ш IV
Облегченная кладка из кир- пича или камней колодцевая (с перевязкой вертикальными стен- ками) На растворе марки 25 и выше с заполне- нием бетоном или вкладышами марки 25 и выше На растворе мар- ки 10 и выше с за- полнением бетоном или вкладышами марки 15 и ниже или с засыпкой ШЭ
Кладка из грунтовых мате- риалов На известковом растворе На глиняном рас- творе
Кладка из бута под скобу или из плитняка На растворе мар- ки 50 На растворе ма- рок 25 и 10 На растворе мар- ки 4 •—ч
Кладка из постелистого бута — На растворе мар- ки 25 и выше На растворе мар- ки 10 и 4 На глиняном рас- творе
Кладка из рваного бута На растворе мар- ки 50 и выше На растворе марок 25 и 10 На растворе мар- ки 4
Бутобетон На бетоне мар- ки М 100 и выше На бетоне марок М75 и М50 На бетоне марки М35 —
Приложение 5
Соотношения между некоторыми единицами физических величин, подлежащими изъятию, и единицами СИ
ю
Н-1
Ю
Наименование величины Единица Соотношение единиц
МКГСС СИ
наименование обозначе- ние наименование обозначе- ние
1 2 3 4 5 6
Сила; нагрузка; вес килограмм-сила тонна-сила грамм-сила кгс тс ГС । ньютон н 1 кгс~9,8Н~ 10 Н 1 тс«9,8‘103Н~10 кН 1 гс—9,8-10-3Н«10 мН
Линейная нагрузка Поверхностная нагрузка килограмм-сила на метр килограмм-сила на квадратный метр кгс/м кгс/м2 ньютон на метр ньютон на квадратный метр Н/м Н/м2 1 кгс/м»* 10 Н/м 1 кгс/м2~10 Н/м2
Давление килограмм-сила на квад- ратный сантиметр миллиметр водяного столба миллиметр ртутного столба кгс/см2 мм вод. ст. мм. рт. ст. ’паскаль i Па 1 кгс/см2—9,8-104Па~ !05Па —0,1 МПа 1 мм вод. ст.»9,8 Па—10 Па 1 мм рт. ст.— 133,3 Па
Механическое напряжение /Модуль продольной упру- гости; модуль сдвига; мо- дуль объемного сжатия килограмм-сила на квад- ратный миллиметр килограмм-сила на квад- ратный сантиметр кгс/мм2 кгс/см2 паскаль Па 1 кгс/мм2—9,8- 106Па~ «107Па-10 МПа 1 кгс/см2—9,8-104Па — — 105Па—0,1 МПа
Продолжение и р и л о ж. 5
220
Наименование величины Единица Соотношение единиц
МДГСС СИ
наименование обозначе- ние наименование обозначе- ние
1 2 3 4 5 6
Момент силы, момент па- ры сил килограмм-сила-метр ' кгс-м ньютон-метр Н-м 1 кгс-м — 9,8 Н-м~ «'10 Н-м .
Количество теплоты калория; килокалория кал ккал джоуль Дж 1 кал«4,2 Дж 1 ккал «4,2 кДж
Удельная теплоемкость калория на грамм-гра- дус Цельсия килокалория на кило- грамм-градус Цельсия кал/(г-°С) ккал/(кг-°C) джоуль на ки- лограмм- кельвин Дж/(кг-К) 1 кал/(г-°С) »4,2х Х103Дж/(кг-К) 1 ккал/(кг-°C) » «4,2 кДж/(кг-К)
Теплопроводность калория в секунду на сантиметр-градус Цельсия килокалория в час на метр-градус Цельсия кал/(с-см-°С) ккал/(ч-м-°С) ватт на метр-кель- вин > Вт/(м-К) 1 кал/(с-см-°C) » «420 Вт/(м-К) 1 ккал/(ч-м-°С)» »1,16 Вт/(м-К)
Коэффициент теплооб- мена (теплоотдачи); коэффициент теплопередачи i калория в секунду на квадратный сантиметр- градус Цельсия килокалория в час на квадратный метр-гра- дус Цельсия кал/(с-см'2-°С) ккал/(ч'Мг'°С) ватт на квадрат- ный метр- кельвин i Вт/(м2-К) 1 кал/(с-см2-°С)« «42 кВт/(м2-К) 1 ккал/(ч-м2-°С)« «1,16 Вт/(м2-К)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СНиП II-В.2-71. Каменные и армокаменные конструкции. Нормы про-
ектирования.— М.: Стройиздат, 1972.
