Автор: Бедов А.И. Габитов Д.И.
Похожие
Текст
ЛИ. Бедов
ЛИ. Габитов
Г — '41 ЧКМЙР'К
ПРОЕКТИРОВАНИЕ,
ВОССТАНОВЛЕНИЕ И УСИЛЕНИЕ
КАМЕННЫХ И АРМОКАМЕННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
Содержание:
Глава 1. Нагрузки и воздействия. Материалы, применяемые для каменных
и армокаменных конструкций
1.1. Нагрузки и воздействия
1.2. Материалы, применяемые для каменных и армокаменных конструкций
1.2.1. Каменные материалы
1.2.2. Растворы для каменных кладок
1.2.3. Материалы для армокаменных конструкций
1.3. Виды каменных кладок
1.3.1. Сплошные кладки
1.3.2. Многослойные и пустотелые кладки
1.3.3. Стены из кирпичных и керамических панелей
Глава 2. Физико-математические свойства каменной кладки. Расчетные
характеристики кладки
2.1. Напряженное состояние камней, раствора и кладки при сжатии
2.2. Прочность кладки при различных силовых воздействиях
2.3. Расчетные сопротивления кладки
2.4. Начальный модуль деформаций и упругая характеристика кладки
Глава 3. Расчет элементов каменных конструкций по предельным
состояниям
3.1. Общие положения расчета
3.2. Учет длительного действия нагрузки. Коэффициенты продольного изгиба
3.3. Расчет элементов каменных конструкций по предельным состояниям первой
группы
3.3.1. Центрально сжатые элементы
3.3.2. Внецентренно сжатые элементы
3.3.3. Косое внецентренное сжатие
3.3.4. Смятие (местное сжатие)
3.3.5. Многослойные стены (стены облегченной кладки и стены с облицовками)
3.3.6. Изгиб кладки
3.3.7. Центрально растянутые элементы
3.3.8. Расчет каменных элементов на срез
3.4. Расчет элементов каменных конструкций по предельным состояниям второй
группы (по образованию и раскрытию трещин и по деформациям)
3.4.1. Расчет по раскрытию трещин
3.4.2. Расчет по деформациям
Глава 4. Расчет элементов армокаменных конструкций по предельным
состояниям
4.1. Конструирование элементов с поперечным сетчатым армированием
4.2. Расчет элементов с поперечным сетчатым армированием по предельным
состояниям первой группы
4.3. Каменные элементы с продольным армированием
4.3.1. Материалы и конструирование элементов с продольным армированием
4.3.2. Центрально сжатые элементы
4.3.3. Внецентренно сжатые элементы
4.3.4. Изгибаемые элементы
4.3.5. Центрально растянутые элементы
4.3.6. Армирование стен
4.4. Каменные конструкции, усиленные железобетоном (комплексные конструкции)
4.4.1. Материалы и конструирование комплексных конструкций
4.4.2. Центрально сжатые элементы
4.4.3. Внецентренно сжатые элементы
4.4.4. Изгибаемые элементы
4.5. Расчет элементов армокаменных конструкций по предельным состояниям
второй группы
Глава 5. Проектирование каменных стен зданий
5.1. Классификация стен. Конструктивные схемы каменных зданий
5.2. Расчет несущих стен зданий с жесткой конструктивной схемой
5.3. Расчет несущих стен зданий с упругой конструктивной схемой
5.4. Проектирование стен их крупных блоков
Глава 6. Проектирование частей здания из каменной кладки
6.1. Фундаменты под стол и стены
6.2. Стены подвалов
6.3. Перемычки
6.4. Опирание элементов конструкций на кладку
6.5. Анкеровка стен и столбов
6.6. Висячие стены и поддерживающие их конструкции
6.7. Карнизы и парапеты
6.8. Деформационные швы
6.9. Особенности проектирования каменных конструкций, возводимых в зимнее
время
6.10. Проектирование каменных и армокаменных конструкций с использованием
ЭВМ
6.10.1. Программный комплекс МОНОМАХ, версия 3.0
6.10.2. Программа КАМИН
6.10.3. Программа института ’Башкиргражданпроект’
6.10.4. Пакет прикладных программ Norm CAD
Глава 7. Восстановление и усиление каменных конструкций
7.1. Факторы, обуславливающие проявление дефектов и повреждений в элементах
каменных конструкций и в каменных зданиях
7.2. Классификация дефектов и повреждений
7.3. Определение прочности каменной кладки и оценка технического состояния
эксплуатируемых каменных конструкций
7.4. Оценка несущей способности элементов каменных конструкций с дефектами и
повреждениями
7.5. Основные принципы восстановления и усиления каменных конструкций
7.6. Усиление и восстановление фундаментов
7.7. Гидроизоляция фундаментов и стен зданий
7.8. Восстановление и усиление отдельных конструктивных элементов зданий и
каменной кладки
7.9. Повышение несущей способности перенапряженной кладки в целом
7.10. Повышение пространственной жесткости каменного здания
7.11. Повышение тепловой защиты стен зданий
7.12. Контроль качества и обеспечение безопасности при восстановлении и
усилении каменных конструкций
Глава 8. Примеры расчета каменных и армокаменных конструкций
8.1. Неармированная кладка
8.2. Кладка с поперечной сетчатой арматурой
8.3. Каменные элементы, усиленные обоймой
8.4. Каменные перемычки
8.5. Каменный фундамент под столб
8.6. Стена подвала
8.7. Висячие стены
8.8. Опирание элементов конструкций на кладку
8.9. Расчет каменных и армокаменных конструкций с использованием ЭВМ
Глава 9. Задания для практических занятий
Литература
Глава 1. Нагрузки и воздействия.
Материалы, применяемые для каменных
и армокаменных конструкций. Виды каменных кладок
1.1. Нагрузки и воздействия
Согласно СНиП 2.01.07-85* [5], в зависимости от продол-
жительности действия различают постоянные и временные
(длительные, кратковременные, особые) нагрузки.
К постоянным нагрузкам относят:
а) вес частей зданий и сооружений;
б) вес и давление грунтов (насыпей, засыпок).
Собственный вес 1 м3 каменных кладок из сплошных круп-
ных блоков, изготовленных из бетона или выпиленных из при-
родного камня, принимается равным плотности этих материа-
лов. Реальная плотность бетонов с учетом их влажности в усло-
виях эксплуатации и природных камней из различных горных
пород приведена в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Плотность бетонов и природных камней
1 laiiMciioBaiiiic материала Плотность материала, кг/м'
Тяжелый вибрированный бетон на щебне изверженных пород 2400
То же на известковом щебне 2300
Керамзитобетон 900-1К00
Шлакобетон 1400-1600
Конструктивные ячеистые бетоны 700-1400
Доломит 2200-2800
Известняк плотный, прочный 2000-2600
Мрамор 2500-2800
Песчаник 2100-2800
Гранит, диорит, габбро 2500-3200
базальт 2700-3300
Диабаз 3000
Вулканические туфы 900-1500
Известняки пористые (ракушечники) с пределом прочности при сжатии, МПа: 0.4 .3,5 3.5- 15.0 900-1600 1500-2000 1
Плотность виброкирпичных панелей принимается равной
1850 кг/м3. Плотность стен и столбов, выполненных ручной
кладкой, с учетом фактически образуемой в кладке пустотности
швов, приведена в табл. 1.2.
6
Таблица 1.2
Плотность ручной кладки различных видов
Вил кладки 11лотность камня, кг/м' Плотность кладки. кг/м’
Из природного камня правильной (|х>рмы на тяжелом растворе 2800 2680
То же 2000 1960
1200 1260
Бутовая 2800 2420
Бутовая из известняка 2200-2500 2100
Сплошная из кирпича на тяжелом растворе 1700-2000 18(H)
Сплошная из кирпича на легком растворе 1700-2000 1700
Из пустотелой керамики, пустотелого, дырчатого, иористо*дырчатого или пористого кирпича 1450 1500
То же 1300 1400
Из сплошных шлакобетонных камней 1400-1600 1600
Из шлакобетонных камней с щелевыми пустотами (пустотность камней 26%) 1040-1180 1250
Из трехпустотных шлакобетонных камней со сквозными пустотами и засыпкой пустот шлаком (пустотность камней 35%. плотность шлака 1000 кг/м') 910-1040 1400
По приведенным в табл. 1.1, 1.2 плотностям определяются
нормативные нагрузки от собственного веса каменных конст-
рукций. Расчетная нагрузка от собственного веса определяется
путем умножения нормативного значения на коэффициент на-
дежности по нагрузке //=1,1 для учета вероятного увеличения
плотности материала или утолщения стен (в пределах допуска
но толщине). Если наиболее невыгодные условия работы кладки
будут при минимальном значении продольной силы, например,
при расчете на опрокидывание, то расчетная нагрузка от соб-
ственного веса определяется умножением нормативных нагру-
зок на коэффициент надежности по нагрузке //=0,9.
Плотность различных грунтов приведена в табл. 1.3.
Коэффициент надежности по нагрузке //для грунтов при-
нимается равным:
- в природном залегании - 1,1;
-насыпных - 1,15.
При определении нагрузок от грунта необходимо учитывать
нагрузки от складируемых материалов, оборудования и транс-
портных средств, передаваемых на грунт.
К длительным нагрузкам следует относить:
а) вес временных перегородок, подливок и подбетонок под
оборудование;
7
Таблица 1.3
Плотность грунтов
Вид грунта Плотность. кг/м‘
Песок: крупнозернистый сухой мелкозернистый сухой мелкозернистый влажный мелкозернистый, насыщенный влагой 1500 1600 1800 2000
Галька: угловая округлая 1800 1900
Щебень 1600
Насыпной грунт: разрыхленный сухой разрыхленный влажный разрыхленный, насыщенный влагой утрамбованный сухой утрамбованный влажный 1400 1600 1«00 1700 1900
Суглинок: разрыхлен и ы й су хой разрыхленный влажный разрыхленный, насыщенный влагой утрамбованный сухой утрамбованный влажный 1500 1600 2000 1800 1900
Глина: разрыхленная сухая разрыхленная мокрая плотная влажная 1600 2000 2500
б) вес стационарного оборудования, предназначенного для
длительной эксплуатации на определенном месте, а также вес
жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование;
в) нагрузки на перекрытия от складируемых материалов
в складских помещениях, холодильниках, зернохранилищах,
книгохранилищах, архивах, библиотеках и других подобных по-
мещениях;
г) нагрузки от людей, животных, оборудования на перекры-
тия жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий с по-
ниженными нормативными значениями (табл. 1.4);
д) снеговые нагрузки с пониженным расчетным значением,
определяемым умножением полного расчетного значения на ко-
эффициент 0,5.
К временным нагрузкам относятся:
а) нагрузки на перекрытиях жилых и общественных зданий
от веса людей, мебели и подобного легкого оборудования;
б) снеговые нагрузки с полным расчетным значением, вет-
ровые нагрузки, монтажные воздействия различного рода и т. п.
Временные особые нагрузки включают:
а) сейсмические и взрывные воздействия;
б) нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологи-
ческого процесса, временной неисправностью или поломкой обо-
рудования;
Расчет конструкций и оснований по предельным состояниям
первой и второй групп следует выполнять с учетом наиболее небла-
гоприятных сочетаний нагрузок или соответствующих им усилий.
Таблица 1.4
Равномерно распределенные нагрузки *
Назначение зданий и помещений Нормативные значения нагрузок р, к! 1а (кге/м2)
полное пониженное
Квартиры жилых зданий; спальные помещения детских дошкольных учреждений и школ интернатов; жилые помещения домов отдыха и пансионатов, общежитий н гостиниц; палаты больниц и санаториев; террасы 1,5(150) 0,3 (30)
Служебные помещения административного, инженерно-технического, научного персонала организаций и учреждений; классные помещения учреждений просвещения; бытовые помещения (гардеробные, душевые, умывальные, уборные) промышленных предприятий и общественных зданий и сооружений 2,0 (200) 0,7 (70)
Кабинеты и лаборатории учреждений здравоохранения; лаборатории учреждений просвещения, науки; помещения для электронно-вычислительных машин; кухни общественных зданий; технические этажи; подвальные помещения не Mei гее 2,0 (200) не менее 1,0(100)
Залы: * читальные - обеденные (в кафе, ресторанах, столовых) - собраний и совещаний, ожидания, зрительные и концертные, спортивные - торговые, выставочные и экспозиционные 2.0 (200) 3,0 (300) 4,0(400) не менее 4.0 (400) 0.7 (70) 1,0(100) 1,4(140) не менее 1,4(140)
Книгохранилища, архивы нс менее 5,0 (500) не менее 5,0 (500)
Сцены зрелищных предприятий не менее 5,0 (500) нс менее 1,8(180)
Трибуны: с закрепленными сиденьями для стоящих зрителей 4,0 (400) 5,0 (500) 1,4(140) 1.8(180)
Чердачные помещения 0,7 (70) —
* СНиП2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия/Госстрой России. - М..ГУП ЦПП,
2003.
В зависимости от учитываемого состава нагрузок различают
следующие их сочетания:
- основные, состоящие из постоянных, длительных и крат-
ковременных;
- особые, состоящие из постоянных, длительных, кратко-
временных и одной из особых нагрузок.
При учете сочетаний, включающих постоянные и не менее
двух временных нагрузок, расчетные значения временных нагру-
зок или соответствующих им усилий следует умножать на коэф-
фициенты сочетаний, равные:
- в основных сочетаниях для длительных нагрузок - =
0,95; для кратковременных - уг2 = 0,9;
- в особых сочетаниях для длительных нагрузок - - 0,95;
для кратковременных - = 0,8.
Наличие временных нагрузок одновременно на всех этажах
практически невозможно. Поэтому при определении продоль-
ных усилий для расчета стен, столбов, фундаментов и оснований,
которые воспринимают нагрузку от двух перекрытий и более,
полные значения нормативных нагрузок необходимо снижать
умножением на коэффициент сочетания рп:
- для. квартир жилых зданий, общежитий и гостиниц, палат
больниц и санаториев, служебных помещений, бытовых помеще-
ний промышленных предприятий
^nl=0»4+ Г- (1.1)
Vw
- для читальных, обеденных, торговых залов, участков об-
служивания и ремонта оборудования в производственных поме-
щениях
ус
^,=0,5+—— (1.2)
yjn
л л 0,6 с 0,5
’ ’ 7Ж <t3>
где А - грузовая площадь рассчитываемого элемента;
А > А, - 9 м2 при определении уп|;
А > А? - 36 м2 при определении уп2;
п - общее число перекрытий, от которых рассчитываются нагрузки
на элемент.
10
Коэффициент надежности по нагрузке Yf для равномерно
распределенных нагрузок следует принимать равным:
1,3 — при полном нормативном значении менее 2,0 кПа
(200 кгс/м2);
1,2 - при полном нормативном значении 2,0 кПа
(200 кгс/м2) и более.
Коэффициент надежности по нагрузке от веса временных
перегородок Yf = 1Л •
Полное расчетное значение снеговой нагрузки 5 на горизон-
тальную проекцию покрытия следует определять по формуле
s = sg- и, (1.4)
где Sg - расчетное значение веса снегового покрова на 1 м 2 горизонтальной
поверхности земли, принимаемое в зависимости от снегового района РФ. Зна-
чение Sg приведено в табл. 1.5.
ц - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой
нагрузке на покрытие.
При расчете стен, столбов и фундаментов зданий без пере-
падов высот у, принимается равным 1.
Таблица 1.5
Вес снегового покрова Sg на 1 м2 площади горизонтальной
поверхности земли
Снеговые районы РФ (принимаются по карте 1 обязательного приложения 5 [4 ]) I н HI IV V VI VII VIII
Расчетная нагрузка 5^ кПа (кгс/м2) 0,8 J80) 1,2 (1201 1,8 (180) 2,4 (2401 3,2 (320) 4.0 (400) 4,8 (480) 5,6 (560)
Нормативное значение снеговой нагрузки следует опреде-
лять умножением расчетного значения на кбэффициент 0,7.
Для учета ответственности зданий и сооружений, характе-
ризуемой экономическими, социальными и экологическими по-
следствиями их отказов, установлены три уровня: I - повышен-
ный, II - нормальный, III - пониженный.
Повышенный уровень ответственности следует принимать
для зданий и сооружений, отказы которых могут привести к тя-
желым экономическим, социальным и экологическим послед-
ствиям (резервуары для нефти и нефтепродуктов вместимостью
10000 м3 и более, магистральные трубопроводы, производствен-
ные здания с пролетами 100 м и более, сооружения связи высо-
той 100 м и более, а также уникальные здания и сооружения).
Нормальный уровень ответственности следует принимать
для зданий и сооружений массового строительства (жилые, об-
щественные, производственные, сельскохозяйственные здания и
сооружения).
Пониженный уровень ответственности следует принимать
для сооружений сезонного или вспомогательного назначения
(парники, теплицы, летние павильоны, небольшие склады и по-
добные сооружения).
При расчете несущих конструкций и оснований следует
учитывать коэффициент надежности по ответственности уп, при-
нимаемый равным: для I уровня ответственности — более 0,95,
но не более 1,2; для II уровня — 0,95; для III уровня — менее 0,95,
но не менее 0,8 [5].
1.2. Материалы, применяемые для каменных
и армокаменных конструкций
Материалами для каменных конструкций являются различ-
ные камни, блоки, панели и строительный раствор. Способы из-
готовления материалов, требования к ним и методы испытаний
подробно излагаются в курсе «Строительные материалы». Пред-
ставим сведения лишь о некоторых свойствах материалов, имею-
щих наиболее важное значение при применении их в каменных
конструкциях.
1,2,1. Каменные материалы
Номенклатура каменных материалов для каменных и армо-
каменных конструкций очень разнообразна и включает как ис-
кусственные, так и природные материалы.
Каменные конструкции выполняют из глиняного кирпича,
керамических камней, силикатного кирпича, камней и крупных
блоков из тяжелых цементных и силикатных бетонов, бетонов на
пористых заполнителях, ячеистых бетонов, из камней осадочных
и вулканических горных пород (главным образом плотных изве-
стняков, известняков-ракушечников и туфов), крупных блоков
и панелек, изготовленных на заводах или полигонах из кирпича,
керамических или природных камней.
На рис. 1.1 приведена общая схема применяемых для кладок
каменных материалов.
Рис. 1.1. Каменные материалы, применяемые для кладки
Кроме того, каменные материалы и изделия можно класси-
фицировать следующим образом:
- для ручной кладки массой до 31 кг;
- крупные блоки;
- стеновые панели;
- фасадные изделия.
Основной характеристикой каменных материалов, приме-
няемых для несущих конструкций, является их прочность, ха-
рактеризуемая марками. Марки камней означают их временное
сопротивление (предел прочности) сжатию (кгс/см2) и предел
прочности при изгибе. Временное сопротивление пустотелых
камней определяется по площади брутто. Показатели прочности
каменных материалов зависят от размеров и формы испытывае-
мых образцов. Для различных видов каменных материалов раз--
меры и формы образцов, а также методы испытаний регламенти-
рованы ГОСТами [8-16]. Для кладки применяют марки камней
прочностью от 0,4 до 100 МПа.
К каменным материалам, применяемым для кладки наруж-
ных стен и фундаментов, предъявляются также требования по
морозостойкости, водостойкости, плотности, проценту пустот-
ности, форме, размерам, внешнему виду (для фасадных поверх*
ностей).
Морозостойкость каменных материалов в значительной
степени определяет их долговечность. Кладка, находящаяся под
воздействием атмосферных осадков и влаги, поступающей из
внутренней (теплой) и наружной (холодной) частей стены, пе-
риодически увлажняется. Вода, проникшая в поры и трещины
камня, замерзает при определенной температуре и, уве-
личиваясь в объеме, стремится разорвать стенки пор. Чем боль-
ше воды попадает внутрь кладки, тем более значительные внут-
ренние напряжения возникают в материале при замерзании.
Морозостойкость каменных материалов определяется мар-
ками F, обозначающими количество циклов замораживания и
оттаивания в насыщенном водой состоянии, которое эти ма-
териалы выдерживают без видимых повреждений (разрушение,
расслоение, растрескивание, выкрашивание), а также без сниже-
ния прочности образцов более 25% при испытаниях, прове-
денных согласно требованиям ГОСТа [18].
Установлены следующие марки каменных материалов по
морозостойкости: F10,15, 25, 35, 50, 75,100,150» 200,300. Для
бетонов марки по морозостойкости те же, кроме F10.
Проектные марки по морозостойкости каменных материа-
лов-для наружной части стен (на толщину 12 см) и для фунда-
ментов (на всю толщину), возводимых в средних климатических
условиях, в зависимости от предполагаемого срока службы кон-
струкций, приведены в табл. 1.6 [1].
Степень надежности определяется по долговечности камен-
ных конструкций. Установлены три степени надежности конст-
рукций: I - со сроком службы не менее 100 лет; II - то же не менее
50 лет; III - то же не менее 25 лет.
Замкнутые воздушные пустоты являются более эффектив-
ной теплоизоляцией, чем плотная масса камня, поэтому для
улучшения теплоизоляционных свойств камней, а также сниже-
ния их массы и расхода материалов в них устраиваются тепло-
технические пустоты. При объеме таких пустот до 15 - 20% теп-
лотехнические показатели камня незначительно отличаются
14
от показателей сплошного камня и их условно относят к сплош-
ным. Для улучшения теплоизоляционных свойств в камнях уст-
раивают возможно большее количество узких щелевидных пус-
тот, расположенных перпендикулярно тепловому потоку в стене,
или большое количество пустот другой формы, расположенных
по всему объему камня. Важным условием для улучшения теп-
лотехнических свойств камней является уменьшение их плотно-
сти. Применение для наружных стен отапливаемых зданий кам-
ней малой плотности и камней с эффективными в теплотехни-
ческом отношении пустотами во многих случаях позволяет зна-
чительно уменьшить толщину стен, и, следовательно, достигнуть
повышения их экономических характеристик. Однако снижение
плотности камней часто уменьшает их прочность, а иногда и мо-
розостойкость.
Таблица 1.6
Требуемые марки каменных материалов по морозостойкости
Вид конструкций Значения F при предполагаемом сроке службы конструкций, лет
100 50 25
1. Наружные стены или их облицовка
в зданиях с влажностным режимом
помещений:
сухим и нормальным 25 15 15
влажным 35 25 15
мокрым 50 35 25
2. Фундаменты и подземные части стен:
из кирпича глиняного 35 25 15
пластического прессования
из природного камня 25 15 15
Примечания: 1. Марки по морозостойкости камней, блоков и панелей, изготов-
ляемых из бетонов всех видов, следует принимать в соответствии с[3].
2. Марки по морозостойкости, приведенные в поз. 1 для облицовок толщиной
менее 35 мм, повышаются на одну ступень, но не вышеТЗО.
3. Марки по морозостойкости каменных материалов, приведенные в поз. 2, приме-
няемых для фундаментов и подземных стен, следует повышать на одну ступень,
если уровень грунтовых вод ниже планировочной отметки земли менее чем на 1м.
4- Проектные марки устанавливаются только для материалов, из которых
возводится верхняя часть фундаментов (до половины расчетной глубины про-
мерзания грунта).
5. Для наружных стен многослойной кладки при толщине наружного слоя не более
120 мм, за которым располагается утеплитель, марку по морозостойкости лице-
вого слоя следует принимать на одну ступень больше, чем основной кладки.
15
Морозостойкость каменных материалов взаимосвязана с их
водопоглощением, которое не всегда соответствует их пористос-
ти. Так, водопоглощение керамического кирпича меньше, чем
силикатного, хотя его пористость больше. В керамическом кир-
пиче поры частично спекшиеся и закрытые, а в силикатном кир-
пиче - открытые в виде выходящих наружу каналов, образую-
щихся при выходе из толщи кирпича пара высокого давления.
Шлакобетонные камни и некоторые другие виды бетонных кам-
ней обладают значительным водопоглощением: частично погру-
женные в воду, они всасывают ее всем своим объемом.
К каменным материалам и изделиям, применяемым при
ручной кладке, относятся:
1. Кирпич трех видов
- керамический (глиняный) одинарный и утолщенный пол-
нотелый пластического прессования с размерами в плане
250x120 (288x138) мм, толщиной 65 и 88 мм [9];
- силикатный одинарный и утолщенный (рядовой, лицевой,
декоративный) [10];
- легковесный - включает самые разнообразные сорта кир-
пича, объединенные одним общим признаком - малой плотнос-
тью (р< 1500 кг/м3); к ним относятся кирпич пористый, трепель-
ный, глино-трепельный, пустотелый, дырчатый, шлаковый и др.
(рис. 1.2). Основные виды кирпича и их характеристики приве-
дены в табл. 1.7.
Следует отметить, что за рубежом марки выпускаемого гли-
няного кирпича значительно выше. Так, в США (по методам ис-
пытаний в нашей стране) средняя марка производимого кирпича
- 400, а кирпич марок 125 и менее составляет только 6% объема
производства. В Канаде кирпич выпускают марок 125-500, при-
чем 80% объема производства - марка 400; в Англии - 50-700;
ЧР, Германии, Франции и других странах - 150-300.
Аналогично обстоит дело и с размерами кирпича. В РФ про-
ектировщики вынуждены назначать толщину стен, кратную ши-
рине кирпича со швом (130 мм). За рубежом наравне с кирпичом
шириной 120 (115) мм выпускается кирпич шириной 150,180(175)
и 200 мм (Швейцария, Германия, Швеция, Финляндия и т.д.).
16
a
Рис. 1.2. Кирпич глиняный пластического прессования с пустотами:
а - круглыми; б - щелевидными; 1-7 - тип кирпича
Таблица 1.7
Виды и характеристики кирпича
Вид кирпича Плотность р, кг/м3 Марки
Глиняный обыкновенный пластического - *- формования 1700-1900 50-300
То же полусухого прессования 1800-2000 75-200
Силикатный 1800-2000 75-200
Глиняный пустотелый (дырчатый» пористо- . дырчатый) пластического формования 1300-1450 50-150
_ Глиняный пустотелый полусухого прессования Не более 1500 75-150
Строительный легковесный (глиняный пористый и трепельный) 700-1450 35-100
Шлаковый 1200-1800 25-75
2 А. И. Белов. А. И. Габитов
Керамический кирпич изготавливают способом полусухого
прессования или пластического формования из глинистых и крем-
неземистых пород и промышленных отходов, обожженных в печах.
Одинарный и утолщенный кирпич может быть полнотелым
(без пустот и с технологическими пустотами, объем которых со-
ставляет не более 13%) и пустотелым. Марка кирпича по морозо-
стойкости F15-F50. Условное обозначение керамических кир-
пичей, указываемое на рабочих чертежах, состоит из названия,
вида, марки по прочности и морозостойкости, обозначения стан-
дарта [9], например, К-Ю0/1/15/ГОСТ530-95 - кирпич керами-
ческий полнотелый одинарный марки по прочности 100, марки
по морозостойкости F15, или КП-У125/25/ГОСТ530-95 - кир-
пич керамический утолщенный марки по прочности 125,
по морозостойкости F25.
Водопоглощение для керамических кирпичей должно быть
не менее 8% для полнотелых и не менее 6% - для пустотелых.
Для определения предела прочности при сжатии керами-
ческого кирпича испытывают образец, по форме близкий к кубу,
изготовленный из двух половинок распиленного на две части
кирпича. Кроме определения прочности на сжатие производится
определение прочности на растяжение при изгибе. Для этого об-
разец из полного кирпича испытывается как балка, лежащая на
двух опорах, с расчетным пролетом 200 мм и загружением сосре-
доточенной силой в середине пролета. Прочностные характерис-
тики кирпича приведены в табл. 1.8 [9].
Сравнивая опытные средние арифметические пределы
прочности с нормируемым ГОСТом, по ближайшему меньшему
значению определяют марку. При этом пределы прочности от-
дельных образцов не должны быть меньше определенного мини-
мума, установленного ГОСТом для каждой марки кирпича.
Предел прочности кирпича на растяжении и срезе меньше,
чем при сжатии. При центральном растяжении он составляет
всего 5—10 % предела прочности при центральном сжатии. Мо-
дуль упругости Ек керамического кирпича пластического фор-
мования - 9,8-103-19,6-103 МПа, полусухого прессования -
19.6-103 - 39-103 МПа.
Силикатный кирпич изготавливают.способом прессования
увлажненной смеси из кремнеземистых материалов и извести
или других известесодержащих вяжущих с применением
пигментов и без них с последующим твердением под действием
18
Таблица 1.8
Предел прочности при сжатии керамических камней и кирпича и изгибе керамического кирпича
Предел прочности, МПа (кгс/см2)
Марка изделия при сжатии при изгибе
всех видов изделий полнотелого кирпича пластического формования кирпича полусухого прессования и пустотелого кирпича утолщенного кирпича
средний для 5 образцов наименьший для отдельного образца средний для 5 образцов наименьший для отдельного образца средний для 5 образцов наименьший для отдельного образца средний для 5 образцов наименьший для отдельного образца
300 30,0(300) 25,0(250) 4,4(44) 2,2(22) 3,4(34) 1.7(17) 2,9(29) 1,5(15)
2S0 25,0(250) 20,0(200) 3,9(39) 2,0(20) 2,9(29) 1.5(15) 2,5(25) 1,3(13)
200 20,0(200) 17,5(175) 3.4(34) 1.7(17) 2,5(25) 1.3(13) 2,3(23) 1,1(11)
175 17,5(175) 15.0(150) 3,1(31) 1,5(15) 2,3(23) 1.1(11) 2,1(21) 1.0(10)
150 15,0(150) 12,5(125) 2,8(28) 1,4(14) 2,1(21) 1,0(10) 1,8(18) 0,9(9)
125 12,5(125) 10,0(100) 2,5(25) 1.2(12) 1,9(19) 0,9(9) 1,6(16) 0,8(8)
100 10,0(100) 7,5(75) 2,2(22) 1.1(11) 1,6(16) 0,8(8) 1,4(14) 0.7(7)
75 7,5(75) 5,0(50) 1Л(18) 0,9(9) 1,4(14) 0,7(7) 1,2(12) 0.6(6)
Для кирпича и камней с горизонтали 1ым расположением пустот
100 10,0(100) 7,5(75) - м - м
75 7,5(75) 5,0(50) «• - «в м
50 5,0(50) 3,5(35) «• 4В м м «•
35 3,5(35) 2,5(25) - «• «• м «•
25 2,5(25) 1.5(15) - - Ш
Примечание: Предел прочности при изгибе определяют по фактической площади кирпича без вычета площади
пустот.
насыщенного пара в автоклаве. Кирпич может быть одинарным
(толщина 65 мм) и утолщенным (толщина88 мм), полнотелым и
пустотелым [10]. По прочности кирпич изготавливаю марок 75,
100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, а по морозостойкости - марок
F15, F25, F35, F50. В зависимости от назначения кирпич изготов-
ляют рядовым или лицевым.
Условное обозначение силикатного кирпича аналогично ке-
рамическому. Например: СОР-150/15 ГОСТ379-95 - кирпич си-
ликатный одинарный рядовой марки по прочности 150, марки по
морозостойкости F15, или СУЛ-200/35 ГОСТ379-95 - кирпич
силикатный утолщенный лицевой марки по прочности 200, мар-
ки по морозостойкости F35.
Как и для керамического кирпича марку силикатного кир-
пича по прочности устанавливают по значению пределов проч-
ности при сжатии и изгибе, получаемых при испытании анало-
гичных образцов. Значения прочностных характеристик сили-
катного кирпича приведены в табл. 1.9 [10].
Таблица 1.9
Предел прочности при сжатии силикатных камней и кирпича
и изгибе силикатного кирпича
Марка изделия Предел прочности, МПа (кгс/см2)
при сжатии при изгибе
всех видов изделий одинарного и утол- щенного полнотело- го кирпича утолщенного пустотелого кирпича
средний для 5 образцов наименьший для отдельного образца средний для 5 образцов наименьший для отдельного образца средний для 5 образцов наименьший ; для отдельного образца
300 30,0(300) 25,0(250) 4,0(40) 2,7(27) 2.4(24) 1,8(18)
250 25,0(250) 20,0(200) 33(35) 2,3(23) 2,0(20) 1,6(16)
200 20,0(200) 17,5(175) 3,2(32) 2,1(21) 1,8(18) 13(13)
175 175(175) 15,0(150) 3,0(30) 2,0(20) 1.6(16) 13(12)
150 15,0(150) 125(125) 2.7(27) 1,8(18) 15(15) 1.1(11)
125 12,5(125) 10,0(100) 2.4(24) 1.6(16) 1,2(12) 0,9(9)
too 10,0(100) 7,5(75) 2,0(20) 1.3(13) 1,0(10) 0,7(7)
75 7,5(75) 5,0(50) 1.6(16) 1.1(11) 0,8(8) 0,5(5)
Примечания: 1. Предел прочности при изгибе определяют по фактической
площади кирпича без вычета площади пустот.
2. Марка по прочности лицевого кирпича должна быть не менее 125, лицевых
камней - 100.
20
Модуль упругости силикатного кирпича 9,8-103-19,6-103 МПа.
Лицевые керамические и силикатные кирпичи изготавлива-
ют из марки по прочности 75-300 (силикатного - марки не менее
125), а марки по морозостойкости F25-F50 [10, И J. По виду ли-
цевой поверхности они подразделяются:
- с гладкой лицевой поверхностью;
- с рельефной лицевой поверхностью;
- с офактуренной поверхностью.
Водопоглощение лицевых кирпичей составляет 6-28 % в за-
висимости от применяемых для их изготовления материалов.
2. Керамические, силикатные и бетонные камни. Керами-
ческие и силикатные камни изготавливают только пустотелыми
с различным количеством пустот в зависимости от используе-
мых материалов и назначения камня [9, 10J. Большая пустот-
ность принимается в камнях для несущих элементов и для пере-
крытий. Объем пустот в этих случаях достигает 60%. Такие кам-
ни даже при сравнительно больших размерах имеют малый
объемный вес, что позволяет укладывать их вручную. Отдель-
ные виды камней показаны на рис. 1.3,1.4.
По назначению камни делятся:
- для панелей (виброкирпичных и др.) и кладки несущих и
самонесущих стен зданий;
- для панелей и кладки внутренних стен и перегородок, для
заполнения каркасов;
- для перекрытий.
Показатели морозостойкости и водопоглощения для кера-
мических и силикатных камней аналогичны показателям для
кирпича.
Марка камней по прочности устанавливается по значению
предела прочности при сжатии, при этом испытание проводят на
образцах из целых камней. Прочностные характеристики кера-
мических и силикатных камней приведены соответственно в
табл. 1.8,1.9.
Камни бетонные стеновые могут быть полнотелые и пусто-
телые [15]. Их изготавливают на цементном, известковом, шла-
ковом или гипсовом вяжущем. Камни подразделяют на целые,
продольные половинки и перегородочные, а также на рядовые и
лицевые. По назначению бетонные камни подразделяются на
камни для вертикальных элементов конструкций (стен, перего-
21
родок, фундаментов, столбов) и для перекрытий (в настоящем
пособии не рассматриваются). В зависимости от средней плот-
ности и теплопроводности камней они подразделяются на три
группы: эффективные р<1400 кг/м3; условно эффективные -
Р”1401-1650 кг/м3; тяжелые - р>1650 кг/м3. Средняя плот-
ность пустотелых камней не должны превышать 1650 кг/м3,
а для полнотелых камней - 2200 кг/м3.
Рис. 1.3. Камни керамические пустотелые:
а - одинарный; б - укрупненный (целый или половинка) камень
22
Кь
со
Рис. 1.4. Виды силикатных пустотелых изделий: а - камень 14 пустотный (диаметр отверстий 30-32 мм, пустотность
28-30 %); б - камень 11 пустотный (диаметр отверстий 27-32 мм, пустотность 22-25 %); в - кирпич 3 пустотный (диаметр
отверстий 52 мм, пустотность 15%)
Размеры камней составляют 390x190x188; 390x90x188;
590x90x188 (перегородочный) мм. Допускается изготовление
камней и с размерами 410x200x200; 288x288x138 и 288x138x138
мм. Некоторые виды пустотелых бетонных камней приведены на
рис. 1.5.
Рис. 1.5. Камни бетонные пустотелые: а - трехпустотные; б - со щелевидны-
ми пустотами; 1- ложковый; 2 - тычковый; 3 - целый; 4 - продольная поло-
винка
Прочность бетонных камней определяется их пределом
прочности при сжатии, в соответствии с которым они подразде-
ляются на марки М25-М200. Испытания проводятся с образца-
ми из целых камней, при этом результаты испытаний должны
быть не меньше значений, приведенных в табл. 1.10 [15].
По морозостойкости камни подразделяются на марки F50-
F15. Морозостойкость перегородочных камней и камней на гип-
совом вяжущем не регламентируется.
В зависимости от типов, марок, плотности и морозостойкос-
ти бетонным камням присваивают условные обозначения. На-
пример, СКЦ-1Л125/1600/25 ГОСТ 6134-84 - стеновой
24
бетонный лицевой камень на цементном вяжущем, размером
390x190x188 мм, марки 125, плотностью 1600 кг/м3, морозостой-
костью F25 или СКИ-1Р75/1500/15 ГОСТ 6133-84- рядовой ка-
мень на известковом вяжущем, размером 390x90x188 мм, марки
75, плотностью 1500 кг/м3, морозостойкостью F15.
Таблица 1.10
Предел прочности бетонных камней при сжатии
Марка камня Предел прочности при сжатии по сечению (без вычета площади пустот для пустотелых изделий), МПа (кгс/см2), не менее Марка камня Предел прочности при сжатии по сечению (без вычета площади пустот для пустотелых изделий), МПа (кгс/см2), не менее
средний для трех образцов наименьший для отдельных образцов средний для трех образцов наименьший для отдель- ных образцов
200 20.0(200) 15,0(150) 75 7,5(75) 5,0(50)
150 15.0(150) 12,5(125) 50 5,6(50) 3,5(35)
125 12.5(125) 10,0(100) 35 3,5(35) 2,8(28)
100 10.0(100) 25 2.5(25) 2,0(20)
Лицевые бетонные камни изготавливают с неокрашенными
или окрашенными лицевыми поверхностями с маркой по проч-
ности на сжатие не менее 75, по морозостойкости - не менее 25.
Большое применение для кладки стен находили и находят
бетонные камни со шлаковым заполнителем, однако опыт их эк-
сплуатации показывает, что эти камни не всегда оказываются
морозостойкими и воздухостойкими, особенно при применении
топливных шлаков бурых углей. Причиной недолговечности бе-
тона на топливных шлаках является наличие в последних несго-
ревших частиц угля и сернистых соединений, способных к окис-
лению на воздухе, что приводит к самопроизвольному распаду
шлаков. Значительное количество угля в шлаке увеличивает
также водопоглощение шлака и тем самым снижает морозостой-
кость бетона. Для обеспечения прочности и долговечности шла-
кобетонов должно производиться обогащение топливных шла-
ков с целью освобождения их от несгоревшего угля и других
вредных примесей.
Пустотелые бетонные камни изготавливают нескольких ти-
пов, однако, большими преимуществами как по теплотехничес-
ким показателям, так и по прочности кладки имеют камни
со щелевидными (несквозными) пустотами (рис. 1.5, а).
25
Трехпустотные камни (рис. 1.5, б), имеющие крупные сквозные
пустоты, по теплотехническим расчетам в большинстве случаев
требуют засыпки пустот шлаками, что усложняет ведение клад-
ки. Кроме этого, в кладках из этих камней пустоты тычкового
и ложкового рядов не полностью совпадают, что снижает факти-
ческую площадь опирания смежных по высоте рядов кладки
и приводит к неравномерному распределению напряжений, сни-
жая прочность кладки.
3. Крупноразмерные бетонные блоки, применяемые для
кладки стен, подвалов, могут быть сплошные (ФБС), сплошные
с вырезом для укладки перемычек и пропуска коммуникаций
под потолками подвалов и технических подпольев (ФБВ) и
пустотные (с открытыми вниз пустотами) (ФБП) [12]. Блоки
изготавливают из тяжелого бетона, керамзитобетона и плотного
силикатного бетона с плотностью (в высушенном до постоянно-
го веса состояния) не менее 1800 кг/м3. Сплошные блоки приме-
няют также для фундаментов.
Блоки изготавливают со следующими размерами:
-длина (1) 880,1180 и 2380 мм;
- ширина (Ь) 300,400,500 и 600 мм;
- высота (h) 290 и 580 мм.
Для изготовления блоков применяют бетоны классов
по прочности на сжатие:
- тяжелого и легкого В7,5 (3,5)-В12,5 (15);
- из плотного силикатного бетона В15 (12,5).
Морозостойкость и водонепроницаемость бетона блоков
назначается в проекте в зависимости от режима эксплуатации
конструкции и климатических условий района строительства
в соответствии с требованиями [3].
Условные обозначения блоков на чертежах следующие:
ФБС 24.4.6-Т (Л, С) ГОСТ 13579-78 - блок типа ФБС (ФБВ,
ФБП) длиной 2380 мм, шириной 400 мм и высотой 580 мм из
тяжелого (из легкого, из плотного силикатного) бетона или ФБВ
9.4.6-Л (Т,П) ГОСТ 13579-78 - блок типа ФБВ, длиной 880 мм,
шириной 400 мм и высотой 580 мм, из легкого (тяжелого,
из плотного силикатного) бетона.
4. Фасадные изделия применяют для улучшения внешнего
вида зданий и повышения долговечности стен. Для облицовки
26
наружных стен кирпичных зданий применяют лицевые кирпич
и камни, перевязанные с их внутренней частью тычковыми ряда-
ми. Для кладки поясков, карнизов и других архитектурных дета-
лей могут применяться профильные лицевые кирпичи и камни.
Для облицовки фасадов зданий применяют бетонные
и железобетонные плиты, изготавливаемые из тяжелого цемент-
ного или силикатного бетона. Для этих же целей используют об-
лицовочные плиты из природного камня, в том числе для уни-
кальных зданий плиты из мрамора, гранита, базальта (21,22].
Для облицовки кирпичных и керамических панелей и круп-
ных блоков применяют ковровые облицовочные материалы
в виде керамических или стеклянных плиток, наклеенных лице-
вой поверхностью на бумажную основу [23,24].
Кроме указанных изделий для облицовки наружных стен
из кирпичной кладки и стен из панелей и кирпичных блоков ис-
пользуют штучные керамические плитки, которые могут быть
с глазурованной и неглазурованной, гладкой или рельефной ли-
цевой поверхностью.
5, Естественные камни. В настоящее время естественные
каменные материалы применяются для каменных конструкций
в меньших объемах, хотя они сохраняются в эксплуатируемых
зданиях в крупных населенных пунктах в фундаментах, стенах под-
валов, а также применяются во вновь строящихся зданиях в ука-
занных конструкциях и конструкциях наземной части в небольших
населенных пунктах и сельской местности. Достаточно широко они
применяются в качестве облицовочных изделий [21,22].
По степени и характеру обработки поверхностей естествен-
ные (природные) камни, применяемые в строительстве, разделя-
ют на следующие разновидности:
рваный бут- необработанный камень с-ломаными гранями,
острыми углами, без плоских сторон;
постелистый бут - камень с двумя примерно параллельны-
ми естественными плоскостями (постелями);
бутовая плита - постелистый бут, имеющий форму плиты;
бут под скобу - камень с грубо отесанными постелями и гру-
бо околотыми боковыми поверхностями;
тесаные камни: грубой тески - с выступами до 2 см; получи-
стой тески - с выступами до 1 см; чистой тески - с выступами
27
до 0,2 см. Высоту тесаных камней в кладках принимают не менее
12 см. Масса одного камня не должна превышать 40 кг.
Необработанные и грубообработанные камни плотных по-
род, как правило, применяют для кладки фундаментов и стен
подвалов зданий.
Тесаные камни с фактурами, полученными обработкой
(бугристые, рифленые, шлифованные, зеркальные и др.), приме-
няют для облицовок. Изготавливают их из пород средней твер-
дости (мраморов, песчаников, известняков и др.) или твердых
пород (гранитов, кварцитов, лабрадоритов и др.). Последние
применяются, как правило, при повышенных требованиях к дол-
говечности или архитектурному оформлению здания.
Характеристики отдельных видов каменных материалов из
горных пород приведены в табл. 1.11 [2].
Таблица 1.11
Плотность и пределы прочности природных камней
иэ горных пород
Вид камня Плотность, кг/м3 Предел прочно- сти, МПа Наиболее рас- пространенные марки камня
от до
Известняк плотный, прочный 2000-2600 15 200 200,300. 400,600
Мрамор 2500-2800 100 300 1000
Песчаник 2100-2800 10 200 300,400,500, 600.800
Гранит 2500-2800 100 320 1000
Сиенит 2500-2900 150 200 1000
Диабаз 3000 200 400 1000
Базальт 2700-3300 100 400 1000
Вулканические туфы: артикскнй (Армения) тедзамский (Грузия) 900-1500 1200 3,5 9,0 15 15 35,75,100 50.75,100
Известняки пильные малой прочности: крымский желтый (ев- паторийский) крымский белый (кер- ченский) одесский молдавский бакинский: пористый более плотный 900-1200 1200-1400 1100-1300 1400-1600 1300-1400 1500-2000 0,4 0,7 0,7 1,5 0,7 2,5 1.5 2,5 1.5 5,0 1.5 15 4,7,10 7.10,15 7,10,15 15,25,35 7,10,15 35,50,75,100,150
Мел 1300-1900 1.5 7,5 15.25.35,50
28
Камни легких пород выпиливают с помощью камнерезных
машин и используют в виде параллелепипедов для кладки над-
земных стен. Благодаря пористости они имеют хорошие тепло-
изоляционные свойства. Однако морозостойкость их относи-
тельно низка, в связи с чем применяются они для частей зданий,
не подвергающихся интенсивному увлажнению и заморажи-
ванию. Обычные размеры пиленых камней 490x240 мм или
390x190 мм при высоте 188 мм.
1.2.2. Растворы для каменных кладок
Раствор для кладки - это правильно подобранная смесь вя-
жущего, мелкого заполнителя, воды и специальных добавок
(в необходимых случаях) с последу ющим ее твердением после
укладки в дело.
Растворы в каменной кладке предназначены для:
- связывания между собой отдельных камней;
- передачи усилий с одних камней на другие, распределяя
их более равномерно по площади камня;
- уменьшения продуваемости и влагопроницаемости кладки.
Растворы для кладки очень разнообразны. Они разли-
чаются по виду вяжущего, заполнителей, плотности, назначе-
нию и прочности, которая зависит от количества вяжущего и его
активности.
По виду вяжущего вещества строительные растворы подраз-
деляются на цементные (на портландцементе или его разновид-
ностях), известковые (на воздушной или гидравлической извес-
ти), гипсовые (на основе гипсовых вяжущих) и смешанные
(на цементно-известковом, цементно-глиняном, известково-
гипсовом вяжущем). Растворы, приготовленные на одном вяжу-
щем, называют простыми, а на нескольких вяжущих - смешан-
ными (сложными).
Вяжущие делятся на воздушные и гидравлические:
- воздушные вяжущие способны твердеть и сохранять свою
прочность только на воздухе (воздушная известь, гипсовые вя-
жущие);
- гидравлические вяжущие способны твердеть и на воздухе,
и в воде (цемент, гидравлическая известь).
По виду заполнителя и плотности растворы подразделяют-
ся на: тяжелые - на речном или горном песке и тяжелых шлаках
с плотностью в сухом состоянии р> 1500 кг/м3; легкие - на пес-
ках из легких шлаков или легких естественных каменных пород
(пемза, туф, ракушечник и т.д.) с плотностью р<1500 кг/м3. Лег-
кие растворы получают также с помощью пенообразующих доба-
вок - поризованные растворы.
По назначению строительные растворы бывают кладочные
(для каменной кладки, монтажа стен из крупнопанельных эле-
ментов), отделочные (для оштукатуривания помещений, нанесе-
ния декоративных слоев на стеновые блоки и панели), специаль-
ные, обладающие особыми свойствами (гидроизоляционные,
акустические, рентгенозащитные).
Вяжущее выбирают в зависимости от назначения раствора,
предъявляемых к нему требований, температурно- влажностно-
го режима твердения и условий эксплуатации зданий и сооруже-
ний.
Цементные растворы, широко применяемые как в сухих, так
и во влажных условиях, приготавливаются на портландцементе.
Для подземных кладок при агрессивных грунтовых водах приме-
няют растворы на пуццолановых цементах.
Вода для затворения растворов не должна содержать приме-
сей, оказывающих вредное влияние на твердение вяжущего ве-
щества. Для этих целей пригодна водопроводная вода.
В состав растворов, предназначенных для применения в
зимних условиях, вводят ускорители твердения, а также добав-
ки, снижающие температуру замерзания воды (хлористый каль-
ций, хлористый натрий, поташ, нитрат натрия и др.).
Состав строительного раствора обозначают количеством
(по массе или объему) материалов на 1 м3 раствора или относи-
тельным соотношением (по массе или объему) исходных сухих
материалов. При этом расход вяжущего принимают за 1. Для
простых растворов, состоящих из вяжущего и не содержащих
минеральных добавок, состав обозначают, например, 1:4, т.е.
на 1 мае. ч. вяжущего приходится 4 мае. ч. песка. Смешанные ра-
створы, состоящие из двух вяжущих или содержащие минераль-
ные добавки, обозначают тремя цифрами, например, 1:3:4 (це-
мент : известь: песок).
Для получения ровного шва в кладке с оптимальной толщи-
ной 8-12 мм раствор должен обладать таким свойством, как удо-
боукладываемость, т.е. способностью укладываться на основа-
ние тонким слоем с заполнением всех его неровностей без специ-
зо
ального уплотнения. Удобоукладываемость растворных смесей
обуславливается их подвижностью и водоудерживающей спо-
собностью.
Подвижность - способность растворной смеси растекаться
под действием собственной массы. Подвижность определяют (в
см) глубиной погружения в растворную смесь эталонного конуса
массой 300 г с углом вершины 30е и высотой 15 см. Конус погру-
жают в растворную смесь вершиной: чем глубже он погружается,
тем большей подвижностью обладает растворная смесь.
Степень подвижности смеси зависит от количества воды
затворения, от состава и свойств исходных материалов. Для по-
вышения подвижности растворных смесей в их состав вводят
пластифицирующие добавки, а также поверхностно-активные
вещества.
Подвижность строительных растворов в зависимости от их
назначения и способа укладки должна быть следующей, см:
Кладка стен:
из кирпича, бетонных камней, камней из легких горных по-
род -9-13;
из пустотелого кирпича керамических камней - 7-8;
Заполнение горизонтальных швов при монтаже стен из бе-
тонных блоков и панелей; расшивка вертикальных и горизон-
тальных швов - 5-7;
Бутовая кладка - 4-6;
Заполнение пустот в бутовой кладке - 13-15.
Водоудерживающая способность - свойство растворной
смеси удерживать воду при укладке ее на пористое основание и
не расслаиваться в процессе транспортирования. Водоудержива-
ющая способность зависит от соотношения составных частей ра-
створной смеси. Она повышается при увеличении расхода це-
мента, замене части цемента известью, введении высокодисперс-
ных добавок (золы, глины и др.), а также некоторых поверхност-
но-активных веществ.
Прочность затвердевшего раствора зависит от активности
вяжущего, водоцементного отношения, длительности и условий
твердения (температуры и влажности окружающей среды). При
укладке раствора на пористое основание, способное интенсивно
отсасывать воду, прочность затвердевшего раствора выше, чем
того же раствора, уложенного на плотное основание.
31
Прочность раствора характеризуется его маркой, которую
устанавливают по пределу прочности при сжатии образцов в
виде кубиков размером 70,7x70,7x70,7 мм или половинок бало-
чек размером 40x40x160 мм, полученных после испытания их на
изгиб, после 28 сут. твердения при 20±2 °C. Нормами предусмот-
рены следующие марки растворов: 4,10,25,50,75,100,150,200.
Морозостойкость растворов определяют числом циклов по-
переменного замораживания и оттаивания до потери 15% перво-
начальной прочности (или 5% массы). По морозостойкости ра-
створы подразделяют на марки F10-F300.
Выбор марки раствора производится в зависимости от вида
и условий работы конструкции, а также от степени долговечнос-
ти зданий (табл. 1.12,1.13).
Таблица 1.12
Марки растворов для каменной кладки
Вид раствора Степень долговечности зданий
I II IB
Подземные конструкции (ниже гидроизоляционнс )ГО слоя)
Цементно-известковый при заполнении водой объема пор грунта, %:
•до 50 25 10 10
50-80 50 25 10
Цементно-глиняный при заполнении водой объема пор грунта, %:
до 50 25 10 10
50-80 50 25 10
Цементный с пластифицирующими добавками при заполнении водой более 80% объема пор 50 25 10
грунта
Надземные конструкции
Цементно-известковый при относительной влажности помещений, %:
до 60 10 10 4
61-75 25 25 10
более 75 50 25 10
Цементно-глиняный при относительной влаж- ности помещения, %:
до 60 10 10 5
61-75 25 25 25
более 75 50 50 25
32
Таблица 1.13
Составы растворов по объему
с применением вяжущих различных видов
Марка Марка раствора
вяжу- 200 150 100 75 50 25 10 4
него
Составы цеменпю-извеспювых и цементно-глиняных растворов для надземных
и подземных конструкций
А При относительной влажности воздуха помещений до 60% и для фундаментов
в маловлажных грп /нтах
500 1.0,23 1034 1:0,5:55 1037 - - -
400 10.1:25 1:0,23 1:0,4:43 1035,6 10.9:8 - -
300 - 10,1:25 1:0,23,5 1:0,34 10,6-6 1:1,4:10,5 •
200 - - - 10,1:25 1:0Д4 1037 -
150 - - - • - 1034 1:1,29,5
100 - - - - - 10,1:2 1:0,55
50 * - - - - - 1:0,1:25 10,7:6
25 - - - * - - - 10,23
Б. При относительной влажности воздуха помещений свыше 60% и для фундаментов
вовлажн ых грунтах
500 10,23 1034 1:0,535 10,67 - - - -
400 10,1:25 1:033 10,4:4,5 10,55,5 10,9:8 • - -
300 • 10.1:25 1:0,23,5 10,235 10,6-6 1:1:10.5 - -
1:1:9*
200 • - - - юд-о, 1037 119 -
4 1037*
150 - - - - 1034 1035 -
100 - - - - * 10,1:2 - -
Составы цементных растворов для фундаментов и других конструкций, расположен-
ных в насыщенны? с водой грунтах и ниже уровня ц ТуНТОВЬО :вод
500 1:03 1:0:4 1053 10:6 - - - -
400 10:2,5 1:03 1:045 1ОД5 - - - -
300 в» 102,5 1:03 10:4 1:06 * - -
200 - - 1:025 1:0.4 - - -
В числителе приведены октавы фменгто-иэвестковъсс растворов,
е знаменателе-г^менпвю-глиняньсс. ' • ” *-
Примечание. Соа?шы растворов установлены с учетам с^едующагюкаэателей:
объемная масса вяжуи^х марки от200до 500.---------1100 кг/л?
объемная масса вямуирх марки 150._____________J00 кг/л?
объемнаямасшвяжуиухмаркиап25до 100..--------------700кг/л?
объемная масса известкового теста от200до 500.......700кг/л?
объемная масса глиняного теста сглубинойпогружения в него стандартного конуса
на 130-140мм:
Расходы вяжущих на 1 м3 песка и 1 м3 раствора приведены
в табл. 1.14.
3 А. И Кггтпп Л М ГаАитпп
33
Таблица 1.14
Расход вяжущих, кг на 1м3 песка/раствора
Марка вяжущего Марка раствора
200 150 100 75 50 25 10 4
500 360 410 280 330 205 245 160 195 - - - -
/500 450 490 350 400 255 300 200 240 140 175 • - -
300 - 470 510 340 385 270 310 185 225 105 135 - -
200 • - - 405 455 280 325 155 190 - -
150 - - - - - 206 240 93 ПО -
100 - - - - - 310 330 140 165 -
50 - - - - - - 280 320 120 145
25 - - - • - - - 240 270
Примечание. Расход вяжущих на 1 м{ песка (числитель) и на 1 м* раствора
(знаменатель) относится к цементно-известковый растворам. Для рас-
творов без добавок извести и глины и растворов с добавками органических
пластификаторов микропе.нообразователей расход вяжущих устанавли-
вается на основании лабораторных данных.
Расходы вяжущих в зависимости от требуемого срока служ-
бы и влажности условий, в которых здание находится во время
эксплуатации, должны быть не ниже приведенных в табл. 1.15.
Таблица 1.15
Минимальный расход цемента, кг на 1 м3 песка, в растворах
для надземной и подземной кладки конструкций___
- г Раствор Степень долговечности зданий
I. П III
Надземная кладка с относительной влажностью воздуха помещений
до 60%; кладка фундаментов в маловлажных грунтах
I (ементно-нзвестковый 75 75
Цементно-глиняный 100 75
Цементно-известковый и цементный с органическими пластификаторами 100 75
Надземная кладка с относительной влажностью воздуха помещений
более 60%; кладка фундаментов в водонасыщенпых грунтах
Цементно-известковый 100 100
Цементно- гл пня ный 125 100
Цементно-известковый и цементный с органическими пластификаторами 125 100
34
В растворах низких марок (4 и 10) вяжущее - известь. Такие
растворы отличаются удобоукладываемостыо и хорошим сцеп-
лением с кладочным материалом, но медленно твердеют. Для ус-
корения твердения растворы готовят на тонкомолотой извести-
кипелке. Гипсовые растворы (на гипсовом вяжущем) применя-
ют при кладке гипсовых блоков. Цементы в растворах применя-
ют, как правило, вместе с другими вяжущими.
1.2.3. Материалы для армокаменных конструкций
Для армокаменных конструкций применяют кирпич всех
видов, керамические камни с щелевидными пустотами.
Марка кирпича, применяемого для армокаменных конст-
рукций, как правило, должна быть не менее 75, а камня - не менее
50. Как исключение при соответствующем обосновании может
быть допущено применение кирпича марки 50 и камня марки 35.
Марка раствора, в который укладывают арматуру, должна
быть не ниже 25, а в стенах и столбах сырых помещений, в цоко-
лях и конструкциях, находящихся в земле или на открытом воз-
духе, - не ниже 50.
Бетон, арматура и стальные изделия, применяемые в камен-
ных и армокаменных конструкциях, должны отвечать требова-
ниям СНиП 52-01-2003, СНиП II-23-81*, ГОСТ 5781-82* и
ГОСТ 6727-80*.
Для армирования каменных конструкций следует приме-
нять:
- для сетчатого армирования арматуру классов А240, В500;
- для продольной и поперечной арматуры, анкеров и связей
арматуру классов А240, А300, В500;
- для закладных деталей и соединительных накладок - сталь
в соответствии с главой СНиП 11-23-81 *.
При соответствующем обосновании допускается примене-
ние других видов сталей, используемых для армирования желе-
зобетонных конструкций.
Нормативное и расчетное сопротивления арматуры в арми-
рованной кладке принимаются по табл. 1.16,1.17.
35
Таблица 1.16
Сопротивления арматуры в армированной кладке
Вид армирования конструкций Класс арматуры
А240 АЗОО L В500(Вр-1)
R». МПа (кгс/см2) МПа (кгс/см2) Кп' МПа (кгс/см2) к. МПа (кгс/см2) Кт» МПа (кгс/см2) К. МПа (кгс/см2)
1. Сетчатое армирование 240 (2450) 160 (1630) - - 500 (5100) 250 (2550)
2. Продольная арматура в кладке: а) продольная арматура рас- тянутая б) то же, сжа- тая в) отогнутая арматура и хомуты 240 (2450) 240 (2450) 240 (2450) 215 (2190) 180 (1835) 136 (1385) 300 (3060) 300 (3060) 300 (3060) 270 (2750) 190 (1925) 215 (2190) 500 (5100) 500 (5100) 500 (5100) 415 (4230) 215 (2190) 180 (1835)
3. Анкеры и связи в кладке: а) на растворе марки 25 и выше б) на растворе марки 10 и ниже 240 (2450) 240 (2450) 195 (1970) 108 (1095) 300 (3060) 300 (3060) 243 (2475) 135 (1375) 500 (5100) 500 (5100) 330 (3340) 250 (2535)
Примечания.
1. При применении других видов арматурных сталей расчетные сопротивле-
ния, приведенные в СП 52-101-2003, принимаются не выше, чем для армату-
ры классов АЗОО или соответственно В500.
2. При расчете зимней кладки, выполненной способом замораживания, расчетные
сопротивления арматуры при сетчатом армировании принимаются с допол-
нительным коэффициентом условий работы yrsf: 0,5 - сжатие кладки в
стадии оттаивания; %it= 0,7-то же отвердевшей (после оттаивания).
Таблица 1.17
Расчетные сопротивления арматуры обойм, МПа (кгс/ см2)
Вид армирования Класс арматуры
А240 АЗОО
Поперечная арматура 150(1530) 190(1940)
Продольная арматура без непосредственной передачи нагрузки на обойму 43(440) 55(560)
То же, при передаче нагрузки на обойму с одной стороны 130(1325) 160(1630)
То же, при передаче нагрузки с двух сторон 190(1940) 240 (2450)
36
1.3. Виды каменных кладок
Выбор типов наружных и внутренних стен каменных зда-
ний производится с учетом климатических условий района стро-
ительства, наличия местных каменных материалов: кирпича, пу-
стотелых керамических и бетонных камней, природных камней,
кирпичных панелей и крупных блоков, теплоизоляционных мате-
риалов, а также температурно-влажностного режима помещений.
При возведении каменных конструкций применяются сле-
дующие виды кладок:
1. Кладки из камней правильной формы:
- сплошная из кирпича и камней;
- сплошная из крупных блоков;
- облегченная из кирпича и камней.
2. Кладки из камней неправильной формы:
- бутовые;
- бутобетонные.
Сплошные кладки выполняются из одного какого-либо ка-
менного материала; многослойные, состоящие из двух или более
слоев, - из одного или разных материалов; в облегченных клад-
ках часть основного несущего материала заменяется воздушной
прослойкой, теплоизоляционными плитами, камнями из легких
и ячеистых бетонов, минеральными засыпками и т.п.
лавное требование, предъявляемое к кладке, - это ее проч-
ность на сжатие. По установление марки кладки по пределу
прочности на сжатие носило бы слишком условный характер, так
как такая марка не смогла бы характеризовать такие показатели
кладки, как ее прочность при растяжении, срезе, изгибе. Резуль-
таты исследований показывают, что кладки одинаковой прочно-
сти на сжатие отличаются прочностью при растяжении, срезе
и другими показателями, зависящими, главным образом, от раз-
личных конструктивных факторов. Поэтому в действующих
нормах отсутствуют марки кладки.
Для расчетов каменных конструкций пользуются расчетны-
ми сопротивлениями кладки при сжатии, растяжении, изгибе
и срезе, которые определяются в зависимости от марки камня
и марки раствора. Обеспечение оптимальной прочности кладки
из камней правильной формы достигается ее монолитностью,
т.е. способностью не расслаиваться на отдельные участки.
В свою очередь, монолитность кладки обеспечивается сцеплени-
ем камней с раствором и перевязкой камней в горизонтальных
рядах. При плохой перевязке вертикальных швов поперечное
расширение, сопутствующее продольному сжатию, вызывает
при относительно небольших сжимающих напряжениях разрыв
камней, перекрывающих шов, и как следствие - преждевремен-
ное расслоение кладки на ряд тонких высоких столбиков, кото-
рые из-за продольного изгиба быстро выпучиваются, что и при-
водит к значительному снижению прочности кладки. Особенно
опасна плохая перевязка при действии неравномерных сжимаю-
щих напряжений (внецснтренном и местном сжатии), при изги-
бе, срезе и растяжении. Поэтому к перевязке кладки предъявля-
ются следующие требования:
- для кладки из полнотелого кирпича толщиной 65 мм -
один тычковый ряд на шесть рядов кладки, из кирпича толщи-
ной 88 мм и пустотелого толщиной 65 мм - один тычковый ряд
на четыре ряда кладки, а для кладки из камней при высоте ряда
до 200 мм - один тычковый ряд на три ряда кладки;
- тычки могут располагаться как в отдельных тычковых ря-
дах, так и чередоваться с ложками;
- следует учесть, что уменьшение количества тычков против
требуемого в два раза снижает прочность кладки на 25%.
1.3.1. Сплошные кладки
Наиболее часто в практике строительства применяются две
системы перевязки: цепная и многорядная (рис. 1.6,1.7). Следу-
етитметить, что прочность кладки па сжатие практически одина-
кова для всех систем перевязки.
Однако многорядная система перевязки имеет ряд преиму-
ществ против цепной:
- так как ложковые ряды придают кладке прочность в про-
дольном направлении, а тычковые в поперечном, то многорядная
перевязка придает кладке большую сопротивляемость в про-
дольном направлении, а это весьма существенно для конструк-
ций, имеющих значительную протяженность;
- при многорядной перевязке вертикальные швы обладают
большим сопротивлением образованию трещин, так как верти-
кальные швы перекрываются в 1/2 кирпича, а при цепной пере-
вязке только в % кирпича;
38
- многорядная система перевязки улучшает сопротивляе-
мость кладки растяжению и срезу, поскольку здесь раствор гори-
зонтального шва перекрыт в ’/2 кирпича, а в цепной системе пере-
вязки только на ’/4 кирпича;
Рис. 1.6. Системы перевязок кладки из кирпича и керамических камней:
а - цепная перевязка кладки из кирпича толщиной 65 мм; б - то же, из кирпича
толщиной 88 мм: в -- многорядная перевязка кладки из кирпича толщиной
65 мм; г - то же, из кирпича толщиной 88 мм; д - из пустотелых керамических
камней
39
Рис. 1.7. Разновидности перевязок в стенах из сплошной кирпичной кладки:
а - цепная (ложковые и тычковые ряды чередуются, вертикальные швы всех ложковых рядов совпадают); б - крестовая (верти-
кальные швы в ложковых рядах выкладываются вперевязку); в - голландская (тычковые ряды чередуются со смешанными,
в смешанном ряду ложковые и тычковые кирпичи идут через один); г -многорядная (тычковые ряды выполняются через четы-
ре ложковых ряда, все ряды перевязываются в одну четверть кирпича); д - готическая (состоит из смешанных рядов, тычковые
и ложковые кирпичи чередуются в каждом ряду); е - английская (на каждые два ложковых ряда приходится один тычковый,
все ряды перевязаны в одну четверть кирпича); ж - многорядная без перевязки горизонтальных швов наружных верст (тычко-
вые ряды, выполняются через четыре ложковых ряда, все ряды перевязываются в одну четверть)
- многорядная система перевязки создает внутренние верти-
кальные швы в кладке и уменьшает ее теплопроводность по срав-
нению с теплопроводностью при цепной системе перевязки
кладки. «Мостики» холода в кладке с многорядной перевязкой
идут через 5 рядов кладки, а при цепной перевязке - через один
(рис. 1.8);
Рис. 1.8. Системы перевязок кладки: а - цепная; б - многорядная
- кладка с многорядной системой перевязки более техноло-
гична, производительна и менее трудоемка (на 15—20 %); требу-
ются менее квалифицированные специалисты, так как много-
рядная система перевязки имеет больший объем забутки против
цепной системы перевязки.
Эти преимущества и обеспечили кладке с многорядной сис-
темой перевязки больший объем каменных работ по сравнению
с кладкой при цепной системе перевязки.
При кладке кирпичных столбов наиболее удобна трехряд-
ная система перевязки, предложенная проф. Л. И. Онищиком.
Она допускает перекрытие отдельных швов через 2-3 ряда, в от-
личие от цепной, при которой швы перекрываются в каждом
ряду, что приводит к меньшему количеству приколки кирпича.
В кладке из бетонных и природных камней перевязка осу-
ществляется одним из следующих способов:
1) при кладке из тычковых и ложковых камней устраивает-
ся двухрядная перевязка - каждые два ложковых ряда перекры-
ваются тычковыми (более редкое расположение тычковых рядов
не допускается, так как это приводит к заметному снижению
прочности кладки, особенно при внецентренном сжатии)
(рис. 1.9, а, б).
Рис. 1.9. Кладка из бетонных или природных камней: а - из целых камней;
6 - тоже, с перевязкой продольными половинками; в - то же, из камней со ще-
левидными пустотами; 1 - тычковый камень; 2 - ложковый камень; 3 - сплош-
ная продольная половинка; 4 - целый камень; 5 - продольная половинка камня
2) при наличии продольных половинок в поперечном сече-
нии кладки располагаются одна или две продольные половинки,
которые в сочетании с целыми камнями позволяют перекрывать
вертикальные продольные швы в каждом ряду. Тычковые камни
в этом случае не применяются (рис. 1.9, в).
3) вся стена толщиной 390 мм выкладывается из двух ложко-
вых параллельных стенок, не перевязанных между собой тычковы-
ми камнями; связь между этими стенками обеспечивается металли-
ческими скобами, имеющими антикоррозионное покрытие.
42
Перевязка кладки из ячеистобетонных камней в зависимости
от размеров камней может выполняться в один камень или чередо-
ванием в рядах целых камней и продольных половинок (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Кладка из ячеистобетонных камней: а - стены толщиной в 1 ка-
мень; б - стены с перевязкой чередованием целых камней и продольных поло-
винок; 1 - продольная половинка; 2 - целый камень
При необходимости повышения термического сопротивле-
ния кирпичных стен сплошной кладки с многорядной системой
перевязки допускается выполнение кладки с уширенным швом
шириной до 50 мм (рис. 1.11).
Рис. 1.11. Кладка с уширенным швом: а - кирпичная кладка; б - из бетонных
камней с щелевидными пустотами; 1 - кирпичная кладка; 2 - уширенный шов,
заполненный теплоизоляционным материалом или раствором; 3 - целый ка-
мень; 4 - продольная половинка
чяя
43
Уширенный шов заполняется теплоизоляционным матери-
алом. Кладка из бетонных камней также может выполняться с
уширенным швом шириной до 40 мм.
Перевязки кладок стен, простенков, столбов, карнизов, ка-
налов и других элементов из кирпича и керамических камней
приведены в [47].
В сплошных кладках средняя толщина горизонтальных
швов составляет: для кладки из кирпича, из керамических и
обыкновенных бетонных камней - 12 мм, но не менее 8 мм и не
более 15 мм; для кладки из природных камней правильной фор-
мы - 15 мм, ио не более 20 мм. Средняя толщина вертикальных
швов: для кладки из кирпича, керамических и бетонных камней
правильной формы - 10 мм; для кладки из природных камней
правильной формы - 15 мм.
Бутовая кладка, выполняемая из природных камней непра-
вильной формы, осуществляется горизонтальными рядами вы-
сотой до 300 мм - при кладке «под лопатку» с подвижностью ра-
створа 40 - 60 мм и до 200 мм - при кладке «под залив» с подвиж-
ностью раствора 130 - 150мм.
1.3.2. Многослойные и пустотелые кладки
Двухслойные кладки состоят из слоя сплошной каменной
кладки и слоя облицовки (керамическими, бетонными или при-
родными камнями и плитами, лицевым и обыкновенным кирпи-
чом). На рис. 1.12,1.13 показаны наиболее часто встречающиеся
типы двухслойных кладок с кирпичной облицовкой. Такую об-
лицовку крепят к основной кладке стены с помощью тычковых
рядов кирпича, прокладных кирпичных рядов или металличес-
ких связей.
Облицовка из керамических плит и камней в зависимости
от конструкции последних крепится к кладке стены посред-
ством:
- закладных частей, предусмотренных в самих облицовоч-
ных плитах, в виде выступающих элементов (рис. 1.14, а);
- прислонных и прокладных облицовочных плит (рис. 1.14, б);
- закладных камней;
- стальных анкеров с приклейкой плит раствором;
- только за счет приклейки раствором.
44
a
б
Рис. 1.12. Облицовка стен лицевым кирпичом: а. б - из кирпича толщиной 65 мм: в - из кирпича толщиной 88 мм; г - из сте-
новых керамических камней: 1 - лицевой кирпич: 2 - кирпич рядовой, глиняный, силикатный или полусухого прессования
толщиной 65 мм: 3 - силикатный толщиной 88 мм: 4 - стеновые керамические камни
б
Рис. 1.13. Облицовка стен лицевыми керамическими камнями:
а - из кирпича толщиной 65 мм; 6 - из лицевых керамических камней; 1 - лицевые керамические камни;
2 - глиняный, силикатный кирпич толщиной 65 мм; 3 - керамические камни
Крепление плит облицовки к кладке стены по первому
и второму способам производится при одновременном возведе-
нии обоих слоев стены. Облицовка Г-образными плитами осуще-
ствляется заделкой в кладку хвостовой части плиты на глубину
не менее 75 мм. Высота плит должна быть не более 600 мм. При
облицовке плоскими плитами перевязка с кладкой осуществля-
ется прокладными рядами из таких же плит, располагаемыми
после каждого ряда плит по высоте фасада. Толщина проклад-
ных рядов плит должна быть равной или кратной толщине ряда
кирпича, глубина заделки прокладного ряда - не менее 120 мм. Тол-
щина плит должна быть не менее 40 мм, высота не более 300 мм.
При установке бетонных плит в процессе кладки с крепле-
нием на гибких связях (анкерах) их размеры определяются тех-
нологическими возможностями их изготовления. Толщина бе-
тонных плит должна быть не менее 40 мм, масса при ручной
кладке - не более 40 кг.
Для обеспечения надежности крепления облицовки на гиб-
ких связях в период эксплуатации зданий следует:
- для связей применять коррозионностойкие стали;
- в каждом этаже облицовочный слой опирать на специаль-
ную Г-образную армированную плиту, заделанную в кладку или
железобетонный пояс;
- под опорной плитой или поясом оставлять осадочный го-
ризонтальный шов толщиной 20-25 мм, который заполняется
мягкой прокладкой и с наружной стороны расшивается гидро-
изоляционной мастикой.
Лицевой кирпич, камни и облицовочные плиты могут укла-
дываться с перевязанными или неперевязанными по фасаду вер-
тикальными швами.
Толщина швов облицовки из лицевого кирпича или керами-
ческих камней принимается такой же, что и в основной кладке
стены. Толщина вертикальных швов облицовки из плит устанав-
ливается в соответствии с архитектурными требованиями. Швы
в облицовке заполняются раствором и расшиваются в процессе
кладки стены.
Для облицовки стен из бетонных камней может быть приме-
нен полнотелый лицевой кирпич (рис. 1.14, в).
Облицовка лицевым кирпичом перевязывается с кладкой
из бетонных камней тычковыми рядами кирпича - один тычко-
вый ряд на шесть рядов кирпича при его толщине 65 мм или один
47
б
Рис. 1.14. Облицовка фасадов каменных стен зданий: а - Г-образными закладными бетонными плитами; б - плоскими бетон-
ными плитами; в - стен из бетонных камней; 1 - закладные бетонные плиты; 2 - кладка из кирпича толщиной 65 мм; 3 - кладка
из керамических камней высотой 138 мм; 4 - плоские плиты; 5 - прокладной ряд из плит; 6 - кирпич толщиной 88 мм;
7 - лицевой кирпич; 8 - бетонный камень; 9 - прокладной тычковый ряд из кирпича толщиной 65 мм; 10 - прокладной тычко-
вый ряд из кирпича толщиной 88 мм
тычковый ряд на пять рядов при кирпиче толщиной 88 мм.
Стены из кирпича или керамических камней допускается
облицовывать природным камнем. Основной вид облицовки из
природного камня- пиленая плита или камень. Для наружной
облицовки применяются плиты толщиной 10, 20, 30 и 40 мм
(в виде исключения - 60 мм из более мягких пород). Наиболь-
ший размер сторон плит не должен превышать 600 мм.
Природные камни, применяемые для наружной облицовки,
должны удовлетворять следующим требованиям:
- прочность на сжатие - не менее 10 МПа;
- морозостойкость - не ниже F25;
- коэффициент размягчения не менее 0,7.
Облицовка плитами из природного камня крепится к сте-
нам следующими способами:
- на анкерах и цементно-песчаном растворе;
- на цементно-песчаном растворе (без анкеров);
- на относе от стены с разработкой отдельного проекта на
крепление плит (рис. 1.15).
Рис. 1.15. Крепление к стене облицовочных плит из природного камня:
1 - облицовочная плита; 2 - крюк; 3 - петля, заложенная при кладке стены;
4 - рабочая арматура (вертикальная и горизонтальная); 5 - штырь; 6 - скоба
для соединения угловых плит
При последнем способе для крепления предусматриваются:
- V-образные петли-выпуски из оцинкованной стали
010-12 мм для удержания рабочей арматуры;
- рабочая арматура из оцинкованной стали 010-12 мм;
4 А. И. Бедов. А. И. Габитов
49
- крюки из нержавеющей стали 04-6 мм для крепления эле-
ментов облицовки к рабочей арматуре;
- штыри и скобы из нержавеющей стали 04-6 мм для соеди-
нения смежных элементов облицовки между собой.
Петли-выпуски укладывают в швы кладки стены в процессе
ее возведения с шагом 0,5 м по горизонтали и вертикали. Число
крюков (анкеров) принимается: один на площадь поверхности
плиты не более 0,12 м2. На каждой плите устанавливается не ме-
нее двух крюков. Смежные плиты крепятся между собой штыря-
ми - не менее двух на плиту.
При облицовке плитами из природного камня устройство
швов и конструкция всех выступающих частей здания должны
исключать попадание за облицовку воды.
Облицовка готовых кирпичных стен может быть выполнена
керамическими и стеклянными плитками с креплением на ра-
створе марки не ниже Mi00. Применение для облицовки плос-
ких плиток с креплением их на растворе по готовым кирпичным
стенам допускается в порядке исключения в зданиях не выше 9
этажей при выполнении стен из глиняного кирпича пластичес-
кого прессования и не выше 5 этажей при выполнении стен из
силикатного кирпича или глиняного кирпича полусухого прес-
сования, при этом размеры плиток должны быть не более
250x65 мм, где 65 мм - высота плиток. Крепление на растворе
более крупных плиток не допускается. Кладка стен, предназна-
ченных для последующей облицовки плоскими мелкоразмерны-
ми плитками с креплением их на растворе, должна быть выпол-
нена в пустошовку, а непосредственно сама облицовка допуска-
ется не ранее чем через 6 мес. после того, как нагрузка на стены
достигнет 85% полной проектной нагрузки.
Работы по облицовке производятся в соответствии с проек-
том, в котором должны быть указаны раскладка плит и камней,
способы крепления угловых, перемычечных плит и приложена
их спецификация. В проекте также указываются виды кирпича
для кладки стен, рекомендуемые при предусмотренной в проекте
облицовке.
В зданиях с поперечными внутренними несущими стенами
наружные стены проектируют или самонесущими или навесны-
ми. Несущая способность в этом случае имеет меньшее значение,
так как с уменьшением нагрузок на стены она легко обеспечива-
ется при меньшей толщине стены. Сплошная кладка нецелесооб-
50
разна также в малоэтажном строительстве зданий высотой
до 4-5 этажей или в верхних 3-4 этажах многоэтажных зданий.
Толщина наружных стен в таких зданиях назначается исходя из
условий необходимого сопротивления теплопередаче и при при-
менении сплошной кладки из кирпича значительно большей,
чем требуется по несущей способности. В результате на такие
стены расходуются излишние материалы, конструкции стен по-
лучаются слишком тяжелыми и дорогими, с большими затрата-
ми труда и транспортных средств.
Наиболее рационально применение строительного кирпича
в малоэтажном строительстве и в верхних этажах многоэтажных
зданий в облегченной кладке, где часть кладки заменяется тепло-
изоляционным материалом. Для этой цели применяют минера-
ловатные изделия, ячеистый бетон, бетон на пористых заполни-
телях, ячеистую керамику, поропласты и другие материалы.
В зависимости от климатических условий, вида теплоизоля-
ционного материала, толщины несущего слоя и т.п. теплоизоля-
ция может располагаться с внутренней или наружной стороны
стены или между двумя ее слоями.
Наружные стены облегченной кладки применяются, как
правило, в зданиях с сухим и нормальным влажностным режи-
мом помещений. Допускается применение облегченных кладок в
помещениях с влажным режимом при условий защиты внутрен-
ней поверхности стен пароизоляционным слоем.
Основным руководящим документом по проектированию
стен облегченной кладки является Серия 2.130-1 [46], в соответ-
ствии с которым стены облегченной кладки подразделяются на
четыре типа (рис. 1.16).
Кладка типа А (рис. 1.16, а) состоит из двух кирпичных сло-
ев толщиной в полкирпича, между которыми вплотную к внут-
ренней стенке укладывается плитный утеплитель. Если при рас-
чете стены по несущей способности потребуется увеличение ее
толщины, то.толщина внутреннего слоя может быть увеличена
до 1-2 кирпичей. Связь между кирпичными стенками обеспечи-
вается вертикальными поперечными диафрагмами шириной в
полкирпича, расстояние между которыми должно быть не более
1,2 м. Для уменьшения влияния «мостиков холода».в диафраг-
мах имеются воздушные прослойки, расположенные в шахмат-
ном порядке.
51
4*
Кладка типа Б так же, как и кладка типа А, выполняется из
двух кирпичных слоев толщиной в полкирпича, соединенных
вертикальными кирпичными диафрагмами с расстоянием меж-
ду ними не более 1,2 м. Пространство между слоями заполняется
минеральными связанными засыпками толщиной 270
или 400 мм (рис. 1.16, б).
Расчет стен типов А и Б, в которых продольные кирпичные
слои соединены жесткими связями, выполняется как расчет
цельного двутаврового сечения.
Кладка стен типов А и Б ведется на растворах марки не ниже
50. Для предотвращения возможных осадок плит утеплителя
или засыпок в пределах одного этажа в уровне перекрытий уст-
раивают выпуски двух рядов тычковых кирпичей из внутренне-
го и наружного слоев.
Кладка типа В (рис. 1.16, в) состоит из наружной кирпичной
стены, толщина которой определяется расчетом по несущей спо-
собности, и примыкающего к ней с внутренней стороны слоя
из жестких теплоизоляционных плит. Плиты утеплителя уста-
навливаются на гипсовых маяках с образованием воздушной
прослойки шириной не менее 20 мм. Крепление те-
плоизоляционных плит предусматривается двумя способами:
с опиранием плит на выступающие горизонтальные ряды кир-
пичной кладки или с креплением плит на металлических клям-
мерах, забиваемых в швы кирпичной кладки.
Кладка типа Г (рис. 1.16, г) выполняется из легкобетонных
или ячеистобетонных камней марки не ниже 25 с наружной об-
лицовкой толщиной в полкирпича. Соединение облицовки
с кладкой обеспечивается прокладными кирпичными рядами.
Кладка рассматриваемого типа совмещает в себе несущие
и теплоизоляционные функции стены. С учетом размеров камней
для кладки приняты две толщины стен - 420 и 520 мм. Кладка мо-
жет применяться для зданий до 5 этажей включительно. Расчет
кладки производится как многослойной стены с жесткими связями.
В связи с повышением требований к термическому сопро-
тивлению ограждающих конструкций зданий, в том числе
и с несущими конструкциями из каменных материалов, разрабо-
таны и применяются в практике строительства эффективные си-.
стемы теплозвукоизоляции стен, позволяющие существенно *
уменьшить нагрузку от собственного веса стен при обеспечении
необходимой их несущей способности.
52
Рис. 1.16. Типы стен облегченной кладки: а - типа А; б - типа Б; в - типа В;
г - типа Г; 1 - кирпич; 2 - плитный утеплитель; 3 - воздушные прослойки;
4 - минеральная засыпка; 5 - поперечные вертикальные диафрагмы; 6 - гип;
совый раствор; 7 - гипсовые маяки; 8 - толщина, принимаемая по расчету;
9 - прокладные ряды; 10 - кирпичная облицовка; 11 - камни из легкого или
ячеистого бетона; 12 - кляммер
53
В качестве примеров можно привести такие системы, как
«Шуба», «Броня», двух- и трехслойные конструкции системы
«Serporock» и др.
На рис. 1.17 и 1.18 приведены применяемые в практике
строительства систем трехслойные конструкции стен (конструк-
тивные исполнения систем «Шуба» и «Броня» представлены
на рис. 7.65,7.66).
Рис. 1.17. Конструкция наружной многослойной стены многоэтажного жи-
лого дома из кирпичной кладки: а - сечение по оконному проему; б - сечение
по глухой стене; 1 - несущий слой из кирпичной кладки; 2 - облицовочный слой
из лицевого керамического кирпича; 3 - утеплитель из плит пенополистирола;
4 - железобетонный пояс из керамзитобетона класса В15 с 1400 кг/м3; 5 - упру-
гая прокладка; 6 - плита перекрытия; 7 - арматурные сетки пояса; 8 - железобе-
тонные перемычки марки ПБ; 9 - армированный растворный слой; 10 - прокат-
ный стальной уголок 125x10
133. Стены из кирпичных и керамических панелей
Панели из кирпича и керамических камней подразделяются:
- по назначению - для наружных и внутренних стен
(рис. 1.19), а также для перегородок (рис. 1.20);
- по виду воспринимаемых нагрузок - на несущие и самоне-
сущие, в том числе навесные;
- по конструкции - на однослойные и многослойные;
- по виду разрезки - на однорядные, двухрядные и много-
рядные;
- по месту расположения - на рядовые, простеночные, тор-
цевые, угловые, парапетные и др.
Рис. 1.18. Конструкция наружной стены с внутренней теплоизоляцией:
I - керамзитобетонпые блоки; 2 - облицовочный слой из керамического лице-
вого кирпича; 3 - полнотелый керамический кирпич; 4 - арматурные сетки;
5 - утеплитель; 6 - пароизоляция; 7 - отделочный слой
Узлы сопряжения конструктивных элементов зданий с па-
нельными стенами показаны на рис. 1.21.
Многослойные панели наружных стен по конструкции свя-
зей между слоями подразделяются:
- на связи с соединениями из сварных каркасов или одиноч-
ных стержней (гибкие связи);
- на связи с соединениями из арматурных ребер или отдель-
ных шпонок из раствора или бетона, а также из кирпича или кир-
пичной кладки.
Размеры панелей для наружных стен зданий назначаются
применительно:
- к однорядной разрезке длиной на один или два планиро-
вочных ряда;
- к вертикальной разрезке высотой на один или два этажа.
Размеры панелей стен и перегородок производственных
зданий по длине и высоте назначаются в соответствии с размера-
ми бетонных панелей в целях их взаимозаменяемости.
Размеры панелей внутренних стен жилых и общественных
зданий рекомендуется назначать:
- высоту - в соответствии с высотой этажа;
- длину - в соответствии с планировочным шагом;
- толщину - в соответствии с требованиями прочности и
звукоизоляции.
Для изготовления панелей применяют следующие материа-
лы:
- кирпич глиняный и керамические камни, кирпич силикат-
ный, кирпич и камни керамические лицевые марки не ниже 75;
- цементно-песчаный раствор марки не ниже 50;
- теплоизоляционные материалы для наружных стен в виде
жестких и полужестких плит и блоков средней плотности не бо-
лее 400 кг/м3, слои теплоизоляционных материалов, в том числе
из бетонов на пористых заполнителях;
- стальные изделия в виде сварных сеток, одиночных стержней,
закладных деталей, подъемных петель и арматурных выпусков.
Кирпич, камни, теплоизоляционные и отделочные материа-
лы, применяемые для изготовления панелей наружных стен,
должны отвечать требованиям по морозостойкости в соот-
ветствии с условиями их эксплуатации.
Стальные изделия для армирования панелей изготавлива-
ются из сталей следующих видов, классов и марок:
- продольные стержни каркасов - из горячекатаной арма-
турной стали классов А240, А300, А400;
- сетки и поперечные стержни каркасов - из холоднотяну-
той проволоки класса В500 (Вр-1);
- закладные детали и соединительные накладки - из горяче-
катаной полосовой и фасонной стали марки ВСтЗкп2;
- монтажные петли - из горячекатаной стали класса А240
марок ВСтЗсп2, ВСтЗпс2 или класса А300 марки 10ГТ.
56
В панелях из кирпича и керамических камней устанавлива-
ется конструктивная или расчетная арматура в виде сеток (плос-
ких каркасов) или одиночных стержней. Минимальный процент
армирования расчетной арматурой должен быть не менее ОД
(по 0,05% у каждой поверхности панели). Расстояние между по-
перечными стержнями арматурных каркасов назначается конст-
руктивно и должно быть не более 500 мм и не более 80d, где d -
диаметр поперечного стержня. Диаметр стержней в сетках и рас-
тянутой продольной арматуры должен быть не менее 3 мм, сжа-
той продольной арматуры - не менее 6 мм. Арматурные каркасы
устанавливаются в сквозных растворных слоях (ребрах) с ша-
гом, не превышающим 1600 мм. Толщина защитного слоя
для арматурных стержней должна быть не менее диаметра
стержней и не менее 10-15 мм.
Схемы армирования панелей показаны на рис. 1.19,1.20.
Рис. 1.19. Наружная стеновая панель: 1 - гибкая связь; 2 - монтажная петля;
3 - арматурный каркас; 4 - растворный слой; 5 - плитный утеплитель; 7 - на-
кладка, привариваемая электродуговой сваркой
57
0
Рис. 1.20. Виброкирпичная перегородка: 1 - закладная деталь; 2 - монтаж-
ная петля; 3 - арматурный каркас; 4 - растворный слой; 5 - кирпич
He Qaaee 1500
0
к
Теплоизоляционный слой в панелях следует защищать от
увлажнения как в стадии изготовления панелей, так и в последу-
ющий период строительства и эксплуатации здания. При проек-
тировании панелей следует учитывать, что паропроницание кон-
структивного слоя, наружного по отношению к теплоизоляцион-
ному слою, должно быть не больше соответствующего показате-
ля второго конструктивного слоя, включая пароизоляционный
слой.
Расчет кирпичных панелей выполняется на действие рас-
четных нагрузок (для стадии эксплуатации), а также на сочета-
ние нормативной ветровой и расчетных величин других на-
грузок (для стадии возведения здания). Кроме того, кирпичные
панели и перегородки должны быть рассчитаны на воздействие
нагрузок, возникающих в стадии их изготовления, при подъеме и
монтаже. Перегородки для стадии эксплуатации рассчитывают
на ветровую нагрузку, равную 0,4 WOr где - нормативный ско-
ростной напор, принимаемый по [5].
Узлы сопряжения элементов стен перекрытий и перегоро-
док в зданиях из кирпичных панелей показаны на рис. 1.21.
58
б
в
Рис. 1.21. Узлы сопряжения конструктивных элементов: а - горизонталь-
ный стык наружной стеновой панели с плитой перекрытия; б - горизонталь-
ный стык внутренней стеновой панели с плитой перекрытия; в - вертикаль-
ный стык наружных и внутренних стеновых панелей; г - крепление виброкир-
пичной перегородки к железобетонной колонне; 1 - кирпич; 2 - растворный
шов; 3 - арматурный каркас; 4 - железобетонная плита; 5 - плитный утепли-
тель; 6 - внутренняя стеновая панель; 7 - железобетонная колонна; 8 - мон-
тажная деталь; 9 - виброкирпичная перегородка
59
При проектировании крупноблочных стен зданий применя-
ют крупные блоки, изготовленные из цементных и силикатных
тяжелых и легких бетонов, из ячеистых бетонов, из природного
камня (известняка, песчаника, туфа и других). Блоки могут быть
сплошными, с технологическими пустотами и пустотелые, изго-
товленные в заводских условиях или на полигонах, из кирпича,
керамических камней и природных камней, когда из них невоз-
можно выпилить блоки крупных размеров из-за их трещинова-
тости или малой прочности (рис. 1.22).
Стены крупноблочных зданий проектируют с учетом:
- максимального сокращения типоразмеров блоков и инди-
видуальных (не нормируемых) блоков;
- соответствия блоков по массе и размерам, технологии их
изготовления, грузоподъемности и габаритам транспортных
приспособлений, а также условиям перевозки и монтажа блоков;
- максимального использования грузоподъемного оборудо-
вания при монтаже;
- применения типовых сборных железобетонных конструк-
ций и деталей (фундаментов, плит перекрытий и покрытий, лес-
тничных маршей и площадок, крупнопанельных перегородок
и т.п.).
Толщины стен из крупных блоков назначаются равными 20,
30, 40, 50 и 60 см, хотя могут приниматься кратными 5 см. Для
сокращения количества типоразмеров крупных блоков объемно-
планировочные решения зданий выбираются, как правило, наи-
более простыми по форме.
Более подробные сведения о системах разрезки стен круп-
ноблочных зданий, нагрузках, учитываемых при их расчете,
и особенностях расчета приведены в разделе 5.4.
60
510
Рис. 1.22. Крупные бетонные (а - простеночный; б - перемычечный; в - по-
доконный) и кирпичные (г - сплошной; д - колодцевый; е * кирпичебетон-
ный) блоки для наружных стен: 1 - монтажные петли; 2 - эффективный тепло-
изоляционный материал
61
Глава 2. Физико-механические свойства
каменной кладки.
Расчетные характеристики кладки
2.1. Напряженное состояние камней,
раствора и кладки при сжатии
При сжатии кладки осевым деформациям сжатия по на-
правлению действия силы всегда сопутствуют деформации по-
перечного расширения (рис. 2.1, в).
Материалы, составляющие кладку (кирпич, камень, рас-
твор), работают совместно. Болес жесткие материалы (чаще ка-
мень) сдерживают поперечные деформации менее жестких мате-
риалов (раствор). В результате более жесткие материалы (кир-
пич, камень) оказываются растянутыми, менее жесткие (ра-
створ) - сжатыми (рис. 2.1, г).
Растягивающие усилия в поперечном направлении, кото-
рые и являются одной из главных причин разрушения кладки,
особенно велики для кладок на растворах низкой прочности.
Каменная кладка является монолитным неоднородным уп-
ругопластическим материалом. Даже при равномерном распре-
делении нагрузки по всему сечению сжатого элемента камень
и раствор в кладке находятся в условиях сложного напряженно-
го состояния. Они одновременно подвержены внецентренному
сжатию, изгибу и растяжению, срезу и смятию (рис. 2.2).
Причинами таких условий работы камня и раствора являются:
1. Значительная неоднородность растворных швов, так как
при приготовлении раствора в отдельных его объемах скаплива-
ется большее или меньшее количество вяжущего, пластификато-
ра, заполнителя или воды (рис. 2.1, а). Неоднородность раствора
усугубляется неравномерностью условий твердения раствора
в швах кладки, так как всасывающая способность камня и водо-
удерживающая способность раствора на различных участках их
соприкосновения неодинаковы. Так как потеря воды в растворе
неравномерна по постели камня, то соответственно неравномер-
ной оказывается его усадка.
Неоднородность растворной постели камня вызывается еще
и условиями кладки, квалификацией каменщика.
62
Повышение подвижности раствора способствует лучшему
его расстиланию и более равномерному заполнению швов,
а следовательно, приводит к увеличению прочности кладки.
б
Рис. 2.1. Схемы напряженного состояния камня в кладке: а - схема нагруже-
ния кирпича в 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 силыюдеформативных
материалов; г - горизонтальные усилия, вызванные поперечным расширени-
63
Рис. 2.2. Напряженное состояние камня в кладке: 1 - сжатие; 2 - растяже-
ние; 3 - изгиб; 4 - срез; 5 - местное сжатие
Но органические пластификаторы, которые повышают под-
вижность раствора, снижают его плотность и повышают дефор-
мативность. Поэтому, чтобы предотвратить возникновение в
камне больших горизонтальных усилий, количество таких плас-
тификаторов должно быть ограничено.
2. Различие деформативных свойств камня и раствора, что
приводит к развитию касательных напряжений по плоскостям
контакта камня и раствора. В кладке связанные трением и сцеп-
лением камень и раствор в зависимости от соотношения их жес-
ткостей взаимно влияют друг на друга, что в итоге может приве-
сти к преодолению сопротивления камня растяжению, которое
длзгпего мало по сравнению с сопротивлением его сжатию, после
чего в камне возникает трещина.
3. Наличие пустот в вертикальных швах кладки и отверстий
в пустотелых кирпичах и камнях приводит к концентрации на-
пряжений в зоне этих пустот и отверстий.
4. Неоднородность камней по размерам и форме, вид перевяз-
ки швов и другие геометрические несовершенства приводят
к концентрации напряжений на выступающих частях камней
и расклинивающему влиянию камней друг на друга (рис. 2.1, д).
64
Четыре стадии работы кладки под нагрузкой при сжатии
Проведенными экспериментальными исследованиями
с различными видами кладок установлено, что в зависимости
от величины действующих напряжений при сжатии работу клад-
ки можно подразделить на четыре характерные стадии (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Стадии работы кладки при сжатии: а - первая: б - вторая; в - третья:
г - четвертая (разрушение кладки)
Первая стадия соответствует нормальной эксплуатации клад-
ки, когда усилия, возникающие в кладке под нагрузкой, не вызыва-
ют видимых се повреждений . Переход кладки во вторую стадию
работы характеризуется появлением небольших трещин в отдель-
ных кирпичах (рис. 2.3, б). В этой сталии кладка еще несет нагрузку
(величина ее составляет 60-80 % от разрушающей), и дальнейшего
развития трещин при неизменной нагрузке не наблюдается.
Величина нагрузки, при которой появляются первые тре-
щины, зависит от механических свойств кирпича, конструкции
кладки и дсформативных свойств раствора. Последние же зависят
от вида раствора и его возраста (т. е. возраста кладки). Цементные
растворы наиболее жесткие; известковые, наоборот, наиболее де-
формативны. С увеличением возраста деформативность растворов
снижается. Чем меньше деформативность раствора, тем более хруп-
кой оказывается кладка, т. е. тем ближе N,n: и Nu. Для кирпичной
кладки средние отношения N(n /Ntl составляют:
- при цементно-песчаном растворе 0,6; 0,7 и 0,8 соответ-
ственно для возраста кладки 3: 28 и 720 сут.;
5 А. И. Белев. А. И. Габитов
65
- при цементно-известковом растворе 0,5; 0,6 и 0,7 соответ-
ственно для возраста кладки 3; 28 и 720 сут.;
- при известковом растворе 0,4; 0,5 и 0,6 соответственно для
возраста кладки 3; 28 и 720 сут.
Повышение хрупкости кладки с увеличением ее возраста
и при применении малодеформативных растворов должно учи-
тываться при оценке запасов прочности поврежденной кладки.
Если при появлении незначительной трещины в кладке раннего
возраста на известковом растворе имеется определенный запас
прочности, то появление трещины в кладке большого возраста,
изготовленной на цементном растворе, свидетельствует о ее зна-
чительной перегрузке. Во всех случаях появление первых тре-
щин в кладке должно рассматриваться как сигнал для установле-
ния причин их появления и, если потребуется, принятия мер по
усилению кладки или снижению действующих на нее нагрузок.
При увеличении нагрузки после появления первых трещин
происходит как их развитие, так и возникновение и развитие но-
вых трещин, которые соединяются между собой, пересекая зна-
чительную часть кладки в вертикальном направлении и посте-
пенно расслаивая ее на отдельные ветви, каждая из которых ока-
зывается в условиях внецентренного загружения (третья стадия
работы кладки; рис. 2.3, в).
При длительном действии этой нагрузки, даже без
ее увеличения, будет постепенно (вследствие развития пласти-
ческих деформаций) происходить дальнейшее развитие трещин,
расслаивающих кладку на тонкие гибкие столбики. И третья ста-
дия перейдет в четвертую стадию разрушения от потери устой-
чивости расчлененной кладки (рис. 2.3, г).
Четвертая стадия наблюдается в лабораторных условиях
при быстром нарастании деформаций. В естественных условиях
третья стадия является началом окончательного разрушения
кладки, поскольку возникшие в этой стадии сквозные трещины
не стабилизируются, а продолжают развиваться и увеличивать-
ся без увеличения нагрузки. Поэтому действительная разруша-
ющая нагрузка составляет 80-90 % от экспериментальной разру-
шающей нагрузки. Многочисленные эксперименты позволили
раскрыть причины возникновения первых трещин в кладке из
кирпича. Установлено, что возникновение первых трещин
в кладке вызывается напряжениями изгиба и среза отдельных
кирпичей, в то время как напряжения сжатия составляют
6 6
15-25 % от предела прочности кирпича на сжатие. Деформации
изгиба отдельных кирпичей достигают 0,1-0,4 мм (рис. 2.4), ко-
торые при учете хрупкости кирпича являются чрезмерными.
Причиной изгиба и среза кирпича в кладке при сжатии является
неравномерная плотность раствора в швах.
Рис. 2.4. Деформации изгиба кирпичей в кладке
Последовательность разрушения кладки, выполненной
из камней других видов, в общем такая же, как и при разрушении
кирпичной кладки. Разница заключается в том, что с увеличени-
ем высоты камня увеличивается хрупкость кладки, и момент появ-
ления в ней первых трещин приближается к моменту разрушения.
В бутовой кладке появление первых трещин возможно как
в камнях, так и в растворных швах.
2.2. Прочность кладки при различных силовых воздействиях
Прочность кладки при центральном сжатии
и факторы, влияющие на нее
Так как разрушение сжатой кладки происходит вследствие
потери устойчивости образовавшихся после ее растрескивания
гибких столбиков, то прочность кладки даже при очень прочном
растворе всегда меньше прочности кирпича (камня) на сжатие.