2. СНиП П-21-75. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы про-
ектирования.— М.: Стройиздат, 1976.
3. Руководство по проектированию каменных и армокаменных конструк-
ций. — М.: Стройиздат, 1974.
4. РСТ УССР 5014-74, Песок карбонатный из известняков-ракушечни-
ков. — Киев: Госстрой УССР, 1976.
5. РСН 166-78. Инструкция по производству и применению в строитель-
стве стеновых камней из пильных известняков.— Киев: Госстрой УССР, 1978.
6. РСН 184-78. Инструкция по производству и применению в строитель-
стве стеновых блоков из пильных известняков.'—Киев: Госстрой УССР, 1978.
7. СН 509-78. Инструкция по определению экономической эффективности
использования в строительстве новой техники, изобретений и рационализатор-
ских предложений. — М.: Стройиздат, 1979.
8, Архитектура и строительные конструкции /Под ред. П. Л. Ере м е н-
к а.—М.: Стройиздат, 1971.
9. Е р е м е н о к П. Л. Некоторые вопросы прочности кладки из камня
известняка-ракушечника. Сб. трудов Одесского гидротехнического института.—
Одесса: Одесское областное издательство, 1953.
10. Ер.еменок П. Л., Пшеничный В. Т., Старчиков А. В. Ви-
брокаменные панели из пильных известняков для жилищного строительства
в сельской местности Крыма.—В кн.: Строительные материалы, детали и из-
делия.— Киев: Буд1вельник, 1967, вып. 7.
11. ЕременокИ. П., Дорожкин В. В. Влияние длительного обжа-
тия на прочность легких бетонов и растворов. — В кн.: Работоспособность
строительных материалов в условиях воздействия различных эксплуатацион-
ных факторов. — Казань: КХТИ, 1978.
12. Исследования по каменным конструкциям. Сборники работ ЦНИПС
и ЦНИИСК/Под ред. Л. И. О нищ и к а.—М..: Стройиздат, 1949, 1950, 1955,
1957.
13. Кам ейко В. А., Дмитриев А, С., Котов И. Т. и др. Справочник
строителя. Каменные конструкции и их возведение.—М.: Стройиздат, 1977.
14. Поляков С. В., Фалевич Б. Н. Проектирование каменных и
крупнопанельных конструкций. — М.: Высшая школа, 1966.
15. Поляков С. В., Измайлов Ю. В., Коноводченко В. И. и
др. Каменная кладка из пильных известняков.—Кишинев: Картя молдове-
няскэ, 1973.
16. Прочность крупнопанельных и каменных конструкццй/Под ред.
С. А. Семенцоваи В. А. Камейко. — М.: Стройиздат, 1972.
17. Строительные конструкции/Под ред. А. М. Овечкина, Р. Л. М fl-
ил я н а. — М..: Стройиздат, 1974.
18. Шишкин А. А. Каменное и полносборное строительство в зимних
условиях. — М.: Стройиздат, 1972.
19. Экономическая эффективность производства и применения стеновых
материалов и конструкций/Под ред. Я- А. Рекитара.— М.: Стройиздат,
1972.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ........................................................... 3
Глава 1. Материалы и изделия............................... 6
1. Общие сведения......................................... 6
2. Каменные материалы, применяемые для ручной кладки .... 9
3. Крупные блоки..........................................13
4. Фасадные изделия ...............................................17
5. Стеновые изделия и объемно-пространственные блоки .... 19
6. Общие сведения о растворах......................................23
7. Материалы для растворов.........................................23
8. Свойства растворов.....................................25
Глава 2. Каменные кладки............................................31
9. Общие сведения..................................................31
10. Виды каменных кладок........................................... 33
11. Напряженное состояние камня и раствора при центральном сжатии 42
12. Стадии работы кладки под нагрузкой при сжатии...............44
13. Основные факторы, влияющие на прочность кладки при сжатии . 46
14. Прочность кладки при центральном сжатии.....................51
15. Прочность кладки при местном сжатии (смятии) . 53
16. Прочность кладки при растяжении и срезе.....................54
17. Деформации кладки...........................................56
Глава 3. Нагрузки. Нормативные и расчетные характеристики кладки 65
18. Нагрузки и воздействия......................................65
19. Нормативные и расчетные сопротивления.......................66
20. Коэффициенты условий работы и коэффициенты надежности . . 69
Глава 4. Метод расчета элементов каменных и армокаменных конструк-
ций по предельным состояниям...............................70
21. Сущность метода............................................... 70
22. Расчет каменных конструкций по предельным состояниям первой и
второй групп....................................................... 71
Глава 5. Расчет элементов и сечений неармированных каменных кон-
струкций по предельным состояниям первой группы (по несу-
щей способности) 72
23. Основные положения. Центральное сжатие..........................72
24. Внецентренное сжатие............................................79
25. Местное сжатие (смятие).........................................83
26. Расчет опорных узлов............................................90
27. Осевое и внецентренное растяжение. Изгиб........................93
28. Срез ...........................................................94
29. Устойчивость.................................................. 95
222
Глава 6. Армированные, комплексные и усиленные обоймами каменные
конструкции . , 95
30. Общие сведения . 95
31. Сетчатое армирование.......................................... 9?
32. Продольное армирование.........................................300
33.. Комплексные конструкции..................................... 109
34. Элементы, усиленные обоймой....................................114
Глава 7. Расчет элементов каменных и армокаменных конструкций по
предельным состояниям второй группы (по образованию и
раскрытию трещин и по деформациям)........................119
35. Общие сведения............................................... 119
36. Расчет по деформациям растянутых поверхностей неармированной
кладки...................................................... 120
37. Расчет по раскрытию трещин.....................................121
Глава 8. Статический расчет каменных зданий........................124
38. Общие сведения.................................................124
39. Расчет стен зданий с жесткой конструктивной схемой . . . . 127
40. Расчет стен зданий с упругой конструктивной схемой .... 137
41. Расчет на ветровые нагрузки самонесущих стен, опирающихся на
поперечные рамы каркаса или на горизонтальные диафрагмы . . 141
42. Расчет и проектирование стен. Общие сведения...................145
43. Расчет стен многоэтажных зданий на вертикальную нагрузку по
раскрытию трещин................................................148
44. Учет заполнений (стен) каркасных зданий при расчете каркасов . 150
45. Расчет висячих стен............................................151
Глава 9. Проектирование каменных и армокаменных конструкций . 155
46. Общие сведения.................................................155
47. Допустимые отношения высот стен и столбов к их толщине . . 158
48, Сплошные и облегченные стены ручной кладки . . . . 160'
49. Стены из крупных блоков........................................161
56. Облицованные стены........................................... 163
51. Многослойные стены.............................................168
52. Стены производственных и сельскохозяйственных зданий . . . 170
53. Проектирование каменных конструкций, возводимых в зимнее время. 174
Глава 10. Элементы каменных стен. Фундаменты.......................181
54. Перемычки . . 181
55. Карнизы и парапеты.............................................184
56. Анкеровка стен и столбов . . .........................188
57. Деформационные швы.............................................189
58. Каменные фундаменты, стены подвалов, подпорные стены . . . 193
Глава 11. Технико-экономические предпосылки для проектирования
каменных зданий и сооружений....................................200
59. Общие сведения................................. , 200
60. Условия сопоставимости каменных конструкций....................201
61. Оценка сравнительной экономической эффективности применения
каменных материалов в конструкциях зданий.......................203
62. Выбор наиболее эффективного варианта конструкции наружных стен 207
Приложения .................\........... 209
Список литературы ............................................... 221
799
ПЕТР ЛЬВОВИЧ ЕРЕМЕНОК,
ИГОРЬ ПЕТРОВИЧ ЕРЕМЕНОК
каменные
И АРМОКАМЕННЫЕ
КОНСТРУКЦИИ
Редактор Н. А. Логинова
Переплет художника А. Ф. Мороза
Художественный редактор С. П. Духленко
Технический редактор Т. И. Трофимова
Корректоры Т. Ю. Ходырева, О. А. Савицкая
Информ, бланк № 5790
Сдано в набор 3'0.06.80. Подп. в печать 05.01.81. БФ 11003.
Формат 60X90l/i6- Бумага типогр. № 2. Выс. печать, 14 печ. л.
13,98 уч.-изд. л. Тираж 16 000 экз. Изд. Яэ 4672. Зак. № 389.
Цена 60 к.
Головное издательство издательского объединения «Вища шкО"
ла», 252054, Циев-54, ул. Гоголевская, 7,
Белоцерковская книжная фабрика республиканского произвол*
ственного объединения «Полхграфкнига» Государственного ко-
митета Украинской ССР по делам издательств, полиграфии и
книжной торговли, 256400, г. Белая Церковь, ул. К. Маркса, 4.