Теоретическая максимальная прочность кладки на растворе
с пределом прочности R2 = °° называется конструктивной проч-
ностью кладки Rk. Конструктивная прочность кладки равна
67
свежеуложенном растворе. Если R2* ©°, то R - A-R1f где А < 1; т. е.
меньше Лу. Из графика рис. 2.6 можно сделать следующие выводы:
1. Даже при самых прочных растворах используется только
некоторая часть (10-30 %) прочности камня, так как А < 1. По-
этому применение для обычных кладок растворов высоких ма-
рок (более 75) неэкономично.
2. Кладка обладает начальной прочностью Ro при нулевой
прочности раствора.
Ri RK = ARj
и Марка раствора R2
Рис. 2.6. Зависимость прочности кладки на сжатие от марки раствора
На основании формулы (2.1) можно сравнить между собой
прочности различных кладок. На рис. 2.7 показаны графики за-
висимости прочности разных кладок при прочности камня
Ri - 100 кг/см2 (марка камня 100).
69
свежеуложенном растворе. Если R2 " 00, то R в A-R-f, где А < 1; т. е.
меньше Ri- Из графика рис. 2.6 можно сделать следующие выводы:
1. Даже при самых прочных растворах используется только
некоторая часть (10-30 %) прочности камня, так как А < 1. По-
этому применение для обычных кладок растворов высоких ма-
рок (более 75) неэкономично.
2. Кладка обладает начальной прочностью Ro при нулевой
прочности раствора.
v Марка раствора R2
Рис. 2.6. Зависимость прочности кладки на сжатие от марки раствора
На основании формулы (2.1) можно сравнить между собой
прочности различных кладок. На рис. 2.7 показаны графики за-
висимости прочности разных кладок при прочности камня
R1в 100 кг/см2 (марка камня 100).
69
Анализ графиков рис. 2.7 позволяет сделать ряд выводов:
1. Прочность камня используется меньше всего в бутовой
кладке, что объясняется неровностью постели рваного бута.
2. Прочность кладки из камней правильной формы возрас-
тает с увеличением высоты ряда камня, что объясняется боль-
шой сопротивляемостью камня изгибу (так как момент сопро-
тивления возрастает пропорционально квадрату высоты).
3. Прочность раствора оказывает самое большое влияние на
прочность бутовой кладки (21 /5,5=3,8), меньше влияния оказы-
вает на прочность кирпичной кладки (35/15=2,3), еще меньше
при кладке из блоков (41/24=1,7) и практически не влияет на
прочность кладки из крупных блоков (60/60=1).
4. Бутобетонная кладка не подчиняется формуле проф.
Л. И. Онищика, и в очень большой степени прочность этой клад-
ки зависит от марки раствора.
Исходной характеристикой при определении расчетных со-
противлений кладки является ее средний, наиболее вероятный
(ожидаемый) предел прочности R при заданных физико-механи-
ческих характеристиках камня и раствора и при качестве кладке,
достигаемом в практике массового строительства. Ожидаемые
пределы прочности кладки установлены согласно средним зна-
чениям, полученным при статистической обработке результатов
испытаний большого количества образцов.
Расчетное сопротивление R определяется делением средне-
го (ожидаемого) предела прочности кладки Ru на коэффициент
безопасности Л=2-2,25, учитывающий как статистические, так и
другие факторы, которые могут вызвать неблагоприятные от-
клонения пределов прочности кладки от ее наиболее вероятных
значений, т. е.
л = (2.2)
Величины расчетных сопротивлений кладки в зависимости
от вида и марки камня и марки раствора для различных силовых
воздействий приведены в разделе 2.3. Разрушение кирпича в
кладке от сжатия происходит только в последней стадии после
расслоения кладки на столбики вследствие перегрузки отдель-
ных столбиков и кирпичей.
Анализ результатов экспериментов позволил установить
ряд факторов, влияющих на прочность кладки при сжатии:
70
1. Прочность кладки зависит от марки камня и марки ра-
створа, но прочность кирпича на сжатие используется незначи-
тельно. С ростом прочности кирпича и раствора прочность клад-
ки возрастает, но до определенного предела.
2. При сжатии отдельные кирпичи в кладке работают на из-
гиб и срез, поэтому марка кирпича устанавливается из его проч-
ности на сжатие и изгиб. Изгиб и срез отдельных кирпичей про-
исходит вследствие неравномерной плотности раствора в шве;
причем это в большей степени проявляется при слабых раство-
рах, что подтверждается просвечиванием рентгеновскими луча-
ми растворного шва кладки.
3. На прочность кладки влияют форма поверхности кирпича
и толщина шва: чем ровнее кирпич и тоньше шов, тем прочнее
кладка.
4. На прочность кладки влияют размер сечения кладки (тол-
щина стены): при уменьшении размеров сечения кладки ее проч-
ность возрастает. Это, отчасти, объясняется уменьшением коли-
чества швов.
5. На прочность кладки влияет различие деформативных
свойств кирпича и раствора. Поперечное расширение кирпича
при сжатии в 10 раз меньше поперечного расширения раствора,
поэтому при сжатии кладки в кирпиче возникают растягиваю-
щие усилия вследствие большего удлинения раствора шва, кото-
рый и растягивает кирпич благодаря сцеплению кирпича с ра-
створом.
6. Прочность кладки возрастает с течением времени вслед-
ствие возрастания прочности раствора.
На прочность кладки при сжатии не влияет система пере-
вязки и сцепление раствора с кирпичом.
Прочность кладки при местном сжатии (смятии)
Местное сжатие (смятие) имеет место в том случае, когда
сжимающие напряжения передаются не по всей площади сече-
ния кладки, а только по ее части (рис. 2.8).
Предел прочности загруженной части кладки при местном
сжатии, как показали экспериментальные исследования, выше
предела прочности кладки при равномерном сжатии, причем он
тем выше, чем меньше площадь смятия Ас по сравнению с рас-
четной площадью сечения А. Это объясняется тем, что незагру-
женная часть сечения участвует в работе, оказывая сопротивле
ние поперечным деформациям загруженной части и создавая та
ким образом эффект обоймы.
Рис» 2.8. Местное сжатие кладки: а - напряжения только на части сечения;
б - часть сечения подвержена большим напряжениям
Расчетное сопротивление кладки при смятии определяется
по формуле (3.9).
Прочность кладки при растяжении
Прочность каменных кладок при работе их на растяжение,
срез и изгиб зависит главным образом от величины сцепления
между раствором и камнем. Различают два вида сцепления: нор-
мальное - 5 (рис. 2.9, а) и касательное - Т (рис. 2.9, б). Экспери-
менты показали, что касательное сцепление в два раза больше
нормального, то есть T-2 S.
Величина сцепления возрастает:
- с увеличением марки раствора;
- при более шероховатой поверхности камня;
- при более чистой поверхности камня;
- при увлажнении камня.
Сцепление нарастает во времени и достигает 100% через
28 сут.
72
IHlHIHIItHfllll
a
Рис. 2.9. Виды сцепления между раствором и камнем при работе кладки на
расстояние: а - нормальное; б - касательное
В вертикальных швах кладки, вследствие усадки раствора
при твердении, сцепление его с камнем значительно ослабляется
или совсем нарушается с одной из прилегающих боковых по-
верхностей камня. Поэтому в расчетах сцепление в вертикаль-
ных швах не учитывается, а учитывается сцепление только в го-
ризонтальных швах кладки.
В соответствии с касательным и нормальным сцеплением
различают два вида растяжения кладки: растяжение по непере-
вязанному и по перевязанному шву.
Растяжение кладки по неперевязаиному шву (рис. 2.10, а)
в чистом виде практически не встречается, а, главным образом,
имеет место при работе кладки на внецентренное сжатие при
больших эксцентриситетах, когда происходит растяжение клад-
ки с одной стороны, как показано на рис. 2.10, в.
При неперевязанном сечении кладка разрушается в боль-
шинстве случаев по плоскости соприкосновения камня и раство-
ра в горизонтальных швах (возможно разрушение по раствору,
в пределах камня, по плоскости, проходящей через два или три
перечисленных сечения - рис. 2.10, а).
73
N«/A
Рис. 2.10. Работа кладки из камней правильной формы на растяжение:
а - по неперевязанным сечениям (случаи 1 -4); 6 - по неперевязанным сечени-
ям при внеценгренном сжатии
Растяжение кладки по перевязанному шву (рис. 2.10, б)
встречается в конструкциях резервуаров, силосов и т. п., работа-
ющих на растяжение. В этом случае разрыву сопротивляются
только участки горизонтальных швов (вертикальные швы не
учитываются), в которых действует касательное сцепление. Раз-
рушение кладки может происходить либо по раствору, либо по
камням и частично по раствору при прочных растворах и малой
прочности камня (если предел прочности раствора при растяже-
нии окажется меньше сцепления между камнем и раствором,
то кладка разрушается по раствору).
Величины расчетных сопротивлений кладки при растяже-
нии - Rt - по перевязанному и неперевязанному шву в зависимо-
сти от марки раствора приведены в разделе 2.3.
74
Прочность кладки при срезе
Срез кладки так же, как и растяжение, может быть
по перевязанному и неперевязанному шву.
При действии усилий вдоль горизонтальных швов
(рис. 2.11, а) имеет место срез по неперевязанному шву, который
встречается в подпорных стенах (рис. 2.11, в) или в пятовых се-
чениях арок (рис. 2.11, г). В этом случае сопротивление оказыва-
ет касательное сцепление раствора с камнем, а при сжимающих
нормальных напряжениях в кладке сопротивление срезу увели-
чивается благодаря возникновению сопротивления от трения.
Рис. 2.11. Срез кладки из камней правильной формы: а - по неперевязанным
сечениям; 6 - по перевязанным сечениям; в, г - срез по неперевязанному шву
в кладке подпорной стены и в пяте арки; д - срез кладки по перевязанному шву
в консольном свесе
Предел прочности кладки при срезе по неперевязанным се-
чениям определяется по закону Кулона (рис. 2.11, а), согласно
которому
(2.3)
ГД€ К ~~ касательное сцепление ( Rrti = 2 • jRL.);
та гц СЦ'
ксц ~ нормальное сцепление;
75
f - коэффициент трения в швах кладки, равный: 0.7 - для кладки
из сплошного кирпича и камней правильной формы; 0.3 - для кладки из пус-
тотелого кирпича и камней с вертикальными пустотами;
CTq - среднее нормальное напряжение сжатия при наименьшей продоль-
ной силе.
При действии усилий перпендикулярно горизонтальным
швам (рис. 2Л1,6) имеет место срез по перевязанному шву, кото-
рый встречается в консольных выступах (рис. 2.11, д). В этом
случае учитывается сопротивление только камня срезу без учета
вертикальных швов.
Расчетное сопротивление кладки при срезе по перевя-
занному и неперевязанному шву в зависимости от марки раство-
ра и камня приведено в разделе 2.3.
Прочность кладки при изгибе
Изгиб в каменной кладке вызывает растяжение, которым
и определяется прочность кладки по растянутой зоне. Однако,
если определить разрушающий момент как для упругого мате-
риала, приняв в растянутой зоне расчетное сопротивление Rt
(как для центрального растяжения), то разрушающий момент
оказывается примерно в 1,5 раза меньше, чем при натурных ис-
пытаниях. Это объясняется тем, что момент внутренних усилий те-
оретически определялся, исходя из треугольной эпюры распределе-
ния нормальных напряжений как для упругого тела (рис. 2.12, а):
Однако благодаря тому, что в кладке, кроме упругих, имеют
место и пластические деформации, эпюра нормальных напряже-
ний криволинейная (рис. 2.12, б), если ее принять прямоуголь-
ной (что очень близко к фактической эпюре), то получим:
М й= b-h2
2 2~°* 4
(2.5)
то есть в 1,5 раза больше, чем при упругой работе. В практичес-
ких расчетах пользуются формулами сопротивления материа-
лов и момент сопротивления IV определяют как для упругого
76
материала. Расчетное сопротивление кладки растяжению
при изгибе по перевязанному сечению R& принимают примерно
в 1,5 раза больше, чем расчетное сопротивление кладки при цен-
тральном растяжении Rt.
Рис. 2.12. Эпюры распределения нормальных напряжений в сечении элемента
На рис. 2.13 показана часть здания, левый угол которого
получил осадку, что привело к образованию трещин по косой
штрабе в подоконных поясах.
Рис. 2.13. Образование трещин в кладке стен при осадке угла здания
Эти трещины являются следствием возникновения главных
растягивающих напряжений при изгибе. Значения расчетных
сопротивлений кладки главным растягивающим напряжениям
при изгибе Rar в зависимости от марки раствора и камня приве-
дены в разделе 2.3.
2.3. Расчетные сопротивления кладки
Прочностные характеристики каменной кладки, прини-
маемые в расчетах, определяются на основании многочисленных
испытаний образцов кладки.
Нормативное сопротивление кладки определяется как ми-
нимальное контролируемое значение предела прочности кладки
при гарантированной прочности с обеспеченностью 0,95.
Расчетное сопротивление кладки получается из норматив-
ного делением на коэффициент безопасности по материалу.
Расчетные сопротивления кладки сжатию в ряде случаев
умножают на коэффициент условий работы - ус, величина кото-
рого больше единицы при благоприятных условиях и меньше
единицы при неблагоприятных условиях. Расчетные сопротивле-
ния сжатию R различных видов кладок приведены в табл. 2.1-2.9.
Расчетные сопротивления кладки из сплошных камней
на цементно-известковых, цементно-глиняных и известковых
растворах осевому растяжению Rf1 растяжению при изгибе Rth,
главным растягивающим напряжениям при изгибе Rni. и срезу
Rsq при расчете сечений кладки, проходящих по горизонтальным
и вертикальным швам, приведены в табл. 2.10.
Расчетные сопротивления кладки из кирпича и камней пра-
вильной формы осевому растяжению Rh растяжению при изгибе
Rtb, срезу Rsff и главным растягивающим напряжениям при изги-
бе Rf*. при расчете кладки по перевязан ному сечению, проходя-
щему по кирпичу или камню, приведены в табл. 2.11.
Расчетные сопротивления арматуры Rx для армокаменных
конструкций, принятые по [3] в соответствии с указаниями
п. 3.19 [1 ], приведены в табл. 1.9.
Расчетные сопротивления кладки сжатию, приведенные
в табл. 2.1 -2.8, следует умножать на коэффициенты условий ра-
боты уГ1 равные:
а) 0,8 - для столбов и простенков площадью сечения 0,3 м2
и менее;
78
б) 0,6 - для элементов круглого сечения, выполненных
из обыкновенного (нелекального) кирпича, неармированных
сетчатой арматурой;
Таблица 2.1
Расчетные сопротивления Я, МПа, сжатию кладки из кирпича
всех видов и керамических камней со щелевидными
вертикальными пустотами шириной до 12 мм, пустотностью
до 15% при высоте ряда кладки 50-150 мм
на тяжелых растворах
Марка кирпича или камня Марка раствора Прочность раствора, МПа
200 150 100 75 50 25 10 4 0,2 нулевая
300 3.9 3.6 3.3 3.0 2.8 2,5 2,2 1.8 1.7 1.5
250 3.6 3,3 3,0 2,8 2.5 2.2 1.9 1.6 1.5 1.3
200 3,2 3.0 2,7 2,5 2.2 1.8 1.6 1.4 1.3 1,0
150 2.6 2.4 2.2 2.0 1.8 1.5 1.3 1.2 1.0 0.8
125 — 2,2 2.0 1.9 1,7 1.4 1.2 1.1 0.9 0,7
100 — 2.0 1.8 1.7 1.5 1.3 1.0 0.9 0.8 0.6
75 -- — 1.5 1.4 1.3 1.1 0,9 0.7 0.6 0.5
50 — — — 1.1 1.0 0.S) 0.7 0.6 0.5 0,35
U1 — — — 0.9 0.8 0.7 0.6 0.45 0.4 0,25
Примечания:
I. Расчетные сопротивления кладки на растворах марок от 4 до 50 снижаются
ч множением на понижающие коэффициенты: 0,85 - для кладки на жестких це-
ментных растворах (без добавок извести или глины), на легких и известковых
растворах в возрасте до 3 месяцев; 0,9 - для кладки на цементных растворах
(без известцили глины) с органическими пластификаторами.
Расчетные сопротивления сжатию кладки из силикатных пустотелых
круглыми пустотами диаметром не более 35 мм и пустотностью до 25%)
кирпичей толщиной 88мм и камней толщиной 138 мм принимаются с коэффи-
циентами: 0,8 - на растворах нулевой прочности и прочности 0,2 МПа; 0,85;
о.1) и 1,0 - соответственно на растворах марок 4, 10, 25 и выше.
в) 1,1 - для конструкций из крупных блоков и камней, изго-
i пиленных из тяжелых бетонов и из природного камня
(/£1800 кг/м3);
0,9 - для кладки из блоков и камней из автоклавных ячеис-
1ых бетонов и из силикатных бетонов классов по прочности
выше В25;
0,8 - то же из крупнопористых бетонов и из неавтоклавных
бетонов. Виды ячеистых бетонов принимают в соответствии
< ГОСТ 25485-82;
г) 1,15 - для кладки после длительного периода твердения
раствора (более гола);
д) 0,85 - для кладки из силикатного кирпича на растворе
с добавками поташа;
е) 0,9 - для зимней кладки, выполняемой на растворах с
противоморозными химическими добавками при среднесуточ-
ной температуре ниже -15 °C;
ж) 0,9 - для кирпичной и каменной кладки, выполненной
при среднесуточной температуре до -15 °C способом заморажи-
вания и способом замораживания с обогревом возведенных кон-
струкций на растворах без противоморозных добавок в закон-
ченном здании;
з) 0,8 - то же, выполненной при температуре до -30 °C.
Таблица 2.2
Расчетные сопротивления Я, МПа, сжатию кладки
из керамических крупноформатных камней пустотностью
48-50 % со щелевидными вертикальными пустотами
шириной 8-10 мм при высоте ряда кладки
200-250 мм на тяжелых растворах
Марка камня Марка раствора Прочность раствора, МПа
150 125 100 75 50 10 4 0,2 нулевая
125 2,5 2,4 2,3 2.2 2.1 1,9 1.6 1,4 1.3 1.0
100 2,2 2,1 2,0 1.9 1,8 1,6 1.4 1.2 1,1 0,9
75 - - 1.6 1.5 1,4 1,3 1,1 1.0 0,9 0,7
Расчетные сопротивления R сжатию кладки из пустотелого
керамического кирпича с вертикальными прямоугольными пус-
тотами шириной 12-16 мм и квадратными пустотами сечением
20x20 мм, пустотностью до 20-35 % при высоте ряда кладки
77-100 мм следует принимать по табл 2.1 со следующими пони-
жающими коэффициентами:
- на растворе марки 100 и выше - 0,90;
- на растворе марок 75,50 - 0,80;
- на растворе марок 25,10 - 0,75;
- на растворах с нулевой прочностью и прочностью
до 0,4 МПа - 0,65.
Расчетные сопротивления сжатию R кладки из пустотелых
бетонных камней пустотностью от 30 до 40 % принимают
по табл. 2.6 с учетом коэффициентов:
- на растворе марки 50 и выше - 0,80;
- на растворе марки 25 - 0,70;
- на растворе марки 10 и ниже - 0,60.
80
Таблица 2.3
Расчетные сопротивления R, МПа, сжатию виброкирпичной
кладки на тяжелых растворах
Марка кирпича Марка раствора
200 150 100 75 50
300 5,6 5,3 4,8 4,5 4,2
250 5,2 4,9 4.4 4,1 3,7
200 4,8 4,5 4,0 3.6 3.3
150 4.0 3.7 3.3 3,1 2,7
125 3,6 3,3 3.0 2,9 2,5
too 3,1 2.9 2,7 2,6 2,3
75 — 2.5 2,3 2,2 2.0
Примечания:
1. Расчетные сопротивления сжатию кирпичной кладки, вибрированной на виб-
ростолах, принимаются по таблице с коэффициентом 1,05.
2. Расчетные сопротивления сжатию виброкирпичной кладки толщиной более
30 см принимаются по таблице с коэффициентом 0,85.
3. Расчетные сопротивления, приведенные в таблице, относятся к участкам
кладки шириной не менее 40 см. Для самонесущих и ненесущихстен допускается
применение панелей шириной от 25 до 38 см, при этом расчетные сопротивле-
ния кладки принимаются с коэффициентом 0,8.
Расчетные сопротивления сжатию кладки из силикатных
пустотелых (с круглыми пустотами диаметром до 35 мм и пус-
тотностью до 25%) кирпичей толщиной 88 мм и камней толщи-
ной 138 мм принимают по табл. 2.1 с введением коэффициентов:
- при растворах нулевой прочности и прочности 0,2 МПа - 0,8;
- при растворах марок 4, 10, 25 и выше - соответственно
0,85,0,9 и 1,0.
6 А. И. Бедов, А. И. Габитов
81
Таблица 2.4
Расчетные сопротивления Я, МПа, сжатию кладки из крупных
сплошных блоков из бетонов всех видов и блоков
из природного камня (пиленых или чистой тески) при высоте
ряда кладки 500-1000 мм
Классы бетона Марка камня Марка раствора Нулевая прочность раствора
200 150 100 75 50 25 10
— 1000 17,9 17,5 17,1 16,8 16,5 15,8 14,5 113
— 800 1 15,2 143 14,4 14,1 13,8 13,3 12,3 9,4
— 600 12,8 12,4 12,0 11,7 11,4 10,9 9,9 7,3
— 500 11,1 10,7 10,3 10,1 9,8 9,3 8,7 6,3
взо 400 9,3 9,0 8,7 8,4 8.2 7,7 7,4 5,3
В25 300 7,5 7,2 6.9 6,7 6.5 6,2 5,7 4,4
В20 250 6,7 6,4 6,1 5,9 5,7 5.4 4,9 3,8
В15 200 5,4 5,2 5,0 4,9 4,7 4,3 4,0 3,0
В12.5 150 4,6 4,4 4,2 4,1 3,9 3,7 3,4 2,4
В7.5 100 — 3,3 3,1 2,9 2,7 2.6 2,4 1,7
В5 75 — 2,3 2,2 2,1 2,0 1,8 1,3
В3,5 50 — — 1,7 1,6 1,5 1,4 1,2 0,85
В2,5 35 — — 1,1 1.0 0,9 0,6
В2 25 — — — — 0,9 0,8 0,7 0,5
Примечания:
1. Расчетные сопротивления сжатию кладки из крупных блоков высотой более
1000мм принимаются с коэффициентом 1,1.
2. Классы бетона следует принимать по табл. 1 СТ СЭВ 1406-78. За марку бло-
ков из природного камня следует принимать предел прочности на сжатие МПа
(кгс/см2), эталонного образца - куба, испытанного согласно требованиям
ГОСТ 10180-90 и ГОСТ8462-85.
3. Расчетные сопротивления сжатию кладки из крупных бетонных блоков
и блоков из природного камня, растворные швы в которой выполнены под рамку
с разравниванием и уплотнением рейкой (о чем указывается в проекте), допус-
кается принимать по табл. 2.3 с коэффициентом 1,2.
4. Расчетные сопротивления сжатию кладки из крупных пустотелых бетон-
ных блоков различных типов снижаются умножением на коэффициенты (при
отсутствии экспериментальных данных) 0,9; 0,5 и 0,25, при значениях пус-
тотности блоков, соответственно равных или менее 5; 25 и 45%, где процент
пустотности определяется по среднему горизонтальному сечению. Для проме-
жуточных значений процента пустотности указанные коэффициенты опре-
деляются интерполяцией.
82
Таблица 2.5
Расчетные сопротивления R, МПа, сжатию кладки из сплошных
бетонных, гипсобетонных и природных камней (пиленых
или чистой тески) при высоте ряда кладки 200-300 мм
Марка камня Марка раствора Прочность раствора» МПа
200 150 100 75 50 25 10 4 0,2 нуле- вая
1000 13,0 12,5 12,0 11,5 11,0 10,5 9,5 8,5 8,3 8.0
800 11,0 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,0 6,8 о> Li
600 9,0 8,5 8,0 7,8 7,5 7,0 6,0 5,5 5.3 5.0
500 7,8 7,3 6,9 6,7 6,4 6,0 5,3 4,8 4,6 4.3
400 6,5 6,0 5,8 5,5 5,3 5,0 4,5 4.0 3.8 3.5
300 5,8 4,9 4,7 4,5 4,3 4.0 3,7 3,3 3.1 2,8
200 4,0 3,8 3,6 3,5 3,3 3,0 2,8 2.5 2.3 2.0
150 3,3 3,1 2,9 2,8 2,6 2,4 2.2 2.0 1.8 1.5
100 2,5 2,4 2.3 2.2 2,0 1,8 1,7 1.5 1.3 1.0
75 — — 1,9 1,8 1,7 1.5 1,4 1,2 1,1 0.8
50 — — 1,5 1,4 1,3 1,2 1,0 0,9 0.8 0,6
35 1 — — — — 1,0 0,95 0,85 0,7 0,6 1 0,45
25 — — — — 0.8 0,75 0,65 0,55 0,5 0,35
15 — •* — — — 0,5 0.45 0,38 0,35 0,25
Примечания:
1. Расчетные сопротивления кладки из сплошных шлакобетонных камней
на шлаках от сжигания бурых и смешанных углей снижаются умножением
на коэффициент 0,8.
2. Кладку стен из гипсобетонных камней допускается применять только для
стен со сроком службы до 25 лет с понижением расчетного сопротивления
на 30% - в районах с сухим климатом и на 50% - в прочих районах для кладки
наружных стен и на 20% - для кладки внутренних стен.
3. Расчетные сопротивления кладки из бетонных и природных камней марки
150 и выше с ровными поверхностями и допусками по размерам, не превышаю-
щими ±2 мм, при толщине растворных швов не более 5 мм, выполненных на це-
ментных пастах или клеевых составах, допускается принимать по табл. 2.5
с коэффициентом 1,3. Если высота ряда кладки не соответствует указанной
в табл. 2.1,2.4,2.5, то расчетные сопротивления принимаются: а) при высоте
ряда от 150 до 200 мм - как среднее арифметическое значений, указанных
в табл. 2.1,2.4; б) при высоте ряда от300 до 500мм - по интерполяции между
значениями, принятыми по табл. 2.4,2.5.
83
Таблица 2.6
Расчетные сопротивления Я, МПа, сжатию кладки
из бетонных камней пустотностью до 25%
при высоте ряда кладки 200-300 мм
Марка камня Марка раствора Прочность раствора, МПа
100 75 50 25 10 4 0,2 нулевая
150 2,7 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,7 1,3
125 2,4 2,3 2,1 1,9 1,7 1,6 1,4 1,1
100 2,0 1,8 1.7 1,6 1,4 1.3 1,1 0,9
75 1,6 1.5 1,4 1,3 1.1 1,0 0,9 0,7
50 1,2 1,15 1.1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,5
35 1.0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,55 0,4
25 — — 0,7 1 0,65 0,55 0,5 0,45 0,3
Примечание. См. примечания 1и2к табл. 2.5.
Таблица 2.7
Расчетные сопротивления Я, МПа, сжатию кладки
из природных камней низкой прочности правильной формы
(пиленых и чистой тески)
Вид кладки Марка камня Марка раствора Прочность раствора, МПа
25 10 4 0,2 нулевая
Из природных 25 0,6 0,45 0,35 0,3 0.2
камней 15 0,4 0,35 0,25 0,2 0,13
при высоте ряда 10 0,3 0,25 0.2 0,18 0.1
до 150 мм 7 0,25 0,2 0,18 0,15 0,07
То же при высоте 10 0,38 0,33 0,28 0,25 0,2
7 0,28 0,25 0,23 0,2 0,12
ряда 200-300 мм 4 0,15 0,14 0,12 0,08
Примечания:
1. Расчетные сопротивления сжатию кладки из сырцового кирпича и грунтовых
камней принимаются с коэффициентами:0,7 - для кладки наружных стен в зо-
нах с сухим климатом; 0,5 -то же в прочих зонах; 0,8 - для кладки внутренних
стен. Кладку стен из сырцового кирпича и грунтовых камней разрешается при-
менять только для зданий с предполагаемым сроком службы не более 25 лет.
2. Расчетные сопротивления сжатию кладки из природного камня, указанные
в табл. 2.4,2.5 и 2.7, принимают с коэффициентами: 0,8 - для кладки из камней
. получистой тески (выступы не более 10мм); 0,7 - из камней грубой тески (вы-
ступы до 20 мм).
84
Таблица 2.8
Расчетные сопротивления Я, МПа, сжатию бутовой
кладки из рваного бута
Марка рваного бутового камня Марка раствора Прочность раствора, МПа
100 75 50 25 10 4 0,2 нулевая
1000 2,5 2,2 1.8 1.2 0,8 0,5 0,4 0.33
800 2,2 2.0 1.6 1.0 0,7 0,45 0,33 0,28
600 2,0 1.7 1.4 0,9 0,65 0.4 0.3 0,22
500 1.8 1.5 1,3 0,85 0,6 0,38 0,27 0,18
400 1.5 1.3 1.1 0.8 0Д5 0,33 0,23 0,15
300 1.3 1,15 0,95 0,7 0,5 0,3 0.2 0,12
200 1.1 1.0 0,8 0.6 0,45 0,28 0,18 0.08
150 0.9 0,8 0,7 0,55 0,4 0,25 0,17 0,07
100 0,75 0,7 0,6 0.5 0,35 0,23 0,15 0,05
50 — 0.45 0,35 0,25 0,2 0,13 0,03
35 — — 0,36 0,29 0,22 0,18 0.12 0,02
25 — 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,02
Примечания:
1. Для промежуточных марок камня расчетные сопротивления принимаются
по интерполяции;
2. Расчетные сопротивления для бутовой кладки даны в возрасте 3 мес. для
марок раствора 4 и более. При этом марка раствора определяется в возрасте
28 дн. Для кладки в возрасте 28 дн. расчетные сопротивления, приведенные
в табл. 2.8, для растворовмарки 4 и более следует принимать с коэффициентом 0,8;
3. Для кладки из постелистого бутового камня расчетное сопротивление умно-
жается на коэффициент 1,5;
4. Расчетное сопротивление бутовой кладки фундаментов, засыпанных со всех
сторон грунтом, повышается: на 0,1 МПа - при кладке с последующей засыпкой
пазух котлована грунтом; на 0,2 МПа - при кладке в траншеях *враспор» с не-
тронутым грунтом, а также после длительного уплотнения засыпанного в па-
зухи грунта (при надстройках). Повышение расчетного сопротивления буто-
вой кладки не распространяется на зимнюю бутовую кладку, выполняемую ме-
тодом замораживания на растворах со специальными химическими добавками.
Таблица 2.9
Расчетные сопротивления Я, МПа, сжатию бутобетона
(невибрированного)
Вцд бутобетона Класс бетона
В15 В12,5 В7,5 В5 В3,5 В2,5
С рваным камнем _ марки 200 и выше 4,0 3,5 3,0 2,5 2.0 1,7
То же марки 100 и 50 • - - 2,2 t.8 1.5
или с кирпичным боем - - • 2,0 1.7 1.3
Примечание. При вибрировании бутобетона расчетные сопротивления сжатию
принимаются с коэффициентом 1,15.
85
Таблица 2.10
Расчетные сопротивления кладки осевому растяжению, растяжению при изгибе, срезу
и главным растягивающим напряжениям при изгибе
Вид напряженного состояния Обозначе- ния Расчетные сопротивления R, МПа (кГс/см2), кладки из сплошных камней на цементно-известковых, цементно-глиняных и известковых растворах осевому растяжению, растяжению при изгибе, срезу и главным растягивающим напряжениям при изгибе при расчете сече- ний кладки, проходящих по горизонтальным и вертикальным швам
при марке раствора при прочно- сти раствора 0,2(2)
50 и выше 25 10 4
1 2 3 4 5 6 7
А. Осевое R.
растяжение 1. По неперевязанному 0,08 (0,8) 0,05 (0,5) 0,03 (0,3) 0,01 (0,1) 0,005 (0,05)
сечению для кладки всех
видов (нормальное сцеп** ление; рис. 2.14, а) 2. По перевязанному сече** нию (рис. 2.14, б): •
а) для кладки из камней 0,16(1,6) 0,11(1,1) 0,05 (0,5) 0,02 (0,2) 0,01 (0,1)
правильной формы б) для бутовой кладки 0.12(1,2) 0,08 (0,8) 0,04 (0,4) 0,02 (0,2) 0,01 (0,1)
Б. Растяжение при изгибе 3. По неперевязанному сечению для кладки всех видов и по косой штрабе (главные растягивающие напряжения при изгибе) MR,.) 0,12(1,2) 0,08 (0,8) 0,04 (0,4) 0,02 (0,2) 0,01 (0,1)
Окончание таблицы 2.10
1 2 3 4 5 6 7
4. По перевязанному сечению (рис. 2.15. в): а) для кладки из камней правильной формы б) для бутовой кладки 0,25 (2,5) 0,18(1,8) 0,16 (1,6) 0,12(1,2) 0,08 (0,8) 0,06 (0,6) 0.04 (0,4) 0,03 (0,3) 0,02 (0,2) 0,015 (0,15)
В. Срез 5. По неперевязанному сечению для кладки всех типов (касательное сцепление) 6. По перевязанному сечению для бутовой кладки Rsq 0,16(1,6) 0,24 (2,4) 0,11 (1,1) 0,16 (1,6) 0,05 (0,5) 0.08 (0.8) 0,02 (0,2) 0,04 (0.4) 0,01 (0.1) 0.02 (0,2)
Примечания: 1. Расчетные сопротивления отнесены ко всему сечению разрыва или среза кладки, перпендикулярному или парал-
лельному (при срезе) направлению усилия.
2. Расчетные сопротивления кладки, приведенные в табл. 2.10, следует принимать с коэффициентами: для кирпичной кладки с
вибрированием на вибросщолахпри расчете на особые воздействия - 1,4; для вибрированной кирпичной кладки из глиняного кир-
пича пластического прессования, а также для обычной кладки из дырчатого и щелевого кирпича и пустотелых бетонных камней
- 125; для невибрированАой кирпичной кладки на жестких цементных растворах без добавки глины или извести - 0,75; для клад-
ки из полнотелого и пустотелого силикатного кирпича - 0,7, а из силикатного кирпича, изготовленного с применением мелких
(барханных) песков по экспериментальным данным; для зимней кладки, выполняемой способом замораживания - по табл. 33 [1J.
При расчете по раскрытию трещин расчетные сопротивления растяжению при изгибе Rtb для всех видов кладки следует прини-
мать по табл. 2.10 без учета коэффициентов, указанных в настоящем примечании.
3. При отношении глубины перевязки кирпича (камня) правильной формы к высоте ряда кладки менее единицы расчетные сопро-
тивления кладки осевому растяжению и растяжению при изгибе по перевязанным сечениям принимаются равными величинам,
указанным в табл. 2.10, умноженным па значения отношения глубины перевязки к высоте ряда.
в
Рис. 2.14. Растяжение кладки: а - по неперевязанному сечению;
6 - по перевязанному сечению; в - при изгибе по перевязанному сечению
88
Таблица 2.11
Расчетные сопротивления кладки из кирпича и камней правильной формы осевому растяжению,
растяжению при изгибе, срезу и главным растягивающим напряжениям
при изгибе при расчете кладки по перевязанному сечению
Вид напряжен- ного состояния Обозна- чение Расчетные сопротивления R, МПа (кгс/см2), кладки из кирпича и камней правиль- ной формы осевому растяжению, растяжению при изгибе, срезу и главным растяги- вающим напряжениям при изгибе при расчете кладки по перевязанному сечению, проходящему по кирпичу или камню при марке камня
200 150 100 75 50 35 25 15 10 _
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И
1. Растяжение R. 0,25 (2,5) 0,2 (2.0) 0,18 (1.8) 0,13 (1.3) 0,10 (1.0) 0,08 (0.8) 0.06 (0.6) 0,05 (0.5) 0,03 (0,3)
2. Растяжение при изгибе и главные растя- гивающие на- пряжения R» . к. 0,4 (4.0) 0.3 (3.0) 0,25 (2,5) 0,2 (2.0) 0,16 (1.6) 0,12 (1.2) 0.1 (1.0) 0,07 (0,7) 0,05 (0.5)
3 Срез । 1,0 (10) 0,8 (8,0) 0,65 (6.5) 0,55 (5.5) 0,4 (4.0) 0,3 (3.0) 0,2 (2,0) 0.14 (1,4) 0,09 (0,9)
Примечания'.
1. Расчетные сопротивления осевому растяжению R(, растяжению при изгибе Ra> и главным растягивающим напряжениям R&
отнесены ко всему сечению разрыва кладки,
2. Расчетные сопротивления срезу по перевязанному сечению отнесены только к площади сечения кирпича или камня (площа-
ди сечения нетто) за вычетом площади сечения вертикальных швов.
со
2.4. Начальный модуль деформаций
и упругая характеристика кладки
В каменной кладке различают следующие деформации:
- объемные, возникающие во всех направлениях, вследствие
усадки раствора и камня или от изменения температуры;
- силовые, развивающиеся, главным образом, вдоль направ-
ления действия силы.
Усадочные деформации кладки Esl зависят от материала
кладки. Например, для кладки из обожженного глиняного кир-
пича усадку можно не учитывать ввиду ее малости, а для кладок
из силикатного кирпича и бетонных камней = 3 • 10Л
Температурные деформации кладки также зависят от мате-
риала кладки и коэффициента линейного расширения клад-
ки - at. Например, для глиняного кирпича и керамических кам-
ней (Z/ = 0,5-10 Л а для силикатного кирпича и бетонных камней
#,= 1-Ю'5.
При действии нагрузки (силовые деформации) каменная
кладка представляет собой упругопластический материал, и по-
этому при действии нагрузки зависимость между напряжениями
и деформациями не подчиняется закону Гука. Начиная с неболь-
ших напряжений в кладке, кроме упругих, развиваются и плас-
тические деформации. Поэтому силовые деформации будут зави-
сеть от характера приложения нагрузки и могут быть трех видов:
- деформации при однократном загружении кратковремен-
ной нагрузкой;
- деформации при длительном действии нагрузки;
- деформации при многократно повторных нагрузках.
Если каменную кладку нагружать очень быстро и довести
до разрушения за несколько секунд, то в кладке возникнут толь-
ко упругие деформации и кладка будет работать как упругий ма-
териал, а зависимость между напряжениями и деформациями
будет линейной.
Если каменную кладку в лабораторных условиях загружать
в течение одного часа постепенно до разрушения, то зависимость
между напряжениями и деформациями получается нелинейной;
для данного случая кривая зависимости о~е показана
на рис. 2.15.
90
E = tg(p
Рис. 2.15. Зависимость между напряжениями и деформациями каменной
кладки при сжатии
Таким образом, полные деформации будут слагаться из уп-
ругих и неупругих. В этом случае модуль деформации кладки - Е
будет величиной переменной:
= g = (2.6)
С возрастанием напряжения угол ф уменьшается и, следо-
вательно, уменьшается и модуль деформаций.
Наибольшее значение модуль деформаций будет иметь при
(ро, то есть E^tgtp - это начальный или мгновенный модуль
упругости, величина которого для данного вида кладки является
постоянной.
Экспериментально установлено, что начальный модуль
деформаций Ео (модуль упругости кладки) пропорционален вре-
менному сопротивлению сжатию кладки - Ru.
Модуль упругости, или начальный модуль деформаций не-
армированной кладки при кратковременной нагрузке определя-
ется по формуле
(2.7)
а для кладки с продольным армированием
(2.8)
91
В формулах (2.7) и (2.8) а-унругая характеристика кладки,
значения которой приведены в табл. 2.11.
Модуль упругости кладки с сетчатым армированием прини-
мается таким же, как для неармированной кладки.
Для кладки с продольным армированием упругая характе-
ристика принимается такой же, как для неармированной кладки.
В формулах (2.7), (2.10) /?м - временное сопротивление
(средний предел прочности) сжатию кладки, определяемое
но формуле
(2.9)
где R - расчетные сопротивления сжатию кладки по табл. 2.1 -2.8 с учетом
коэффициентов, приведенных в примечаниях к этим таблицам;
k - коэффициент, принимаемый в зависимости от вида кладки:
- из кирпича и камней всех видов, из крупных блоков,
рваного бута и бутобетона, кирпичная вибрированная -2,0;
- из крупных и мелких блоков из ячеистых бетонов -2.25
Упругая характеристика кладки с сетчатым армированием
определяется по формуле
a'Ru
а*= — - (2.10)
В формулах (2.8) и (2.10) Rsf(U - временное сопротивление
(средний предел прочности) сжатию армированной кладки
из кирпича или камней при высоте ряда не более 150 мм, опреде-
ляемое по формулам:
для кладки с продольной арматурой
R,„ Р
| 1П 9
100 ’
(2.И)
для кладки с сетчатой арматурой
Ядь =*-Д+2-*"''"
юо
(2.12)
где// - процент армирования кладки, который для кладки с продольной арма-
м А, ,
турой равен //=—-100 :
4
Л5 и At - соответственно площади сечения арматуры и кладки;
- нормативные сопротивления арматуры в армированной кладке, значе-
ния которых принимаются по табл. 1.16.
92
Таблица 2.12
Значения упругой характеристики кладки а
№ । Вид кладки Марка раствора Прочность рас- твора, МПа
25-200 10 4 0,2 нулевая
I Из крупных блоков, изготовленных из тяжелого и крупнопористого бетона на тяжелых заполнителях и из тяжелого природного камня (р>1800 кг/м3) 1500 1000 750 750 500
2 Из камнем, изготовленных из тяжелого бетона, тяжелых природных камней и бута 1500 1000 750 500 350
3 14з крупных блоков, изготовленных из бетона на пористых заполнителях и поризованного, крупнопористого бето- на на легких заполнителях, плотного силикатного бетона и из легкого природ- ного камня 1000 750 500 500 350
4 Из крупных блоков, изготовленных из ячеистых бетонов: автоклавных неавтоклавных 750 500 750 500 500 350 500 350 350 350
5 Из камней из ячеистых бегонов: автоклавных неавтоклавных 750 500 500 350 350 200 350 200 200 200
6 Из керамических камней 1200 1000 750 500 350
7 Из кирпича глиняного пластического прессования, полнотелого; из пустотелых силикатных камней; из камней, изготов- ленных из бетона на пористых заполни- телях и поризованного; is легких при- родных камней 1000 750 500 350 200
8 Из кирпича силикатного полнотелого и пустотелого 750 500 350 350 200
9 Из кирпича глиняного полусухого прес- сования, полнотелого и пустотелого 500 500 350 350 200
Примечания:
1. При определении коэффициентов продольного изгиба для элементов с гибкос-
тью l0/i < 28 или отношением 10/ Л < 8 (10- расчетная высота элемента;
i - наименьший радиус инерции сечения элемента; h - меньший размер прямоуголь-
ного сечения) разрешается принимать значения упругой характеристики кладки
из кирпича всех видов такими же. как из кирпича пластического прессования.
Приведенные в п. 7-9 таблицы значения упругой характеристики а для кир-
пичной кладки распространяются на виброкирпичные панели и блоки.
I. Упругая характеристика бутобетона принимается равной а ж 2000.
(ля кладки на легких растворах значения упругой характеристики, представ-
тнные в табл. 2.11, принимаются с коэффициентом 0,7.
93
Для кладки с сетчатой арматурой ц определяется в соответ-
ствии с указаниями раздела 4.2.
В практических расчетах модуль деформаций кладки прини-
мается £= 0,5’£о или Е - 0,8-Efl в зависимости от характера расчета.
При действии длительных нагрузок в кладке развиваются
деформации ползучести, поэтому в практических расчетах
модуль упругости Eq уменьшается путем деления его на коэффи-
циент ползучести, величина которого принимается от 1,8 до 4,0
в зависимости от вида кладки.
При многократно повторных нагрузках после некоторого
числа циклов нагрузка-разгрузка пластические деформации сво-
дятся на нет, и материал начинает работать упруго с модулем
упругости Ео, но только если напряжения о не превосходят на-
пряжений, при которых появляются трещины в кладке,
т. е. 0<ит. Если же а> ae/rt то после некоторого количества цик-
лов нагрузка-разгрузка деформации начинают неограниченно
расти, и кладка разрушается.
Деформации усадки кладки из глиняного кирпича и кера-
мическихкамней не учитываются, а для кирпичей, камней и бло-
ков на силикатном или цементном вяжущем, а также блоков
из ячеистых автоклавных и неавтоклавных бетонов, они прини-
маются 4 10'4-6-10’4.
Модуль сдвига каменной кладки принимается равным
G » 0,4-Е^где Eq - модуль упругости при сжатии.
При выполнении ряда расчетов, например, кладки консоль-
ного свеса на срез (рис. 2.11), необходимо знание значений коэф-
фициентов трения каменной кладки с сопрягаемыми материала-
ми. Значения коэффициентов трения для некоторых видов со-
прягаемых материалов приведены в табл. 2.13.
Таблица 2.13
Значения коэффициента трения
Материал Коэффициент трения ц при состоянии поверхности
сухом влажном
1. Кладка по кладке или бетону 0,7 0,6
2. Дерево по кладке или бетону 0,6 0,5
3. Сталь по кладке или бетону 0,45 0,35
4. Кладка и бетон по песку или гравию 0,6 0,5
5. То же, по суглинку 0,55 0,4
6. То же, по глине 0,5 0,3
Глава 3. Расчет элементов каменных конструкций
по предельным состояниям
3.1. Общие положения расчета
Под предельным принимают такое состояние, при котором
конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней эк-
сплуатационным требованиям, то есть теряет способность со-
противляться внешним нагрузкам и воздействиям или получает
недопустимые деформации или местные повреждения.
Каменные конструкции должны отвечать требованиям
прочности, устойчивости, выносливости (предельные состояния
первой группы), а также требованиям пригодности к нормаль-
ной эксплуатации (предельные состояния второй группы).
Расчет по первой группе предельных состояний должен
предотвратить:
- разрушение конструкции (расчет на прочность);
- потерю устойчивости формы конструкции (расчет
па продольный изгиб, расчет устойчивости тонкостенных конст-
рукций и т.п.);
- потерю устойчивости положения (расчет на опрокидыва-
ние, скольжение, всплытие);
- усталостное разрушение (расчет на выносливость при мно-
гократно повторных нагрузках);
- разрушение при совместном воздействии силовых факто-
ров и неблагоприятных влияний внешней среды (попеременные
замораживания-оттаивания, увлажнения-высушивания, дей-
ствия агрессивной среды).
Расчет по второй группе предельных состояний должен пре-
дотвратить:
- чрезмерные деформации;
- недопустимое раскрытие трещин;
- расслоение многослойной кладки (отслоение облицовки).
95
3.2. Учет длительного действия нагрузки.
Коэффициенты продольного изгиба
Вследствие ползучести кладки продольный изгиб сжатых
элементов с течением времени возрастает, что увеличивает
эксцентриситет и, следовательно, уменьшает разрушающую на-
грузку. Снижение несущей способности сечения учитывается ко-
эффициентом ?ик* , который зависит от гибкости элемента и оп-
ределяется по формуле
JV ( 1,2-е0 А
w =1-77—- 1+---------- /3 1\
где Г) - коэффициент, принимаемый по табл. 3.1 в зависимости от гибкости
элемента, вида камней и процента продольного армирования;
- расчетная продольная сила от длительных нагрузок (постоянных и
длительно действующих временных);
N - расчетная продольная сила:
- эксцентриситет от действия длительных нагрузок;
h - высота сечения в плоскости действия изгибающего момента при вне-
центренном сжатии, или меньший размер при центральном сжатии.
Гибкость элемента определяется отношением Л = /о//или
для прямоугольного сечения отношением Ah = /0/h, где Zo- рас-
четная высота (длина) элемента; i - радиус инерции сечения,
принимается аналогично h.
Расчетную высоту (длину) каменных стен и столбов /0
при определении коэффициентов продольного изгиба (рит^ на-
ходят, учитывая конструктивную схему здания (см. раздел 5.1).
При «жесткой» конструктивной схеме здания рассчитываемый
элемент (участок стены или столб в пределах этажа) считается
шарнирно опертым снизу и сверху на жесткие неподвижные в го-
ризонтальном направлении опоры. В этом случае lQ=H.
• mR- коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки.
96
Таблица 3.1
Значения коэффициента rj
Гибкость Процент продольного армирования для кладки
^|| К из глиняного кирпича и керамических камней; из камней и крупных блоков из тяжелого бетона; из природных камней всех видов из силикатного кирпича и силикатных камней; камней из бетона на пористых заполнителях; крупных блоков из ячеистого бетона
0,1 и менее 0,3 и более 0.1 и менее 0,3 и более
1 2 3 г 4 5 6
<10 <35 0 0 0 0
12 42 0.04 0.03 0.05 0,03
14 49 0.08 0,07 0,09 0,08
16 56 0,12 0.09 0,14 0,11
18 63 0.15 0.13 0.19 0,15
20 70 0,20 0.16 0,24 0,19
22 76 0,24 0,20 0,29 0,22
24 83 0,27 0,23 0,33 0.26
26 90 0,31 0.26 0.38 0,30
Примечания:
I. Для неармированной кладки значения коэффициентов h принимаются, как
л in кладки с армированием -0,1% и менее. При армировании более. 0,1 и менее
0.3% коэффициенты h определяются интерполяцией.
При толщине стен 30 см и более или радиусе инерции сечения 8,7 см и более
t > ттельность действия нагрузки допускается не учитывать, т. е. т^принима -
гтся равным 1.
: Коэффициенты продольного изгиба <р принимаются в зависимости от гибко -
. ши элемента и упругой характеристики кладки. Значения коэффициентов (р
приведены в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Значения коэффициентов продольного изгиба <р
Гибкость Значения упругой характеристики кладки а
X. 1500 1000 750 500 350 200 100
1 2 Г 3 4 5 6 7 8 9
4 14 1 1 1 0.98 0,94 0,9 0.82
6 21 0.98 0.96 0.95 0,91 0,88 0.81 0.68
8 28 0,95 0,92 0.9 0.85 0.8 0.7 0.54
10 35 0,92 0,88 0.84 0,79 0.72 0.6 0.43
12 42 0,88 0,84 0.79 0.72 0.64 0.51 0,34
14 49 0,85 0.79 0.73 0,66 0,57 0.43 0.28
16 56 0.81 0.74 0.68 0.59 0.5 0.37 0,23
\ I! bcuon,А И Габитов
97
Окончание таблицы 3.2
1 2 3 4 г 5 6 7 8 9
18 63 0,77 0,7 0,63 0,53 0,45 0,32 -
22 76 0,69 0,61 0,53 0,43 0,35 0,24 -
26 90 0,61 0,52 0,45 0,36 0,29 0,2 -
30 104 0.53 0,45 0,39 0,32 0,25 0,17 -
34 118 0,44 0,38 0,32 0,26 0,21 0,14 -
38 132 0,36 0,31 0,26 0,21 0,17 0,12 -
42 146 0.29 0,25 0,21 0,17 0,14 0,09 -
46 160 0,21 0,18 0,16 0,13 о,1 0,07 -
50 173 0,17 0,15 0,13 0.1 0.08 0,05 -
54 187 0,13 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 -
Примечания:
1. Коэффициенты (р при промежуточных величинах гибкостей определяются
интерполяцией.
2. Коэффициенты (р для гибкостей, превышающих предельные значения
(см. раздел 5.1), принимают при определении <рс в случае расчета на внецент-
ренное сжатие с большими эксцентриситетами.
3. Для кладки с сетчатым армированием величины упругих характеристик
(см. раздел 2.2) могут быть менее 200.
При упругой конструктивной схеме рассчитываемый эле-
мент считается неподвижно заделанным на нижней опоре и име-
ющим вверху смещаемую в горизонтальном направлении упру-
гую шарнирную опору. В этом случае величина расчетной длины
принимается в зависимости от количества пролетов. Значения
расчетной длины элемента см. в табл. 3.3.
Таблица 3.3
Расчетная длина (высота) элемента Zo, учитываемая
при определении его гибкости
Условия опирания элемента /»
Верхняя и нижняя опоры шарнирные, неподвижные н
Верхняя опора упругая, нижняя - неподвижная в зданиях: - однопролетных - многопролетных 1,5Н 1.25Н
Стены и столбы - свободно стоящие при отсутствии связи их с перекрытиями или другими горизонтальными опорами 2Н
Стены и столбы - с частично защемленными опорными сечениями 0,8Н
Примечание. В - расстояние между перекрытиями или другими горизонталь-
ными опорами. При железобетонных перекрытиях В - расстояние между пе-
пекрытиями в свету. В одноэтажных зданиях за нижнюю опору принимается
уровень чистого пола.
98
При жестких опорах и заделке в стены сборных железобе-
тонных перекрытий принимается 7о-0,9Н, а при монолитных
железобетонных перекрытиях, опираемых на стены по четырем
сторонам, /о=0,8Н.
Если нагрузкой является только собственная масса элемен-
та в пределах рассчитываемого участка, то расчетную высоту
сжатых элементов (см. табл. 3.3) необходимо уменьшить умно-
жением на коэффициент 0,75.
В стенах, ослабленных проемами, при расчете простенков
коэффициент ф принимается в зависимости от гибкости стены.
Для узких простенков, ширина которых меньше толщины стены,
производится также расчет простенка в плоскости стены; при
этом расчетная высота простенка принимается равной высоте
проема.
Для ступенчатых стен и столбов, верхняя часть которых
имеет меньшее поперечное сечение, коэффициенты ф и mg вы-
числяются следующим образом:
а) при опирании стен (столбов) на неподвижные шарнир-
ные опоры - по высоте lQ e Н и наименьшему сечению, располо-
женному в средней трети высоты Я;
б) при упругой верхней опоре или при ее отсутствии -
по расчетной высоте /0, определенной по табл. 3.3, и сечению
у нижней опоры, а при расчете верхнего участка стены (столба)
высотой Hi - по расчетной высоте Zo и поперечному сечению
от этого участка; /0 - определяется так же, как 70, но при Н = Нр
Коэффициенты <р и по высоте стены принимаются пере-
менными. Для стен и столбов, опирающихся на шарнирные не-
подвижные опоры /0(/0=Я), при расчете сечений, расположен-
ных в средней трети высоты /0, значения ути mg принимаются
постоянными, равными расчетным значениям, определенным
Для данного элемента. Для сечений на участках в крайних третях
4 коэффициенты (р и mg увеличиваются по линейному закону
До единицы на опоре (рис. 3.1, а).
Для стен и столбов, имеющих нижнюю защемленную
и верхнюю упругую опоры, при расчете сечений нижней части
стены или столба до высоты 0,7Я принимаются расчетные
яя
значения (р и а при расчете сечений верхней части стены
или столба <рм увеличиваются до единицы по линейному за-
кону (рис. 3.1,6).
/(ля свободно стоящих степ и столбов при расчете сечений в
их нижней части (до высоты 0,5/7) принимаются расчетные зна-
чения (рм. тк, а в верхней половине значения ри ткувеличивают-
ся до единицы по линейному закону (рис. 3.1, в).
а б в
Рис. 3.1. Коэффициенты (р и по высоте сжатых стен и столбов:
а - шарнирно опертых на неподвижные опоры; б - защемленных внизу и име-
ющих верхнюю упругую опору; в - свободно стоящих
3.3. Расчет элементов каменных конструкций
по предельным состояниям первой группы
3.3.1. Центрально сжатые элементы
Расчет элементов неармированных каменных конструкций
при центральном сжатии производится по формуле
(3.2)
где N - расчетная продольная сила;
Я - расчетное сопротивления сжатию кладки, определяемое по табл. 2.1-2.9;
(р - коэффициент продольного изгиба, определяемый согласно указаниям
раздела 3.2;
А - площадь сечения элемента;
- коэффициент, который определяется в соответствии с указаниями
раздела 3.2.
Расчет (подбор сечения) центрально сжатого элемента
(столба) по формуле (3.2) осуществляется методом последова-
тельного приближения и заключается в следующем.
100
1. Определяют нагрузки для рассчитываемого столба NhNr
(на уровне того или иного этажа), вычисляя их как сумму нагру-
:<ж от всех этажей, лежащих выше расчетного сечения столба
• приближенным учетом собственной массы столба как нагруз-
ки, составляющей 5-10 % от расчетной.
2. Выбирается материал кладки (вид и марка камней и вид и
марка раствора) и оценивается ее расчетное сопротивление
К (табл. 2.1-2.9).
3. Задается некоторое значение ф, по которому из табл. 3.2
принимаются соответствующие значения Я/, (Aj).
4. По найденной гибкости Я/, (А,)определяется коэффициент
// из табл. 3.1.
5. Используя предварительно собранные на столб нагрузки
.V и N# по формуле (3.1) определяют коэффициент mg.
6. По формуле (3.2) вычисляют площадь поперечного сече-
ния столба Л
(3.3)
отвечающую при заданной нагрузке материалу кладки
и принятому коэффициенту (р.
7. Значение А из формулы (3.3) выражаем через конкрет-
ные размеры поперечного сечения столба h х Z?=A, если столб
прямоугольный, или h х Л=А, если столб квадратный, округляя
их до величин, кратных (с учетом толщины швов кладки) разме-
рам кирпича (камня) в плане.
8. По принятым геометрическим размерам поперечного се-
чения столба, упругой характеристике кладки а (табл. 2.12)
н расчетной высоте столба вычисляется его гибкость А^ (А±).
9. Из табл. 3.1 и 3.2 находим коэффициенты (р\\ т), соответству-
ющие Afl (Aj)no п. 8 и определяем коэффициент mg по формуле (3.1).
10. Полученные значения <ри mg, точнее, произведение этих
коэффициентов <p-mgt сравниваем с исходным. Если полученное
произведение (<pmg)not отличается от исходного ((рт^исх более
чем на 5%, т. е. имеет место неравенство
] 0QO/o > 5%
(«,'яХ ’ (''
то расчет следует повторить, приняв полученные значения
(р и m,f за исходные.
о
Расчет считается законченным при удовлетворении нера-
венства
----7н,а- - \• 100% < 5% /о сч
Окончательные размеры поперечного сечения столба соот-
ветствуют последнему значению (^-wg)wr в изложенном процес-
се последовательного приближения.
Процесс последовательного приближения удобнее начи-
нать с (р = 1,0. В этом случае г] = 0 (см. табл. 3.1,3.2) и ткисх = 1,0.
Следует также учитывать условие = 1,0, если h > 30 см
или i > 8,7 см.
Расчеты показывают, что, как правило, достаточно 1 -2 при-
ближений для удовлетворения неравенства (3.5).
Полученные из условия обеспечения необходимой несущей
способности размеры поперечного сечения столба должны удов-
летворять требованиям табл. 5.2,5.4.
3.3.2. Внецентренно сжатые элементы
Впецентренное сжатие является наиболее распространен-
ным видом силового воздействия на каменные конструкции. Это
воздействие испытывают, в частности, такие важнейшие элемен-
ты зданий, очень часто выполняемые из камня, как стены (про-
стенки) и столбы.
Каменная кладка обладает упругопластическими свойства-
ми, поэтому для расчета каменных конструкций на внецентрен-
ное сжатие неприменимы формулы, по которым рассчитывают-
ся на этот вид воздействия элементы из упругих материалов.
Характер напряженного состояния кладки при внецентрен-
ном сжатии зависит от величины эксцентриситета е0 приложе-
ния продольной силы N. При небольших эксцентриситетах все
сечение сжато (рис. 3.2, а). С его ростом эпюра напряжений ста-
новится двузначной (рис. 3.2, б), т. е. сечение испытывает не
только сжатие, но и растяжение. При достаточно больших экс-
центриситетах даже при малых нагрузках напряжения в растя-
нутой зоне элемента могут превысить предельное сопротивле-
ние кладки растяжению при изгибе, и в растянутой зоне появят-
ся горизонтальные трещины (рис. 3.3, в). Появление этих тре-
102
шин не приводит к разрушению элемента, если величина напря-
жения в сжатой зоне не больше предельной, и нагрузка на него
может быть увеличена, пока не будет использована несущая спо-
। < юность сжатой зоны сечения. Разрушающая нагрузка может в
шсколько раз превысить нагрузку, при которой образовались
। рещины в растянутой зоне кладки.
Эксперименты на внецентренно сжатых образцах кладки
показали:
а) фактическое разрушающее усилие в 1,5-2,0 раза больше
полученного теоретического по формулам сопротивления мате-
риалов как для упругого материла. Частично такое расхождение
объясняется криволинейностью эпюры напряжений в отличие
от прямолинейной эпюры напряжений, принимаемой как для
упругого материала с постоянным модулем упругости.
б) в момент разрушения деформации кладки при внецент-
ренном сжатии значительно больше, чем при центральном сжа-
। пи. Отчасти это объясняется тем, что менее напряженная часть
сечения в какой-то мере помогает работе более напряженной ча-
сти и происходит перераспределение напряжений благодаря
пластическим деформациям кладки.
в) при значительных эксцентриситетах (е0) приложения на-
। рузки N (рис. 3.3, а) в растянутой зоне возникнут трещины, что
приведет к изменению работы сечения. Если трещина глубиной
।. то нетрудно видеть, что величина эксцентриситета - е0 умень-
шится и станет равной:
е^О.5^ -t)- (0.5 h - е0) = ef) - 0.51.
юз
Рис. 3.3. Напряженное состояние в сечении внецентренно сжатого элемен-
та: а - при наличии трещины; б - при отсутствии трещины
Если в этом выражении принять е/=0, то получим, что
то есть при раскрытии трещины до величины t~2 дей-
ствующая нагрузка N будет центральной по отношению к остав-
шемуся сечению.
При раскрытии трещины происходящее уменьшение мо-
мента сказывается больше, чем уменьшение сечения по мере об-
разования трещин.
Этим обстоятельством и объясняется некоторое возраста-
ние несущей способности элемента до определенного предела
после раскрытия трещины, так как создается более равномерное
распределение напряжений по сечению за счет уменьшения экс-
центриситета приложения нагрузки к оставшемуся сечению. Та-
кое явление свойственно только внецентренному сжатию, так
как при поперечном изгибе первая трещина уменьшает сечение,
но не уменьшает момент, и поэтому сечение разрушается.
При расчете каменных элементов, работающих на внецёнт-
ренное сжатие, учитывается фактически несущая способность
сжатой зоны кладки. Следует отметить, что прочность этой зоны
104
вследствие сдерживающего влияния окружающей растянутой
или растрескавшейся кладки (эффекта обоймы), как и при мест-
ном сжатии, выше по сравнению с прочностью кладки при испы-
тании на центральное сжатие. Этот эффект тем больше, чем
меньше относительная высота сжатой зоны, то есть чем больше
величина эксцентриситета.
Ширина и глубина раскрытия трещин в кладке, естествен-
но, должны быть ограничены.
Специальные эксперименты позволили определить зависи-
мость между эксцентриситетами (е0) приложения силы, расстоя-
нием от более сжатой грани сечения до центра тяжести сечения
(у) и величиной раскрытия швов кладки. Нормами установлены
предельные значения эксцентриситетов.
Наибольшая величина эксцентриситета (с учетом случай-
ного) во внецентренно сжатых конструкциях без продольной ар-
матуры в растянутой зоне не должна превышать 0,9 -у - для ос-
новных сочетаний нагрузок и 0,95 у - для особых сочетаний на-
грузок. В противном случае необходима установка продольной
арматуры в растянутой зоне. В стенах толщиной 25 см и менее
наибольшая величина эксцентриситета с учетом случайного не
должна превышать для основного сочетания нагрузок 0,8 у, для
особого - 0,7 у, где у - расстояние от центра тяжести до края се-
чения в сторону эксцентриситета (рис. 3.3, б). При этом расстоя-
ние от точки приложения силы до более сжатого края сечения
должно быть не менее 2 см.
При расчете стен толщиной 25 см и менее должен учиты-
ваться случайный эксцентриситет, который суммируется с экс-
центриситетом продольной силы. Величина случайного эксцен-
триситета принимается равной, см, для стен:
- несущих - 2;
- самонесущих, а также для отдельных слоев трехслойных
несущих стен - 1. • -
При ео > 0,7-у, кроме расчета внецентренно сжатых элемен-
тов по прочности необходимо выполнять расчет по раскрытию
трещин в швах кладки в соответствии с указаниями, приведен-
ными в разделе 3.4.
По результатам экспериментальных исследований при рас-
чете кладки на внецентренное сжатие приняты следующие пред-
посылки:
105
a
Рис. 3.4. Внецентренное сжатие каменного элемента: а - расчетное попе-
речное сечение; б - знакопеременная эпюра изгибающего момента для внецен-
тренно сжатого элемента
а б
Рис. 3.5. Определение сжатой части внецентренно сжатых элементов тавровою
профиля: а - эксцентриситет в сторону полки; 6 - эксцентриситет в сторону ребра
106
- в основе расчета - условие равновесия между внешней
расчетной силой N и прямоугольной эпюрой сжимающих напря-
жений в кладке взамен действительной криволинейной эпю-
ры (рис. 3.4).
- размер эпюры сжимающих напряжений d принимается та-
ким, чтобы центр тяжести сжатой зоны Ас совпадал сточкой при-
ложения внешней сжимающей силы ЛГ.
Уравнение для расчета неармированной кладки на внецент-
ренное сжатие получается из суммы проекций всех сил на про-
дольную ось элемента (рис. 3.2). С учетом гибкости, длительнос-
ти действия нагрузки и эффекта обоймы расчет внецентренно
сжатых неармированных элементов каменных конструкций про-
изводится по формуле
(рх-—-—, (3.6)
где К - расчетное сопротивление кладки сжатию, определяемое по табл. 2.1...2.8;
Ае - площадь сжатой части сечения;
( D - коэффициент, определяемый по формулам, приведенным в табл. 3.4;
< р- коэффициент продольного изгиба для всего сечения в плоскости дей-
ствия изгибающего момента, определяемый по расчетной высоте элемента 4
(табл. 3.2);
(рс - коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения, опреде-
ляемый по фактической высоте элемента Н (табл. 3.2) в плоскости действия
Я Я
изгибающего момента при отношении Ае ~ или гибкости А “ f. ,
hc и ic - высота и радиус инерции сжатой части поперечного сечения (пло-
щадь Ас) в плоскости действия изгибающего момента.
Для прямоугольного сечения t
где h - высота сечения в плоскости действия изгибающего мо-
мента; е0 - эксцентриситет расчетной силы ЛГ относительно цен-
тра тяжести сечения.
Для таврового сечения (при е0 > 0,45#) приближенно при-
нимается Ас-2(у-е0)-Ь и hc~2(y-eo), где# - расстояние от цент-
ра тяжести сечения элемента до его края в сторону эксцентри-
ситета; b - ширина сжатой полки или толщина стенки таврового
сечения, в зависимости от направления эксцентриситета.
При знакопеременной эпюре изгибающего момента по вы-
107
соте элемента (рис. 3.2) расчет прочности производится для се-
чений с максимальными изгибающими моментами различных
знаков. Коэффициент да. в этом случае определяют по высоте ча-
сти элемента в пределах однозначной эпюры изгибающего мо-
мента при отношениях или гибкостях
или Ate =
. Нг/ 1 Н2/
ЛЬ2е = А ИЛИ Азе = 7; ,
/ Пс1 / 1с2
где высоты частей элемента с однозначной эпюрой изгибающего мо-
мента;
hri> it-i, hr2, ir2 - высоты и радиусы инерций сжатой части элементов в сече-
ниях с максимальными изгибающими моментами.
Таблица 3.4
Коэффициент (о, учитывающий влияние эксцентриситета
№ п/ п Вид кладки Сечение
произволь- ной формы прямоугольное
1 Все, кроме указанных в и. 2 данной таблицы определяется по формуле 1 + -^-<1.45 2у рассчитывается по формуле 1 + —<1,45 Л
2 Из камней и крупных блоков, изготовленных из ячеистых и крупнопористых бетонов; из природных камней (включая бут) 1 1
Примечание. Если 2 у <h, то при определении коэффициента со вместо 2 у при-
нимают h.
Элементы, работающие на внецентренное сжатие, должны
быть дополнительно рассчитаны на центральное сжатие в плос-
кости, перпендикулярной к плоскости действия изгибающего
момента, если ширина их поперечного сечения b<h.
В общем случае для сложных типов внецентренно сжатых
поперечных сечений положение границы расчетной сжатой час-
ти сечения определяется из условия равенства нулю статическо-
го момента этой части сечения относительно оси, проходящей
через точку приложения сжимающей силы. Для таврового сече-
ния расстояние от точки приложения силы до границы расчет-
ной сжатой зоны х определяется по формулам:
108
а) при эксцентриситете в сторону полки (рис. 3.5, а)
х = , (3.7)
Если е1 <с/2, то в сжатую часть будет входить только часть
полки, симметричная относительно точки приложения силы N;
и .пом случае x=ef;
б) при эксцентриситете в сторону ребра (рис. 3.5, б)
х = , (3.8)
V и
При е2<с1/2] х=е2.
3.3.3. Косое внецентренное сжатие
Расчет элементов неармированных каменных конструкций
при косом внецентренном сжатии производится при прямоу-
юльной эпюре напряжений в обоих направлениях. Площадь
« жатой части сечения условно принимается в виде прямоу-
юльника, центр тяжести которого совпадает с точкой приложе-
ния силы и две стороны ограничены контуром сечения элемента
(рис. 3.6, а), при этом Аг=2с/р ^.=2-с/р Лг=4-Сд-С/Л где ch иС/, - рас-
стояние от точки приложения силы N до ближайших границ се-
чения.
При сложной форме поперечного сечения элемента для уп-
рощения расчета допускается принимать прямоугольную часть
счения без участков, усложняющих его форму (рис. 3.6, б).
Расчет несущей способности элементов при косом внецент-
ренном сжатии выполняется по формуле (3.6), при этом величи-
ны со, и определяются дважды:
а) при высоте сечения h или радиусе инерции ц и эксцентри-
ситете е0 в направлении h\
б) при высоте сечения b или радиусе инерции ц и эксцентри-
ситете е0 в направлении Ь.
За расчетную несущую способность принимается меньшая
из двух величин, вычисленных по формуле (3.6) при двух значе-
ниях со, Pi и nip •
109
Рис. 3.6. Расчетная схема при косом внецентренном сжатии*, а - прямоу-
гольного сечения; б - сложного сечения (площади А । и А2 в расчете не учиты-
ваются)
Если ^>0,7q; или еА>0,7сА> то кроме расчета по несущей спо-
собности должен производиться расчет по раскрытию трещин
в соответствующем направлении по указаниям раздела 3.4.
3.3.4. Смятие (местное сжатие)
Расчет сечении каменных элементов на смятие при распре-
делении нагрузки на части площади сечения производится
по формуле
Nc<vd-Rc-Ae, (3.9)
где Nr - продольная сжимающая сила от местной нагрузки;
/?г - расчетное сопротивление кладки на смятие, определяемое по форму-
ле (3.10);
Л,. - площадь смятия, на которую передается нагрузка;
d~ 1,5-0,5 -у/- для кирпичной и виброкирпичной кладки, а также кладки
из сплошных камней или блоков, изготовленных из тяжелого или легкого бетона;
е/*= 1 - для кладки из пустотелых бетонных или сплошных камней и блоков
из крупнопористого и ячеистого бетона;
- коэффициент полноты эпюры давления от местной нагрузки
- при равномерном распределении давления; ^0,5 - при треугольной
эпюре давления).
110
Произведение jr/учитывает, что при неравномерной эпюре
I.тления в пределах самой площади А(. менее загруженные учас-
। ки кладки деформируются меньше, за счет чего создается до-
полнительное препятствие развитию деформаций более загру-
лгнных участков, повышая тем самым их прочность.
Если под опорами изгибаемых элементов не требуется уста-
новка распределительных плит, то допускается принимать
/// J= 0,75 - для кладок из материалов, указанных в поз. 1 и 2
ыбл. 3.5, и ys-d = 0,5 - для кладок из материалов, указанных
н поз. 3 этой таблицы.
Расчетное сопротивление кладки на смятие Rc определяется
но формуле
(3.10)
। лс А - расчетная площадь сечения, которая определяется в зависимости от схе-
мы приложения местной нагрузки (рис. 3.7) [1] последующим правилам:
О при площади смятия, включающей всю толщину стены, в расчетную пло-
щадь смятия включаются участки длиной не более толщины стены в каждую
• трону от границы местной нагрузки (рис. 3.7, а);
•♦) при площади смятия, расположенной на краю стены по всей ее толщине,
।мечетная площадь равна площади смятия, а при расчете на сумму местной
п основной нагрузок принимается также расчетная площадь, указанная
на рис. 3.7, б пунктиром;
к) при опирании на стену концов прогонов и балок в расчетную площадь смя-
। пя включается площадь сечения стены шириной, равной глубине заделки
шорного участка прогона или балки и длиной не более расстояния между ося-
ми двух соседних пролетов между балками (рис. 3.7, в); если расстояние меж-
iv балками превышает двойную толщину стены, длина расчетной площади
< «чения определяется как сумма ширины балки Ьс и удвоенной толщины сте-
ны h (рис. 3.7, в|);
। ) при смятии под краевой нагрузкой, приложенной кугловому участку стены,
расчетная площадь равна площади смятия, а при расчете на сумму местной
и основной нагрузок принимается расчетная площадь, ограниченная
на рис. 3.7, г пунктиром;
д) при площади смятия, расположенной на части длины и ширины сечения,
расчетная площадь принимается согласно рис. 3.7, д. Если площадь смятия
расположена вблизи от края сечения, то при расчете на сумму местной и ос-.
повной нагрузок принимается расчетная площадь сечения не меньшая, чем
определяемая по рис. 3.7, г, при приложении той же нагрузки к угловому уча-
< гку стены;
е) при площади смятия, расположенной в пределах пилястры, расчетная пло-
щадь равна площади смятия, а при расчете на сумму местной и основной нагру-
зок принимается расчетная площадь, ограниченная на рис 3.7, е пунктиром;
ж) при площади смятия, расположенной в пределах пилястры и части стены
или простенка, увеличение расчетной площади по сравнению с площадью
смятия следует учитывать только для нагрузки, равнодействующая которой
приложена в пределах полки (стены) или же в пределах ребра (пилястры)
с эксцентриситетом е0 > 1/6 / в сторону стены (где / - длина площади смятия,
е0 - эксцентриситет по отношению к оси площади смятия).
В этих случаях в расчетную площадь сечения включается, кроме площади смя-
тия, часть площади сечения полки шириной С, равной глубине заделки опор-
ной плиты в кладку стены и длиной в каждую сторону от края плиты не более
толщины стены (рис. 3.7, ж);
з) если сечение имеет сложную форму, не допускается учитывать при определе-
нии расчетной площади сечения участки, связь которых с загруженным участком
недостаточна для перераспределения давления (участки 1 и 2 на рис. 3.7, з).
Во всех случаях в расчетную площадь сечения А включается площадь смятия Ас
& - коэффициент, зависящий от материала кладки и места приложения
нагрузки, определяется по табл. 3.5.
Таблица 3.5
Значения коэффициента Ъ
Материал кладки для нагрузок по схеме
рис. 3.3, а, в, вод,ж рис. 3.3,6, г, е, з
местная нагрузка сумма местной и основной нагрузок местная нагрузка сумма местной и основной нагрузок
Полнотелый кирпич, сплош- ные камни и крупные блоки из тяжелого бетона или бето- на на пористых заполнителях М50 и выше 2 2 1 1,2
Керамические камни с щеле- выми пустотами, дырчатый кирпич, бутобетон 1,5 2 1 1,2
Пустотелые бетонные камни и блоки. Сплошные камни и блоки из бетона В2,5. Камни и блоки из ячеистого бетона и природного камня 1,2 1,5 1 1
Примечание. Для кладок всех видов на неотвердевшем растворе или на заморо-
женном растворе в период его оттаивания при зимней кладке, выполненной спо-
собом замораживания, принимаются значения указанные в поз. 3 настоя-
щей таблицы.
112
a
б
TJ/*
<^/7V
Рис. 3.7. Определение расчетных площадей сечений при местном сжатии:
а-з - различные случаи местного сжатия; 1,2 - незагруженные участки кладки
Я А 1Л Г_________
Л гл£.
113
При расчете на смятие кладки с сетчатым армированием
расчетное сопротивление кладки Rc принимается в формуле
(3.9) большим из двух значений: Rc, определяемого по формуле
(3.10) для неармированной кладки, или Rc = R^ где R^ - расчет-
ное сопротивление кладки с сетчатым армированием при осевом
сжатии, определяемое по формуле (4.2) или (4.3).
При местной нагрузке от балок, прогонов, перемычек и дру-
гих элементов, работающих на изгиб и опирающихся на кладку
без распределительных плит или с распределительными плита-
ми, которые могут поворачиваться вместе с концами элемента,
длина опорного участка элемента должна приниматься по расче-
ту. При этом плита обеспечивает распределение нагрузки только
по своей ширине в направлении, перпендикулярном изгибаемо-
му элементу. При необходимости увеличения площади смятия
под опорными плитами на них укладываются стальные проклад-
ки, фиксирующие положение опорного давления.
При одновременном действии на площадь смятия местной
нагрузки (под концами балок, прогонов и т.п.) и основной нагрузки
(вес вышележащей кладки и нагрузка, передающаяся на эту клад-
ку) расчет производится раздельно на местную нагрузку и на сумму
местной и основной. При расчете по каждому из этих двух вариан-
тов принимаются разные значения приведенные в табл. 3.5.
При расчете на сумму местной и основной нагрузок разре-
шается учитывать только ту часть местной нагрузки, которая бу-
дет приложена до загружения площади смятия основной нагруз-
кой. В случае, когда площадь сечения достаточна лишь для вос-
приятия одной местной нагрузки, но недостаточна для восприятия
суммы местной и основной нагрузок, возможно конструктивны-
ми мероприятиями устранить передачу основной нагрузки на
площадь смятия. Такими мероприятиями могут быть устройство
промежутка над опорным концом прогона, балки или перемыч-
ки, или же укладка в указанных местах мягких прокладок.
При проектировании каменных конструкций, работающих
на местное сжатие, необходимо выполнять ряд конструктивных
требований, к которым относятся:
- укладка слоя раствора толщиной не более 15 мм под опор-
ными участками элементов, передающих местные нагрузки
на кладку;
-установка распределительных плит толщиной, кратной
толщине рядов кладки, но не менее 15 см. Плиты армируются по
114
расчету двумя сетками с общим количеством арматуры не менее
0,5% объема бетона и устанавливаются в местах приложения ме-
стных нагрузок, когда это требуется по расчету на смятие;
-устройство связи распределительных плит на опорном
участке кладки с основной стеной при опирании ферм, балок по-
крытий, подкрановых балок и т.п. на пилястры (рис. 3.8). Глуби-
на заделки плит в стену должна составлять не менее 12 см. Вы-
полнение кладки, расположенной над плитами, уложенными на
стены, необходимо предусматривать непосредственно после ус-
тановки плит. Установка перекрытий в борозды, оставляемые
при кладке стен, не допускается;
Рис. 3.8. Железобетонные распределительные плиты
-необходимо предусматривать армирование опорного учас-
тка кладки сетками из стержней диаметром не менее 3 мм с раз-
мером ячейки не более 60x60 мм, уложенными не менее чем в
трех верхних горизонтальных швах в том случае, когда местная
краевая нагрузка превышает 80% расчетной несущей способнос-
ти кладки при местном сжатии; '
-следует предусматривать армирование участка кладки пи-
лястры, расположенного в пределах 1 м ниже распределительной
плиты, при передаче на нее местных нагрузок. Армирование вы-
полняется сетками, устанавливаемыми через три ряда с диамет-
ром стержней не менее 3 мм и ячейкой не более 60x60 мм. Сетки
Должны соединять опорные участки пилястр с основной частью
стены и заделываться в стену на глубину не менее 12 см.
115
3.3.5. Многослойные стены
(стены облегченной кладки и стены с облицовками)
Несущая способность многослойных кладок (облегченные
стены всевозможных систем, стены из виброкирпичных панелей
с жесткими утеплителями, стены с облицовкой, кроме стен
из мелких камней с керамической облицовкой), кроме пределов
прочности и площади поперечного сечения отдельных слоев, за-
висит от их деформативных свойств, а также от способа связи
друг с другом и взаимного расположения.
На рис. 3.9 показаны кривые относительных деформаций
при центральном сжатии слоев А и Б в предположении, что они
работают раздельно друг от друга. При достижении слоем А пре-
дельных деформаций ЕЛ и им соответствующего временного со-
противления RuA напряжения в слое Б, предельные деформа-
ции e^>eAi будут меньше его временного сопротивления Rul;, т.е.
ff^mii’Rur, (где ^Б<1). В случае, если слои А и Б связаны между
собой перевязкой или сцеплением, обеспечивающим их совмест-
ную деформацию, разрушение слоя Л обычно характеризует со-
бой максимальную несущую способность двухслойного сечения,
так как дальнейшее повышение нагрузки за счет только одного
слоя Б в большинстве случаев невозможно. Исходя из предполо-
жения, что достижение слоем А его временного сопротивления
соответствует максимально возможной несущей способности
двухслойного сечения можно записать
= + (3.11)
Разделив правую и левую части выражения (3.9) на пло-
щадь всего сечения, получим формулу для приведенного преде-
ла прочности (временного сопротивления) двухслойной кладки
n e R^ -АЛ ’Ruf; • AI;
~A ---------A------- (312)
где Ад и Ag - площади поперечного сечения слоев А и Б;
А ~ площадь поперечного сечения многослойной кладки (А«АЛ+АЬ).
Учитывая, что в общем случае более деформативным может
быть как слой А, так и слой Б, и, переходя от временных сопро-
тивлений к расчетным, можно записать формулу для приведен-
ного расчетного сопротивления двухслойной кладки
116
(3.13)
। к- /?л и Rp, - расчетные сопротивления сжатию слоев А и Б;
тл и тр, - коэффициенты использования прочности слоев А и Б в много-
• 10ЙНОЙ кладке.
Формулы (З.П)-(ЗЛЗ) могут быть применены и для сече-
ний с большим количеством слоев, че.м два, если в нее ввести до-
полнительные члены mKRBAB, mrR| Ар и т. д. (рис. 3.9).
СЕЧЕНИЯ. ПРИВЕДЕННЫЕ К RA
RА > R6 Ra > Re > Re
б в
Рис. 3.9. К расчету многослойных кладок: а - кривые деформаций централь-
но сжатых слоев А и Б: б - схемы приведения двухслойной кладки к материалу
одного слоя А; в - то же, при трехслойной кладке в случае Ra>Rb>Ri;
Отдельные слои многослойных стен могут быть соединены
между собой жесткими или гибкими связями.
117
Связи между конструктивными слоями считаются
жесткими:
а) при любом теплоизоляционном слое и расстояниях меж-
ду осями вертикальных диафрагм из тычковых рядов кирпичей
или камней не более ЮЛ и не более 120 см, где h - толщина более
тонкого конструктивного слоя;
б) при теплоизоляционном слое из монолитного бетона
с пределом прочности на сжатие не менее 0,7 МПа или кладке
из камней марки не ниже 10, при тычковых горизонтальных про-
кладных рядах, расположенных на расстояниях между осями
рядов по высоте кладки не более 5Ь и не более 62 см.
Жесткие связи должны обеспечивать распределение на-
грузки между конструктивными слоями.
Гибкие связи должны проектироваться из коррозионно-
стойких сталей или сталей, защищенных от коррозии, а также
из стержней, изготовленных из композиционных материалов
(стеклопластиков и базальтопластиков). Конструктивно они мо-
гут выполняться в виде отдельных стержней или в виде кладочных
сеток. Суммарная площадь сечения гибких стальных связей дол-
жна быть не менее 0,4 см2 на 1 м2 поверхности стены (рис. 3.10).
Облицовочный слой и основная кладка стены, если они же-
стко связаны друг с другом взаимной перевязкой, должны, как
правило, иметь близкие деформационные свойства. Рекоменду-
ется предусматривать применение облицовочного кирпича или
камней, имеющих высоту, равную высоте ряда основной кладки.
При устройстве обрезов в кладке, жестко связанной с обли-
цовкой (например, в уровне верха цоколя), в пределах выступа-
ющей части стены по всей ее толщине следует предусматривать
укладку у обреза арматурных сеток не менее чем в трех швах.
При расчете многослойных стен на прочность различают
два случая:
а) при жестком соединении слоев. В этом случае различную
прочность и упругие свойства слоев, а также неполное использова-
ние прочности их при совместной работе в стене учитывают путем
приведения площади сечения к материалу основного несущего
слоя. Эксцентриситеты всех усилий, приложенных к элементу, дол-
жны определяться по отношению к оси приведенного сечения;
б) при гибком соединении слоев. В этом случае каждый слой
рассчитывается раздельно на воспринимаемые им нагрузки.
Необходимо предусматривать передачу нагрузок от покрытий
118
и перекрытий только на внутренний слой. Нагрузка от собствен-
ного веса утеплителя распределяется на несущие слои пропор-
ционально их сечению.
При приведении сечения стены к одному материалу толщи-
ну каждого слоя оставляют неизменной, а ширина слоев (подли-
не стены) изменяется пропорционально отношению расчетных со-
противлений и коэффициентов использования слоев по формуле
m-R
(3.14)
где - приведенная ширина слоя;
Ъ - фактическая ширина слоя;
R,m- расчетное сопротивление и коэффициент использования проч-
ности слоя, к которому приводится сечение;
Я,-, “ расчетное сопротивление и коэффициент использования проч-
ности любого другого слоя стены.
Коэффициенты использования прочности слоев в много-
слойных стенах шит, приведены в табл. 3.6 [ 1 ].
Таблица 3.6
Значения коэффициентов использования прочности слоев
Коэффициенты использования прочности слоев
из материалов
из бетонных камней m керамиче- ские камни кирпич глиняный пластического прессования кирпич силикатный кирпич глиняный полусухого прессования
m nii in m nii m m,
Камни марок М25 и выше из бетонов на по- ристых заполни- телях и из пори- зованных бетонов 0,8 1,0 0.9 to to V 0,9 to 0,85
Камни марок М25 и выше из автоклавных ^ячеистых бетонов • - 0,85 1,0 to 0,8 to 0,8
Камни марок М25 и выше из неавтоклавных - ячеистых бетонов - - 0,7 to 0,8 to 0,9 1.0
120
Рис. ЗЛО. Фрагмент фасада наружной многослойной стены здания со схемой расположения гибких связей: t - анкеры из
оцинкованных стержней 05 В500 (Bp-I) Z- 500 мм; 2 - арматурные сетки 5-100/5-100 из проволоки класса В500 (Вр-1)
Приведенное сечение с площадью рассматривают в рас-
чете как однородное, обладающее расчетным сопротивлением R.
Центром тяжести сечения многослойной кладки считается
центр тяжести площади Anjt и эксцентриситет внешней силы е0
отсчитывают от него.
Многослойные стены с плитными утеплителями (минерало -
ватные, полимерные и т. п. плиты), засыпками или заполнением бе-
тоном с пределом прочности на сжатие 1,5 М Па и ниже рассчитыва-
ют по сечению кладки без учета несущей способности утеплителя.
Расчет многослойных стен с жесткими связями следует про-
изводить: а) при центральном сжатии по формуле (3.2);
б) при внецентренном сжатии по формуле (3.6).
В формулах (3.2) и (3.6) принимаются: площадь приведен-
ного сечения , площадь сжатой части приведенного сечения
Acred и расчетное сопротивление слоя, к которому приводится сече-
ние, с учетом коэффициента использования его прочности mR.
Коэффициенты (р, Qi и mg определяются в соответствии с ре-
комендациями раздела 3.2 для материала слоя, к которому при-
водится сечение.
При эксцентриситетах, превышающих 0,7-у относительно цен-
тра тяжести приведенного сечения, наряду с расчетом по прочности
должен выполняться расчет по раскрытию трещин (раздел 3.4).
В двухслойных стенах при жесткой связи слоев эксцентри-
ситет продольной силы, направленный в сторону теплоизоля-
ционного слоя относительно оси, проходящей через центр тяже-
сти приведенного сечения, не должен превышать 0,5-у.
При расчете многослойных стен с гибкими связями (без
тычковой перевязки) коэффициенты ф, и mg определяются
по указаниям раздела 3.2 для условной толщины, равной сумме тол-
щин двух конструктивных слоев, умноженной на коэффициент 0,7.
При различном материале слоев принимается приведенная упругая
характеристика кладки определяемая по фррмуле
где а1 и а2 ~ упругие характеристики слоев;
h1 и h2 - толщина слоев.
Расчет стен с облицовками, жестко соединенными с матери-
алом стены, при наличии или отсутствии теплоизоляционных
слоев выполняется по вышеизложенной методике расчета мно-
727
гослойных стен, по площади сечения, приведенного к материалу
основного несущего слоя стены по формуле (3.14). В этом случае
величина коэффициента использования прочности несущего
слоя, к которому приводится сечение, принимается наименьшей
из приведенных в табл. 3.6 и 3.7.
При эксцентриситете нагрузки в сторону облицовки коэф-
фициент со в формуле (3.6) принимается равным единице.
Расчет по раскрытию швов облицовки на растянутой сторо-
не сечения при эксцентриситете в сторону кладки, превышаю-
щем 0,7-у относительно оси приведенного сечения, выполняется
по указаниям раздела 3.4.
При расчете стен с облицовками эксцентриситет нагрузки
в сторону облицовки не должен превышать 0,25ч/ (у - расстоя-
ние от центра тяжести приведенного сечения до края сечения
в сторону эксцентриситета). При эксцентриситете, направлен-
y(l-m)
ном в сторону внутренней грани стены со > а + м \ , но не менее
0,1 у, расчет по формулам (3.2)-(3.6) производится без учета ко-
эффициентов m и nij, приведенных в табл. 3.6 и 3.7, как однослой-
ного сечения по материалу основного несущего слоя стены,
при этом в расчет вводится вся площадь сечения элемента.
Таблица 3.7
Значения коэффициентов использования прочности
слоев стен с облицовками
Материал облицовочного слоя m Материал стены in
керамические камни кирпич глиняный пластического прессования кирпич силикатный кирпич глиняный полусухого прессования
in Hl, in in in, in П),
Линевой кирпич пластического прессо- вания высотой 65 мм 0.8 1.0 1.0 0,9 1.0 0.6 1.0 0.65
Лицевые керамические камни со щелевыми пустотам и МО мм 1.0 0.9 1.0 0.8 0.85 0.6 1.0 0.5
Крупноразмерные плиты из силикатного бетона 0.(5 0.8 0.6 0,7 0.7 0.(5 0.9 0.6
Силикатный кирпич 0,6 0.85 0.6 1.0 1.0 1.0 1.0 0.8
Силикатные камни высотой 138 мм 0.9 1.0 0,8 1,0 1.0 0.8 1.0 0.7
Крупноразмерные плиты из тяжелого цементного бетона 1.0 0.9 1.0 0,9 1.0 0,75 1.0 0.65
122
3.3.6. Изгиб кладки
Расчет изгибаемых неармированных элементов каменных
конструкций выполняется по формуле
М <Rfh (3.16)
। де Л/ - расчетный изгибающий момент;
1Г- момент сопротивления сечения кладки при упругой ее работе;
/?,А- расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе по пере-
низанному сечению (табл. 2.10.2.11).
Кроме этого, изгибаемые каменные элементы следует
рассчитывать на поперечную силу по формуле
Q </?,„.-6 г, (3.17)
где Rn - расчетное сопротивление кладки главным растягивающим напря-
жениям при изгибе (табл. 2.11);
b - ширина сечения;
г - плечо внутренней пары сил; для прямоугольного поперечного
сечения ~ .
э
Проектирован не элементов каменных конструкций, работа-
ющих на изгиб по неперевязанному сечению, не допускается.
3.3.7. Центрально растянутые элементы
Расчет центрально-растянутых каменных элементов на
прочность следует производить по формуле
N<R(An, (3.18)
где W - расчетная осевая сила при растяжении;
R, - расчетное сопротивление кладки растяжению, принимаемое
по табл. 2.10, 2.11 по перевязанному сечению;
Л„ - расчетная площадь сечения нетто.
Проектирование каменных элементов, работающих на осе-
вое растяжение по неперевязанному сечению, не допускается.
J23
3.3.8. Расчет каменных элементов на срез
Расчет кладки на срез по перевязанному сечению (по кирпи-
чу или камню) выполняется по формуле
(3.19) 1|
где - расчетное сопротивление кладки срезу по перевязанному сечению,
проходящему по камню (табл. 2.11); "
/1 - расчетная площадь сечения,
t
При расчете кладки на срез по неперевязанным горизон-
тальным швам и перевязанным швам для бутовой кладки сопро-
тивление кладки будет осуществляться за счет касательного
сцепления и за счет сил трения. Расчет прочности выполняется
по формуле
Q<(Rsq + 0,8-n р а0)-А, (3.20)
где R^ - расчетное сопротивление кладки срезу по неперевязанному сече-
нию (табл. 2.10);
п - коэффициент, принимаемым равным 1,0 для кладки из полнотелого
кирпича и камней и равным 0,5 для кладки из пустотелого кирпича и камней
с вертикальными пустотами, а также для кладки из рваного бутового камня;
р - коэффициент трения по шву кладки, принимаемый для кладки из
кирпича и камней правильной формы равным 0,7;
(То - среднее напряжение сжатия при наименьшей расчетной нагрузке,
определяемой с коэффициентом надежности по нагрузке //= 0.9;
А - расчетная площадь сечения.
При внецентренном сжатии с эксцентриситетами, выходя-
щими за пределы ядра сечения (для прямоугольных сечений
ео> 0,17h), в расчетную площадь сечения включается только пло-
щадь сжатой части сечения Лс.
3.4. Расчет элементов каменных конструкций
по предельным состояниям второй группы
(по образованию и раскрытию трещин и по деформациям)
При проектировании элементов каменных конструкций
по образованию и раскрытию трещин (швов кладки) и по дефор-
мациям необходимо рассчитывать:
124
а) внецентренно сжатые неармированные элементы
при <?„>0,7<у;
б) смежные, работающие совместно конструктивные эле-
менты кладки из материалов различной деформативности
(с различными модулями упругости, ползучестью, усадкой) или
при значительной разнице в напряжениях, возникающих в этих
цементах;
в) самонесущие стены, связанные с каркасами и работаю-
щие на поперечный изгиб, если несущая способность стен недо-
статочна для самостоятельного (без каркаса) восприятия нагрузок;
г) стеновые заполнения каркасов - на перекос в плоскости
« ген;
д) продольно армированные изгибаемые, внецентренно
« жатые и растянутые элементы, эксплуатируемые в условиях
среды, агрессивной для арматуры;
е) продольно армированные емкости при наличии требова-
ний непроницаемости штукатурных или плиточных изоляцион-
ных покрытий;
ж) другие элементы зданий и сооружений, в которых обра-
зование трещин не допускается или же раскрытие трещин долж-
но быть ограничено по условиям эксплуатации.
Расчет каменных и армокаменных элементов по предель-
ным состояниям второй группы производится на воздействие
нормативных нагрузок при основных их сочетаниях. Расчет
но раскрытию трещин внецентренно сжатых неармированных
элементов при ^>0,7у должен производиться на воздействие
расчетных нагрузок.
3.4,1. Расчет по раскрытию трещин
Расчет по раскрытию трещин (швов кладки) внецентренно
« жатых каменных элементов при e^>0,7z/ следует выполнять
। ю формуле
7V<
Я(Л-^)е0
----------1
/
(3.21)
где / - момент инерции сечения в плоскости действия изгибающего момента;
у - расстояние от центра тяжести сечения до его сжатого края;
R,i, - расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе по ненере-
вязапному сечению (табл. 2.9):
у, -- коэффициент условий работы кладки при расчете но раскрытию тре-
щин, принимаемый по табл. 3.8.
Остальные значения те же, что п в разделе 3.3.
Таблица 3.8
Значения коэффициента условий работы кладки
Характеристика и условия работы кладки Значение у, при предполагаемом сроке службы конструкций, лет
100 50 25
1. Нсармированная внецентренно нагруженная и растянутая кладка 1.5 2,0 3.0
2. То же. с декоративной отделкой для конструкций с повышенными архитектурными требованиями 1.2 1,2 -
3. Нсармированная внецентренно нагруженная кладка с гидроизоляционной штукатуркой для конструкций, работающих на гидростатическое давление жидкости 1.2 1.5 -
4. То же. с кислотоупорной штукатуркой или облицовкой на замазке на жидком стекле 0.8 1.0 1.0
Примечание. Коэффициент условий работы у, при расчете продольно армиро-
ванной кладки на внецентренное сжатие, изгиб, осевое и внецентренное растя-
жение и главные растягивающие напряжения принимается по табл. 3.8 с коэф-
фициентами:
к “ 1,25 при р >0,1%;
к- 1,00 при р<О,057с.
При промежуточных процентах армирования - по интерполяции, выполняе-
мой по формуле к - 0,75 * 5 р
Формула (3.14) получена при следующих допущениях:
1. Принимается линейная эпюра напряжений внецентреп-
ного сжатия как для упругого материала, что позволяет приме-
нить формулу сопротивления материалов для определения нор-
мал ьн ых нап ряжен и й
/V
СТ =-----
А
(3.22)
2. Расчет производится по условному краевому напряже-
нию растяжения которое характеризует величину раскрытия
126
г рицин в растянутой зоне, и тогда формула (3.22) принимает вид
М N N-e N
или (3.23)
(Л-jO
к- А/ = N -е0 - момент от внецентренно приложенной нагрузки;
щ = —
’ » - момент сопротивления по растянутой зоне.
Преобразуя выражение (3.23), получим ~~ ,
из которого и получено выше приведенное значение N с учетом
коэффициента условий работы кладки при расчете по раскры-
I I но трещин уг.
3.4.2. Расчет по деформациям
Конструкции, в которых по условиям эксплуатации не до-
пускается появление трещин в штукатурных и других покрыти-
ях, должны быть проверены на деформации растянутых поверх-
ностей. Эти деформации для неармированной кладки определя-
ются при действии нормативных нагрузок, которые будут при-
южены после нанесения штукатурных или других покрытий.
Расчет по деформациям растянутых поверхностей камен-
ных конструкций из неармированной кладки выполняется по
< -.1 еду ю щим формулам:
при осевом растяжении N <Е - А • £м; (3.24)
Е1с
при изгибе М - ; (3.25)
2V<
Л(Л-у)е0 !
I
при внецентренном сжатии
(3.26)
,v<—Е:Ае»—
при внецентренном растяжении А <.Ь-У) ео +1 ; (3.27)
' /
В формулах (3.24)-(3.27):
N и Л/ - продольная сила и момент от нормативных нагрузок, которые
будут приложены после нанесения на поверхность кладки штукатурки
или плиточных покрытий;
Ей - предельные относительные деформации, принимаемые но табл. 3.9;
(h - у) - расстояние от центра тяжести сечения кладки до наиболее
удаленной его растянутой грани;
/ - момент инерции сечения;
Е - модуль деформаций кладки, определяемый по формуле Е°0.8Ео,
где Eq - модуль упругости (начальный модуль деформаций, опреде-
ляемый по формуле (2.7).
Деформации по результатам расчета не должны превышать
величин относительных деформаций Еи, приведенных в табл. 3.9.
Следует отметить, что при продольном армировании конст-
рукций, а также при оштукатуривании неармированной кладки
по металлической сетке значения £м и вместе с ними несущая
способность кладки по деформациям по формулам (3.24)-(3.27)
возрастают на 25%.
Таблица 3.9
Значения предельных относительных деформаций
неармированной кладки
Вид и назначение покрытий Ц.
Гидроизоляционная цементная штукатурка для конструкций, подверженных гидростатическому давлению жидкости 0.8-101
Кислотоупорная штукатурка на жидком стекле или однослойное покрытие из плиток каменного литья (диабаз, базальт) на кислотоупорной замазке 0,5-101
Двух- и трехслойные покрытия из прямоугольных плиток каменного литья на кислотоупорной замазке: а) вдоль длинной стороны плиток б) то же, вдоль короткой стороны плиток 1.0-10’* 0,8-1 О*1
128
Liana 4. Расчет элементов армокаменных конструкций
по предельным состояниям
11есущая способность каменной кладки может быть повы-
шена введением в рабочее сечение более прочных материалов
। «я совместной работы их с кладкой. Наиболее распространен-
ным способом усиления кладки является ее армирование, кото-
рое может быть двух видов: а) поперечное (сетчатое) из сталь-
ных сеток, укладываемых в горизонтальных швах; б) продольное
из продольных арматурных стержней с хомутами, устанавли-
ваемых снаружи кладки или внутри в швах между кирпичами.
11оперечное армирование применяют, как правило, для повышения
несущей способности элементов, работающих на сжатие; продоль-
ное - для усиления, главным образом, несущей способности
к чадки на растяжение, при изгибе и внецентренном сжатии. Кро-
ме армирования, кладка может быть усилена железобетоном
н виде так называемых комплексных конструкций и стальными,
|.глезобетонными, армированными растворными обоймами.
4.1. Конструирование элементов
с поперечным сетчатым армированием
11оперечное (сетчатое) армирование с расположением арма-
1 уры в горизонтальных швах кладки (рис. 4.1) препятствует раз-
ни гпю в ней поперечных деформаций, воспринимает растягива-
ющее усилие и тем самым разгружает соответствующие компо-
ненты кладки, повышая ее прочность в 2,0-2,5 раза.
Сетчатое армирование применяется для усиления кладки из
кирпича всех видов, а также из керамических камней со щелевид-
ными вертикальными пустотами при высоте ряда не более 150 мм.
Усиление сетчатым армированием кладки из бетонных и природ-
ных камней с высотой ряда более 150 мм менее эффективно.
Сетчатое армирование допускается применять только в тех
। чучаях, когда повышение марок кирпича, камней и растворов
не обеспечивает требуемой прочности кладки и площадь попе-
речного сечения элемента не может быть увеличена.
Не допускается применять сетчатое армирование стен по-
мещений с влажным и мокрым режимами.
Сетчатое армирование применяется только при отношени-
\ И Белов. А И Габи гоп
129
ЯХ Л =Т-15 или гибкостях
п
А = у 53, а также при эксцентри-
ситетах, нс выходящих за пределы ядра сечения (для прямоу-
гольного сечения еу < 0,17Л). При больших значениях гибкости
и эксцентриситетов сетчатое армирование прочности кладки
не повышает.
Рис. 4.1. Поперечное сетчатое армирование кладки: а - квадратная (прямоу-
гольная) сетка; б - пара сеток «зигзаг»; в - укладка прямоугольных сеток в
швы; I - арматурная сетка; 2 - выпуски арматурной сетки для контроля ее
укладки
Марка кирпича, применяемого для армокаменных конст-
рукций, как правило, должна быть не менее 75, а камня - не ме-
нее 50. Как исключение при соответствующем обосновании может
быть допущено применение кирпича марки 50 и камня марки 35.
Марка раствора, в который укладывают арматуру, должна
быть не ниже 50.
Нормативные и расчетные сопротивления арматуры в ар-
мированной кладке принимаются в соответствии с данными,
приведенными в табл. 1.16.
Для поперечного армирования применяются квадратные
или прямоугольные в плане сетки или сетки типа «зигзаг»
(рис. 4.1, а, б). Сетки типа «зигзаг» укладываются в 2 смежных
рядах кладки так, чтобы направление стержней в них было вза-
130
11мно перпендикулярным. Такая пара по несущей способности
< читается равноценной одной прямоугольной. Сетки «зигзаг»
остоят из нечетного числа стержней (рис. 4.1,6).
Размеры ячеек сетки съ с-; принимаются не менее 30 мм
и поболее 120 мм, они также не должны превышать 1 /3 наимень-
шего размера сечения элемента в плане. Расстояние между сет-
к.1ми по высоте s не должно превышать 5 рядов кирпичной клад-
ки из обыкновенного кирпича (40,0 см), 4 рядов кладки из утол-
щенного кирпича и 3 рядов кладки из керамических камней
11 должно быть не более наименьшего размера сечения. В против-
ном случае эффективность сетчатого армирования снижается,
и оно рассматривается как конструктивное.
Диаметр стержней сеток принимается равным 3-8 мм. При
диаметре стержней 6 мм и более применяется сетка типа «зиг-
<аг» с целью недопущения чрезмерного увеличения толщины
швов кладки. Швы кладки армокаменных конструкций должны
иметь толщину, превышающую диаметр стержней не менее, чем
па 4 мм.
Минимальное значение сетчатого армирования, учитывае-
мое в расчете, принимается равным 0,1%. Максимальный про-
цент армирования принимается из условия, чтобы предел проч-
ности армированной кладки не превышал 0,9 стандартной проч-
ное 'и кирпича. Практически процент армирования не рекомен-
дуется принимать более 1.
Сетки типа «зигзаг» более эффективны по сравнению
i прямоугольными, особенно в кладке ранних возрастов и в све-
жесложенной кладке. Это имеет практическое значение при
необходимости повышения прочности зимней кладки в момент
опаивания.
4.2. Расчет элементов с поперечным сетчатым
армированием по предельным состояниям первой группы
Центрально сжатые элементы
Расчет центрально сжатых элементов с сетчатым армирова-
нием производится по формуле
?V</nx -<p-RA А, (4.1)
•г
131
где N - расчетная продольная сила;
mg - коэффициент, учитывающий влияние длительного действия на-
грузки (см. раздел 3.2);
<р - коэффициент продольного изгиба, определяемый по табл. 3.2 для Л
или Aj при упругой характеристике кладки с сетчатым армированием
А - площадь сечения элемента;
R# - расчетное сопротивление при центральном сжатии, определяемое
для армированной кладки из кирпича всех видов и керамических камней
со щелевидными вертикальными пустотами на растворе марки 25 и выше
по формуле
Я. =Я+^-^<2Я (4.2)
'*100 v '
при прочности раствора менее 2,5 МПа (в процессе возведения кладки) -
по формуле
luR R
<43>
в которой отношение Rf/R2$ при прочности раствора более 2,5 МПа при-
нимается равным 1;
R - расчетное сопротивление сжатию неармированной кладки;
Rf - то же в рассматриваемый срок твердения раствора;
А?25 “ расчетное сопротивление кладки при марке раствора 25;
-100
А “ гг - процент армирования по объему.
Для квадратной сетки из арматуры сечением с размером
ячейки с при расстоянии между сетками по высоте 5
А =^-^--100%. (4.4)
C'S
При армировании сетками типа «зигзаг» за расстояние меж-
ду ними принимается расстояние между сетками одного направ-
ления. Если сетка с прямоугольными ячейками с размерами
ячейки с и сь то процент армирования определяется по формуле
Л, -(с+с.)
д = —--------^-100%.
С-С\ 'S
(4.5)
Предельное значение процента армирования кладки сетча-
той арматурой при центральном сжатии не должно превышать
значения, полученного по формуле
132
я = 50 — % St 0,1%
й.
(4-6)
Подбор размеров ячеек сеток и расстояние между сетками
при известном проценте армирования удобно производить,
пользуясь табл. 4.1.
Таблица 4.1
Проценты армирования сетками при расположении
их через 1 ряд кладки при высоте ряда 77 мм
(в каждом шве}, 8= 77 мм
Размер ячейки с, см Диаметр арматуры, мм
3 4 5 6 7 8
3x3 0,61 1,09 1,70 2,45 3,33 4,36
3,5 х 3,5 0,53 0,93 1,45 2,15 2,85 3,73
4x4 0,46 0,82 1,27 1,84 2,50 3,27
4,5 х 4,5 0,41 0,73 1,13 1,64 2,22 2,91
5x5 0,37 0,66 1,02 1,47 2,00 2,61
5,5 х 5,5 0,34 0,60 0,92 1,34 1,82 2,37
6x6 0,31 0,55 .0,85 1,23 1,67 2,18
6,5 х 6,5 0,28 0,50 0,78 1,13 1,54 2,01
7x7 0,26 0,47 0,73 1,05 1,43 1,86
7,5 х 7,5 0,25 0,44 0,68 0,98 1,33 1,74
8x8 0,23 0,41 0,64 0,92 1,25 1,63
8,5 х 8,5 0,22 0,39 0,60 0,87 1,18 1,54
9x9 0,21 0,36 0,57 0,82 1,11 1,45
9,5 х 9,5 0,19 0,34 0,54 0,77 1,05 1,37
10 х 10 0,18 0,33 0,51 0,74 1,00 1,31
Примечание. При расположении сеток через несколько рядов кладки приведен-
ный в таблице процент армирования уменьшается пропорционально количе-
ству рядов.
Внецентренно сжатые элементы
Расчет внецентренно сжатых элементов с сетчатым армиро-
ванием при малых эксцентриситетах, не выходящих за пределы
ядра сечения (для прямоугольного сечения во < 0.17Л), произво-
дится по формуле
Nimg-9>,RMAc-to
или для прямоугольного сечения - по формуле
Д' 2 ли*-р,-7?^-Л-I 1
*0)
(4.7)
(4-8)
133
где Ящ, - расчетное сопротивление армированной кладки при внецентренном
сжатии, определяемое при марке раствора 50 и выше по формуле
п n 2'Li R f 2-е0^ _ _
Я.йл = Я + —-—-• I-------- <2R /49ч
100 V у J ’
а при марке раствора менее 25 (проверка прочности кладки в период ее возве-
дения) - по формуле
rm = я, -£а|< 2-r.
100 Л,5 у )
(4.10)
Остальные величины имеют те же значения, что и в разделе 3.3.
Предельное значение процента армирования сетчатой арма-
турой при внецентренном сжатии не должно превышать опреде-
ленного по формуле
(4.П)
4.3. Каменные элементы с продольным армированием
4.3.1. Материалы и конструирование элементов
с продольным армированием
Продольное армирование в каменных конструкциях приме-
няют:
- во внецентренно сжатых элементах с большими
эксцентриситетами, выходящими за пределы ядра сечения, где
армирование поперечными сетками неэффективно;
- в центрально и внецентренно сжатых с небольшими
эксцентриситетами элементах с гибкостью ЛЛ>15 или Л>53, ког-
да не эффективно армирование поперечными сетками;
- в сжатых элементах при воздействии вибрационных или
сейсмических нагрузок;
- в изгибаемых элементах (перемычках, стенах и т.п.).
Продольное армирование каменных конструкций:
- повышает прочность кладки;
- увеличивает сопротивляемость кладки растягивающим
усилиям при внецентренном сжатии и изгибе;
- придает большую устойчивость конструкции;
134
увеличивает сопротивляемость вибрационным и сейсми-
- • кв.м воздействиям;
обеспечивает монолитность всего сооружения в целом.
Продольное армирование применяется в отдельных
• • »||< груктивных элементах: столбах, стенах, перемычках, ранд-
‘•.I чклх, подпорных стенах и т.п.
/(ля продольного армирования каменных элементов прини-
'1.1 и»। ся арматурные стали классов Л240, АЗОО, хомуты - из стали
। I.K сов А240, В500. Арматурные каркасы продольно армирован-
..кладки обычно делают вязаными, так как в них приходится
при возведении кладки передвигать хомуты.
Кирпич для кладки может быть сплошной или пустотелый.
Ill гукатурный или кладочный раствор, обволакивающий арма-
। \ pv, должен быть марки не ниже 25, а во влажных условиях,
I 1.нсже в открытых и подземных конструкциях - не ниже 50.
Для элементов с учитываемой в расчете сжатой продольной
арматурой не рекомендуется применять кирпич полусухого
прессования и силикатный кирпич, так как прочность таких кир-
..ши в силу их повышенной деформативности используется
in достаточно.
Защитный слой раствора продольной арматуры должен
• >ы п> в сухих условиях не менее: в столбах и балках - 20 мм, в сте-
нах - 10 мм; в тех же элементах, находящихся на открытом возду-
хе- - соответственно 25 и 15 мм; в элементах, находящихся
не» влажных помещениях, а также в резервуарах и фундаментах
и । .п. - 30 и 20 мм. Для хомутов толщина защитного слоя должна
|ц.ггь не менее 10 мм.
Толщина швов, в которых размещаются арматурные стерж-
ни, должна превышать диаметр стержней не менее чем на 4 мм.
Армирование столбов продольной вертикальной арматурой
может быть внутренним (рис. 4.2, а) с укладкой арматуры в вер-
шкал ьных швах кладки или наружным (рис. 4.2, б) под слоем
цементного раствора, который защищает ее от коррозии. Внут-
реннее армирование применяется в столбах с большей стороной
поперечного сечения более 64 см (2,5 кирпича) при наличии дли-
и льного воздействия агрессивной внешней среды или высокой
н мпературы. В этом случае продольная сжатая арматура прини-
мается диаметром не менее 8 мм. Хомуты принимаются диамет-
ром 3-8 мм с шагом не более 20d (d - диаметр продольной арма-
। vpbi) и располагаются в горизонтальных швах кладки.
135
г
Рис. 4.2. Продольное армирование кирпичных конструкций (стен, столбов
и др.): а - расположение арматуры в штрабе кладки; 6 - наружное расположе-
ние арматуры; 1 - поперечные хомуты; 2 - продольная арматура
Внешнее армирование столбов отличается простотой
и удобством выполнения, и применяется во всех случаях, где от-
сутствуют те особые условия, которые требуют устройства внут-
ренней арматуры. В этом случае сжатая арматура должна быть
диаметром не менее 8 мм, а хомуты принимаются.диаметром
3-8 мм с шагом не более 15/7 и не более 150 мм, и располагаются
в горизонтальных швах кладки.
В столбах и простенках с продольной арматурой, независи-
мо от ее расположения в сечении, процент армирования, учиты-
ваемый в расчетах, должен составлять не менее, %:
- для сжатой продольной арматуры //„„-„=0,1 %;
- для растянутой продольной арматуры //„„„=0,05%.
Характер разрушения столбов с продольной арматурой на-
поминает разрушение неармированной кладки, но отличается
тем, что при разрушении не происходит расслоение кладки на
столбики, так как этому препятствуют хомуты.
При расчете центрально и внецентренно сжатых элементов
учитывается неполное использование прочности кладки
при сжатии, работающей совместно с арматурой, введением ко-
эффициента условий работы кладки 0,85, на который умножает-
ся расчетное сопротивление кладки, а также неполное использо-
вание работы сжатой продольной арматуры, расчетное со-
противление которой принимается по табл. 1.16.
В изгибаемых каменных элементах применение сжатой ар-
136
111 vpw, учитываемой в расчете, допускается только в исключи-
• ' п.ных случаях, например, при ограниченной высоте сечения,
при действии знакопеременных моментов и т.п.
В элементах с продольной арматурой, расположенной сна-
pv.iai кладки, площадь сечения защитных (растворных) слоев
it расчете не учитывается.
Модуль деформаций кладки с продольной арматурой вы-
•икляется по тем же формулам, что и для кладки, армированной
«« I ками.
Упругая характеристика кладки с продольным армировани-
• м принимается как для неармированной кладки.
Расчет на прочность армированных столбов при осевом и
инсцентренном сжатии производится по стадии разрушения по
аналогии с железобетонными элементами с учетом некоторых
особенностей, отмеченных выше.
4.3.2. Центрально сжатые элементы
Расчет на прочность элементов с продольной арматурой при
центральном сжатии (рис. 4.3, а) производится по формулам:
N > <р • (0,85 • тя • R • А + • А')
f N -^ 0,85 /и* • R- А
А‘=
л'
// = — •100
А
। и- N - продольная расчетная сила;
<9 - коэффициент продольного изгиба (см. раздел 3.2);
- коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки
(< м. раздел 3.2);
R - расчетное сопротивление кладки;
Л - площадь сечения кладки;
R* - расчетное сопротивление продольной сжатой арматуры (табл. 1.16):
А' - площадь сечения продольной арматуры.
(4-12)
(4.13)
(4.14)
4.3.3. Внецентренно сжатые элементы
При расчете на прочность внецентренно сжатых элементов
< продольной арматурой различают два случая (рис. 4.3, б, в):
137
случай малых эксцентриситетов (рис. 4.3, б), когда соблюда-
ется условие:
при любой форме поперечного сечения
Sc<O,8So; (4.15)
при прямоугольной форме поперечного сечения
x<O,55-ho; (4.16)
случай больших эксцентриситетов (рис. 4.3,в), когда соблю-
дается условие:
при любой форме поперечного сечения
Sc2O,8So; (4.17)
при прямоугольной форме поперечного сечения
x>0,55ho (4.18)
В формулах (4.15)—(4.18)
Sc - статический момент сжатой зоны сечения кладки относительно
центра тяжести растянутой или менее сжатой арматуры
So - статический момент всего сечения кладки относительно центра тя-
жести растянутой А, или менее сжатой арматуры;
х - высота сжатой зоны сечения [2].
Границы между указанными случаями установлены на ос-
новании экспериментов. Расчет выполняется по стадии разру-
шения (аналогично железобетонным конструкциям) из условий
равновесия внешних и внутренних сил:
- уравнения моментов (условие прочности);
- уравнения проекций усилий в сечении, из которого опре-
деляется высота сжатой зоны х [2].
Статический момент So при любой форме поперечного сече-
ния определяется по формуле
S0=A(ho-y), (4.19)
где А - площадь сечения кладки;
he - рабочая высота сечения, h0-h - а\
h - высота всего сечения;
а - толщина защитного слоя со стороны арматуры Л^;
у - расстояние от центра тяжести всего сечения до края наиболее сжа-
той грани.
138
11111111111111111111
б в
Рис. 4.3. Внецентренное сжатие армированной кладки: а - центральное сжатие; б - случай 1 (Sr<O,8-So); в - случай 2 (Sr>O,8 So)
139
При прямоугольной форме сечения
St=0,5bh*,
(4.20)
где b - ширина прямоугольного сечения.
Статический момент Sc зависит от формы и размеров сече-
ния, положения нейтральной оси и защитного слоя. Формулы
для наиболее часто встречающихся случаев при определении
приведены в табл. 1 приложения 7 [2]. В табл. 2,3 и 4 этого при-
ложения приведены формулы для расчета внецентренно сжатых
элементов с продольной арматурой, а также пояснения к табли-
цам.
43.4. Изгибаемые элементы
Расчет прочности армированных изгибаемых элементов
прямоугольного сечения со стержневой арматурой производит-
ся по формулам:
а) при двойной арматуре
M<Rbx-К-- + ЛcA'(h0-a'}-
। 2 / Л ** \ J *
(4.21)
при этом положение нейтральной оси определяется из урав-
нения
R bx = RS AS- RSC A'; (4.22)
б) при одиночной арматуре
Л/<1,25Я-6х- Ло--
I 2
(4.23)
при этом положение нейтральной оси определяется из урав-
нения
1,25-Я- b- х = Rs - As, (4.24)
Высота сжатой зоны кладки должна во всех случаях удов-
летворять условиям
х <0,55 • ho и х >2 • а', (4.25)
Расчет изгибаемых элементов на поперечную силу выпол-
няется по формуле
x (4.26)
где z - при прямоугольном сечении.
140
При недостаточной прочности кладки на поперечную силу
необходима установка хомутов или устройство отгибов, расчет
।.огорых производится по [3,4].
4.3.5. Центрально растянутые элементы
Расчет прочности каменных элементов с продольной арма-
। срой при центральном растяжении производится по формуле
(4.27)
4.3.6. Армирование стен
Армирование стен применяется в следующих случаях:
- при необходимости увеличить сопротивление изгибу стен,
подверженных боковому воздействию сыпучих материалов,
коды и т.п.;
- для повышения устойчивости стен при больших гибкос-
гях;
- для повышения сопротивления кладки стен действию
вибрационной и сейсмической нагрузки.
Существует два способа армирования стен продольной ар-
матурой:
1) армирование горизонтальной арматурой, располагаемой
в швах кладки. Такое армирование возможно при наличии вер-
тикальных элементов - стоек, пилястр, служащих для восприя-
тия горизонтальных нагрузок, передаваемых от стен (рис. 4.4, а).
2) армирование горизонтальной арматурой в швах кладки
и вертикальной арматурой, располагаемой снаружи кладки
(рис. 4.4, б). Такое армирование применяется при наличии как
вертикальных, так и горизонтальных элементов - столбов, пи-
лястр, междуэтажных перекрытий. Расстояние между горизон-
тальными швами, в которых располагается арматура, прини-
мается не более 8Л (Л - толщина стены), а диаметр стержней
3-8 мм. Вертикальные стержни (J<10 мм) связываются между
собой стяжками, пропускаемыми в горизонтальных швах через
толщину кладки и располагаемыми с максимальным шагом 80<7
(г/- диаметр вертикальной арматуры). Стены с наружной верти-
кальной арматурой обязательно оштукатуриваются цементным
раствором марки 50, при этом толщина защитного слоя должна
141
быть не менее 15 мм в нормальных условиях и 25 мм при по-
вышенной влажности.
б
вертикальная
/ арматура
горизонтальная
? арматура
цементная
штукатурка
а
Рис. 4.4. Виды армирования стен продольной арматурой:
а - горизонтальными стержнями в швах кладки; б - горизонтальными стерж-
нями в швах кладки и вертикальными стержнями снаружи кладки
Процент армирования рекомендуется принимать не менее
0,05%.
Конструктивное армирование стен допускает увеличение
предельных гибкостей против величин, установленных для не-
армированной кладки, на 20% при армировании в одном направ-
лении и на 30% при армировании в двух направлениях.
Расчет на прочность армированных стен, подверженных из-
гибу, выполняется как и для железобетонных элементов по ста-
дии разрушения (рис. 4.5) и основывается на двух уравнениях
равновесия: уравнения моментов (условие прочности) и суммы
проекций всех сил на продольную ось элемента
142
M <R b x (ho-0,5 x) + R!' A' (ha-a') (4.28)
R,(A,-A')-Rbx = O (4.29)
Обозначения в формулах (4.28), (4.29) аналогичны приве-
денным выше.
Расчет на прочность армированных гибкой арматурой стен,
работающих на растяжение, исходит только из прочности арматуры
Рис. 4.5. К расчету изгибаемого армокаменного элемента
4.4. Каменные конструкции, усиленные железобетоном
(комплексные конструкции)
4.4.1. Материалы и конструирование
комплексных конструкций
Комплексными называются элементы каменной кладки
с включениями в них железобетона, работающего совместно
с кладкой. При этом железобетон рекомендуется располагать
<• внешней стороны кладки, что позволяет проконтролировать
качество уплотнения уложенной бетонной смеси и является бо-
iee рациональным при внецентренном сжатии и изгибе
(рис. 4.6, а, б). В отдельных случаях железобетон располагается
внутри кладки (рис. 4.6, в).
143
б
в
а
Рис. 4.6. Схемы сечений комплексных элементов: а - одностороннее распо-
ложение железобетона; б - расположение железобетона в штрабе; в - располо-
жение железобетона внутри кладки
Усиление каменных конструкций железобетоном применя-
ется в тех же случаях» что и кладка с продольным армированием,
а также когда требуется значительно увеличить несущую спо-
собность сильно нагруженных элементов при центральном и
внецентренном сжатии. Применение в этом случае комплексных
конструкций позволяет уменьшить размеры сечений элементов.
Такой вид усиления каменных конструкций и название
«комплексные конструкции» предложены проф. П.Л.Пастернаком.
Железобетонный скелет, пронизывающий каменную клад-
ку, бетонируется по мерс возведения каменной кладки (ярусами
высотой до 1.2 м при внутреннем расположении железобетонно-
го сердечника или на всю высоту этажа при наружном располо-
жении железобетона). Железобетон, а именно, его продольная
арматура, воспринимает все растягивающие усилия при изгибе и
внецентренном сжатии, а кладка и частично железобетон вос-
принимают сжимающие усилия.
Для комплексных конструкций применяются материалы,
указанные в разделе 4.3 и бетон класса не выше В12,5. Площадь
сечения продольной арматуры должна составлять не более 1,5%
площади сечения бетона.
Арматурные каркасы в бетоне комплексных элементов де-
лают обычно вязаными. Диаметр стержней растянутой армату-
ры в них принимают не менее 5 мм, сжатой - не менее 8 мм. Тол-
щина защитного слоя бетона для стержней продольной армату-
ры должна быть не менее 20 мм при их диаметре до 20 мм и 25 мм
- при больших диаметрах. Расстояние в свету между этими стер-
144
жнями должно быть не менее 25 мм и не менее их диаметра. Хо-
муты следует располагать по высоте не реже чем через 300 мм (4
ряда одинарного кирпича).
При усилении стен здания горизонтальные железобетонные
пояса располагают с шагом не более 8Л (А - толщина стены). Вы-
соту поясов принимают кратной толщине ряда кладки.
Расчет каменных конструкций на прочность выполняется
аналогично расчету армокаменных конструкций с продольным
армированием с добавлением к кладке и арматуре еще и бетона.
4.4.2. Центрально сжатые элементы
Расчет прочности комплексных элементов при центральном
сжатии выполняется по формуле
N < <р„ [0.85 • т, • ( R А + Я. А„) + Я„ • л] ]
(4.31)
где N - продольная расчетная сила;
0,85 - коэффициент условий работы кирпичной кладки, учитывающий
неполное использование ее сопротивления;
- коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки (см.
раздел 3.2);
R- расчетное сопротивление кладки:
Л - площадь сечения кладки;
Rb и Rv - расчетные сопротивления бетона и арматуры, принимаемые по [3];
Аь - площадь сечения бетона;
J' - площадь сечения продольной арматуры;
<p,s - коэффициент продольного изгиба комплексной конструкции,
принимаемый по разделу 3.2 при упругой характеристике кладки, равной
(4.32)
Приведенный модуль упругости комплексных элементов
и приведенное временное сопротивление комплексного сечения
определяют по формулам:
(4.33)
4 + А„
(4.34)
В формулах (4.33) и (4.34):
745
Еъ ~ начальные модули упругости кладки и бетона, определяемые
для кладки по разделу 2.4, для бетона - по (4]:
4,4 _ моменты инерции сечения кладки и бетона;
/4"2-Я - временное сопротивление сжатию кладки;
Rbn - нормативное сопротивление бетона сжатию, принимаемое по (4].
4.4.3. Внецентренно сжатые элементы
При внецентренном сжатии комплексных элементов, анало-
гично каменным элементам с продольным армированием, разли-
чают два случая:
а) случай 1, когда соблюдается условие
Sc>0,8 -S(); (4.35)
6) случай 2, когда соблюдается условие
< 0,8 • So,
(4.36)
В случае 1 расчет прочности производится по формуле
To,85w (R-Si + RhS 1
N < J (4.37)
е
Если сила N приложена между центрами тяжести арматуры
As и •то Должно быть соблюдено дополнительное условие:
'£о>85-?т?л, •(Я-З'л + Rh -S^ + R^ -Sy J
e
(4.38)
При одиночной арматуре ( = 0) расчет производится по
формуле
е
В формулах (4.35)-(4.39):
(4.39)
к
- статический момент площади комплексного сече-
ния (приведенного к кладке) относительно центра тяжести растянутой или
менее сжатой арматуры As-,
146
- статический момент площади сжатой зоны комп-
лексного сечения относительно центра тяжести арматуры Л5;
$kc и Sbc ~ статические моменты площадей сжатой части сечения кладки
н бетона относительно центра тяжести арматуры Д,
5ь $ь и - статические моменты площадей < счения кладки, бетона
и арматуры Л'относительно центра тяжести арматуры Л5;
5^, 5/,/ и S's статические моменты площадей сечения кладки, бетона
п арматуры относительно центра тяжести арматуры A's;
е и е1 - расстояния от точки приложения силы /Удо центра тяжести ар-
матуры As и А'-
Если центры тяжести арматуры и 'находятся на рассто-
янии свыше 5 см от граней сечения, то в формулах (4.38)
и (4.39) статические моменты и эксцентриситеты е и е'определя-
ются относительно грани сечения.
Расчет внецентренно сжатых элементов комплексных кон-
струкций с большими эксцентриситетами (с расположением бе-
тона с внешней стороны кладки), при которых соблюдается ус-
ловие Sc<0,8-So, выполняется по формуле
N < <р„ -[т„ (0,85 • R • Л„ + R„ • Ак )+ /?„ А' - R, А, ] (4.40)
Положение нейтральной оси в это.м случае определяется из
уравнения
mt • (0,85 R • S„ к + R„ • Su..„ ) ± 4 е' - R, А, е = 0 (4.41)
В формуле (4.41) знак «плюс» принимается, если сила N
приложена за пределами арматуры и А/\ знак «минус» - если
сила Af приложена между центрами тяжести арматуры и А/.
При одиночной арматуре (4S -0) расчет производится по формуле
N < <ра • [и, • (0,85 • о> R А„ + Я» • A* ) - R, • А, ] (4.42)
и положение нейтральной оси определяется из уравнения
mR (0,85 co -R-S^N + Rb SbcN) -RsAse = 0, (4.43)
В формулах (4.40)-(4.43):
Ars - площадь сжатой зоны кладки.
Abe - площадь сжатой зоны бетона;
147
5<s.n - статический момент сжатой зоны кладки относительно точки
приложения силы;
SbC'N “ статический момент сжатой зоны бетона относительно точки
приложения силы.
4.4.4. Изгибаемые элементы
Расчет прочности изгибаемых элементов комплексных
конструкций производится по формуле
+ + (4.44)
положение нейтральной оси определяется из уравнения
Rs.As-Rx-A' = R-Acs+Rh-А^ (4.45)
Высота сжатой зоны комплексного сечения должна во всех
случаях удовлетворять условиям:
Sf<0,8-SoM (4.46)
В условиях (4.44) и (4.46) So, Sr, Sts и принимаются такими
же, как при внецентренном сжатии, а плечо внутренней пары сил г
принимается равным расстоянию от точки приложения равнодей-
ствующей усилий R-Aa и Rb А^ до центра тяжести арматуры As.
При одиночной гибкой арматуре (/1Л -0) расчет прочности
выполняется по формуле
M<R-S„+Rh-А, (4.47)
и положение нейтральной оси определяется из уравнения
Я,4 = ^4+^(4.48)
Расчет изгибаемых элементов комплексных конструкций на
поперечную силу производится по формуле
Q<R^bz (4.49)
где Rn,- расчетное сопротивление кладки главным растягивающим напря-
жениям, принимаемое по табл. 2.10, 2.1 Г,
b - ширина сечения;
2 - плечо внутренней пары сил, которое для прямоугольного сечения
равно z-ho-0,5x.
В случае, когда прочность кладки при расчете на попереч-
ную силу недостаточна, требуется установка хомутов или уст-
ройство отгибов в соответствии с указаниями [3].
148
4.5. Расчет элементов армокаменных конструкций
по предельным состояниям второй группы
Армированные каменные конструкции, деформации кото-
рых по условиям эксплуатации должны быть ограничены, рас-
считываются по раскрытию трещин. Расчет по раскрытию тре-
щин элементов с сетчатой арматурой при расположении
продольной силы в ядре сечения выполняется так же, как и в не-
армированной кладке.
Расчет по раскрытию трещин в продольно армированных
внецентренно сжатых, изгибаемых и растянутых элементах про-
изводится в том случае, если они находятся в условиях агрессив-
ной для арматуры среды, а также при требовании непроницае-
мости штукатурки или облицовки поверхности конструкций.
При выполнении расчетов необходимо соблюдение следую-
щих требований:
- усилия определяют от нормативных нагрузок, а коэффи-
циенты условий работы кладки принимают по табл. 3.8 (с учетом
примечания к ней);
- расчет производится по полному сечению с использовани-
ем линейного закона распределения напряжений по сечению.
Сечение элемента приводится к одному материалу (стали)
но соотношению модулей упругости кладки и стали:
- расчетные сопротивления арматуры Rsпринимаются в за-
висимости от срока службы конструкций по табл 4.2.
Расчет по раскрытию трещин элементов каменных конст-
рукций с продольным армированием выполняется по формулам,
в которых используются приведенные геометрические характе-
ристики сечений. Площадь сечения, расстояние центра тяжести
сечения до сжатой грани и момент инерции приведенного сече-
ния определяются по формулам:
"г^-Л’У+Л -/ъ + А'-а'
AreJ
(4.51)
(4.52)
= «„J !+n.,j' А (у„J - у)2 + 4 • (Л» - yKj У + 4 • (у,«1 - а')’ (4-53)
149
В формулах (4.50)-(4.53):
- отношение модулей упругости кладки и стали;
А,у,1- площадь сечения, расстояние от центра тяжести сечения до
сжатой грани и момент инерции сечения кладки;
Andj Уть - те же величины для приведенного сечения;
А3 - площадь сечения растянутой арматуры;
Л/ - площадь сечения сжатой арматуры;
h0~h -а- рабочая высота сечения;
а - расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до растянутого
края сечения;
а' - расстояние от центра тяжести сжатой арматуры до сжатого края се-
чения.
Расчет по раскрытию трещин каменных конструкций с про-
дольным армированием производится по формулам:
на осевое растяжение
(4.54)
на изгиб
М<>
(4.55)
на внецентренное сжатие
ft ______
(4.56)
на внецентренное растяжение
* (Ар ~ У/rd) * i ।
(4.57)
В формулах (4.54)-(4.57):
Rs - расчетное сопротивление арматуры по раскрытию трещин (швов
кладки), принимаемое по табл. 4.2;
N,M - продольная сила и момент от нормативных нагрузок (при расче-
те конструкций по раскрытию трещин в штукатурных и плиточных покрыти-
ях усилия определяются по нормативным нагрузкам, которые будут приложе-
ны после нанесения покрытия);
/г - коэффициент условий работы кладки при расчете по раскрытию
трещин по табл. 3.8 с учетом примечания к ней;
150
1п({- параметры приведенного сечения по формулам (4.50-4.53);
М
еь~~^ -эксцентриситет продольной силы N.
Таблица 4.2
Расчетные сопротивления арматуры R, в продольно
армированных каменных конструкциях, МПа (кгс/см2)
Конструкции Условия работы Расчетные сопротивления арматуры при предлагаемом сроке службы конструкций, лет
100 50 25
Продольно армируемые изгибаемые и растянутые элементы в условиях аг- рессивной для арматуры среды Растяжение кладки в горизонтальном направлении (по перевязанному сечению) Растяжение кладки в вертикальном направлении (по неперевязанному сечению) 42 (420) 25(250) 60(600) 35(350) 60(600) 35 (350)
Продольно армирован- ные емкости при наличии требований непроницае- мости покры- тий каменных конструкций Гидроизоляционная штукатурка. Кисло- тоупорная штукатур- ка на жидком стекле и однослойное покры- тие из плиток камен- ного литья на кисло- тоупорной замазке Двух- и трехслойное покрытие из прямо- угольных плиток ка- менного литья на ки- слотоупорной замазке: Растяжение вдоль длинной стороны плиток Растяжение вдоль короткой стороны плиток 17(170) 12(120) 30(300) 17(170) 25(250) 15(150) ^5 (350) 25(250) 35 (350) 15(150) 35(350) 25(250)
151
Глава 5. Проектирование каменных стен зданий
5.1. Классификация стен.
Конструктивные схемы каменных зданий
Сплошные и многослойные каменные стены применяют
в гражданском и промышленном строительстве в качестве ог-
раждающих и несущих конструкций. В зависимости от назначе-
ния здания, количества этажей, высоты этажей и других факто-
ров стены могут быть:
- несущие, воспринимающие кроме нагрузок от собственно-
го веса и ветра также нагрузки от покрытий, перекрытий, кра-
нов и т. п.;
- самонесущие, воспринимающие нагрузку только от соб-
ственного веса стен всех вышележащих этажей здания и ветро-
вую нагрузку;
- ненесущие (в том числе навесные), воспринимающие на-
грузку только от собственного веса и ветра в пределах одного
этажа при высоте этажа не более 6 м; при большей высоте этажа
эти стены относятся к самонесущим;
- перегородки - внутренние стены, воспринимающие на-
грузки только от собственного веса и ветра (при открытых оконных
проемах) в пределах одного этажа, при его высоте не более 6 м; при
большей высоте этажа стены этого типа относятся к самонесущим.
В зданиях с самонесущими п ненесущи.ми наружными сте-
нами нагрузки от покрытий, перекрытий и т. и. перелаются
на каркас или поперечные конструкции зданий.
Продольные и поперечные стены каменных зданий, вместе
с перекрытиями и покрытиями, образуют пространственную си-
стему, работающую на восприятие всех нагрузок, действующих
на здание.
Пространственная жесткость каменных зданий зависит
от жесткости всех элементов, составляющих эти здания: стен,
столбов, перекрытий и покрытий. Жесткость же самих элемен-
тов, образующих здание, зависит в свою очередь от размеров по-
перечных сечений, от размеров пролетов (высот) и условий со-
пряжения отдельных элементов между собой.
Для обеспечения совместной работы горизонтальных час-
тей здания (покрытий, перекрытий, ферм и т. и.) со стенами
152
п столбами они должны быть связаны друг с другом при помощи
ликеров. Постоянные и временные нагрузки, действующие
и.। каждый из взаимосвязанных элементов, вызывают в несущих
1..1МСННЫХ стенах и столбах внецентренное сжатие и изгиб.
Прочность и устойчивость стен и столбов проверяется рас-
•к том. Коэффициент b (отношение высоты стены между пере-
крытиями // к ее толщине или меньшему размеру прямоугольно-
и» сечения столба b^II/h) должен удовлетворять требованиям
норм. Величина b зависит от так называемой группы кладки, ус-
ынавлиВаемой в зависимости от вида кладки и марки раствора
( мбл. 5.1), конструктивного назначения стены (несущая, иене-
• Viцая), способа ее опирания, наличия и величины проемов и т. д.
Таблица 5.1
Характеристика групп каменных кладок [1]
Вид кладки Группа кладки
I И 111 IV
, 1 2 3 4 5
1 Сплошная кладка , и. кирпича и камней марки 50 и выше на растворе марки 10 и выше на растворе марки 4 - -
, 2.Тоже, марок 35 и 25 - па растворе марки 10 и выше на рас- творе марки 4 -
1 Го же, марок 15,10 и 7 • - на любом растворе на любом растворе
, 1 Тоже, марки 4 - - - тоже
‘ 5. Крупные блоки IL3 кирпича или камней (вибрированные и । tew |брированные) на растворе марки 25 и выше - - -
. (>. Кладка из грунто- 1 вых материалов 1 Орунтоблоки и сыр- цовый кирпич) - - на из- вестковом растворе на глиня- ном рас- творе
7. Облегченная клад- ка из кирпича или тонных камней с перевязкой горизон- тальными тычковы- ми рядами или ско- бами на растворе марки 50 и выше с запол- нением бето- ном марки не ниже м25 или вкладышами марок 25 и выше на растворе марки 25 с заполне- нием бето- ном или вкладыша- ми марки 15 на рас- творе марки 10 и с запол- нением засыпкой -
153
Окончание таблицы 5.1
1 2 3 4 5
8. Облегченная кладка из кир- пича или кам- ней колодцевая (с перевязкой вертикальными диафрагмами) на растворе марки 50 и выше с запол- нением тепло- изоля- ционными плитами или засыпкой на растворе марки 25 с заполнением теплоизоля- ционными плитами или засыпкой - -
9. Кладка из постели стого бута - на растворе марки 25 и выше на рас- творе ма- рок 10 и 4 на глиня- ном рас- творе
10. Кладка из рваного бута - на растворе марки 50 и выше на рас- творе ма- рок 25 и 10 на рас- творе марки 4
11. Бутобетон на бетоне клас- са В7,5 и выше на бетоне классов В5 и В3,5 на бетоне класса В2,5 -
Значения предельных отношений Р =H/h при свободной
длине стены 1<2,5Н приведены в табл. 5.2, а поправочные коэф-
фициенты к ним для различных условий конструирования стен
и перегородок в табл. 5.3.
Таблица 5.2
Предельные отношения fl = H/h для стен без проемов, несущих
нагрузки от перекрытий, при свободной длине стены менее
2,5Н (для кладок из каменных материалов правильной формы)
Марка раствора Предельные отношения 0 при группе кладки
I II III IV
50 и выше 25 22 - -
25 22 20 17 •
10 20 17 15 14
4 - 15 14 13
Для столбов предельные отношения Р снижаются до 60%,
так как столбы имеют меньшие сечения и при пожарах могут по-
лучить большие ослабления, чем стены, обладающие большими
поверхностями. Кроме того, столбы как конструкции, обладаю-
щие меньшей массой, чем стены, более чувствительны к случай-
ным ударам и перегрузкам. Значения коэффициентов снижения
предельных отношений Ддля столбов приведены в табл. 5.4.
154
Таблица 5.3
Поправочные коэффициенты Кк предельным отношениям
для различных условий конструирования стен и перегородок
Характеристика стен и перегородок Коэффициент К
Стены с проемами $
Перегородки с проемами 0,9
Стены и перегородки, не несущие нагрузки от перекрытий или покрытий при толщине, см: 25 и более 10 и менее 1,2 1.8
Стены и перегородки при свободной их длине между примыкающими поперечными стенами или колоннами от 2,5 до 3.5Н 0,9
То же при / > 3,5Н 0,8
Стены из бутовых кладок и бутобетона 0,8
Примечания: 1. Общий коэффициент снижения предельных отношений Ь, получае-
мый умножением частных поправочных коэффициентов К, принимается не ниже
коэффициентов снижения гибкости, установленных для столбов (табл. 5.4).
2. При толщине ненесущих стен и перегородок более 10 и менее 25 см величина
К определяется интерполяцией.
3. Значения Ая - площадь нетто иА^- площадь брутто определяются по гори-
зонтальному сечению.
Таблица 5.4
Коэффициенты снижения
предельных отношений 0 для столбов
Меньший размер поперечного сечения столба, см Столбы из кирпича и камней правильной формы Столбы из буто- вой кладки и бу* тобетона
90 и более 0,75 0,60
70-89 0,70 0,55
50-69 0,65 0,50
Менее 50 0,60 0,45
Примечание. Предельные отношения 0 несущих узких простенков, имеющих
ширину менее толщины стены, должны приниматься, как для столбов с высо-
той, равной высоте проемов.
При расчете на горизонтальные нагрузки, виецентренное
или центральное сжатие каменные стены и столбы принимаются
опертыми в горизонтальном направлении на междуэтажные пе-
рекрытия, покрытия и поперечные стены. Эти опоры делятся на
жесткие (несмещаемые) и упругие.
755
Таблица 5.5
Предельные расстояния между поперечными стенами /првд в
________зданиях с жесткой конструктивной схемой______
Тип покрытий и перекрытий Расстояние между поперечными жесткими конструкциями, м, при группе кладки
1 II III IV
А. Железобетонные сборные замоноличенные (см. прим. 2) и монолитные 54 42 30 -
Б. Из сборных железобетонных настилов (см. прим. 3) 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. 5.5 предельные расстояния должны быть уменьшены в сле-
дующих случаях: а) при скоростных напорах ветра 70,85 и 100 кгс/м2 соответ-
ственно на 15,20 и 25%; б) при высоте здания 22-32м-на 10%;33-48м - на
20% и более 48 м-на 25%; в) для узких зданий при ширине Ь менее двойной вы-
соты этажа Н - пропорционально отношению Ь/2Н.
2. В сборных замоноличенных перекрытиях типа А стыки между плитами дол-
жны быть усилены для передачи через них растягивающих усилий (путем
сварки выпусков арматуры, прокладки в швах дополнительной арматуры с за-
ливкой швов раствором марки не ниже 100 - при плитах из тяжелого бетона и
марки не ниже М50 - при плитах из легкого бетона или другими способами за-
моноличивания ).
3. В перекрытиях типа Б швы между плитами или камнями, а также между
элементами заполнения и балками должны быть тщательно заполнены ра-
створом марки не ниже 50.
4. Перекрытия типа В должны иметь двойной деревянный настил или настил,
накат и подшивку.
За несмещаемые или жесткие опоры принимаются:
- поперечные каменные и бетонные стены толщиной не ме-
нее 12 см, железобетонные толщиной не менее 6 см, контрфорсы,
поперечные рамы с жесткими узлами, участки поперечных стен
и другие конструкции, рассчитанные на восприятие горизон-
тальной нагрузки;
- покрытия и междуэтажные перекрытия при расстоянии
между поперечными жесткими конструкциями не более указан-
ных в табл. 5.5;
- ветровые пояса, фермы, ветровые связи и железобетонные
156
обвязки, рассчитанные по прочности и деформациям на воспри-
ятие горизонтальной нагрузки, передающейся от стен.
За упругие опоры принимаются покрытия и междуэтажные
перекрытия при расстоянии между поперечными жесткими кон-
струкциями, превышающими указанные в табл. 5.5, при отсут-
ствии ветровых связей.
Стены и столбы, не имеющие связи с перекрытиями (при
устройстве катковых опор и т. п.) рассчитываются как свободно
стоящие.
Устойчивость и жесткость стен и столбов зависят не только
от жесткости самих стеновых конструкций, но и от жесткости
перекрытий и покрытий, которые обеспечивают опирание или
закрепление стен и столбов по их высоте.
По степени пространственной жесткости здания с несущи-
ми стенами подразделяются на две конструктивные схемы:
- с жесткой пространственной конструктивной схемой
(рис. 5.1,а);
- с упругой пространственной конструктивной схемой
(рис. 5.1,6).
Отнесение здания к одной из конструктивных схем зависит
от расстояния между поперечными устойчивыми конструкция-
ми, жесткости покрытий или перекрытий и группы кладки, из
которой выполнены стены.
К зданиям с жёсткой конструктивной схемой относятся
многоэтажные промышленные и гражданские здания с часто
расположенными поперечными стенами. В этих зданиях ветро-
вые и другие горизонтальные нагрузки, воспринимаемые про-
дольными стенами, передаются от них на перекрытия, а от после-
дних на поперечные стены, обладающие большой жесткостью
в поперечном направлении (в своей плоскости).
Усилия от поперечных стен передаются через фундаменты
на грунт. Схемы передачи горизонтальныхлац>узок имеют вид:
продольные стены—^перекрытия—шоперечные стены—^фунда-
менты—>грунт. Чтобы осуществить такую последовательную пе-
редачу горизонтальных усилий, необходима высокая жесткость
междуэтажных перекрытий и поперечных стен. В данном случае
междуэтажные перекрытия рассматриваются как неподвижные
- жесткие опоры, на которые опираются стены и столбы, как вер-
тикальные балки, а поперечные стены служат опорами - устоя-
ми этих перекрытий.
157
a
Рис. 5.1. Конструктивные схемы зданий:
а - с жесткой: <5 - упругой пространственными конструктивными схемами
Предельные расстояния между поперечными стенами /,|ред>
при которых обеспечивается неподвижность в горизонтальной
плоскости перекрытий - диафрагм, приведены в табл. 5.5 (для
железобетонных перекрытий расстояния между поперечными
стенами принимают от 24 до 54 м).
К зданиям с упругой конструктивной! схемой относятся
в основном одноэтажные промышленные здания, у которых при
отсутствии жестких горизонтальных связей поперечные устой-
чивые конструкции располагаются на расстояниях, превышаю-
щих /,||К.Д. В этом случае устойчивость здания создается попереч-
ной устойчивостью самих продольных стен и столбов за счет
их собственного веса и заделки в грунт, а также за счет жесткости
покрытия.
158
5.2. Расчет несущих стен зданий
с жесткой конструктивной схемой
Конструкции зданий с жесткой конструктивной схемой
ппжны быть рассчитаны на вертикальные и горизонтальные
(ветровые) нагрузки с учетом их возможного сочетания. Стены
многоэтажных зданий, кроме нагрузки от собственного веса, рас-
считываются па внецентренно приложенные к ним нагрузки
<н перекрытий.
Расчет продольных стен. В многоэтажных зданиях с жест-
кий конструктивной схемой стены и столбы расс матриваются
как вертикальные неразрезные многопролетные балки, опертые
пл неподвижные опоры-перекрытия (рис. 5.2, а). С целью упро-
щения расчета допускается рассматривать стену или столб рас-
ч (гневными но высоте на однопролетные балки с рас пол ожени-
: м опорных шарниров в уровне низа влит или балок перекрытий
(рис. 5.2, б). Нагрузка, действующая на степу или столб каждого
пажа, состоит из нагрузки от вышележащих этажей и нагрузки
си перекрытия, опирающегося на степу или столб рассматривае-
мого этажа (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Расчетные схемы стены (столба) и эпюры изгибающих моментов
«и вертикальных внецентренно приложенных и горизонтальных нагрузок:
.• при расчете как неразрезной балки; 6 - как однопролетной в пределах вы-
»ы этажа; в - от ветровой нагрузки
159
Нагрузки от верхних этажей, включая все стены, покрытие и
перекрытия, полезную нагрузку на перекрытиях и т. п. (EN)> счи-
тают приложенными в центре тяжести сечения стены или столба
вышележащего этажа.
Опорное давление от перекрытия, расположенного не-
посредственно над рассматриваемым этажом, при отсутствии
специальных опор, фиксирующих положение опорного давле-
ния, принимается приложенным с эксцентриситетом e1f равным
расстоянию от центра тяжести стены до центра тяжести эпюры
опорного давления, которая принимается треугольной. Следова-
тельно, расстояние от точки приложения опорной реакции пере-
крытия до внутренней грани стены равно Уз глубины заделки,
но не более 7 см (рис. 5.3).
Для стены, показанной на рис. 5.3:
a -
б- Л/=
в - Л/ = -е, + N-e
Рис. 5.3. Эксцентриситеты (a-в) приложения вертикальных нагрузок
Изгибающие моменты от ветровой нагрузки следует опре-
делять в пределах каждого этажа как для балки с защемленными
концами — (рис. 5.2, в), за исключением верхнего эта-
жа, для которого верхняя опора принимается шарнирной.
160
Таким образом, зная суммарную продольную силу (N + Ni)
и изгибающий момент М, стена рассчитывается на прочность
как внецентренно сжатый элемент. Основные расчетные форму-
лы, необходимые для определения продольных сил и изгибаю-
щих моментов в горизонтальных сечениях стен зданий с жесткой
конструктивной схемой, приведены в табл. 5.6.
Выбор расчетного сечения зависит от наличия и размеров
проемов. В глухих стенах за расчетное принимается сечение I-I
на уровне низа перекрытия с продольной силой УУ/./ЧУ+Уу и мак-
симальным изгибающим моментом М/ (рис. 5.4). В стенах с про-
емами опасным является сечение II-II на уровне низа перемыч-
ки, где изгибающий момент несколько меньше, но гораздо мень-
ше площадь поперечного сечения элемента и <р < 1. Для расчета
выделяется участок стены шириной, равной расстоянию между
осями проемов (рис. 5.4). Продольная сила в этом сечении
а изгибающий момент
Часто наиболее опасным может оказаться сечение
расположенное на расстоянии ’/з высоты этажа от низа верхнего
перекрытия, где изгибающий момент имеет величину
Ч/,=
а значение коэффициента ^(рис. 3.1) достигает минимума. Про-
дольную силу Nifi в этом сечении легко определить, прибавив
к силе собственный вес части простенка.
рис. 5.4. Вертикальные нагрузки, действующие на стену, и эксцентрисите-
ты их приложения
161
Таблица 5.6
Расчетные формулы для определения нормальных сил
и моментов от вертикальных нагрузок
Примечание. В таблице использованы обозначения:
N - сумма расчетных нагрузок на стену, расположенных выше рассматриваемого этажа;
Ni - расчетная величина опорного давления перекрытия над рассматриваемым этажом;
Nj - расчетное значение собственного веса участка стены между рассматриваемым сечением и расположенным выше этажом;
М - расчетный изгибающий момент;
NtuMx~ нормальная сила и изгибающий момент в рассчитываемом сечении стены.
Окончание табл. 5.6
163
Для опасных сечений определяется эксцентриситет ео -
и расчет ведется как внецентренно сжатых элементов. Чаще все-
го при расчете стен е0 <0,7- у, т. е. расчет по раскрытию трещин
в швах кладки не производится.
Расчет поперечных стен. Здания с жесткой конструктивной
схемой воспринимают полную ветровую нагрузку своими попе-
речными стенами и участками продольных стен. Эти попереч-
ные стены-устои рассчитываются как консоли, заделанные
в фундамент. Поперечные сечения таких консолей могут иметь
форму двутавра, тавра, швеллера (рис. 5.5., а).
Расчетная длина участков продольных стен 5, вводимая в
совместную работу с поперечной стеной по обе стороны от нее,
принимается S— и S < 6-h,
где Н - высота стены от уровня заделки,
h - толщина примыкающей наружной продольной стены (рис. 5.5,6).
Для стен с проемами принимают
S<ct
где с - расстояние от края поперечной стены до грани оконного проема
(рис. 5.5, в).
Нагрузки, действующие на эту консоль:
- вертикальная от собственного веса, перекрытий и покрытия;
- горизонтальная от активного давления ветра и отсоса.
Таким образом, консоль следует рассчитывать как сжато-
изогнутый элемент, на который действует продольная сжимаю-
щая сила Af и изгибающий момент М.
Однако, при таком расчете, когда учитывается совместная
работа поперечных стен с участками продольных стен, должна
быть обеспечена надежная взаимная связь между ними, т. е. в ме-
сте взаимного примыкания стен не должно произойти сдвига
(скалывания) при изгибе консоли.
В связи с отмеченным, при расчете стен (или их отдельных
вертикальных участков) должны быть проверены:
- горизонтальные сечения на сжатие или внецентренное
сжатие;
б в
Рис. 5.5. Расчетные сечения поперечных стен
- наклонные сечения на главные растягивающие напряже-
ния при изгибе в плоскости стены;
- раскрытие трещин от вертикальной нагрузки разнонагру-
женных, связанных между собой стен или участков смежных
стен разной жесткости.
Расчетное сдвигающее усилие при учете совместной работы
поперечных и продольных стен в местах их взаимного примыка-
ния в пределах высоты этажа определяется как для упругого ма-
териала по формулам сопротивления материалов
Тх = ^й-Я„=^-Я„; S = A-y, (5.1)
где Q - расчетная поперечная сила от горизонтальной нагрузки в середине
высоты этажа;
h - толщина поперечной стены;
I - момент инерции сечения нетто стен относительно оси, проходящей
через центр тяжести сечения стен в плане;
5 - статический момент сдвигаемой части сечения (участки продоль-
ных стен) относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения;
А - площадь сечения примыкающей продольной стены;
На - высота этажа;
у - расстояние от оси продольной стены до оси, проходящей через
центр тяжести сечения стен в плане.
Несущая способность зоны контакта (примыкания) стен
в пределах этажа определяется условием
Tu=h-Hs, R*. (5.2)
где Ец - расчетное сопротивление кладки срезу по вертикальному перевя-
занному сечению (табл. 2.10).
Таким образом, проверка прочности при сдвиге сводится
к проверке условия
(5.3)
Расчет прочности стен на главные растягивающие напряже-
ния при изгибе производится по формуле
166
(5.4)
а при наличиии в стене растянутой части сечения - по формуле
(5.5)
где Q - см. выше;
I - длина поперечной стены в плане (рис. 5.6).
Рис. 5.6. Расчетная схема поперечных стен при сдвиге
Rtq - расчетное сопротивление скалыванию кладки, обжатой расчетной
силой N, определяемой с коэффициентом надежности по нагрузке у{“0,9:
<5-6)
- расчетное сопротивление главным растягивающим напряжениям
по швам кладки (табл. 2.11);
0,9 АГ
670 А ’
а при наличии в стене растянутой части сечения
0,9
гг =-----------------------------------
(5.7)
(5.8)
167
где А - площадь сечения поперечной стены с учетом (или без учета) участ-
ков продольной стены;
Ас - площадь только сжатой части сечения стены, при эксцентриси-
тетах, выходящих за пределы ядра сечения;
h - толщина поперечной стены на участке, где эта толщина наи-
меньшая, при условии, если длина этого участка превышает % высоты этажа
или же 1/4 длины стены; при наличии в стене каналов их ширина исключается
из толщины стены;
V'
v----— - коэффициент неравномерности касательных напряжений
в сечении. Значения п допускается принимать:
для двутавровых сечений я-1,15;
для тавровых сечений я-1,35;
для прямоугольных сечений
(без учета работы продольных стен) ,5;
So - статический момент части сечения, находящейся по одну сторону
от оси, проходящей через центр тяжести сечения;
I - момент инерции всего сечения относительно оси, проходящей через
центр тяжести сечения.
При недостаточном сопротивлении кладки скалыванию,
определяемому по формулам (5.4), (5.5), выполняется армирова-
ние ее продольной арматурой в горизонтальных швах. Расчетное
сопротивление скалыванию армированной кладки Rs//J опреде-
ляется по формуле
(5.9)
где р. - процент армирования, определяемый по вертикальному сечению
стены.
При расчете поперечных стен здания на горизонтальные на-
грузки, действующие в их плоскости, перемычки, перекрываю-
щие проемы в стенах, рассматриваются как шарнирные вставки
между вертикальными участками стен. При обеспечении проч-
ности поперечных стен на воздействие горизонтальных нагрузок
только с учетом жесткости перемычек, последние должны быть
рассчитаны на перерезывающие силы, величина которых
определяется по формуле
168
т=- y (5.10)
где Q “ расчетная поперечная сила от горизонтальной нагрузки, восприни-
маемая поперечной стеной в уровне перекрытия, примыкающего к рассчиты-
ваемым перемычкам;
Ни - высота этажа;
/ - длина поперечной стены в плане (рис. 5.6).
Расчет перемычек на перерезывающую силу от горизон-
тальных нагрузок, определяемую по формуле (5.10), произво-
дится на скалывание и на изгиб по следующим формулам
Г<^— (5.11)
<512)
Из полученных по формулам (5.11), (5.12) значений проч-
ности окончательно принимается меньшая из них.
В формулах (5.11), (5.12):
Ли/- высота и пролет перемычки (в свету);
Т - перерезывающая сила, определяемая по формуле (5.10);
А - поперечное сечение перемычки;
Rtw, Rlb ~ см- табл. 2.10.
Если прочность перемычек недостаточна, то они должны
быть усилены продольным армированием или железобетонны-
ми балками, рассчитываемыми на изгиб и скалывание на момент
Т-1
(5.13)
и поперечную силу Т, определяемую по формуле (5.10) в соот-
ветствии с требованиями {3]. Расчет заделки концов балок (пе-
ремычек) в кладке выполняется по методике, изложенной в раз-
деле 6.4.
169
5.3. Расчет несущих стен зданий
с упругой конструктивной схемой
Элементы здания с упругой конструктивной схемой рас-
сматривают как конструкции рамной системы, выделяя один ряд
поперечных конструкций (рис. 5.7). Стойками ра.м являются ка-
менные стены и столбы, жестко заделанные в фундаменты
в уровне пола, а ригелями - покрытия и перекрытия, принимае-
мые абсолютно жесткими в своей плоскости и шарнирно связан-
ными со стойками (стенами, столбами). Внутренними стойками
являются столбы, чаще прямоугольного сечения.
Рис. 5.7. Поперечный разрез здания
Расчетная схема поперечной рамы показана на рис. 5.8.
Рис. 5.8. Расчетная схема поперечной рамы
170
Поперечное сечение стоек крайних рядов может быть пря-
моугольным или тавровым (при наличии пилястр). Его ширина
принимается в зависимости от характера приложения нагрузки,
• I'up.Mbi сечения и вида расчета (статический лян конструктивный):
- сели нагрузка от покрытия или перекрытия распределена
равномерно гю длине степы (например, при покрытии изжелезо-
«илонных плит), за ширину сечения (Ь для прямоугольного пли
А, для таврового) при статическом и конструктивном расчете
принимается вся ширина простенка, а при глухих стенах - вся
। шна стены между осями (рис. 5.9, а, б);
- если нагрузка от покрытия или перекры тия сосредоточена
о.। отдельных участках (опирание ферм, балок и т.п.), го слена
иливается пилястрой и при статическом расчете ширину пол-
mi таврового сечения допускается принимать равной
2Н
f>. "Ьц + <b(, + \2h, но не более ширины простенка, т.е.
!•, -2-b ¥b){, где Ьц - ширина пилястры; II и h соответственно
высота и толщина стены (рис. 5.9, в). Если гол щи па стены мень-
шей,! высоты сечения пилястры, сечение рассматривается как пря-
моугольное. без учета примыкающих к пилястре участков стены;
- если нагрузка от покрытия (перекрытия) сосредоточенная,
.« пилястра отсутствует (стены без пилястр), то сечение наруж-
ной стойки в статическом расчете принимается прямоугольным
2-И
* шириной 1>, = + -12 7? ♦ А,, (рис. 5.9, г) и пеболее ширины
простенка, где bt - ширина площади опирания опорных узлов
форм, балок или опорных подушек под этими узлами.
В конструктивном расчете при сосредоточенной нагрузке за
ширину сечения принимается величина, переменная по высоте
• ним:
- для таврового сечения ширина полки Ь, вверху принимает-
• ! равной ширине пилястры Ьц, а внизу - bf - Ьц + //; в проме-
».\ гках между этими крайними точками ширина bf меняется по
пшенному закону (рис. 5.9, д);
- для прямоугольного сечения ширина hf принимается ана-
ки ичпо с заменой ширины пилястры шириной опорной подуш-
। и bf.
17!
Ul
Рис. 5.9. Поперечное сечение наружных стен
д
3
При этом следует помнить, что ширина сечения стойки
на каждом уровне не должна превышать ширины простенка.
Необходимый для статического расчета рамы модуль упру-
гости кладки принимается Е - 0t8-Ev.
В общем случае на раму действуют следующие нагрузки:
- вертикальные от собственного веса конструкций, снега,
кранов;
- горизонтальные от ветра, от торможения кранов.
Каждая поперечная рама, состоящая из вертикальных и го-
ризонтальных элементов, расположенных на одной оси, рассчи-
тывается независимо от других рам.
Изгибающие моменты и нормальные силы в различных ха-
рактерных сечениях стоек рамы определяют по общим правилам
строительной механики, при этом удобнее использовать метод пе-
ремещений, применяя справочные таблицы или на ЭВМ (рис. 5.8).
По существу расчет рамы необходим лишь для определения
усилий в ее стойках, так как ригель имеет с ними шарнирное со-
пряжение и рассчитывается независимо от них.
Стойки рамы рассчитывают как защемленные внизу консо-
ли (рис. 5.10), загруженные внешней нагрузкой и опорной реак-
цией верхней упругой опоры. Опорные реакции в шарнирной
верхней опоре X, определяются последовательно от всех прило-
женных нагрузок, и полученные значения суммируются.
Рис. 5.10. К определению опорных реакций в стойках рамы
В качестве примера рассмотрим последовательность пост-
роения эпюр изгибающих моментов для крайней стойки рамы
(простенок с пилястрой) при различных нагрузках.
1. От собственного веса стены расчетная схема принимается
в виде стойки, заделанной внизу и свободной вверху (рис. 5.11).
173
Такая схема обосновывается тем, что каменная стена по мере
возведения получает деформации от собственного веса, а, следо-
вательно, и соответствующие усилия. Поэтому принятая схема
соответствует действительной работе до установки ригелей.
Рис. 5.11. Эпюры изгибающих моментов в стойке рамы от собственного веса
стены
2. От веса покрытия и снега при равных пролетах здания
расчетная схема принимается в виде стойки, защемленной внизу
и несмещающейся вверху (только при симметричном загруже-
нии) (рис. 5.12). Для указанной схемы определяют изгибающие
моменты от действия моментов Л/у и
Рис. 5.12. Эпюры изгибающих моментов в стойке рамы от веса покрытия
и снега <
174
3. От вертикальной крановой нагрузки расчетная схема при-
нимается в виде стойки, защемленной внизу, а вверху со смеща-
ющимся в горизонтальном направлении шарниром - упругая
опора (рис. 5.13). Неизвестная реакция в упругой опоре X опре-
деляется по таблицам для расчета рам, или из расчета по методу
перемещений.
Рис. 5.13. Эпюры изгибающих моментов в стойке рамы от крановой нагрузки
4. От горизонтальной крановой нагрузки расчетная схема
принимается такой же, как и при вертикальной крановой нагруз-
ке (рис. 5.14).
Рис. 5.14. Эпюры изгибающих моментов в стойке рамы от торможения
тележки крана
/75
5. От ветровой нагрузки расчетная схема принимается такой
же. как и при вертикальной крановой нагрузке (рис. 5.15).
Рис. 5.15. Эпюры изгибающих моментов в стойке рамы or пегроиой нагрузки
Изгибающие моменты следует определять в местах ври io
жен ня нагрузок, изменения поперечного сечения стойки, а также
у основания стойки.
Помимо изгибающих моментов, для каждой! схемы нагруже-
ния определяю! нормальные силы Л? и поперечные силы Q. Оп-
ределив для каждого характерного сечения усилия Л/, Л7 и Q, со-
ставляются невыгодные сочетания нагрузок и соответствующих
нм усилий. По полученным усилиям проверяют несущую способ-
ность стен и столбов как работающих на внецентренное сжатие.
Кроме описанного расчета на эксплуатационные нагрузки
(расчет в период эксплуатации), стены и столбы необходимо рас-
считывать и па нагрузки в стадии производства работ, когда по-
крытие отсутствует. В этом случае расчет пая схема принимается
в виде стойки, защемленной внизу п свободной вверху
(рис. 5.1G). Действующими нагрузками в этой стадии являются
собственный вес стены и ветровая нагрузка. После определения
усилий Л/, /V и Q и проверки сечений! решается вопрос о необхо-
димости устройства временных креплен ин стен в стадии неза-
конченного здания.
176
Рис. 5.16. Эпюры изгибающих моментов н стойке рамы от нагрузок в период
позволении
5.4. Проектирование стен из крупных блоков
С'кны зданий из крупных блоков должны быть, как прави-
io.jh'j индиец). так как они существенно усложняют систему
перевязки п увеличивают количество типоразмеров блоков.
При проектировании стен зданий из крупных блоков раз-
резка ноля стены па отдельные блоки производится в соответ-
ствии с высотой этажей. размерами окопных проемов и имеющи-
мися па строительной площадке подъемными механизмами.
В практике строительства применяют следующие системы
разрезки крупноблочных стен: двухрядная, лвухблочная, трсх-
рядпая, четырехрядная и миогорядиая.
Двухрядная разрезка поля степ является наиболее
распространенной и эффективной для наружных несущих стен
из крупных легкобетопиы.х блоков (рис. 5.17, а).
Двухблочная (ленточная) разрезка применяется при само-
несущих п пеиесущнх (навесных) наружных стенах (рис. 5.17, б).
Трехрядпая и четырехрядная разрезка применяется в несущих и
самонесущих наружных п внутренних стенах из силикатных
блоков, блоков из кирпича и природного камня (на рис. 5.17, а
показаны пунктиром). Для внутренних стен применяется также
(>д но ря /111 а я раз ре; t ка.
?2 \ И li.’ юн. \ И I .юньф
177
а б
Рис. 5.17. Фрагмент фасадной стены: а - из бетонных блоков при двухрядной
разрезке; б - из кирпичных блоков при двухблочной (ленточной) разрезке;
1 - простеночный блок; 2 - подоконный блок; 3 - перемычечный блок
Стены из крупных блоков при двух - четырехрядной разрез-
ке возводятся с перевязкой вертикальных швов между блоками в
каждом этаже перемычечными или поясными армированными
блоками. Этими же блоками выполняется перевязка углов зда-
ния с укладкой арматурных сеток в горизонтальные швы между
блоками не менее одной на этаж (рис. 5.17, а). Соединение пере-
мычечных и поясных блоков между собой осуществляется сталь-
ными связями, привариваемыми к закладным деталям блоков
(рис. 5.18, а). Поясные и перемычечные блоки должны уклады-
ваться, как правило, по наружным и внутренним стенам, образуя
сплошные поэтажные пояса, обеспечивающие связь внутренних
и наружных стен и их совместную работу.
178
8
б
Рис. 5.18. Стыки элементов крупноблочных зданий:
а - стык перемычечных (поясных) блоков; б - стык плит перекрытий с пере-
мычечными (поясными) блоками; 1 - сварной шов; 2 - раствор; 3 - расшивка
раствором; 4 - закладные детали и связи; 5 - перемычечные (поясные) блоки;
6 - простеночный блок; 7 - подоконный блок; 8 - плита перекрытия
При однорядной или двухблочной ленточной разрезке
рекомендуется укладка поясных блоков по внутренним стенам с
заделкой концов (торцов) в наружных стенах.
Наиболее распространенной конструктивной схемой жи-
лых и гражданских зданий является схема с наружными и внут-
ренними продольными несущими стенами, хотя не исключается
и применение схемы с несущими поперечными стенами и наруж-
ными самонесущими. В зданиях с жесткой конструктивной схе-
мой расстояние между поперечными стенами, обеспечивающи-
ми поперечную жесткость здания, принимается по табл. 5.5, но
не более 30-40 м. В качестве стен, обеспечивающих простран-
ственную жесткость здания, кроме торцевых и межсекционных
стен могут быть использованы стены лестничных клеток, при
этом в многоэтажных зданиях высотой более 18 м одна из стен
лестничной клетки должна быть устроена на всИГширину здания.
В жилых и гражданских зданиях со стенами из крупных бло-
ков целесообразно устройство беспрогонных перекрытий из
сборных плоских (сплошные, многопустотные) железобетонных
плит. В этом случае в поясных и перемычечных блоках устраива-
ется сплошной паз для укладки плит (рис. 5.18, б).
Плиты перекрытий укладывают на стены на растворе марки
не ниже 50; блоки вышележащего ряда также укладывают на ра-
179
створ. Швы между плитами или настилами перекрытий, а также
швы в местах примыкания перекрытий к поперечным капиталь-
ным стенам должны быть тщательно замоноличены цементным
раствором марки не ниже 50 или бетоном класса не ниже В3,5.
Пространство между торцами плит или настилов на средней
продольной стене или на поперечных стенах заполняется бето-
ном класса не ниже класса бетона блоков при одном уровне верха
заделки и верха плит перекрытий. Торцы многопустотных плит
перекрытий на опорах заделываются бетонными вкладышами,
что отражается в проекте в зависимости от требований прочнос-
ти, звукоизоляции и теплотехнических требований. Как прави-
ло, торцы многопустотных плит заделываются на заводах при их
изготовлении (до пропарки).
При проектировании перекрытий необходимо предусмат-
ривать установку анкеров, связывающих плиты перекрытий
(прогоны) со стенами, которые размещаются в горизонтальных
швах стен или крепятся с помощью сварки к закладным деталям
блоков. Концы элементов перекрытий, укладываемых на прого-
нах или на внутренних стенах, соединяют между собой стальны-
ми накладками.
Ширина площадок опирания элементов перекрытий на сте-
ны должна быть не менее 10 см.
Если плиты перекрытий не опираются на внутренние стены,
то для придания стенам большей жесткости и монолитности вер-
тикальные hi вы между блоками внутренних стен не должны со-
впадать по этажам или для перевязки швов должны применяться
поясные блоки или специальные железобетонные шпонки, при
этом блоки соединяются между собой путем сварки закладных
деталей.
Вертикальные стыки в крупноблочных стенах по высоте
тщательно заполняются бетоном или раствором для предотвра-
щения их продуваемости и влагопроницаемости; в необходимых
случаях они должны быть утеплены. Для удовлетворения ука-
занным требованиям они с внутренней стороны тщательно про-
конопачиваются жгутами из просмоленной пакли, затем закры-
ваются двумя слоями рубероида и утепляются пакетом из тепло-
изоляционного материала (битуминизированный войлок, плиты
из минеральной ваты и другие материалы, обернутые толем).
Остальное пространство заполняется легким бетоном с содержа-
нием цемента не менее 250 кг на 1 м3 бетона. Примеры выполне-
J8O
ния вертикальных стыков при стенах толщиной до 50 см приве-
дены на рис. 5.19.
б г
Рис. 5.19. Схема заделки вертикальных стыков между блоками: а - просте-
ночными на глухих участках стен: б - простеночными и подоконными; в - про-
стеночным и блоком внутренней стены; г - внутренних стен; 1 — два слоя рубе-
роида; 2 - утеплитель, обернутый толем; 3 - легкий бетон; 4 - подоконный
блок; 5 - простеночный блок; 6 - раствор; 7 - блок наружной стены; 9 - заче-
канка раствором
Для горизонтальных швов крупноблочных стен зданий дол-
жен применяться раствор марки не ниже. 25, а для вертикальных
стыков наружных стен, для повышения их водонепроницаемос-
ти - не ниже 100. Толщина горизонтальных швов должна быть не
более 20 мм.
Все стальные закладные детали и связи в блоках должны
быть защищены от коррозии и утоплены в блок для обеспечения
равномерного обжатия растворных швов вышерасположенными
блоками и устранения концентрации усилий в местах располо-
жения связей.
181
Расчет крупноблочных стен на вертикальную и горизон-
тальную нагрузки производится аналогично расчету стен из мел-
коразмерных штучных материалов в соответствии с указаниями
разделов 5.2 и 5.3, однако, при этом следует учитывать некоторые
особенности крупноблочных конструкций, такие как:
1. Иметь в виду, что расчетные сопротивления кладки сжа-
тию могут быть обеспечены только при условии качественного
выполнения горизонтальных швов, при котором достигается
плотное соприкосновение нижней и верхней поверхности бло-
ков к поверхности шва. В связи с этим в проекте должны быть
отражены требования по обеспечению качественного выпол-
нения швов, в частности, они должны быть выполнены с разрав-
ниванием раствора под рейку. Блок следует устанавливать на
подкладки (маяки), поверхность которых должна быть
на 3-4 мм ниже верхнего уровня раствора, с тем чтобы обеспе-
чить обжатие раствора и образование более плотного шва. Под-
кладки удаляются после установки блока, что необходимо
для обжатия раствора и равномерного распределения напряже-
ний в шве.
2. Учет совместной работы поперечных и продольных стен
при рассмотрении здания как консоли, заделанной в грунт, воз-
можен только при конструктивной связи этих стен между собой
блоками, шпонками и другими способами, обеспечивающими
восприятие вертикальных сдвигающих усилий, возникающих в
плоскости сопряжения стен при изгибе. Если стены связаны
между собой только стальными связями (анкерами и сварными
сетками), учитывать совместную работу продольных и попереч-
ных стен нельзя. В этом случае поперечная стена должна само-
стоятельно (без учета полок двутаврового сечения, принимаемо-
го, как описано в разделе 5.2, при расчете совместно работающих
продольных и поперечных стен) воспринимать изгибающие мо-
менты и поперечные силы на участке между поперечными стенами.
Проверка прочности поперечных стен крупноблочных зда-
ний с гибкими связями (без учета продольных стен) выполняет-
ся в двух плоскостях: в плоскости стены и в плоскости, перпен-
дикулярной ей. Расчет в плоскости стены на вертикальную про-
дольную силу Nc учетом горизонтальной (ветровой) нагрузки Q
производится на внецентренное сжатие. Расчет стен в плоскости,
перпендикулярной к ним, выполняется на вертикальную нагруз-
182
ку обычным методом расчета стен, т.е. на центральное или вне-
центренное сжатие, в зависимости от способа приложения вер-
тикальных нагрузок от перекрытий.
Кроме горизонтальных сечений, поперечные стены должны
быть проверены на главные растягивающие напряжения по фор-
мулам 5.4,5.5.
При жестком сопряжении продольных и поперечных стен
перевязкой блоками или шпонками, кроме расчета, указанного
выше, необходимо проверить надежность этого сопряжения на
сдвиг.
Расчет крупноблочных стен на центральное и внецентрен-
ное сжатие, изгиб, косое внецентренное и местное сжатие выпол-
няется методами, изложенными в главе 3, при расчетных харак-
теристиках крупноблочных кладок, приведенных в главе 2.
Расчет горизонтальных платформенных стыков (узлов опи-
рания плит перекрытий на стены из крупных блоков) в стенах
из крупных блоков однорядной разрезки производится методом
расчета стыков крупнопанельных стен.
183
Глава 6. Проектирование частей здания
из каменной кладки
6.1. Фундаменты под столбы и стены
Фундаменты пол с гены обычно выполняются ленточными,
под столбы - отдельное тояшпми. Их. а также стены подвалов
н поколи, проектируют нрс'имущественносборными из крупных
бетонных блоков. Допускается также применение мелких бетон-
ных блоков и камней, природных камней правильной и непра-
вильной формы, монолитного бетона и бутобетона, хороню обо-
жженного глиняного кирпича пластического формования.
Принимаются следующие проектные марки но морозостой-
кости каменных материалов для фундаментов (на всютолишну),
возводимых во всех строительно-климатических зонах, в зави-
симости от предполагаемого срока службы конструкций:
Е15-Е35. Проектные марки по морозостойкости устанавливают
только для материалов, нз которых возводится верхняя часть фун-
даментов до половины расчетной глубины промерзания i рунта.
Минимальные марки растворов кладки ниже1 гидроизоля-
ционного слоя устанавливают в зависимости от влажности грун-
та и степени долговечности здания, применяя преимущественно
цементные, цементно-известковые н цементно-глиняные ра-
створы марок 10 50.
Уширение фундаментов к подошве, а также переход ленточ-
ных фундаментов о г одной глубины заложения к другой делает-
ся уступами. При изменении глубины заложения ленточных
фундаментов в плотных грунтах отношение высоты уступа к его
длине должно быть не более 1:1 и высота уступа - не более' 1 м.
При неплотных грунтах отношение высоты уступа к его длине'
должно быть не более 1:2 и высота уступа - нс более4 0,5 м. Высо-
та уступа при уширении фундамента к полонии1 принимается
для бутобетона нс менее 30 см, а для бутовой кладки - в 2 ряда
кладки (35-60 см).
Учитывая физики-механические свойства материалов клад-
ки фундаментов (хорошо сопротивляются сжатию, плохо -
растяжению), конструируют их таким образом, чтобы исклю-
чить возможность появления в кладке растягивающих напряже-
ний (главные растягивающие напряжения от среза и изгиба).
184
(остнгается это назначением соответствующего соотношения
высоты фундамента к размеру его основания (рис. 6.1, а)
2 •
<««)
.1 также отношения высоты отдельных уступов фундамента
к их ширине. За а в этом случае принимают угол, близкий к углу
распространения в кладке фундамента вертикального давления.
I • ।
а б
Рис. 6.1. Схема фундамента под каменный столб (а) и план фундамента (б)
Мысленно выделенная в конструкции фундамента пирами-
да с основанием Лф, высотой Нф и гранями, составляющими с ос-
нованием угол а, определяет область конструкции, где действу-
ют лишь сжимающие' (от вертикальной нагрузки на фундамент)
напряжения. 11а пряжен ное состояние фундамента эквивалентно
напряженному состоянию этой пирамиды. Появление растяги-
вающих напряжений в такой конструкции фундамента исключа-
ется. Величина у гл а а зависит, прежде всею, от материала клад-
ки и определяется экспериментальным путем. Значение коэф-
фициента k = rga = с/т зависит от материала кладки и расчетно-
। о давления на грунт р(сх).
Минимальные отношения высоты уступов к их ширине дол-
жны быть не менее значений, приведенных в табл. 6.1. В этом
случае проверка уступов на изгиб и на срез нс требуется.
185
Таблица 6.1
Минимальные отношения высоты уступов к их ширине
для бутобетонных и бутовых фундаментов
Классы бетона Марка раствора Давление р на грунт при расчетной нагрузке. МПа (кгс/см2)
а £0,2 (2,0) с > 0,25 (2,5)
В3,5-В7,5 50-100 1,25 1,5
В1-В2 10-25 1,5 1,75
• 4 1,75 2,0
Толщина стен из бутобетона в фундаментах и подвалах при-
нимается не менее 35 см, а размеры сечения столбов - не менее
40 см; при бутовой кладке толщина стен принимается не менее
50 см, а размеры сечения столбов - не менее 60 см.
В железобетонных фундаментах отношение высоты уступов
к их ширине определяется из расчета прочности.
При толщине фундамента, меньшей, чем толщина стены
первого этажа, ширина свеса стены первого этажа над фундамен-
том не должна превышать 10 см, при этом толщина стены перво-
го этажа не должна превышать толщину фундамента более чем
на 20 см, а участок стены первого этажа, расположенный непос-
редственно над обрезом, должен быть армирован сетками.
В случае, когда толщина фундамента меньше толщины сте-
ны, расположенной непосредственно над ним, следует учиты-
вать случайный эксцентриситет е - 4 см, величина которого сум-
мируется с величиной эксцентриситета равнодействующей про-
дольных сил.
Расчет и конструирование каменного фундамента под цент-
рально загруженный столб при известной расчетной нагрузке
N и расчетном сопротивлении грунта сжатию сводится к оп-
ределению его геометрических размеров, обеспечивающих допу-
стимое (под подошвой фундамента) давление на грунт и исклю-
чающих развитие в кладке фундамента растягивающих напря-
жений. Кроме того, требуется проверка прочности фундамента
на местное сжатие по сечению, контактирующему со столбом
(стеной).
Размер подошвы квадратного в плане фундамента
(рис. 6.1) определяется по формуле
[n-N„
(6-2)
186
где аф - размер стороны подошвы фундамента;
N„ - нормативное значение действующей на фундамент вертикальной
внешней нагрузки;
п - 1,05-1,1 - коэффициент, учитывающий собственный вес фунда-
мента и грунта на его обрезах в размере 5-10 % от величины
Ry - расчетное сопротивление грунта сжатию;
(6.3)
где W- расчетное значение действующей на фундамент внешней нагрузки;
- 1,15 - усредненный коэффициент надежности по нагрузке.
Высоту фундамента Нф (рис. 6.1, а) определяют по формуле
а.-Ь
нф = ^--к, (6.4)
принимая k в зависимости от материала кладки и расчетного дав-
ления р на грунт (табл. 6.1). При этом Р “ й2 .
Прочность фундамента на местное сжатие определяется
предельной для этих условий нагрузкой на кладку фундамента
Nct которая должна удовлетворять условию Nc > N, где Nc
определяется по формуле (3.9). При определении /^коэффици-
ент £ определяется при
( 2-сГ
Л= £+— и
I к J
Лс=/>2(рис. 6.1, б);
$/= 1,0и(/= 1,0.
Расчет и конструирование фундамента под центрально за-
груженный столб при выбранном материале кладки фундамента
выполняется по следующему плану:
-определяют нормативное значение нагрузки от действую-
щей от столба на фундамент расчетной нагрузки М
-предварительно оценив величину давления р и приняв
по табл. 6.1 коэффициент k, определяют высоту фундамента Нф\
- по Нф и аф строят «пирамиду сжатия» в соответствии
с рис. 6.1, а и, разбив далее Нф на определенное число ступеней,
описывают (уступами) фундамент по граням пирамиды.
Следует отметить, что размеры фундамента необходимо ок-
руглять (в большую сторону) до величин, удобных для практи-
ческого использования на практике. Если кладка фундамента
187
выполняется из камней правильной формы (например, из кир-
пича), размеры Пф. Нф и размеры уст упов фундамента должны
позволить выполнить фундамент из целого числа этих камней
с учетом швов между ними. Если кладка фундамента выполняет-
ся из камней неправильной формы или требуется устройство опа-
лубки (например, бутобетон), то основные размеры фундамента
удобно назначать кратными 5 см. Размеры фундамент а, для устрой-
ства которых требуется опалубка, целесообразно назначать и крат-
ными 30 см, если это нс ведет к заметному перерасходу материалов;
- проверяют прочность законструпрованного фундамента
на местное сжатие. Если условие (3.9) нс удовлетворяется, необ-
ходимо, к примеру, увеличить размеры сечения пи низу столба,
сделав так называемую распушку и уменьшив за счет этого на-
пряжения смятия в основании столба (рис. 6.1).
Расчет лен точных каменных фундаментов выполняется но
схеме, аналогичной приведенной выше. При этом длина рассчи-
тываемого участка фундамента принимается исходя из удобства
сбора нагрузок на пего (равной 1 и. м.; расстоянию между осями
оконных проемов в наружных стенах; расстоянию между осями
внутренних от дельно с гоя щи.ч опор (столбов, колони) при расче-
те фундаментов под наружные стены и т. и.).
При центральной нагрузке ширина подошвы ленточного
фундамента определяется по формуле
(6.5)
где - нормативная вертикальная нагрузка, действующая на длине рас-
считываемого участка фундамента, включая его вес;
~ расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента:
/ - принятая длина рассчитываемого участка фундамента.
Высота ленточных фундаментов определяется как и для от-
дельно стоящих фундаментов под столбы по методике, изло-
женной выше.
6.2. Степы подвалов
Фундаменты степ подвалов закладываются на глубине
не менее 50 см ниже уровня пола подвального помещения. На-
ружные стены подвалов находятся под воздействием (рис. 6.2):
188
Рис. 6.2. Расчетная схема и эпюры изгибающих моментов для стен подвалов
-массы вышележащей части стены Л', приложенной цент-
рально или внецентренно:
- внецентренно приложенной нагрузки Рот перекрытия над
подвалом;
-бокового давления грунта q с учетом временной! нагрузки
на поверхности земли qH{,, принимаемой равной 10 кН/м2 (при
отсутствии специальных требований) с коэффициентом надеж-
ности по на» рузке для нее Y[= 1 »-•
Для удобства расчета временную нормативную нагрузку на
поверхности земли заменяют добавочным эквивалентным слоем
ipyina высотой Иравным
= (6.6)
• к* “ нормативная нагрузка на поверхности земли:
у - объемная масса ipyina
При расчете степа подвала рассматривается как стойка ши-
риной! 1 м (или другой приня гой ширины) с шарнирными опора-
ми, расположенными па уровне низа подвального перекрытия и
низа фундамента. Если же пилы подвала устраиваются раньше
обратной засыпки грунтом снаружи стен подвала, то это приво-
ди г к улучшению работы стены подвала, гак как нижний шарнир
189
будет в уровне пода подвала и длина стоики сократится
(рис. 6.2). Принятие шарнирной опоры внизу связано с тем. что
стены подвала обладают значительно полыней жесткостью, чем
жесткость заделки подошвы фундамента в грунте.
Эпюра бокового давления грунта на стену подвала пред-
ставляет собой трапецию <• верхней и нижней ординатами qf и г/?:
</. = •/ Hr.., I ->5° - 1; (6.7)
К - /
, 1 -У' и и 1 ( 1-е
Ч- = У о - Z Л- Н...., + Н, -1К р? - - Jt (6.8)
где у, - коэффициент надежности но нагрузке для временной нагрузки на
поверхности земли;
у(! - го же. для объемны"! массы грун та, принимаемой по разделу 1.1;
А - расчетная ширина пены при наличии оконных проемов- расстоя-
ние между осями оконных проемов; в случае глухой стены • участок стены
шириной 1м;
/Л - высота эшоры давления груша;
<р расчетный угол внутреннего трения грунта, определяемый
но СНиП 2.02.01-КГ.
(/гена подвала рассчитывается па внецси гренпое сжатие.
Моменты в стене <и* бокового давления грунта могут быть опре-
делены по формуле
!де //, - расчетная высота стены ноднала:
» расстояние от верха с гены подвала до рассматриваемо! о сечения.
Если //? = Hi, то приближенно можно считать, что макси-
мальный момент М{будет на расстоянии .т 0,6 Нг и равен
Ч-ач = (0.056 - гд -г 0.064-!/, )• Hr . (6.10)
Характер эпюр изгибающих моментов показан на рис. 6.2.
Если ось вышележащей стены совпадает с осью стеньг подвала,
то нагрузка от вышележащих .л ажей считается приложенной
центрально.
190
Если глНщииа стены подвала меньше толщины вышележа-
щей стены, то при расчета учитывается случайный экспснтриси-
|«-г с = 4 см, который суммируется с эксцентриситетом равнодсй-
• гвующей щюлольных спя. Вышележащая стена должна быть про-
i.'. pcna при этом на местное сжатие в уровне верха стены подвала.
От действия вертикальных сил и горизонтального давления
ipyina строится суммарная эпюра моментов. Расчетом на вне-
центрснное сжатие проверяются сечения стены, в которых мо-
менты пли продольные силы имеют максимальные значения.
6.3. Перемычки
Основным видом перемычек в каменных стенах являются
< борные железобетонные перемычки, которые рассчитываются
как балки на нагрузки, у казанные ниже [20]. В виброкирпичпых
панелях проемы перекрывают армокирничными перемычками.
В строительстве применялись и сборные армокирничнтяе пере-
мычки. Описание нагрузок, принимаемых при расчете указан-
ных типов перемычек, приводится ниже. Расчет их несущей спо-
собности принципиально не отличается от расчета продольно
шмированиых изгибаемых элементов 12|.
11 иже рассматриваются в основном неармированные камен-
ные перемычки, которых достаточно много в ранее построенных
маниях, Они также допускаются к применению в настоящее
время и выполнены из штучного кирпича или камня.
Существуют следующие типы каменных перемычек: рядо-
вые, клинчатые и арочные (лучковые) (рис. 6.3). Рядовые пере-
мычки выкладывают из горизонтальных рядов кирпича (камня),
|..1ннчатые и арочные - из кирпича на ребро. Рядовые перемыч-
i.h более простые в исполнении, клинчатые - позволяют обой-
шсь при их кладке растворами низких марок и применимы при
возведении в зимних условиях: арочные применяют обычно
ниш» как элементы оформления фасадов. Предельные пролеты
нсармированпых перемычек зависят от марок камня и раствора
и. как правило, не превышают 2.0 м для рядовых и клинчатых
перемычек и 4,0 м для арочных (табл. 6.2).
/Я/
11
в
Рис. 6.3. Типы каменных перемычек: а - рядовые; б - клинчатые; в - арочные
(лучковые)
192
Таблица 6.2
Предельные пролеты перемычек, м
Марка раствора Рядовые перемычки Клинчатые перемычки Арочные перемычки с подъемом
1A+’/i2 пролета ‘/з+Уб пролета
50-100 2,00 2,00 3,50 4,00
25 1,75 1,75 2,50 3.00
10 - 1,50 2,00 2,50
4 * 1,25 1 1,75 2,25
Примечания: 1. В таблице приведены предельные пролеты перемычек из камней
(кирпича) марок 275; при марках камней 35-50предельные пролеты уменьша-
ются на 20%, а примарках 15-25 - на 30%.
2. Арочные перемычки с пролетами больше указанных в таблице конструиру-
ются и рассчитываются как арки.
Марка раствора в рядовых перемычках должна быть не ме-
нее 25. Перед кладкой рядовой перемычки на опалубку наносят
слой раствора в 2-3 см и в него укладывают стержни из арматур-
ной стали сечением 0,2 см2 на каждые 13 см толщины стены. Об-
iee число стержней должно быть не менее трех. Арматуру заво-
хят за края проема не менее чем на 25 см (у гладких стержней,
диаметр которых должен быть не менее 6 мм, на концах устраи-
вают крюки). Арматуру устанавливают для предотвращения вы-
падения камней из нижнего ряда, в расчете ее не учитывают.
Участки стен между рядовыми кирпичными перемычками
при простенках шириной менее 1 м необходимо выкладывать на
том же растворе, что и перемычки.
Конструктивной высотой hk рядовой перемычки является
высота пояса кладки на растворе повышенной марки (> 25)
(рис. 6.3, а). Для клинчатых и арочных перемычек за конструк-
тивную высоту принимают высоту кладки на ребро
(рис. 6.3, б, в). Наименьшая конструктивная высота неармиро-
ванных каменных перемычек указана в табл. 6.3.
Таблица 6.3
Наименьшая конструктивная высота псэремычек
(в долях пролета)
Марка раствора Рядовых Клинчатых Арочных
из кирпича из камня
25 и выше 0,25 0,33 0,12 0,06
10 - - 0,16 0,08
4 - - 0,20 0,10
Примечание. Конструктивная высота рядовых перемычек должна быть не ме-
нее 4 рядов кирпича, а перемычек из камней - не менее 3 рядов камня
•5 А. И. Бедов. А. И. Габитов
193
Нормированные каменные перемычки нельзя применять
при следующих условиях:
- пролеты превышают предельные по табл. 6.2;
- попадание балок, панелей и плит перекрытий в пределы
необходимой конструктивной высоты перемычек hk;
- наличие в здании вибрационных воздействий;
- неоднородный грунт основания, когда возможны неравно-
мерные осадки стен.
Экспериментальные исследования рядовых перемычек
с доведением их до разрушения показали, что в стадии разруше-
ния происходит отслоение перемычки от верхней кладки стен; тре-
щина отслоения спускается ступенями к пятам, а снизу перемычки
в середине пролета появляются трещины разрыва (рис. 6.4, а).
а
вания трещин; б - схема усилий в перемычке
194
Результаты экспериментов показали, что при таком харак-
тере разрушения рядовая перемычка в предельном состоянии
работает как арочная конструкция, и в ней действуют силы рас-
пора. На основании этих экспериментов А. А. Гвоздевым предло-
жен метод расчета перемычек по стадии разрушения с расчетной
схемой в виде трехшарнирной арки (рис. 6.4, б).
Таким образом, по статической схеме работы арочные, а так-
же рядовые и клинчатые перемычки являются распорными кон-
струкциями. Распоры смежных перемычек, лежащих на одном
уровне, взаимно погашаются. Поэтому в промежуточных
перемычках конструкции для восприятия распора не требуются.
Распор перемычек у крайних оконных проемов передается на уг-
ловые простенки, вызывая в них изгиб и срез. Если угловые про-
стенки не могут воспринимать эти усилия, то крайние перемыч-
ки выполняют армированными стальными затяжками. В этом
случае арматурные стержни затяжки заводят за края проема не
менее 50 см, а при малой ширине угловых простенков концы
стержней анкеруются с помощью шайб, приваренных короты-
шей и т. п.
Расчет перемычек
За расчетную высоту перемычки с принимают ее высоту от
низа (от уровня пят) до уровня опирания на нее балок, панелей
или плит перекрытия. При отсутствии нагрузки от перекрытия с
принимают равной трети пролета I. Если для рядовых перемычек
такие значения с превышают конструктивную высоту , то для
них принимают с = Л* (в арочных перемычках в расчетную высо-
ту включают и высоту подъема перемычки).
Перемычки в стенах, возводимых в летних условиях, рас-
считывают на нагрузку от прямоугольника стены над проемом
высотой 1/3 и на нагрузки от перекрытий (опорные реакции ба-
лок, плит и т.п.), попадающие в прямоугольник стены над про-
емом высотой до /. Перемычки стен, возводимых в зимних усло-
виях, рассчитывают для стадии оттаивания на нагрузку от пря-
моугольника стены высотой /и на нагрузку от перекрытий, попа-
дающих в прямоугольник стены высотой 21.
Нагрузку от кладки и перекрытий, не попадающих в указан-
ные прямоугольники, в расчетах каменных перемычек не учиты-
вают.
13’
195
В соответствии со схемой, представленной на рис. 6.4, б, ве-
личина расчетного распора Н рядовых, клинчатых и арочных пе-
ремычек определяется по формулам:
в перемычках без затяжек
(6.11)
в перемычках с затяжкой
М
(6.12)
где М - величина наибольшего расчетного изгибающего момента в перемыч-
ке, определяемая как для свободно лежащей балки, от собственного веса пере-
мычки и от давления концов балок, прогонов и настила, опирающихся на пере-
мычку;
с - расчетная высота перемычки;
h0 - расстояние от верха расчетной части перемычки до оси затяжки;
d - расстояние кривой давления в замке от верха перемычки и от низа
перемычки в пятах (расстояние сил Н от верха или от низа перемычки), при-
нимаемое по табл. 6.4.
Таблица 6.4
Величина d в долях от расчетной высоты перемычки с
Марка раствора Марка кирпича и камня 75 и выше Марка камня 50 и ниже
100 0,10 •
75 0,11
50 0,12 0,15
25 0,15 0,20
10 0,20 0,25
4 0,25 0,30
Прочность кладки перемычки в замке и пятах (на опорах)
проверяется на внецентренное сжатие на воздействие распора Н,
который рассматривается как внецентренно приложенная в го-
ризонтальном направлении сила с эксцентриситетом е^=0,5с -
При этом расчет растянутой зоны перемычки по раскрытию тре-
щин не производится.
Если в крайних перемычках у углов здания не делают сталь-
ных затяжек, то необходимо дополнительно проверить
их по прочности на срез в пятах и угловые простенки на внецен-
тренное сжатие в плоскости стены при действии вертикальной
продольной силы и распора Н. При проверке углового простенка
196
на внецентренное сжатие величина эксцентриситета равнодей-
ствующей обеих сил в сечении простенка на уровне подоконника
не должна превышать eu=QJy.
Если сопротивление пяты срезу или углового простенка
на внецентренное сжатие недостаточно, то для восприятия рас-
пора в перемычках требуется установка стальных затяжек.
Сечение затяжек определяется из условия
ff<R,As, (6.13)
где Rs - принимается по табл. 1.16;
Лл - площадь сечения затяжки.
При применении железобетонных перемычек, кроме их рас-
чета как изгибаемых железобетонных элементов на нагрузки,
указанные выше, должна также проверяться прочность кладки
при смятии под опорами перемычек. При расчете кладки на смя-
тие в опорных сечениях перемычку следует рассчитывать
как балку, заделанную на опорах (раздел 6.4), при этом должно
соблюдаться условие
М. __ . ..
— <N, (6.14)
где М - изгибающий момент в перемычке в зоне заделки;
- усилие защемления опоры перемычки, действующее по контакту
с кладкой над опорой перемычки, от веса кладки и других вертикальных
нагрузок;
а - глубина заделки перемычки.
При определении усилия N допускается включать вес клад-
ки и нагрузки от перекрытий за пределами опоры перемычки,
ограниченный углом 40° от вертикали.
Эксцентриситет приложения нагрузки относительно сере-
дины заделки определяется по формуле
Л/
e»=-Q, (6.15)
где Q - опорная реакция перемычки.
Если условие (6.15) не соблюдается, то перемычка рассчи-
тывается как свободно лежащая балка и расчет кладки на смятие
под ее опорами производится по указаниям раздела 3.3.
6.4. Опирание элементов конструкций на кладку
В местах опирания конструктивных элементов на кладку
(балок, лестничных маршей if т. д.) производится ее расчет
на смятие. При необходимости повышения несущей способнос-
ти опорного участка кладки на смятие могут применяться:
а) сетчатое армирование опорного участка кладки;
б) опорные распределительные плиты;
в) распределительные пояса при покрытиях больших про-
летов, особенно в зданиях с массовым скоплением людей (кино-
театры. залы клубов, спортзалы и т. п.);
г) пилястры;
д) комплексные конструкции (железобетонные элементы,
забетонированные в каменную кладку);
с) кладка из полнотелого кирпича верхних 4 -5 рядов в мес-
тах опирания на нее элементов.
Под опорными участками элементов, передающих местные
нагрузки на кладку, наносится слой раствора толщиной не более
15 мм. В местах приложения местных нагрузок, в случае необхо-
димости но расчету на смятие, предусматривается установка рас-
пределительных плит толщиной, кратной толщине рядов клад-
ки, но не менее 15 см, армированных по расчету двумя сетками
с общим количеством арматуры не менее 0,5% от объема бетона.
Распределительная плита рассчитывается на местное сжатие,
изгиб и скалывание при действии местной нагрузки, приложен- ,
ной сверху, и реактивного давлен ия кладки снизу. Возможна ус-
тановка металлической плиты толщиной не менее 20 мм или па-
кета из нескольких пластин меньшей толщины.
Длина распределительной плиты / (рис. 6.5, а), если она
не ограничена размерами сечения кладки, должна быть больше
длины опорного конца балки /г Размер /определяется расчетом.
При опорном давлении однонролетных балок, прогонов
и т. п. более 100 кН укладка опорных распределительных плит
является обязательной, даже если это не требуется по расчету, (
а толщина их должна быть не менее 22 см. При расчете* распреде-
лителыюй плиты с<х:редоточенпая сила заменяется нагрузкой, рав-
номерно распределенной по площади смятия, имеющей ширину b
опорного участка, опирающегося на плиту элемента, и длину, рав-
ную 2 ц где v- расстояние от внутреннего края плиты или фиксиру-
ющей прокладки до оси нагрузки (рис. 6.5).
198
Рис. 6.5. Схема нагрузок и напряжения при расчете опорной плиты:
j опирание балки без фиксирующей прокладки, б то же с прокладкой
В расчетной схеме? распределительное устройство заменяет-
ся поясом (столбом) кладки, имеющим размеры в плане те же,
ч । о и распределительное устройство с эквивалентной iго жестко-
<1и высотой, определяемой по формуле
(6.16)
। ле Е{), - соответственно модуль упругости материала распределительного
устройства п его момент инерции (для железобетонной подушки Ер=0,85Еь):
I: - модуль упругости кладки, принимаемый Е “ 0.5Ео:
d - ширина полосы опирания подушки на кладку.
Напряжения в кладке вод рас предел и тельными устройства-
ми определяются по формулам, приведенным в табл. 6.5.
В этих формулах 5 - радиус влияния местной нагрузки,
равный
д-= л-•///?. = 1,57 -/7 , (6.17)
не И - расстояние от уровня. в котором приложена местная нагрузка, до
jмтсчитымаемого сечения.
При расчете сечения под распределительным устройством
П = H(h а в расположенных ниже сечениях // = Н{) + //?,
где /// - расстояние от ннжней поверхности распределительного
устройства до рассчитываемого сечения.
199
200
Таблица 6.5
Напряжения в кладке под распределительными устройствами
Продолжение табл. 6.5
202
Продолжение табл. 6.5
2 3
ai<s a2>So a2 щ < — 2 ,so<a2 для затвердевшей кладки: u£12 см>Н для свежей или оттаявшей кладки: и>24 см>2Н Нагрузка q погашает растягивающие напряжения под плитой У (. Л I сг0 = I +0,41—тт 0 2аД H2J. 2N ст0(а, +j0)
' а, . <70-0,158+0,85^; 80-0,4/7^0,65
а} и а2 больше s+b/2 и одновременно Ь<2$ q о II । м ^19: •
Продолжение табл. 6.5
203
1 2 3
7. •f i— hj f* f* p -fl—-—1 -—t ini * t11 IF' aj и a2 > s+b/2 и одновременно b>2s 1 II о b
oo 1 /- "I—t— ! ia / ~— I \ /= ° ! £e= . --t J . г ! *-+ ! W ° b a<s + - 2 и одновременно b<2s <7о=^7(1 + Лг) 2aa ; 2aa ; и яН-^Ъ
204
Окончание табл. 6.5
Примечание: q - нагрузка; d - толщина элемента.
Размеры распределительного устройства (или размеры ос-
нования конструкции, создающей местную нагрузку) назнача-
ются из условия
<0,8(£и Ru- см. выше). (6.18)
Подушка распределяет сосредоточенную нагрузку на длине
не более 1,57Но, поэтому бесполезно подушку под сосредоточен-
ным грузом делать более длинной.
При местных краевых нагрузках, превышающих 80% рас-
четной несущей способности кладки при местном сжатии (см.
формулу выше), предусматривается армирование опорного уча-
стка кладки сетками из стержней диаметром не менее 3 мм с раз-
мером ячейки не более 60x60 мм, уложенными не менее чем в 3
верхних горизонтальных швах.
Расчет кладки на смятие под опорами свободно лежащих
изгибаемых элементов производится в зависимости от факти-
ческой длины опоры а\ и полезной длины aQ (рис. 6.6). Эпюра на-
пряжений под концом балки принимается по трапеции при
а\ < ао или по треугольнику при ах > Допускается принимать
треугольную эпюру с основанием - at, если длина опорного
конца балки меньше ее высоты.
Полезная длина опоры определяется по формуле
а б
Рис. 6.6. Распределение напряжений под концом балки:
а - эпюра напряжений- трапеция (af<a0); б - то же, треугольник (af>a0)
205
Краевые напряжения при эпюре в виде трапеции:
(ga
= "г—;
t%a (6,20)
amin - <т0 -с-a,-,
лип v 1 ‘
„ - 2
™ ^а,-Ь-
при эпюре в виде треугольника:
гт
w а~^-ь-
Ь ' ширина опорного участка балки, плиты настила или распредели-
тельной плиты под концом банки;
с - коэффициент постели при смятии кладки ноя концом балки;
а - угол наклона оси балки на опоре.
Коэффициент постели определяется по формуле:
50-Я
- для затвердевшей кладки - с = —-^-L; (6.21)
35 А,
- для свежей кладки - с, = —-—,
b
где /?|Н - временное сопротивление сжатию кладки на растворе марки 2.
Для свободно лежащих балок при равномерной нагрузке
(6-22>
где /- пролет балки:
Е! - жесткость балки.
Прочность кладки на смятие обеспечивается при выполне-
нии условия
Q<p-d-R(-Ac, (6.23)
где Л - площадь смятия, на которую передается нагрузка:
коэффициент полноты эпюры давления:
206
при эпюре в виде трапеции:
I
ш =-----------------
2-ст,
при треугольной эпюре
^ = 0,5;
4 •*>;
Л=". h
(6.24)
(6.25)
d= 1,5 - 0,5-^-для кирпичной и вйброкирпичной кладки, а
1акжс кладки из сплошных камней или блоков, изготовленных
из тяжелого и легкого бетона;
d = 1,0 - для кладки из пустотных бетонных камней или
сплошных камней и блоков из крупнопористого и ячеистого бе-
юна;
IL = g-R- расчетное сопротивление кладки на смятие, опре-
деляемое по формуле (3.10).
6.5. Анкеровка стен и столбов
На стены и столбы у верхнего перекрытия действует сила
(2 = М/Нф отрывающая их от перекрытия. Для восприятия этих
сил, а также сил, возникающих из-за продольного изгиба стены,
неоднородности материалов кладки и отклонений оси стены
от вертикали вследствие неточностей при возведении кладки,
следует анкеровать перекрытия в кладке.
Анкеровкой могут служить трение и сцепление в опорах
хкелезобетонных перекрытий, специальные анкеры, устраивае-
мые в копнах балок перекрытий, выпуски отрезков арматуры
из швов между сборными железобетонными плитами перекры-
тий и т. п.
Расстояние между анкерами балок, опирающихся на стены,
л также между анкерами, связывающими стены с перекрытиями
из сборных железобетонных плит, должно быть не более 6 м. Се-
чение анкеров принимается не менее 0,5 см2 (08). Самонесущие
с гены в каркасных зданиях должны быть соединены с колонна-
ми гибкими связями, допускающими возможность независимых
вертикальных деформаций стен и колонн. Эти связи устанавли-
ваются через 1,2 м по высоте колонн и обеспечивают устойчи-
207
вость стен, а также передачу действующей на них ветровой на-
грузки на колонны каркаса.
Стальные анкеры и связи в наружных, а также внутренних
стенах в помещениях с влажным или мокрым режимом должны
быть защищены от коррозии.
Расчетные сопротивления стали для анкеров и связей
в кладке принимаются равными:
- на растворе марки 25 и выше: А240 (A-I) - Rs = 200 МПа;
А300 (А-П) - Rs -250 МПа; В500 (Bp-I) - Rs -290 МПа;
- на растворе марки 10 и ниже: А240 (A-I) - Rs -115 МПа;
АЗОО (А-П) - Rs =140 МПа; В500 (Bp-I) - Rs =220 МПа;
При применении других видов арматурных сталей расчет-
ные сопротивления для них принимаются не выше, чем для ар-
матуры классов АЗОО (А-П) или В500 (Вр-1).
Расчет анкеров производится:
- при расстоянии между ними более 3 м;
- при несимметричном изменении толщины столба
или стены;
- для простенков при общей величине нормальной силы бо-
лее 1000 кН.
При расчете анкера проверяется его сечение, крепление
к прогону, настилу или колонне, а также заделка анкера в кладке.
Для решения этих вопросов необходимо сначала определить
усилия в анкере. Расчетное усилие в анкере слагается из двух
усилий:
Ns - Ai + A2i
где Л/ - горизонтальная опорная реакция (рис. 6.7, а),
А>=ТГ’ (6.26)
М - расчетный момент в стене на уровне низа перекрытий или покрытия
в местах опирания их настену на ширине, равной расстоянию между анкерами;
- высота этажа;
А2 - условная опорная реакция, которая может быть вызвана внецент-
ренным приложением нагрузок вследствие возможности производственных
отклонений стены от вертикали или неоднородностью кладки.
Согласно рекомендациям [ILA?- 0,01W, где N- расчетная
нормальная сила в уровне расположения анкера на ширине, рав-
ной расстоянию между анкерами.
208
1-1
План
Рис. 6.7. К расчету анкера: а - определение усилия в анкере; б - кладка, вов-
лекаемая в работу при выдергивании анкера
Таким образом, расчетное усилие в анкере определяется
по формуле
N, =%-+<),01 N. (6.27)
**st
Теперь можно решить все вопросы, связанные с анкеровкой
стен:
- определить требуемое сечение анкера As = Ns/Rst
но As > 0,5 см2;
- найти требуемые параметры сварных швов (толщину, дли-
ну), прикрепляющих анкер к балке, прогону, колонне и т. п.
по известному усилию Ns;
- определить прочность заделки анкера в стену, которая за-
висит от сопротивления кладки срезу по горизонтальным швам,
расположенным под анкером и над ним. Распределение давле-
ния в кладке принимается под углом 45ф (рис. 6.7,6).
Расчетное усилие в анкере должно быть меньше (или равно)
суммарного сопротивления заделки по расчету на срез кладки
и трение:
N3 £2а(а+б)-(/?,9+О,8л-//-сто),
(6.28)
где а - глубина заделки анкера;
b - длина поперечного штыря анкера;
14 А. И. Бедов. А. И. Габитов
209
R4 - рас’к гное <*ип|к.гпшл<*ш|с кладки срезу;
Лг - коэффициент, принимаемый равным 1.0 для кладки из полнотело- I
го кирпича и камней и 0.5 - для кладки ил пустотелого кирпича и камней с '
нертика 1Ы1ЫММ пустотами, а также для кладки из рваного бутового камня;
// -- коэффициент Греция по ншу кладки, принимаемый для кладки из
кирпича и камней np:ii<ii.T>>iioii формы равным 0.7;
а„ среднее напряжение сжатия при нэпмепыней расчетной нагрузке, •
определяемой с коэффициентом надежности по нагрузке у, - 0.9. «
I
I
б.б.Висячис стены и поддерживающие их конструкции j
Висячими называют стены, которые опираются не па фуп- 1
даменты. а на рандбалки иди обвязочные балки. Висячими можно I
считать также и опертые на перемычки участки стен над проемами, г.
Во всех этих случаях конструкции, поддерживающие стены, I:
имеют конечную жесткость, иод действием нагрузки они дефор- |j
мируютс.я. Это приводит к перераспределению напряжений Г
(давления) между кладкой! и поддерживающей конструкцией.1
Эпюра напряжений по длине стены становится неравномерной. I
Длина эпюры и интенсивность распределения давления за- 1
висит от жесткости балки и кладки. А так как жесткость этих эле- I
ментон в свою очередь является функцией ряда других факто- Il
ров, то на распределение давления оказывают влияние стагичес- I
кая схема балки, прочность раствора и степень его затвердения. I
высота кладки, наличие проемов и размещение проемов и др. |
Таким образом, система «каменная стена - поддерживаю-
щая конструкция» работает как балка-стенка, состоящая из двух
упругих материалов, нелинейность деформаций которых учиты-
вается уменьшением их модулей упругости. Величина этих мо-
дулей принимается:
- для каменной кладки /:
- для жслсзобсюнной балки /Г/,“0.85-/^:
- для стальной балки /:\.
Статический расчет балкп-стенки является трудоемким, по-
этому нормами (11 разрешается применять упрощенные методы.
Задача любого метода заключается в установлении характе-
ра распределения давления ио поверхности контакта стены
и балки и в определении величин напряжений в любой! точке
по се длине. Имея эти данные, можно проверить прочность
210
i. '13ДКИ и. приняв эпюру напряжений за нагрузку, рассчитать
• ылку, лежащую на упругом основании.
Сущность упрощенных методов заключается в следующем:
1. При малой жесткости в своей плоскости кладка стены рас-
• матрнвается только как нагрузка на балку. Это возможно:
а) при высоте стены меньше половины пролета балки,
п.1 которую эта стена опирается;
6) при неотвердевшем или слабом растворе. В этом случае
и.।грузка на балку определяется:
- при кладке из кирпича, керамических или бетонных кам-
ней, если кладка выполнена в летних условиях - от высоты клад-
i.n, равной 1/3 пролета, в зимних условиях - от высоты кладки,
равной целому пролету;
- при кладке из крупных блоков - от высоты, ранной 1/2
пролета, но не менее высоты одного ряда блоков;
- при наличии проемов и высоте пояса кладки от верха балок
!«| подоконников менее 1/3 пролета следует учитывать также вес
|. 1адки до верхней грани железобетонных или стальных перемы-
чек; при каменных перемычках учитывается вес кладки стен
io отметки, превышающей отметку верха проема на 1/3 его
ширины;
в) в сложных условиях, например, при большом количестве
нерегулярно расположенных проемов, нагрузка на балку прини-
мается от всей опертой на нее стены. Распределение ее считается
равномерным в пределах каждого простенка.
2. При отвердевшем растворе и высоте стены не менее поло-
ни ны ее пролета, т. е. в случаях, не перечисленных в п. 1, длина
•шоры распределения давления определяется в зависимости
• и жесткости балки и кладки. При этом рандбалка заменяется эк-
вивалентным по жесткости условным поясом кладки, высота ко-
i« «рого определяется по формуле
<6-29>
> н- В жесткость рандбалки;
h - толщина стены.
Для железобетонных балок, жесткость которых зависит
• о уровня их загружеиня. величину В в первом приближении
можно определить по формуле
£ = 0,85^^. (6.30)
В процессе расчета эту величину методом последователь-
ных приближений следует уточнить по правилам расчета
железобетонных конструкций.
Жесткость стальных рандбалок определяют как произведе-
ние B=£s/s, где Es и /s - модуль упругости стали и момент инер-
ции сечения рандбалки.
Кладку висячих стен, поддерживаемых рандбал ками, следу-
ет проверять на прочность при смятии в зоне над опорами ранд-
балок. Длина эпюры распределения давления в плоскости кон-
такта стеньг и рандбалки определяется в зависимости от жестко-
сти кладки и рандбалки. Общая длина эпюры, ее форма и макси-
мальная ордината зависят от статической схемы балки, размера
опоры а и наличия проемов (рис. 6.8).
Рис. 6.8. Статические схемы балок и эпюры напряжений в них
Длина участка эпюры распределения давления в каждую
сторону от грани опоры принимается равной S - 1,57 Я0.
В кладке над промежуточными опорами неразрезных балок
эпюра должна приниматься по треугольнику при а <2-5
(рис. 6.8, а) или по трапеции при 3 S г а >2 8 (рис. 6.8, б) с мень-
212
шим ее основанием, равным a-2S. Длина участка стены /с,
на котором распределяется давление над опорой неразрезных
рандбалок, равна /с = а + 2-S.
Максимальная величина напряжений смятия сгс (высота
треугольника или трапеции) определяется из условия равенства
объема эпюры давления и опорной реакции рандбалки по фор-
мулам:
при треугольной эпюре давления ( а < 2-S )
при трапециевидной эпюре давления
0,5-ет (a-2S+a+2SYh = N=*0= —,
ah
(6.31)
(6.32)
где а - длина опоры (ширина простенка);
Если а > 3-5, то в формуле (6.32) вместо а следует прини-
мать расчетную длину опоры, равную ах = 3 • S, состоящую из двух
участков длиной по 1,5-S с каждой стороны опоры (рис. 6.8, в).
В кладке над крайними опорами-неразрезных балок, а также
над опорами однопролетных балок эпюра приближенно прини-
мается треугольной (рис. 6,8, г) с основанием
4 =*,+$„ (6.33)
где - длина участка распределения давления от грани опоры;
Я| - длина опорного участка рандбалки, но не более 1,5 Н (И - высота
рандбалки).
Максимальное напряжение над опорами балки в этом случае
2-N
(а|+5|)й
(6.34)
В кладке с проемами, расположенными непосредственно
над балкой, эпюра принимается по трапеции (рис. 6.9), причем
площадь треугольника, который отнимается от эпюры в преде-
лах проема, заменяется равновеликой площадью параллело-
грамма, добавляемой к остальной части эпюры. При расположе-
нии проемов на высоте над рандбалкой длина участка 5 соот-
ветственно увеличивается, т.к. принимается Hoi-Hq+H^
213
Рис. 6.9. Распределение напряжения в кладке над опорами висячих стен с
проемами
Расчет стен и балок производится дважды:
- на нагрузки, действующие в период возведений стен, когда
давление по плоскости контакта равномерное по всей его длине.
При кладке стен из кирпича, керамических камней или обыкно-
венных бетонных камней должна приниматься нагрузка
от собственного веса неотвердевшей кладки высотой, равной 1/3
пролета, для кладки в летних условиях и целому пролету - для
кладки в зимних условиях (в стадии оттаивания при выполне-
нии кладки способом замораживания). При кладке стен из круп-
ных блоков (бетонных или кирпичных) высоту пояса кладки,
на нагрузку от которого рассчитывают рандбалки, принимают
равной 1/2 пролета, но не менее высоты одного ряда блоков. При
наличии проемов и высоте пояса кладки от верха рандбалок
до подоконников менее 1/3 пролета следует учитывать также вес
кладки стен до верхней грани железобетонных или стальных
перемычек (рис. 6.9). При рядовых, клинчатых и арочных камен-
ных перемычках должен учитываться вес кладки до отметки,
превышающей отметку верха проема на 1/3 его ширины;
- на нагрузки, действующие в стадии эксплуатации, когда дав-
ление носит местный характер. В этом случае кладка стен работает
на смятие (местное сжатие) от усилий, представляющих собой
объем эпюры давления на рассчитываемом участке. Нагрузки опре-
деляют исходя из приведенных на рис. 6.8 эпюр давлений, передаю-
щихся на балки от опор и поддерживаемых балками стен.
214
При расчете на смятие кладки, расположенной под балкой,
за площадь смятия Ас принимается площадь в пределах эпюры
давления; полная расчетная площадь А принимается: для зоны,
расположенной над промежуточными опорами неразрезанных
балок, - как для кладки, загруженной местной нагрузкой в сред-
ней части сечения; для зоны над опорами однопролетных балок
или крайними пролетами неразрезных балок — как для кладки,
загруженной на краю сечения.
При расчете на смятие кладки под опорами (если опоры
каменные) площади Ас и А принимаются в пределах длины
опоры балки, но не более 3 • Н (где Н - высота балки).
Произведение \y-d в формуле (3.9), независимо от формы
эпюры давления, допускается принимать равным 0,75.
В случае необходимости кладка из кирпича и мелких камней
при высоте ряда до 150 мм может быть усилена сетками. При этом
принимается Rc = Rsk. При недостаточной прочности кладки из
камней с высотой ряда более 150 мм, для которых сетчатое арми-
рование является малоэффективным, следует увеличить жесткость
балок и тем самым — длину площади смятия.
Подбор сечения продольной и поперечной арматуры для же-
лезобетонных балок производится по максимальным величинам
изгибающих моментов и поперечных сил, определенным по двум
указанным выше случаям расчета; на эти же усилия проверяется
сечение стальных балок.
В сложных случаях (например, при расположении проемов над
опорами рандбалки, при двух или более вертикальных рядов про-
емов и др.) рандбалка приближенно может быть рассчитана на всю
нагрузку от стены, принимая равномерное распределение давления
в каждом простенке, опирающемся на рацдбалку. При этом прини-
мается, что к каждому простенку приложены нагрузки, находящие-
ся между осями примыкающих к простенку проемов. При симмет-
ричном расположении двух вертикальных рядов проемов нагрузку,
находящуюся между осями примыкающих к простенку проемов,
допускается умножать на коэффициент, равный 0,3. При этом вели-
чина опорных реакций рандбалки определяется по нагрузкам, дей-
ствующим в пределах ее длины без понижающих коэффициентов.
Поперечная сила у опор рандбалки принимается равной
равнодействующей всех нагрузок, расположенных в пределах
г/5
половины пролета рандбалки. отсекаемого наклонным сечением
(рис. 6.10). Расчет железобетонной рандбалки по наклонному
сечению на действие поперечных сил производится
по пп. 6.2.32—6.2.34 [3|, а стальной - пони. 5.12- 5.14 CI lirl I11'23-81*.
Рис. 6.10. Определение поперечной силы у опор рандбалки: 1 - опора;
2 - рандбалки
6.7. Карнизы и парапеты
Карнизы могут быть каменными (рис. 6.11, а) и
железобетонными (рис. 6.11.6).
а
Рис. 6.11.
Общий вынос карниза, образованного выпуском рядов
кладки, нс должен превышать половины толщины. При этом вы-
нос каждого ряда не может превышать 1/3 длины камня или кир-
216
пича. Каменные карнизы с выносом до 20 см выполняются
па том же раса воре, что и кладка верхнего этажа, а с выносом бо-
п*е 20 см марка раствора должна быть не ниже 50.
При необходимости устройства карнизов с выносами, пре-
вышающими половину толщины стены, применяются железобе-
кшные консольные плиты или балки.
Если устойчивость карнизов недостаточна, их укрепляют
.1 и керами, заделываемыми в кладку. Расстояние между ними не
1О.1ЖНО превышать 2 м при их закреплении отдельными шайба-
ми и 4 м - при закреплении за продольную балку пли за концы
прогонов.
При сборных карнизах из железобетонных элементов в
процессе возведения должна быть обеспечена устойчивость каж-
1<1го элемента.
Длина анкеров должна быть такой, чтобы их заделка
располагалась не менее чем па 15 см ниже того сечения, где они
фебуются по расчету. При железобетонных чердачных иерекры-
। иях копны анкеров рекомендуется заделывать под перекрытиями.
Для предохранения анкеров от коррозии или воздействия
высоко]”! температуры при иожаре их необходимо заделывать в
ь.чалку на расстоянии 1/2 кирпича от внутренней поверхности
смены. При необходимости расположения анкеров снаружи
к кики они должны быть покрыты слоем цементной штукатурки
н>лшиной 3 см (от поверхности анкера).
Расчет верхних участков стен в сечении, расположенном не-
посредственно под карнизами, производится для двух стадий:
зля незаконченного здания, когда отсутствует крыша и чердач-
ное перекрытие, и для законченного.
За расчетную единицу длины карниза принимают длину
• норного элемента, но не более 2 м, т. е. величину, кратную
расстоянию между анкерами.
При расчете карнизов для незаконченного здания учитыва-
ю[ следующие нагрузки (рис. 6.12, а):
а) создающие опрокидывающий момент относительно на-
ргжиой грани стены:
расчетную от собственного веса выносной части карниза и
••налубки (для монолитных железобетонных и железокирпич-
ных карнизов), если она поддерживается консолями или подко-
• ами. укрепленными в кладке;
277
временную расчетную по краю карниза от веса рабочего с
инструментом Р= 100 кг на 1 м карниза или на один элемент сбор-
ного карниза, если он имеет длину менее 1 м;
нормативную ветровую, действующую на внутреннюю сто-
рону стены на уровне выше соседних стен.
6) создающие удерживающий момент относительно той же
грани: собственный вес карниза над стеной Рст или анкерное ус-
тройство.
Рис. 6.12.
6
При расчете принимают, что чердачное перекрытие отсут-
ствует, а стена верхнего этажа рассматривается как консоль, за-
деланная на уровне нижнего перекрытия верхнего этажа.
Если по проекту концы анкеров заделываются под чердач-
ным перекрытием, то при расчете учитывается наличие чердач-
ного перекрытия, о чем на чертежах должно быть дано соответ-
ствующее указание.
При расчете карнизов и участков стен под карнизами для
законченного здания учитываются следующие нагрузки (рис.
6.12,6):
а) создающие опрокидывающий момент относительно на-
ружной грани стены;
вес выносной части карниза - G;
расчетная нагрузка по краю карниза от ремонтной люльки с
рабочими (от двух блоков) по 500 кг на каждый блок при рассто-
218
янии между ними 2 м для зданий высотой более Юм или 150 кг
на 1 м или на один элемент сборного карниза, если его длина
меньше 1 м для зданий высотой менее Юм;
расчетная ветровая, уменьшенная на 50%;
б) создающие удерживающий момент:
собственный вес карниза над стеной
вес чердачного перекрытия;
вес крыши уменьшенный на величину отсоса от ветро-
вой нагрузки qt. или анкерное устройство.
Снеговая нагрузка при расчете карнизов не учитывается.
Расчет карнизов заключается в проверке прочности кладки
под ними на внецентренное сжатие и, при необходимости, в оп-
ределении длины и поперечного сечения анкеров. Эксцентриси-
тет приложения нагрузки должен быть не более 0,7 г/. Если это
условие удовлетворяется для сечения I-I (рис. 6.12,6) (непосред-
ственно под карнизом), то анкеры не ставятся. В противном слу-
чае требуется постановка анкеров. Глубина их заделки должна
быть такой, чтобы вес кладки над сечением П-П, расположенным
выше уровня заделки анкеров, обеспечил соблюдение указанно-
го условия в этом сечении.
Сечение анкера допускается определять по усилию, опреде-
ляемому по формуле
(6.35)
0,85-^ ’
где М - наибольший изгибающий момент от расчетных нагрузок;
h0 - расстояние от сжатого края сечения стены до оси анкера (расчетная
высота сечения).
Место обрыва анкера (сечение П-П) определяется пересече-
нием кривой давления с границей предельного эксцентриситета
(%^ed*0,7 у), как показано на рис. 6.12, б. Анкер заводится за се-
чение П-П на 150 мм.
Во всех случаях должны быть проверены расчетом все узлы
передачи усилий (места заделки анкеров, анкерных балок и т.п.).
Парапеты следует рассчитывать в нижнем сечении на вне-
центренное сжатие при действии нагрузок от собственного веса
и расчетной ветровой нагрузки, принимаемой с аэродинамичес-
ким коэффициентом 1,4. При отсутствии анкеров эксцентриси-
теты более 0,7-у не допускаются.
219
Нагрузки, повышающие устойчивость карнизов и парапе-
тов, принимаются в расчетах с коэффи ни ситом надежности по
нагрузке у^=0,9.
6.8. Деформационные швы
Деформационные швы бывают осадочные и температурно-
усадочные.
Осадочные швы должны обеспечивать независимость оса-
док разных частей здании и разрезать все здание до основания,
включая и фундамент.
'Гемпературно-усадочные швы доводятся до фундаментов,
разрезая только стены, давая им возможность деформироваться
подлине при воздействии температуры и усадки.
Осадочные швы должны быть предусмотрены во всех слу-
чаях, когда можно ожидать неравномерную осадку частей зда-
ния, как например:
- при строительстве зданий, расположенных на разнород-
ных грунтах или на неодинаково обжатых грунтах (при разно-
временном возведении секций здания, при пристройках к суще-
ствующим зданиям и т. и);
' при разнице в высотах отдельных частей здания, превыша-
ющей 10 м;
- в местах резкого расширения (например, в 2 3 раза) пли
за гл убления 11 одот ивы фу i i да мента.
Температурно-усадочные швы в стенах каменных зданий
должны устраиваться в местах возможной концентрации боль-
ших температурных и усадочных деформаций, которые могут
вызвать недопустимые но условиям эксплуатации разрывы
кладки, трещины, перекосы и сдвиги кладки по швам (но концам
протяженных армированных и стальных* включений, а также
в местах значительного ослабления стен отверстиями пли про-
емами). Расстояния между температурно-усадочными швами
должны определяться расчетом.
Макс имальн ые расстоя ыи я между тем i lepa rypi io-усадоч ни-
ми швами зависят от:
- средней температуры наружного воздуха наиболее холод-
ной пятидневки для района строительства здания;
- вида кирпича (камня);
- видаздания (отапливаемоеили неотапливаемое);
220
-вида кладки (армированная или нсармированная).
Ниже приводятся значения .максимальных расстояний меж-
ту температурно-усадочными низами, которые допускается при-
нимать для нормированных наружных стен без расчета:
а) для надземных каменных и крупноблочных стен отапли-
ваемых здании при длине армированных бетонных и стальных
включений (перемычки, балки и т. п.) нс более 3,5 м и ширине
простенка не менее 0,8 м - по табл. 6.6; при длине включений бо-
ire 3,5 м участки кладки но концам включений должны прове-
ряться расчетом ио прочности и раскрытию трещин;
Таблица 6.6
Максимальные расстояния
между температурно-усадочными швами
( релняя температура наружною воздуха наиболее холодной пятидневки Расстояние между температурными швами, м. при кладке
из глиняного кирпича, керамических и природных камней, крупных блоков из бетона плн глиняного кирпича из силикатного кирпича, бетонных камней, крупных блоков из силикатного бетона и силикатного кирпича
на растворах марок
50 в более 25 и более 50 и более 25 и более
- 40 °C и ниже 50 60 35 40
-30 °C 70 90 50 60
- 20 °C и выше 100 1 Г 120 70 j 80
Примечания.
! Для промеж уточных значении расчетных температур расстояния между
немпературны ми швами попускается определять интерполяцией.
’ Расстояния между темперитурно-усадочными швами крупнопанельных зда-
чий из кирпичных панелей назначаются в соответствии с нормативами (ПСИ
дК>-77/Тос/рамданстрой.- М.: Стройиздат. 1978). Инструкция по проекты-
••ччанию конструкций панельных жилых зданий.
б) то же, для стен из бутобетона - но табл. 6.6 как для кладки
н {бетонных камней на растворах марки 50 с коэффициентом 0,5;
в) то же, для многослойных степ но табл. 6.6 для материала
• »< ионного конструктивного слоя стен;
г) для стен неотапливаемых каменных зданий и сооружений
I in условий, указанных в и. «а», - ио табл. 6.6 с умножением
и.। коэффициенты: для закрытых зданий и сооружений - 0,7;
। in открытых сооружений - 0,6.
221
д) для каменных и крупноблочных стен подземных соору-
жений и фундаментов зданий, расположенных в зоне сезонного
промерзания грунта, - ио табл. 6.6 с увеличением в два раза; для
стен, расположенных ниже границы сезонного промерзания
грунта, а также в зоне вечной мерзлоты - без ограничения длины,
Деформационные швы в степах, связанных с железобетонны-
ми или стальными конструкциями, должны совпадать со швами в
этих конструкциях. При необходимости в зависимости от конст-
руктивной схемы зданий в кладке стен следует предусматривать до-
полнительные температурные швы без разрезки швами в этих мес-
тах железобетонных или стальных конструкций.
Конструктивно деформационные швы в кирпичных стенах
обычно осуществляются в паз, четверть или шпунтом, заполнен-
ными упругими прокладками (два слоя толя, проконопатка
утеплителем с последующим оштукатуриванием) для исключе-
ния возможности продувания швов (рис. 6.13).
Рис. 6.13. Устройство температурных швов в наружных стенах зданий:
а.6 - есухим и нормальным режимами эксплуатации: в. г - с влажным и мок-
рым режимами. 1 - утеплитель (толь и рубероиде утеплителем или поронзол.
гернит); 2 - штукатурка; 3 - расшивка; 4 - компенсатор; 5 - аптпееятнрован-
лыс деревянные рейки 60x60 мм; 6 утеплитель, 7 - вертикальные швы, за-
полненные пометным раствором
22?
Иногда в швах устраивают компенсаторы из оцинкованной
- шли (при толщине стены менее 38 см). Конструкция деформа-
ционных швов в стенах каменных зданий должна быть непроду-
•мемой, непромокаемой и непромерзаемой.
6.9. Особенности проектирования каменных
конструкций, возводимых в зимнее время
Способ кладки, применяемый для возведения зданий и со-
• «цежений взнмнее время при отрицательных температурах, лол-
и и обосновываться предварительно технико-экономическими
расчетами, обеспечивающими оптимальные показа гели стоимо-
• । и. трудоемкости, расхода вяжущих, электроэнергии и т.п. 1 ]ри-
ня гыii на основе этих расчетов способ зимней кладки должен
• я »еспочивать прочность в устойчивость конструкций как в пери-
• ы их возведения, так и последующей эксплуатации.
Зимняя кладка может выполняться:
- на растворах нс ниже марки 50 с протпвоморознымн
химическими добавками, не вызывающими коррозии материа-
»ов кладки (поташ, нитрит натрия, смешанные’ добавки, комн-
к кспые добавки 11 КМ и др.), твердеющих на морозе без обогрева;
- способом замораживания на обыкновенных растворах не
ниже марки 50 без химических добавок с обогревом возводимых
мшетрукци!! в течение времени, за которое кладка достигает не-
• \-щей способности, достаточной для нагружения вышележащи-
ми конструкциями зданий:
- способом замораживания па обыкновенных растворах не
ниже марки 10 без химических добавок. При этом элементы кон-
• 1 рукций должны иметь достаточную прочнос ть и устойчивость
:..1к в период их первого оттаивания (при минимальной прочнос-
HI раствора), так и в последующий период эксплуатации.
Высота каменных конструкций, возводимых способом
.!мораживапия, определяется расчетом, но не должна превы-
шать 15 м и четырех этажей. Допускается выполнение способом
вмораживания фундаментов малоэтажных зданий (до трех эта-
11 й включительно) из постели сто го камня, укладываемого
нрлспор» со стенками траншей на растворах марки не ниже 25.
При способе замораживания без химических добавок и обо-
||>«-на растворы кладки на морозе практически нс твердеют,
223
а приобретают лишь временную криогенную прочность, которая
при оттаивании утрачивается. После оттаивания при положи-
тельной температуре раствор постепенно набирает прочность, но
его расчетная конечная прочность, как показали эксперименты,
зависит от температуры, при которой возводилась зимняя клад-
ка, и составляет 40-80 % прочности летней кладки.
Кроме того, при способе замораживания значительно
увеличивается деформативность кладки после ее оттаивания.
Расчетные сопротивления сжатию кладки, выполнявшейся
на растворах с противоморозными химическими добавками,
принимаются равными расчетным сопротивлениям, приведен-
ным в табл. 2.1-2.9, если каменная кладка будет выполняться
при среднесуточной температуре наружного воздуха до
минус 15 ФС, и с понижающим коэффициентом 0,9, если кладка
будет выполняться при температуре ниже минус 15 °C.
Расчетные сопротивления сжатию кладки, выполнявшейся
способом замораживания и способом замораживания с обогре-
вом возведенных конструкций, на растворах без противомороз-
ных добавок в законченном здании после оттаивания и тверде-
ния раствора при положительных температурах, следует прини-
мать по табл. 2.1-2.9 с понижающими коэффициентами: для
кирпичной и каменной кладки при среднесуточной температуре
наружного воздуха, при которой выполнялась кладка, до минус
15 °C - 0,9 и до минус 30 *С - 0,8, для кладки из крупных блоков
расчетные сопротивления не снижаются.
Расчет несущей способности каменных конструкций, возво-
димых способом замораживания без химических добавок и обо-
грева, следует производить для двух стадий их готовности:
- в стадии оттаивания при расчетной прочности оттаиваю-
щего раствора 0,2 МПа при растворе на портландцементе и тол-
щине стен и столбов 38 см и более;
- при нулевой прочности оттаивающего раствора и растворе
на шлакотюртландцементе или пуццолановом цементе независи-
мо от толщины стен и столбов, а также при растворе на портлан-
дцементе, если толщина стен менее 38 см;
- основной расчет для законченного здания с учетом пони-
жения прочности раствора и увеличения деформативности, от-
вердевшей после оттаивания кладки.
224
При кладке способом замораживания или способом заморажи-
вания с искусственным обогревом возведенных конструкций влия-
ние пониженного сцепления раствора с камнем и арматурой следу-
ет учитывать введением в расчетные формулы коэффициентов ус-
ловий работы ус1 и ycs1, значения которых приведены в табл. 6.7.
При кладке на растворах с противоморозными добавками, не вызы-
вающими коррозии арматуры, коэффициенты ус1 и ycs1 не учитыва-
ются.
Таблица 6.7
Значения коэффициентов условий работы
кладки и сетчатой арматуры ус1 и уС91
Вид напряженного состояния зимней кладки Коэффициенты условий работы
кладки ус1 сетчатой арматуры у^
1. Сжатие отвердевшей (после оттаивания) кладки из кирпича 1,0
2. То же, бутовой кладки нз постелистого камня 0,8 -
3. Растяжение, изгиб, срез отвердевшей кладки всех видов по растворным швам 0,5 -
4. Сжатие кладки с сетчатым армированием, возводимой способом замораживания в стадии оттаивания - 0,5
5. То же, отвердевшей (после оттаивания) - 0,7
6. То же, возводимой на растворах с противоморозными добавками при твердении на морозе и прочности раствора не менее 1,5 МПа в момент оттаивания - 1,0
При расчете в стадии оттаивания также должно учитывать-
ся влияние пониженного сцепления раствора окамнем и армату-
рой введением в расчетные формулы указанных коэффициентов
условий работы.
Прочность зимней кладки, выполняемой способом замора-
живания с обо1ревом, должна определяться расчетом с учетом
упрочнения, достигнутого раствором в пределах всего или части
сечения.
225
Отогревание конструкций допускается только после про-
верки расчетом их достаточной несущей способности в период
искусственного оттаивания кладки.
Возведение кладки на обыкновенных растворах способом
замораживания не допускается для конструкций:
- из бутобетона и рваного бута;
- подвергающихся в стадии оттаивания вибрации или зна-
чительным динамическим нагрузкам;
- подвергающихся в стадии оттаивания поперечным нагруз-
кам, величина которых превышает 10% продольных;
- с эксцентриситетами в стадии оттаивания, превышающи-
ми 0,25г/ для конструкций, не имеющих верхней опоры, и 0,7г/
при наличии верхней опоры;
- с отношением высот стен (столбов) к их толщинам, превы-
шающим в стадии оттаивания значения Д установленные для
кладок IV группы (см. раздел 5.1).
Для конструкций, не имеющих верхней опоры, предельные
отношения Дследует уменьшать в два раза и принимать не более
Д=6. В случаях превышения предельно допускаемой гибкости
конструкций при возведении необходимо выполнить их усиле-
ние временными креплениями, обеспечивающими устойчивость
в период оттаивания.
Все мероприятия, направленные на обеспечение необходи-
мой конечной прочности зимней кладки (повышение марок ра-
створов, применение кирпича и камней повышенной прочности
или в отдельных случаях применение сетчатого армирования),
должны быть отражены на рабочих чертежах. При кладке, вы-
полняемой на растворах с химическими добавками, указанные
мероприятия применяются для элементов, несущая способность
которых используется более чем на 90%, а при кладке, выполня-
емой способом замораживания, для элементов, несущая способ-
ность которых используется более чем на 70%.
В рабочих чертежах зданий повышенной этажности (9 эта-
жей и более), возводимых зимой на растворах с противомороз-
ными химическими добавками, необходимо указывать требуе-
мые промежуточные прочности раствора на этажах для различ-
ных стадий готовности здания.
Применение только нитрита натрия в качестве противомо-
розной добавки к растворам допускается в следующих случаях:
226
- при возведении конструкции в зданиях и сооружениях с
повышенной влажностью или влажными условиями эксплуата-
ции (бани, прачечные и т.п.), определяемыми в соответствии со
СНиП по строительной теплотехнике, а также в помещениях с
температурой воздуха выше 40 °C;
- при возведении конструкций, расположенных в зоне пере-
менного уровня воды и под водой, не имеющих гидроизоляции.
Не допускается непосредственный контакт растворов с до-
бавками нитрита натрия, поташа, НКМ, ННХКМ с оцинкован-
ными и алюминиевыми закладными деталями без предваритель-
ной защиты их антикоррозионными покрытиями. Также не до-
пускается применять растворы с добавками поташа в стенах из си-
ликатного кирпича марки ниже 100 и морозостойкостью ниже F25.
При проектировании каменных стен с облицовками из плит,
устанавливаемых одновременно с кладкой в зимних условиях,
необходимо учитывать различную деформативность облицовоч-
ного слоя и кладки стен и в проекте указывать мероприятия, ис-
ключающие возможность образования трещин и отслоений об-
лицовки от основной кладки стен.
Участки кладки, выполняемой способом замораживания
(столбы, простенки), в которых расчетом были выявлены пере-
напряжения в стадии оттаивания, необходимо усиливать на пе-
риод оттаивания и последующего твердения кладки. Укрепле-
ние простенков обычно производится при помощи деревянных
стоек, устанавливаемых в проемы и опирающихся на уложенные
горизонтальные разгрузочные брусья, через клинья, которыми
стойки поджимаются к перемычкам (рис. 6.14).
Рис. 6.14. Усиление простенков деревянными стойками
227
Определение расчетной несущей способности простенков
из оттаявшей кладки, усиленных временными деревянными
стойками, выполняется при центральном сжатии по формуле:
л; (6.36)
где /VW( - расчетная несущая способность простенка и:*, оттаявшей кладки,
усиленного деревянными стоиками:
<р- коэффициент продольного изгиба простенка без учета усиления
(влияние усиления на гибкость прос тенка не учитывается):
/?- расчслщос сопротивление зимнеп кладки, находящейся в стадии от-
таивания.
Л - площадь поперечного сечения простенка:
к - коэффициент совместности работы деревянных стоек с оттаявшей
кладкой простенка, принимаемый равным 0.<Ч:
- расчетное сопротивление древесины при смятии поперек во-
локон;
Л, м - площадь поперечного сечения древесины стоек в местах их овира
ния на клинья.
Достаточность усиления простенка в период оттаивания
проверяется но условию A'</V,/f., где /V - расчетная нагрузка
па простенок от вышележащих конструкций в период о ггаи ван и я.
В рабочих чертежах зданий пли сооружений, каменные
конструкции которых будут возводиться способом заморажива-
ния, дополнительно к мероприятиям, отраженным выше, необ-
ходимо указать предельные высоты стен, которые могут быть
допущены в период оттаивания раствора, а также в необходимых 1
случаях временные крепления конструкций, устанавливаемые ’•
до возведения вышележащих гл ажен, на период их оттаивания и
твердения раствора кладки.
228
6.10. Проектирование каменных и армокаменных
конструкций с использованием ЭВМ
В настоящее время в практике проектирования зданий
и сооружений все большее применение при расчете каменных
и армокаменных конструкций находят программные комплексы,
реализуемые на ЭВМ. Наиболее известными из них являются
i.jkiic как: программный комплекс МОНОМАХ [751; программа
КАМНИ |7(5]: программы института « Баш кирграждан проект»
|77|; пакет прикладных программ NormCAD [78] и другие [79].
Ниже рассматриваются характеристики и реализуемые
виды задач указанных программных комплексов и программ.
6.10.1. Программный комплекс «Мономах», версия 3-0
Раздел 8 «Кирпич».
Программа проектирования кирпичных стен зданий [75J.
Программа КИРПИЧ входит в состав программного коми-
икса для автоматизированного проектирования железобетон-
ных конструкций многоэтажных каркасных зданий МОНО-
МАХ. Программы ПК МОНОМАХ - КОМПОНОВКА, БАЛ-
КА. КОЛОННА. ФУНДАМЕНТ, ПОДПОРНАЯ СТЕНА,
ПЛИТА, РАЗРЕЗ (СТЕНА), КИРПИЧ. На рис. 6.15 показано
нмю программною комплекса МОНОМАХ.
Мономах 3.0 сентябрь 2002
вни
Ф-эйп Правка £ид Переход Избранное Спраека
адрес С \WlN98\rлзвхе ме»1ю\Прогм»-»*гь:\Момомах 3 0 сентябрь 2002
h П.ппз 7 Ра грез {Стена] 8 Кирпич ^еЬ<тракта Справка
I
Utter тов; 10
;4 41 КБ |Мой компьютер
Рис. 6.15. Окно программного комплекса МОНОМАХ
229
Работа с программным комплексом МОНОМАХ требует
от пользователя наличия начальных навыков работы в среде
Windows.
Программа КИРПИЧ является 32-разрядным приложени-
ем для Windows - 95/98/МЕ, Windows - NT/2000/XP. Она со-
вместно с программой КОМПОНОВКА используется для авто-
матизированного проектирования кирпичных стен зданий.
Функции программы (совместно с программой КОМПО-
НОВКА):
- выполняется расчет кирпичных зданий с несущими сте-
нами и комбинированных каркасных зданий повышенной этаж-
ности с кирпичным заполнением (программа КОМПОНОВКА).
- формируются расчетные сочетания усилий (напряжений)
по вычисленным нормальным и сдвиговым напряжениям.
- выполняется проверка прочности кирпичной кладки стен
и простенков.
- выполняется подбор сетчатого и вертикального армирования.
- результаты конструирования представляются в виде рабо-
чего чертежа. Формируются dxf-файлы чертежей для работы в
других графических комплексах (AutoCAD, ArchiCAD, AllPlari).
- формируется текстовый файл расчетной записки.
Задание топологии здания и его основных характеристик,
назначение осей, расстановка стен, плит, отверстий и задание
нормативных нагрузок на плиты перекрытия выполняется в
программе КОМПОНОВКА. Форма здания в плане может быть
произвольной. Для формирования пространственно-планиро-
вочной схемы по высоте здания используется функция копиро-
вания этажей с последующей корректировкой схемы на любом
этаже. В конструктивную схему здания с несущими кирпичными
стенами допускается включать бетонные и железобетонные сте-
ны, колонны, балки, что подразумевает комбинированный кар-
кас с кирпичным заполнением.
Для правильного сбора нагрузок от собственного веса кон-
струкций пользователь должен назначить стенам соответствую-
щий материал из списка материалов СХЕМА / Стены / Изме-
нить материал (рис. 6.16). Если такого нет в имеющемся списке
материалов, то его следует добавить как Новый в окне диалога
Библиотека материалов стен меню СЕРВИС (рис. 6.17).
При редактировании библиотеки материалов не рекоменду-
ется изменять Код ЦМО библиотеки Dmo. Эти данные исполь-
230
зуются в интегрированной технологической линии проектиро-
вания (ИТЛП) для связи с архитектурными и сметными про-
граммами.
Рис. 6.16. Плавающее окно Изменить материал стен
Рис. 6.17. Окно диалога Библиотека материалов стен
Для сбора горизонтальных и вертикальных нагрузок на сте-
ны от постоянной, длительной, кратковременной нагрузок, от
ветровых (с учетом пульсации) и сейсмических воздействий
пользователь задает положение расчетных горизонтальных
Уровней с указанием Номера этажа и Отметки относительно
г^овня перекрытия (рис. 6.18). Допускается задание нескольких
горизонтальных уровней на одном этаже.
231
Рис. 6.18. Задание расчетных уровней в программе КОМПОНОВКА
В процессе МКЭ расчета выполняется автоматическая три-
ангуляция стен с учетом положения базовых сечений, которые
расположены в заданных пользователем горизонтальных уров-
нях (рекомендуется их назначать в середине высоты этажа. Пос-
ле МКЭ расчета здания в базовых сечениях в точках триангуля-
ции вычисляются нормальные и сдвиговые напряжения az, тхг.
Для более детального изучения напряженно-деформированного
состояния стен пользователь имеет возможность управлять про-
цессом автоматической разбивки на конечные элементы, умень-
шая шаг триангуляции.
Полученные в программе КОМПОНОВКА расчетные на-
пряжения в стенах (простенках), их геометрические размеры и
характеристики материала стен экспортируются в программу
КИРПИЧ для проверки их прочности и подбора необходимой
расчетной арматуры в соответствии со СНиП П-22-81*.
При расчете и проверке прочности кирпичной кладки в про-
грамме КИРПИЧ выполняется импорт геометрических разме-
ров стен (простенков), характеристик материала стен и напряже-
ний в базовых точках, которые получены в программе КОМПО-
232
НОВКА. В соответствии с [1] в зависимости от вида применяе-
мых каменных материалов можно назначить типы кладки, ука-
занные в табл. 6.8.
Таблица 6.8
Типы кладок, учитываемых в программе КИРПИЧ,
и материал стен
Материал стены Ссылка на СНиП П-22-81*
Кирпич керамический обыкновенный табл. 2
Кирпич силикатный табл. 2
Керамические камни со щелевидными пустотами шириной до 12 мм табл. 2
Керамические камни пустотностью 48-50 % со щелевидными вертикальными пустотами шириной до 8-10 м.м; Нмм“20-25 см табл. 2*
Виброкирпичная кладка на тяжелых растворах табл. 3*
Кладка из крупных сплошных бетонных блоков и блоков из природного камня при НП1М-50-100 см табл. 4*
Кладка из сплошных бетонных, гипсобетонных и других бетонов на легких заполнителях и природных камней при Нмла-20-30 см табл. 5
Кладка из бетонных камней (ячеистый бетон, шлакобетон и др.) пустотностью до 25% при Н„,пл-20-30 см табл. 6*
Кладка из природных камней низкой прочности правильной формы табл. 7
Бутовая кладка из рваного бута табл. 8
Кладка из бутобетона невибрированного табл. 9
Кладка из бутобетона внбрированного табл. 9
Возможные типы материалов стен: 0, 1 - бетон/железобе-
тон; 2 - кирпич; 3 - кирпич армированный (по умолчанию), дру-
гой - 4.
Заданный тип материала стены может быть изменен
пользователем (рис. 6.19). Прочностные характеристики мате-
риала стен по СНиП 11-22-81* принимаются по заданным
пользователем маркам кирпича, раствора, типу и качеству кир-
пичной кладки.
В рассматриваемой версии программы КИРПИЧ реализо-
ваны базы материалов табл. 2,3,5,10,11 [ 1 ].
Все расчетные прочностные характеристики принимаются
автоматически исходя из заданной Марки кирпича или камня и
Марки и вида раствора (рис. 6.19, табл. 6.9).
233
>£
Ti
f
5
Б
7
П
Хи>*е<2
ХкуемЗ
Ккххч4
Кюлкч 5
КЙхмчБ
КЙпм7
КкгымА
К)фПИ<СИА
круги тяж.,
камее бете
блемнст.б
пмрмпке
лгчмемкл
тяжбе..
тяжбе..
тяжбе,
тяжб*.,
тяжбе,
тяжбе
тяжбе.
100
100
100
100
100
100
100
im
*цэгич ?П|г/»»ВГ10баЖНО0
125
12S
125
125
125
125
125
174
QDO
Q00
ООО
000
аоо
аоо
ООО
от
еплош..
сплои
еллеш
слпош..
concur
омой...
сплои..
гпвг»п
,т-Ф^яь~Егт--- г - пи и
объеме
объеме
обойное
объеме
объеме
60000—
€0000.
10000
10000..
10000.
10000...
10000.
imm
1СОООО
’ООО со
100000
100000
10ОО со
103000
100000
1ПГПГ1
035
035
035
Q35
Q35
035
035
ПЯЛ
1.80
1.80
180.
1.80
1.80:
1.80*
100000
^№35
Xi
л ;
Г-"*
:Г<5
w»boo
"***Й"« i
Рис. 6.19. Окно диалога Характеристики материалов стен
Таблица 6.9
1
2
3
ч
г
Расчетные характеристики материалов кладки стен
Характеристики материала Ссылка на СНиП 11-22-81*
Расчетное сопротивление кладки сжатию, R табл. 2-9
Расчетное сопротивление кладки растяжению по перевязанному сечению, R, табл. 11
Расчетное сопротивление кладки растяжению по неперевязанному сечению, Rt табл. 10,11
Расчетное сопротивление кладки изгибу по перевязанному сечению, табл. 11
Расчетное сопротивление кладки изгибу по неперевязанному сечению, R,b табл. 10,11
Расчетное сопротивление кладки срезу по перевязанному сечению, R^, табл. 11
Расчетное сопротивление кладки срезу по неперевязанному сечению, R^ табл. 10,11
Временное сопротивление неармированной кладки, R„ табл. 14
Временное сопротивление армированной кладки, R,ttl п. 3.20
Упругая характеристика кладки, а” Ео/ Ru Начальный модуль упругости кладки. Ео - а • Ru табл. 15*. п. 3.21,3.20
Коэффициент влияния ползучести, v п. 3.23*
Начальный коэффициент Пуассона, vD п.3.27
При проектировании армокаменных конструкций прочнос-
тные характеристики арматуры и вид армирования (сетчатое
или вертикальное совместно с сетчатым) принимаются по задан-
ным пользователем классам арматуры (см. раздел 1.2.3 и п.3.19 [1]).
Окно диалога введения характеристик армирования пока-
зано на рис. 6.20.
234
Рис. 6.20. Окно диалога Характеристики армирования
Из вычисленных нормальных и сдвиговых напряжений crz,
txz от постоянной, длительной, кратковременной, ветровой и
сейсмической нагрузки в точках триангуляции формируются
расчетные сочетания усилий (РСУ).
Расчетные сочетания усилий формируются автоматически
с учетом коэффициентов надежности по нагрузке, длительности
и коэффициентов расчетных сочетаний (рис. 6.21).
Рис. 6.21. Окно диалога Коэффициенты
Пользователь может изменить заданные по умолчанию ко-
эффициенты. При подборе арматурных сеток в стенах (простен-
ках) учитывается заданная пользователем Высота ряда кирпич-
ной кладки, Размер ячейки сетчатого армирования и Расчетный
235
диаметр армирования (рис. 6.20). Поэтому, если в результате
подбора сетчатого армирования выдается сообщение «Армиро-
вание не обеспечивает прочность сечения», - необходимо увели-
чить Расчетный диаметр, или уменьшить Размер ячейки сетча-
того армирования, или назначить Режим подбора арматуры как
Сетчатое + вертикальное. Тогда программа в точках, где недо-
статочно сетчатое армирование, автоматически перейдет в ре-
жим подбора вертикальной арматуры.
При вычислении коэффициента продольного изгиба <р, оп-
ределяется гибкость элемента в двух направлениях по высоте
простенка Хи и по длине простенка Л в каждой точке интегриро-
вания в соответствии с п. 4.2 СНиП 11-22-81 *. Возможно измене-
ние коэффициента расчетной высоты простенка - k_l0, по умол-
чанию k_lo=1 (п. 4.3) [ 1 ].
'о
i
где d - толщина стены;
Iq - расчетная длина участка;
i - меньший радиус инерции сечения.
В рассматриваемой версии программы КИРПИЧ для про-
верки прочности простенков и подбора арматурных сеток в соот-
ветствии со СНиП П-22-81 * выполняются следующие проверки
(далее все ссылки на СНиП 11-22-81* [1]):
- проверка несущей способности неармированных камен-
ных конструкций на центральное сжатие в i-ой точке простенка
(п. 4.1-4.4 [1]). Так как напряжения в точке получены с учетом
перераспределения усилий от моментов в стене с учетом ее про-
странственной работы с поперечными стенами, проверка на вне-
центренное сжатие не выполняется (п. 4.7 [1]).
Проверка несущей способности на центральное сжатие выпол-
няется по формуле (3.2);
- проверка неармированных каменных конструкций на осе-
вое растяжение (по перевязанному сечению) (п. 4.19 [1]);
- проверка неармированных каменных конструкций на срез
по горизонтальным неперевязанным швам (по несущей способ-
ности) (п. 4.20 [1]). Проверка выполняется по формуле (3.20);
- подбор сетчатого армирования при сжатии (п. 4.30 [1]).
Подбор сеток выполняется по заданному пользователем размеру
236
ячейки сетчатого армирования, диаметру и классу арматуры
(рис.6.18). В данной версии программы КИРПИЧ пользователь
может указать квадратные сетки с размером ячейки 30-100 мм с
шагом, кратным 5 мм;
- проверка армированных каменных конструкций на срез по
перевязанным сечениям (п. 4.20 [1J). Проверка выполняется по
формуле:
Q^R^A^R», у -Fait (6.37)
где: Rvl- расчетное сопротивление армированной кладки сетками;
Rs*j/- расчетное сопротивление поперечной (вертикальной) арматуры;
Fa,- процент вертикального армирования в точке.
При невозможности удовлетворения условий пп. 4.20,4.30
программой выполняется подбор вертикальной арматуры по
формуле:
< mg ^i-Rsk-Ai + R* у • Fa, у, (6.38)
где: Rjc- расчетное сопротивление армированной кладки сетками;
расчетное сопротивление на сжатие вертикальной арматуры;
Ра,_у- процент вертикального армирования в точке.
По результатам выполненных расчетов следует произвести
диагностику возможных ошибок. При превышении в стене
заданного максимального процента армирования выдается
сообщение «Сетчатое армирование превышает заданное макси-
мальное».
Если подобранные сетки не удовлетворяют условию допус-
тимого максимального армирования по п. 4.30 СНиП П-22-81*,
то выдается сообщение «Сетчатое армирование превышает оп-
тимальное». При невозможности выполнить расстановку арма-
туры выдается сообщение «Армирование не обеспечивает проч-
ность сечения». При успешном подборе арматуры выдается со-
общение «Подбор арматуры в каменной кладке выполнен».
Ниже, в качестве примера, приводятся результаты проекти-
рования кирпичных стен жилого здания с использованием про-
граммного комплекса МОНОМАХ, версия 3.0. Проектируемое
здание 9-этажное, 3-секционное. В здании имеется техподполье
и технический этаж, расположенный над 9-.м этажом. На покры-
тии имеются надстройки для выхода на кровлю. В плане здание
имеет Г-образную форму с длиной «крыльев» 54,0 и 57,24 м, ши-
рина «крыльев» - 15,6 м.
237
Высота техподполья 3,6 м; наземных этажей - 3,0 м; техни-
ческого этажа -2,1 м.
Фундаменты под вертикальные несущие конструкции зда-
ния из каменной кладки выполняются в виде сплошной моно-
литной железобетонной плиты толщиной 800 мм, расчет кото-
рой предшествовал расчету стен.
Стены техподполья возводятся из бетонных фундаментных
блоков типа ФБС толщиной 600 мм для наружных стен и 400 и
500 мм - для внутренних. Верхние участки стен техподполья
возводятся из кирпичной кладки с использованием одинарного
полнотелого керамического кирпича пластического формова-
ния. Для кладки стен применяется цементно-песчаный раствор.
Стены техподполья в их пересечении армируются сетками в
двух уровнях. По периметру наружных стен предусмотрено уст-
ройство горизонтальной гидроизоляции из двух слоев гидроизо-
ла на отм. -0,370 и вертикальной гидроизоляции, также из двух
слоев гидроизола на битумной мастике и прижимной стенки из
асбестоцементных листов, возводимой от верха фундаментной
плиты до планировочной отметки грунта.
Наружные стены в наземной части здания многослойной
конструкции общей толщиной 655 мм и включающей: внутренний
несущий слой из кирпичной кладки толщиной 380 мм; утеплитель
- пенополистирол толщиной 155 мм и внешний облицовочный
слой толщиной 120 мм. Для несущего слоя используется пустоте-
лый керамический кирпич с плотностью 1400 кг/м3, для облицо-
вочного слоя - керамический пустотелый и силикатный кирпич
(рис. 1.17). Кладка выполняется на цементно-песчаном растворе.
Внутренние стены наземной части здания возводятся
из кирпичной кладки из полнотелого керамического кирпича
на цементно-песчаном растворе. Участки межквартирных стен
в здании запроектированы из пеноблоков плотностью 600 кг/м3
и толщиной 200 мм на цементно-песчаном растворе.
Элементы перекрытий, покрытия, лестниц и перемычек над
проемами приняты сборными железобетонными, изготавливае-
мыми по рабочим чертежам типовых серий. Отдельные, незначи-
тельные по площади участки перекрытий, возводятся из моно-
литного железобетона.
Монтажная схема раскладки многопустотных плит пере-
крытий и покрытия предусматривает их опирание на внутрен-
238
ние поперечные стены здания, за исключением незначительных
по площади угловых участков здания, где они опираются
и на наружные стены, т.е. несущими вертикальными элементами
в здании являются , главным образом, внутренние поперечные
стены (рис.6.20).
В уровне низа плит перекрытия над подвалом и в уровне
верха плит перекрытия на 5 и 8 этажах во всех стенах предусмот-
рено устройство арматурных поясов из слоя цементно-песчаного
раствора толщиной 30 мм, заармированных 401ОА4ОО с попереч-
ной арматурой 04В5ОО (Вр-I), устанавливаемой с шагом 500 мм.
По периметру наружных стен в уровне низа плит перекры-
тий на всех этажах запроектированы монолитные железобетон-
ные пояса высотой 140 мм с армированием сетками 5/5/100/100
В500 (Вр-I). Пояса устраиваются из керамзитобетонакласса В15
и плотностью 1400 кг/м3 (рис.1.17).
На рис. 6.20 представлена топология здания и его основных
характеристик (назначение осей, расположение стен, плит пере-
крытий и проемов в стенах, заданы нормативные нагрузки
на перекрытия), выполненные по программе КОМПОНОВКА.
Там же приведена таблица библиотеки материалов стен. Кроме
указанных характеристик здания было задано армирование стен
сетками, изготавливаемыми из холоднотянутой проволоки клас-
са В500 (Вр-I) диаметром 3 мм с ячейками 50x50 мм в соответ-
ствии с окном диалога введения характеристик армирования,
показанном на рис. 6.19. Горизонтальная нагрузка, действующая
на здание от ветра, принята для второго района (г. Москва).
На рис. 6.23 показано трехмерное изображение проектируе-
мого здания.
Результаты расчета стен по программе КИРПИЧ для перво-
го этажа здания с учетом данных, полученных по программе
КОМПОНОВКА, представлены на рис. 6.24 с указанием коли-
чества рядов кладки для установки арматурных сеток.
Следует отметить, что расчет стен здания по программе
КИРПИЧ выполнен с учетом совместной работы его наземной
части с монолитной железобетонной фундаментной плитой тол-
щиной 800 мм и взаимодействия с реально заданным грунтовым
основанием строительной площадки (осадок грунтового основа-
ния).
239
ч
...a
о
ЛА
I I I
tr
ii
Рис. 6.22. Топология жилого здания и его основных характеристик
W 9 PWJB
ЕИИЖ ua®
Jj
III MM
...5Г •: wsa raw »*• л I • r.w&M*»
'».НИЙЯИЮЬ
, г.^рйасИИЕГИ.^КеЕЗ
Г ‘ Г SUi Г«Ч7Г Л ' I И5ЕВЕ. f
' ₽,^^|Г;4икЗ-Ит
»« «Я1Ч ^Я=Г<7ТП«^-»<Г7а-|
йи*~£ь»' a «айн.
9
3
1р“#Г^мии»и rsr
|1МЩЕ<гё
ГЛЛ> LJHH W
я (>1<6 1И'.‘!С nd AVlieplOlOB < 1'*м К hepCIO^V J-.M !?’
ряг Мм. 1 т*« - Помрма Г 6к 1 : и ►н/и?! Срои HW (MfW Клио Ь(щя ИМО Г м2
₽ кКУ»~ кДОММСКИ) )(Н0 р.В$£ И7И (274531 (Й f^3 J
Р |Саж14*ммгЫ2-4эт.Г ^мйм |05 ?562 1.S6U &272 [й ' pofr)
р . )b<prv< пу^те4ММЛ*м(У<| ]kanu* }0Э8.. f>3& ^H2?2 рз ?
|051 1.&I3 [fc&h |» 'Hto '
9 ^ю^пр^е1мр«м«(ЭД (038 }684 3530*5 I»' ““^a
рО ^J<***“ n»«wwvtoeM.$£) Jc*aK» pSl рЛЭ pa po
}П >хлл пм«г«лмрам(МО! Кмк» |03й {S.6* i3FS piHT" ET-par-
(12 |^кх>"па»сгвлй(мн(Х'10( ^мака |d4l 41S 1.3723 p«S9i P5*
Jl3 рюсгммктрЛьаг.) ^Амк» |ft6 1.7Й2 1*3345.. p6 Kz |
|14 |Гл>кгл«»сиорР1йзт) ^<чмхк ]Ь4 р№2 До6м*«г^^| Ихт*>и. | Цо<М> | ОХ 1373 |?7«91 | Отмвч f Owe». 1 ! . рб 1® J a |
3*
►
s
п
►
i
)
»
>
•»
>
ft
I
>
)
Рис. 6.23. Трехмерное изображение проектируемого здания
Дрямооеомм
;»? рядов ллпхг.к<
yp^Mt от Ф л'.3g ^/<15 '§'£& ё> 8 Й& S??
Рис. 6.24. Характеристика армирования стен первого этажа здания
йтол F t.
6.10.2. Программа КАМИН
КАМИН предназначен для выполнения конструктивных
расчетов и проверок элементов каменных и армокаменных кон-
ci руками на соответствие требованиям СНиП П-22-81 *[1].
Предполагается, что расчетные усилия соответствуют нагруз-
кам, определенным пользователем по СНиП 2.01.07-85* [5], тре-
бованиям этого же документа соответствуют реализованные
программой правила выбора расчетных сочетаний усилий. Везде
к программе предполагается, что заданы расчетные значения
нагрузок.
При создании КАМИН использовались связанные со
( НиП П-22-81* и предыдущей редакцией норм проектирования
документы, а именно - «Пособие ио проектированию каменных
и армокаменных конструкций (к СНиП 11-22-81)», «Руковод-
• ню по проектированию каменных и армокаменных конструк-
ций (к СНиП П-В.2-71)», «Рекомендации ио усилению камен-
ных конструкций зданий и сооружений» [48|.
В состав проверяемых элементов включены центрально и
нпенентренно нагруженные столбы различного поперечного се-
чения в плане, рядовые, клинчатые и арочные каменные пере-
мычки, железобетонные балочные перемычки, наружные и внут-
ренние стены здания с проемами и без проемов, стены подвалов.
Кроме проверки общей прочности и устойчивости элемен-
шв выполняется экспертиза местной прочности в местах опира-
ния балок, прогонов и других элементов на стены и столбы.
Экспертиза выполняется как для неповрежденных конст-
руктивных элементов, так и для элементов, имеющих трещины в
каменной кладке и огневые повреждения вследствие воздей-
• 1вия температуры (например, в результате пожара).
Решается задача проверки несущей способности централь-
пип внецентренно нагруженных элементов, усиленных стальны-
ми обоймами, а также стен, ослабленных дополнительно образо-
ванными проемами.
Кроме указанных функций КАМИН выполняет в опреде-
к пной степени и роль справочника, с помощью которого можно
уючнить некоторые фактические данные относительно приме-
няемых материалов, рекомендаций СНиП 11-22-81*, а также
•цепки величины и характера дефектов для поврежденных кон-
• срукцпй.
243
Для этого в состав функций включены специальные спра-
вочные режимы (см. ниже), а в некоторых случаях диалоговое
окно имеет кнопку ф', нажав которую, пользователь получает
дополнительную информацию справочного характера.
КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Центрально сжатые элементы (столбы)
Режим предназначен для проверки прочности и устойчиво-
сти отдельно стоящих или входящих в состав здания центрально
сжатых столбов. Реализуются требования пп. 4.1-4.4 СНиП II-
22-81 *. Столбы приняты постоянного по высоте поперечного се-
чения. Реализованы прямоугольные, тавровые и круглые попе-
речные сечения.
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
• общие данные;
• конструкция;
• расчетные высоты;
• повреждения.
Общие данные
Страница содержит общие данные о конструкции — коэф-
фициент надежности по назначению, возраст кладки, срок службы,
наличие повреждений и данные о материале — применяемых кам-
нях и растворах. Все эти данные описаны в разделе Материалы.
Конструкция
Страница содержит сведения о поперечных сечениях стол-
ба. Предусмотрены три типа поперечных сечений — прямоуголь-
ные, тавровые и круглые. Тип сечения выбирается соответству-
ющим маркером, после чего следует ввести размеры сечения.
При нажатии кнопки Qu, расположенной под иконами попереч-
ных сечений, пользователь получает схему сечения с размерами
и информацию о расположении центра масс.
Задаются также высота столба, значение продольной силы и
коэффициент длительно действующей её части. Следует отме-
тить, что пользователь сам выбирает нагрузку в соответствии с
требованиями СНиП 2.01.07-85*. Предполагается, что задано
расчетное значение нагрузки. При проверке возможен автома-
244
тический учет собственного веса столба. Для этого нужно акти-
вировать соответствующий маркер и задать объемный вес клад-
ки. В этом случае вес столба суммируется с заданной нагрузкой.
Расчетные высоты
На странице расчетные высоты (точнее, на двух совершен-
но одинаковых по структуре страницах) задаются коэффициен-
ты расчетной высоты в обеих главных плоскостях XoY и XoZ.
Коэффициенты являются множителями к геометрической
высоте столба и определяются в соответствии с требованиями
пп. 4.3,4.4,6.7 СНиП П-22-81*.
На рисунке ниже приведены различные случаи закрепле-
ния столбов.
а б в г
а) соответствует п. 4.3, а СНиП П-22-81*;
б) соответствует п. 4.3, б СНиП П-22-81*;
в) соответствует п. 4.3, в СНиП П-22-81*;
г) соответствует п. 4.3, г СНиП 11-22-81*.
В случае б) требуется задание дополнительной информации
о типе здания (однопролетное или многопролетное). В случае г)
пользователь должен указать тип перекрытия (сборные, моно-
литные или деревянные) и расстояние между поперечными жес-
ткими конструкциями. Задав эту информацию и нажав кнопку
Вычислить, можно получить значение коэффициента расчетной
высоты. Кроме того, пользователь может сам задать необходи-
мый ему коэффициент расчетной высоты.
Повреждения
В разделе повреждения приводятся данные об огневых и
механических повреждениях, которые могут быть учтены при
экспертизе конструктивного элемента.
245
Огневые повреждения учитываются по всему периметру
поперечного сечения столба и предполагаются одинаковыми по
всей высоте столба.
Также одинаковыми по всей высоте столба предполагаются
и механические повреждения кладки.
Внецентренно сжатые элементы
Режим предназначен для проверки прочности и устойчиво-
сти отдельно стоящих или входящих в состав здания внецент-
ренно сжатых элементов. Внецентренное приложение нагрузки
принято только в одной из главных плоскостей поперечного се-
чения элемента. Реализуются требования пи. 47-4.9,4.11, 5.3 и
связанных с ними п.п. СНиП П-22-81*. Столбы приняты посто-
янного по высоте поперечного сечения. Реализованы прямоу-
гольные, тавровые и круглые поперечные сечения.
Проверки устойчивости столба выполняются в плоскости
действия момента (эксцентриситета) и из плоскости действия
момента. В плоскости действия момента проверка выполняется
столько раз, сколько проверяется сечений по высоте стержня, на
которой эпюра моментов имеет один знак. Из плоскости дей-
ствия момента проверка выполняется как для центрально сжато-
го стержня.
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
• общие данные;
• конструкция;
• расчетные высоты;
• повреждения.
Страница общие данные содержит общие сведения о конст-
рукции - коэффициент надежности по назначению, возраст
кладки, срок службы, наличие повреждений и данные о материа-
ле - применяемых камнях и растворах. Все эти данные описаны
в разделе Материалы.
Страница конструкция практически совпадает с соответ-
ствующей страницей режима Центрально сжатые элементы.
Здесь описаны лишь отличия.
При нажатии кнопки Qi. расположенной под иконами по-
перечных сечений, пользователь получает информацию о распо-
246
ложении центра масс сечения, эксцентриситете приложения на-
грузки и границе сжатой зоны.
Задаются также высота элемента, значение продольной
силы и длительно действующей её части.
Также задается эксцентриситет нагрузки и положение его
плоскости.
На странице расчетные высоты (точнее, на двух совершен-
но одинаковых по структуре страницах) задаются коэффициен-
ты расчетной высоты в обеих главных плоскостях XoY и XoZ.
Коэффициенты являются множителями к геометрической
высоте столба и определяются в соответствии с требованиями
пп. 4.3,4.4, 6.7 СНиП П-22-8Г.
На рисунке ниже приведены различные случаи закрепле-
ния элементов (столбов):
а б в г
а) соответствует п. 4.3, а СНиП 11-22-81 *;
б) соответствует п. 4.3, б СНиП II-22-81 *;
в) соответствует п. 4.3, в СНиП 11-22-81*;
г) соответствует п. 4.3, г СНиП П-22-81*.
В случае б) требуется задание дополнительной информации
о типе здания (однопролетное или многопролетное). В случае г)
пользователь должен указать тип перекрытия (сборные, моно-
литные или деревянные) и расстояние между поперечными жес-
ткими конструкциями. Задав эту информацию и нажав кнопку
Вычислить, можно получить значение коэффициента расчетной
высоты.
Кроме того, пользователь может сам задать необходимый
ему коэффициент расчетной высоты.
247
Повреждения
Приводятся данные об огневых и механических поврежде-
ниях, которые могут быть учтены при экспертизе конструктив-
ного элемента. Возможные повреждения конструкций описаны в
разделе По в еадения.
Огневые повреждения учитываются по всему периметру
поперечного сечения столба и предполагаются одинаковыми по
всей высоте столба.
Также одинаковыми по всей высоте столба предполагаются
и механические повреждения кладки.
Наружная стена
Выполняется экспертиза продольной наружной стены зда-
ния в пределах высоты этажа. Стена может иметь проемы. Фраг-
мент стены по длине задается такой, чтобы были определены
проемы и простенки. Длина фрагмента (а далее и проверяемого
элемента) зависит от наличия проемов. Если проемов нет, то рас-
сматривается один метр по длине стены. Проемы предполагают-
ся одинаковыми подлине стены (простенки также одинаковые).
При наличии проемов рассматривается участок, равный ширине
простенка.
Основной проверкой является проверка на устойчивость
при внецентренном сжатии из плоскости стены. Выполняются
сопутствующие проверки (растяжение, если это необходимо,
срез). Реализуются требования пп. 4.7-4.9,4.11,5.3 и связанных с
ними п.п. СНиП П-22-81 *. Стена в пределах этажа рассматрива-
ется как пролет неразрезной балки. Устойчивость в плоскости
стены предполагается обеспеченной (даже при наличии про-
емов) и не проверяется. Для простенков производится дополни-
тельная проверка на устойчивость в плоскости стены (по п. 4.5
СНиП П-22-81* [1 ]) как центрально сжатых.
Проверяемые сечения:
• в верхней части стены непосредственно под перекрытием;
• в средней части стены в месте наибольшего эксцентриси-
тета;
• в нижней части стены при опирании на нижнее перекры-
тие или на фундамент.
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
248
• общие данные;
♦ конструкция;
• нагрузки;
• повреждения.
Страница общих данных содержит общие сведения о конст-
рукции и идентична соответствующей странице режима Цент-
рально сжатые столбы.
Конструкция
Страница содержит сведения о стене, ее размерах, размерах
проемов и поперечных сечениях. Предусмотрены два типа попе-
речных сечений - прямоугольные и тавровые (тавровые только
при наличии проемов). При нажатии кнопки [^^пользователь
получает информацию о расположении центра масс сечения, эк-
сцентриситете приложения нагрузки и границе сжатой зоны.
Расчетная высота назначается в соответствии с требования-
ми п. 4.3, г и примечания 1 к нему СНиП П-22-81*.
Стены имеют защемленные опорные сечения.
Найденные коэффициенты продольного изгиба принима-
ются постоянными по всей высоте стены.
Нагрузки
Стена проверяется на действие следующих нагрузок:
• ветровой, нормальной к поверхности стены;
• нагрузки от вышележащих этажей, приложенной к верху
стены или простенка центрально;
• нагрузки от непосредственно опирающегося на стену пе-
рекрытия, приложенной в общем случае внецентренно;
• собственного веса стены.
Принято, что все нагрузки заданы своими расчетными зна-
чениями. Для нагрузок от перекрытий задаются полные значе-
ния нагрузок и коэффициенты длительно действующей части.
Проверки выполняются на одно основное сочетание нагру-
зок, причем ветровая нагрузка учитывается сжоэффициентом
0,9, а все остальные - с коэффициентом 1,0.
Собственный вес стены учитывается всегда.
Страница повреждений идентична соответствующей стра-
нице режима Центрально сжатые столбы. Огневые поврежде-
ния возможны только с внутренней стороны стены.
249
Стена подвала
Выполняется экспертиза стены подвала здания в пределах
высоты подвального этажа. Предполагается, что стена подвала
не имеет проемов и является шарнирно опертой на фундамент
или перекрытие над подвалом, поперечное сечение - прямоу-
гольное.
Основной проверкой является проверка на устойчивость
при внецентренном сжатии из плоскости стены. Выполняются
сопутствующие проверки (растяжение, если это необходимо,
срез). Реализуются требования пп. 4.1,4.2,4.7-4.9,4.11,5.3 и свя-
занных с ними п.п. СНиП П-22-81*. Устойчивость в плоскости
стены предполагается обеспеченной и не проверяется. Случай-
ный эксцентриситет по п. 6.65 СНиП П-22-81* учитывается
только для нагрузок от вышележащей стены.
Проверяемые сечения:
• в верхней части стены непосредственно под перекрытием
как внецентренно сжатого элемента;
• в средней части стены в месте наибольшего эксцентриси-
тета как внецентренно сжатого элемента;
• в нижней части стены при опирании на фундамент как
центрально сжатого элемента.
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
• общие данные;
• конструкция и нагрузки;
• повреждения.
Страница общих данных содержит сведения о конструкции
и идентична соответствующей странице режима Центрально
сжатые столбы.
Страница конструкция и нагрузки содержит сведения о сте-
не, ее размерах и поперечном сечении. Участки стены имеют
одну глубину заложения.. Учитываются нагрузки от:
• веса стены подвала;
• вышележащих этажей;
• перекрытия над подвалом;
• бокового давления грунта;
• нагрузки на земле вблизи подвала (предполагается, что
планировочная отметка совпадает с верхом стены подвала).
Рекомендуется принимать значение нагрузки на земле не менее
10 кН/м2 (1000 кг/м2) (п.6.68 [1]).
250
Принято, что все нагрузки заданы своими расчетными зна-
чениями. Для нагрузок от перекрытия над подвалом и от выше-
лежащих этажей задаются полные значения и их длительно дей-
ствующие части.
Страница повреждения идентична соответствующей стра-
нице режима Центрально сжатые столбы. Огневые поврежде-
ния возможны только с внутренней стороны стены.
Перемычки
В этом режиме выполняется экспертиза каменных перемы-
чек - рядовых, клинчатых и арочных, а также железобетонных
балочных перемычек. Все перемычки имеют прямоугольное по-
перечное сечение. Перемычки могут перекрывать средний или
крайний проем. Каждая из каменных перемычек может иметь
затяжку.
Основной проверкой для каменных перемычек является
проверка на устойчивость при внецентренном сжатии в плоско-
сти стены. Перемычка рассматривается как частично защемлен-
ная в простенках, при этом коэффициент расчетной длины при-
нят равным 0,67. Устойчивость перемычки из плоскости стены
предполагается обеспеченной. Реализуются требования пп. 4.7,
4.8,6.47 и связанных с ними п.п. СНиП 11-22-81 *. В случае, когда
перемычка перекрывает крайний проем и отсутствует затяжка,
дополнительно выполняется проверка крайнего простенка по
срезу (по раствору и по камню) от действия распора в перемычке
(п. 4.20 СНиП II -22-81*). Предполагается, что перемычка и про-
стенок выполнены из кладки с одинаковыми характеристиками.
При наличии затяжки проверяется ее прочность по п. 5.1 СНиП
II -23-81*.
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
• общие данные;
• конструкция;
• нагрузки.
• схема армирования.
Общие данные
Страница содержит общие данные о конструкции и практи-
чески идентична соответствующей странице режима Централь-
но сжатые столбы.
251
Отличия заключаются в следующем:
• требуется информация о времени строительства;
• из списка камней исключены природные камни низкой
прочности и рваный бут;
• применяются растворы марки 25 и выше.
Конструкция
Страница предназначена для задания данных о конструк-
ции перемычки. Возможны рядовые, клинчатые, арочные камен-
ные перемычки и железобетонные балочные перемычки.
Каждая из перемычек может иметь затяжку, для которой
задаются класс стали и площадь поперечного сечения. Кнопка
S позволяет получить значение площади перемычки для случа-
ев, когда перемычка выполнена из арматурных стержней или
прокатных уголков. При нажатии этой кнопки появляется диа-
логовое окно, в котором следует выбрать соответственно диа-
метр арматурного стержня или профиль уголка и их количество.
После нажатия кнопки ОК значение площади будет перенесено
в окно ввода площади.
В том случае, когда перемычка перекрывает крайний пролет
и отсутствует затяжка, необходимо проверить прочность простен-
ка, для чего следует задать его площадь и значение дополнительной
нагрузки, независящей от нагрузки, передаваемой перемычкой.
Нагрузки
На этой странице задаются нагрузки на перемычку, прихо-
дящиеся от перекрытия вышележащего этажа, и высота прило-
жения этих нагрузок.
Возможны нагрузки двух видов:
• равномерно распределенная по всему пролету перемычки;
♦ система вертикальных сосредоточенных сил, каждая из
которых характеризуется величиной, направлением, привязкой
к левой опоре.
Для нагрузок задается также коэффициент длительной части.
Схема армирования
Если выбрана железобетонная перемычка, то появляется
дополнительная страница - Схема армирования, на которой
должна быть задана следующая информация:
• вид бетона;
• класс бетона:
• коэффициенты условий работы бетона;
252
• коэффициент условий твердения.
Класс тяжелого и мелкозернистого бетона выбирается из
списка Класс бетона.
Коэффициент условий работы бетона у/>2 учитывает дли-
тельность действия нагрузки. Величина коэффициента задается
равной 1,0 или 0,9 (п.2.1.2.3 [4]), по умолчанию принимается рав-
ным 1,0.
Коэффициент условий работы бетона уь представляющий
собой произведение всех коэффициентов условий работы бетона
из п.2.1.2.3 [4] за исключением у&2>по умолчанию принимается
равным 1,0.
Если величина начального модуля упругости бетона отли-
чается от табличного значения, то задается коэффициент усло-
вий твердения бетона, с помощью которого выполняется коррек-
тировка этого значения (назначается только при естественном
твердении бетона).
Кроме того, следует задать информацию о схеме армирова-
ния, а именно:
• величину защитного слоя арматуры;
• классы продольной и поперечной арматуры и коэффици-
енты условий работы арматуры.
• диаметр и количество стержней нижней продольной арма-
туры при размещении ее в один ряд;
• диаметр и количество стержней, а также шаг поперечной
арматуры.
Если задано нулевое количество стержней поперечной ар-
матуры или нулевое значение шага поперечной арматуры, то
считается, что поперечная арматура отсутствует, и соответству-
ющие проверки по [3,4] производиться не будут.
Железобетонные перемычки работают в условиях, при ко-
торых верхняя арматура по соображениям прочности не нужна,
поэтому данные о верхней арматуре не вводятся и проверка ра-
боты верхней арматуры не производится.
Местная прочность
В режиме местная прочность выполняется экспертиза мест-
ной прочности в местах передачи сосредоточенных нагрузок (от
опирания балок, прогонов и др. элементов) на стены и столбы.
Реализуются требования пп. 4.13, 4.14, 4.16 СНиП П-22-81*.
253
Одновременное действие местной и основной нагрузок (п. 4.15
СНиП П-22-81*) не проверяется. Распределение давления в ме-
стах передачи нагрузок принято равномерным по всей площади
передачи.
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
• общие данные;
• схема нагружения;
• повреждения.
Страница общие данные содержит общие сведения о конст-
рукции и идентична соответствующей странице режима Цент-
рально сжатые столбы.
На странице схема нагружения задаются данные о величи-
не местной нагрузки и схеме ее приложения в соответствии с рис.
9 СНиП П-22-81*. Ниже приведены схемы приложения нагруз-
ки и указано их соответствие схемам, приведенным на рис. 9
СНиП П-22-81*. Цветом отмечен участок, на который приложе-
на нагрузка.
а) Местная нагрузка по всей ширине элемента
б) Местная краевая нагрузка по всей ширине.
элемента
в) Местная нагрузка в местах опирания концов
прогонов и балок
г) Местная нагрузка в местах опирания концов
прогонов и балок
Л) Местная нагрузка на угол элемента
е) Местная нагрузка, приложенная на части
длины и ширины элемента
ж) Местная нагрузка в пределах выступа стены
и) Местная нагрузка, расположенная в пределах
Схема соответствует рисунку 9, а [ 1]
Схема соответствует рисунку 9, б [1]
Схема соответствует рисунку 9, в [11
Схема соответствует рисунку 9, в 1 [1}
Схема соответствует рисунку 9, г [ i ]
Схема соответствует рисунку 9, д [ 1 j
Схема соответствует рисунку 9, с (1)
Схема соответствует рисунку 9, ж (1]
стены и выступа
На странице повреждения приводятся данные о механичес-
ких повреждениях, которые могут быть учтены при экспертизе
местной прочности.
Механические повреждения кладки предполагаются одина-
ковыми по всему объему проверяемого участка.
АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Приведенные ниже сведения являются по существу общи^
ми ограничениями реализации, принятыми при разработке КА--
254
МИН, и относятся ко всем режимам группы армокаменных кон-
струкций. Имеются некоторые отличия в режиме Местная проч-
ность армированных конструкций, которые описаны дополни-
тельно.
Рассматриваются элементы только с поперечным сетчатым
армированием. Армирование выполняется прямоугольными
сетками или сетками типа «зигзаг», которые укладываются в
двух смежных швах кладки. Для армирования используется ар-
матура классов А240, В500 (Bp-I) по [3,4].
Ограничения по диаметрам арматуры:
• для прямоугольных сеток — от 3 до 6 мм;
• для сеток типа «зигзаг» — от 3 до 8 мм.
Ограничения по шагу стержней в сетках:
• для прямоугольных сеток — от 3 до 12 см;
• для сеток типа «зигзаг» — от 3 до 12 см.
• во всех сетках шаг стержней одинаков в обоих направле-
ниях.
Диаметры стержней обоих направлений в прямоугольных
сетках одинаковые, одинаковые также и обе рассматриваемые
сетки типа «зигзаг».
Диапазон насыщенности поперечных сечений арматурой
принят следующий:
• минимально допустимый процент армирования равен 0,1;
• максимально допустимый процент армирования равен 1,0.
В случае, когда процент армирования меньше минимально-
го, расчет не может быть выполнен. Если процент армирования
больше максимального, проверка армированной кладки будет вы-
полнена при проценте армирования, равном максимальному. В обо-
их случаях пользователь получает соответствующие сообщения.
Ограничения по применяемым материалам:
• не применяются камни высотой более 150 мм и бутовые
камни; ... .
• применяются только растворы марки 25 и выше.
Не проверяется прочность армированной кладки в процессе
ее возведения (т.е. не реализуется формула 28 СНиП П-22-81*).
Кроме этого, экспертиза внецентренно сжатой армокамен-
ной конструкции при больших эксцентриситетах не выполняет-
ся в случае, когда эксцентриситет превышает половину расстоя-
ния от центра тяжести сечения до наружного края сжатой зоны.
Об этом также сообщается пользователю.
255
Центрально сжатые столбы
Режим предназначен для проверки прочности и устойчиво-
сти отдельно стоящих или входящих в состав здания армирован-
ных центрально сжатых столбов. Реализуются требования п. 4.30
и связанных с ним п.п. СНиП [ 1 ]. Столбы приняты постоянного
по высоте поперечного сечения. Реализованы прямоугольные,
тавровые и круглые поперечные сечения.
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
• общие данные;
• конструкция;
• расчетные высоты;
• повреждения;
• данные об армировании.
Общие данные
Страница практически идентична соответствующей стра-
нице режима Центрально сжатые столбы.
Отличия следующие:
• не используются бутовые камни и камни с высотой более
150 мм;
• применяются растворы марки 25 и выше.
Конструкция
Страница практически совпадает с соответствующей стра-
ницей режима Центрально сжатые столбы.
Расчетные высоты
Страница идентична соответствующей странице режима
Центрально сжатые столбы.
Повреждения
Страница идентична соответствующей странице режима
Центрально сжатые столбы.
Данные об армировании
На этой странице задаются данные об армировании, кото-
рые включают в себя:
• тип сеток (прямоугольные или «зигзаг»);
• класс арматуры;
• диаметр стержней;
• шаг стержней в сетках;
• число рядов кладки между сетками.
256
Внецентренно сжатые элементы
Режим предназначен для проверки прочности и устойчиво-
сти отдельно стоящих или входящих в состав здания армирован-
ных внецентренно сжатых элементов. Внецентренное приложе-
ние нагрузки принято только в одной из главных плоскостей по-
перечного сечения элемента. Реализуются требования п. 4.31 и
связанных с ним пунктов СНиП [1]. Столбы приняты постоян-
ного по высоте поперечного сечения. Реализованы прямоуголь-
ные, тавровые и круглые поперечные сечения.
Проверки устойчивости элемента выполняются в плоско-
сти действия момента (эксцентриситета) и из плоскости дей-
ствия момента. В плоскости действия момента проверка выпол-
няется столько раз, сколько проверяется сечений по высоте стер-
жня, на которой эпюра моментов имеет один знак. Из плоскости
действия момента проверка выполняется как для центрально
сжатого стержня.
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
• общие данные;
• конструкция;
• расчетные высоты;
• повреждения;
• данные об армировании.
По построению и технологии использования режим очень
близок к уже описанным режимам Армированные центрально
сжатые столбы и Внецентренно сжатые элементы. Ниже приве-
дены ссылки на существующие страницы.
Общие данные
Страница практически идентична соответствующей стра-
нице режима Центрально сжатые столбы.
Отличия следующие:
• не используются бутовые камни и камни с высотой более
150 мм;
• применяются растворы марки 25 и выше.
Конструкция
Страница идентична соответствующей странице режима
Центрально сжатые столбы. Здесь описаны лишь отличия.
При нажатии на кнопку Q, расположенную под иконами
поперечных сечений, пользователь получает информацию о рас-
257
положении центра масс сечения, эксцентриситете приложения
нагрузки и границе сжатой зоны.
Задаются также длина элемента, значение продольной силы
и длительно действующей ее части. Также задается величина экс-
центриситета приложения нагрузки и плоскость эксцентриситета.
Расчетные высоты
Страница идентична соответствующей странице режима
Центрально сжатые столбы.
Повреждения
Страница идентична соответствующей странице режима
Центрально сжатые столбы.
Данные об армировании
Страница идентична соответствующей странице режима
Армированные центрально сжатые столбы.
Наружная стена
Выполняется экспертиза продольной армированной наруж-
ной стены здания в пределах высоты этажа. Стена может иметь
проемы. Задается фрагмент стены по длине такой, чтобы были
определены проемы и простенки. Длина фрагмента (а далее и
проверяемого элемента) зависит от наличия проемов. Если про-
емов нет, то рассматривается один метр по длине стены. Проемы
предполагаются одинаковыми по длине стены (простенки также
одинаковые). При наличии проемов рассматривается участок,
равный ширине простенка.
Основной проверкой является проверка на устойчивость
при внецентренном сжатии из плоскости стены. Реализуются
требования п. 4.31 и связанных с ним н.п. [1]. Стена в пределах
этажа рассматривается как пролет неразрезной балки. Устойчи-
вость в плоскости стены предполагается обеспеченной (даже при
наличии проемов) и не проверяется. Для простенков произво-
дится дополнительная проверка на устойчивость в плоскости
стены (по пп. 4.5,4.30 [ 1 ]) как центрально сжатых.
Проверяемые сечения:
• в верхней части степы непосредственно под перекрытием;
• в средней части стены в месте наибольшего эксцентриситета;
• в нижней части стены при опирании на нижнее перекры-
тие или на фундамент.
258
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
• общие данные;
• конструкция;
• нагрузки;
• повреждения;
• данные об армировании.
Общие данные
Страница содержит общие данные о конструкции и иден-
тична соответствующей странице режима Центрально сжатые
столбы.
Конструкция
Страница идентична соответствующей странице режима
Наружная стена.
Нагрузки
Страница идентична соответствующей странице режима
Наружная стена.
Повреждения
Страница идентична соответствующей странице режима
Цетрально сжатые столбы. Огневые повреждения возможны
только с внутренней стороны стены.
Данные об армировании
Страница идентична соответствующей странице режима
Армированные центрально сжатые столбы.
Стена подвала
Вьполняется экспертиза армированной стены подвала зда-
ния в пределах высоты подвального этажа. Стена подвала не
имеет проемов. Рассматривается один метр по длине стены, по-
перечное сечение — прямоугольное.
Основной проверкой является проверка на устойчивость
при внецентренном сжатии из плоскости стены. Выполняются
сопутствующие проверки (растяжение, если это необходимо,
срез). Реализуются требования пп. 4.30,4.31 и связанных с ними
п.п. [1]. Стена подвала предполагается шарнирно опертой на
Фундамент и перекрытие над подвалом. Устойчивость в плоско-
сти стены предполагается обеспеченной и не проверяется. Слу-
чайный эксцентриситет по п. 6.65 [1] учитывается только для
Нагрузок от вышележащей стены.
»«
259
Проверяемые сечения:
• в верхней части стены непосредственно под перекрытием
как внецентренно сжатого элемента;
• в средней части стены в месте наибольшего эксцентриси-
тета как внецентренно сжатого элемента;
• в нижней части стены при опирании на фундамент как
центрально сжатого элемента.
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
• общие данные;
• конструкция и нагрузки;
• повреждения;
• данные об армировании.
Общие данные
Страница содержит общие сведения о конструкции и иден-
тична соответствующей странице режима Центрально сжатые
столбы.
Конструкция и нагрузки
Страница идентична соответствующей странице режима
Стена подвала.
Повреждения
Страница идентична соответствующей странице режима
Центрально сжатые столбы. Огневые повреждения возможны
только с внутренней стороны стены.
Данные об армировании
Страница идентична соответствующей странице режима
Армированные центрально сжатые столбы.
Местная прочность армированных конструкций
Вьполняется экспертиза местной прочности в местах пере-
дачи сосредоточенных нагрузок (от опирания балок, прогонов и
др. элементов) на армированные стены и столбы. Реализуются
требования пп. 4.13,4.14,4.16 [1]. Одновременное действие мест-
ной и основной нагрузок (п. 4.15 [1]) не проверяется. Распреде-
ление давления в местах передачи нагрузок принято равномер-
ным по всей площади передачи.
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
260
• общие данные;
• схема нагружения;
• повреждения;
• данные об армировании.
Общие данные
Страница содержит общие сведения о конструкции и иден-
тична соответствующей странице режима Центрально сжатые
столбы.
Схема нагружения
На этой странице задаются данные о величине местной на-
грузки и схеме ее приложения в соответствии с рис. 9 [1]. Ниже
приведен список схем приложения нагрузки и указано их соот-
ветствие схемам, приведенным на рис. 9 [1].
Арматура показана только там, где она минимально необхо-
дима - на расчетной площади сечения, определяемой по указани-
ям п.4.16 [1].
а) Местная нагрузка ио всей ширине элемента
6) Местная краевая нагрузка по всей ширине
элемента
в) Местная нагрузка в местах опирания концов
прогонов и балок
г) Местная нагрузка в местах опирания концов
прогонов и балок
д) Местная нагрузка па угол элемента
с) Местная нагрузка, приложенная на части
длины и ширины элемента
ж) Местная нагрузка, приложенная в пределах
выступа стены
и) Местная нагрузка, расположенная в пределах
Схема соответствует рисунку 9, а (1 j
Схема соответствует рисунку 9, б j t ]
Схема соответствует рисунку 9, в 111
Схема соответствует рисунку 9. в1 [ 11
Схема соответствует рисунку 9, г [ 1 ]
Схема соответствует рисунку 9, д [1 j
Схема соответствует рисунку 9, е [ t ]
Схема соответствует рисунку 9, ж [1 ]
степы и выступа
Повреждения
Страница идентична соответствующей странице режима
Местная прочность.
Данные об армировании
Страница практически идентична соответствующей стра-
нице режима.
Центрально сжатые столбы.
Отличия заключаются в следующем:
• для армирования используются только прямоугольные
сетки;
• размер ячейки не более, чем 60x60 мм.
261
усиления (обойму). Принято, что расстояния между поперечны-
ми элементами усиления по высоте не более наименьшего разме-
ра усиливаемого элемента или 50 см, расстояние между верти-
кальными элементами в плане не более 100 см или двух толщин
элемента. Учтены рекомендации пп. 5.34,5.35,5.38,5.40 [2] и пп.
5.42,5.45,5.46 «Руководства по проектированию каменных и ар-
мокаменных конструкций (к СНиП П-В.2-71)».
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
• общие данные;
• конструкция;
• расчетные высоты;
• повреждения;
• усиление.
Общие данные
Страница содержит общие сведения о конструкции и иден-
тична соответствующей странице режима Центрально сжатые
столбы.
Конструкция
Страница практически совпадает с соответствующей стра-
ницей режима Центрально сжатые столбы. Здесь описаны толь-
ко отличия.
Не используются круглые поперечные сечения.
При нажатии на кнопку Qi, расположенную под иконами
поперечных сечений, пользователь получает информацию о рас-
положении центра масс сечения.
Задаются также высота столба, значение продольной силы и
длительно действующей ее части.
Расчетные высоты
Страница идентична соответствующей странице режима
Центрально сжатые столбы.
Повреждения
Страница идентична соответствующей странице режима
Центрально сжатые столбы.
Усиление
Страница содержит сведения о конструкции усиления,
классе стали и данные из сортаментов для вертикальных уголков.
Предполагается, что вертикальные и горизонтальные эле-
менты усиления выполнены из стали одного класса.
263
усиления (обойму). Принято, что расстояния между поперечны-
ми элементами усиления по высоте не более наименьшего разме-
ра усиливаемого элемента или 50 см, расстояние между верти-
кальными элементами в плане не более 100 см или двух толщин
элемента. Учтены рекомендации пп. 5.34,5.35,5.38,5.40 [2] и пп.
5.42,5.45,5.46 «Руководства по проектированию каменных и ар-
мокаменных конструкций (к СНиП П-В.2-71)».
Режим реализован в виде многостраничного окна, содержа-
щего следующие страницы:
• общие данные;
• конструкция;
• расчетные высоты;
• повреждения;
• усиление.
Общие данные
Страница содержит общие сведения о конструкции и иден-
тична соответствующей странице режима Центрально сжатые
столбы.
Конструкция
Страница практически совпадает с соответствующей стра-
ницей режима Центрально сжатые столбы. Здесь описаны толь-
ко отличия.
Не используются круглые поперечные сечения.
При нажатии на кнопку QL, расположенную под иконами
поперечных сечений, пользователь получает информацию о рас-
положении центра масс сечения.
Задаются также высота столба, значение продольной силы и
длительно действующей ее части.
Расчетные высоты
Страница идентична соответствующей странице режима
Центрально сжатые столбы.
Повреждения ' *
Страница идентична соответствующей странице режима
Центрально сжатые столбы.
Усиление
Страница содержит сведения о конструкции усиления,
классе стали и данные из сортаментов для вертикальных уголков.
Предполагается, что вертикальные и горизонтальные эле-
менты усиления выполнены из стали одного класса.
263
Усиление обоймами стены здания
Выполняется экспертиза продольной стены здания без про-
емов в пределах высоты этажа. Задается участок стены, длина
которого первоначально не определена. Пользователь назначает
длину участка стены, который будет усилен обоймой. Попереч-
ное сечение усиливаемого участка стены прямоугольное. Учас-
ток стены усиливается обоймой, состоящей из вертикальных по-
лос, устанавливаемых по краям усиливаемого участка стены
и, при необходимости, равномерно по длине усиливаемого учас-
тка. Дополнительные вертикальные полосы устанавливаются из
условия, чтобы расстояние между вертикальными элементами
усиления не превышало 1 метра или двух толщин стены. Эле-
менты усиления ненапрягаемые. Усилия, действующие на стену,
не передаются на обойму. Поперечные элементы - планки. Рас-
стояние между планками усиления не должно превышать 50 см
или толщину стены. Места пересечения поперечных (планок)
и продольных элементов усиления связываются между собой.
Кроме того, соответствующие узлы, расположенные на противо-
положных поверхностях стены, связаны между собой горизон-
тальными круглыми конструктивными элементами (стержня-
ми), проходящими сквозь толщу стены. Эти конструктивные
элементы при расчете не учитываются.
Выполняется проверка на устойчивость усиленного участка
из плоскости стены при внецентренном сжатии. Реализуются
требования пп. 4.7-4.9, 4.11, [1] с учетом рекомендаций пп. 5.34,
5.35,5.38,5.40 [2] и пп. 5.42,5.45,5.46 «Руководства по проектирова-
нию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП И-В.2-71)».
Стена в пределах этажа рассматривается как пролет нераз-
резной балки. Устойчивость усиленного участка в плоскости
стены предполагается обеспеченной и не проверяется.
Проверяемые сечения:
• в верхней части стены непосредственно под перекрытием;
• в средней части стены в месте наибольшего эксцентриситета;
• в нижней части стены при опирании на нижнее перекры-
тие или на фундамент.
В каждом из сечений выполняется только одна проверка по
устойчивости усиленного участка стены (сопутствующие про-
верки - растяжение, срез не выполняются). Режим реализован в
виде многостраничного окна, содержащего следующие страницы:
264
• общие данные;
• конструкция;
• нагрузки;
• повреждения;
• усиление.
Общие данные
Страница содержит общие сведения о конструкции и идентич-
на соответствующей странице режима Центрально сжатые столбы.
Конструкция
Страница содержит сведения об усиливаемом участке стены
(на рисунке затемнен) и его размерах.
Расчетная высота назначается в соответствии с требования-
ми п. 4.3, г и примечания 1 к нему [1].
Участок стены имеет защемленные опорные сечения.
Найденные коэффициенты продольного изгиба принима-
ются постоянными по всей высоте участка стены.
Нагрузки
Участок стены проверяется на действие следующих нагрузок:
• ветровой, нормальной к поверхности стены;
• нагрузки от вышележащих этажей, приложенной к верху
стены или простенка центрально;
• нагрузки от непосредственно опирающегося на стену пе-
рекрытия, приложенной в общем случае внецентренно;
• собственного веса стены.
Принято, что все нагрузки заданы своими расчетными зна-
чениями. Для нагрузок от перекрытий задаются полные значе-
ния нагрузок и их длительно действующие части.
Проверки выполняются на одно основное сочетание нагру-
зок, причем ветровая нагрузка учитывается с коэффициентом
0,9, все остальные - с коэффициентом 1,0. Собственный вес сте-
ны учитывается всегда.
Повреждения
Страница идентична соответствующей странице режима
Центрально сжатые столбы. Огневые повреждения возможны
как с одной стороны стены, так и с ее двух сторон.
Усиление
Страница содержит сведения о конструкции усиления и
классе стали.
Предполагается, что вертикальные и горизонтальные эле-
менты усиления выполнены из стали одного класса.
265
Проем в стене
Проем организуется в сплошной существующей! кирпичной
стене. Образование проема не связано с изменением нагрузок на
стену. Нижняя часть проема нс определена, т.е. не конкретизиру-
ется, является ли проем дверным или оконным. Предполагается
наличие перекрытия, расположенного выше образуемого про-
ема. В частном случае проем может быть образован непосред-
ственно под самим перекрытием. Стена, в которой! образовывается
проем, может быть внутренней или наружной. Стена не имеет выс-
тупов. В стене возможны механические и огневые повреждения.
Проем окаймляется стальной перемычкой!. Перемычка об-
разовывается укладкой двух спаренных уголков (равнополоч-
ных или перавнополочпых). двух спаренных швеллеров, либо
одного двутавра с горизонтально расположенной стенкой.
Оставшаяся над проемом часть кладки рассматривается как
рядовая перемычка. При дос таточной! высоте перемычки прове-
ряется ее прочность как рядовой перемычки.
Устойчивость перемычки из плоскости стены предполагает-
ся обеспеченной. Реализуются требования пн. 4.7,4.8,6.47 и свя-
занных с ними н.п. [ 11. При недостаточной высоте или недоста-
точно!! прочности каменной перемычки проверяется прочность
изгибаемой! стальной перемычки. Реализуются требования п.
5.12 [6]. Совместная работа кладки и стальной перемычки по
учитывается. Всегда выполняется проверка местной прочности
кладки под стальной перемычкой.
Режим реализован в виде многостраничного окна. содержа-
щего следующие страницы:
• общие данные:
• конструкция;
• нагрузки;
• повреждения.
Общие данные
Страница содержит общие данные о конструкции и практи-
чески идентична соответствующей странице режима Централь-
но сжатые столбы.
Отличия заключаются в следующем:
• не используются природные камни низкой прочности и
рваный бут;
• применяются растворы марки 25 и выше.
966
Конструкция
Страница предназначена для задания данных о проеме и
« 1а.чьной перемычке. Здесь задаю гея размеры проема и пролет
• галькой перемычки, а также выбирается конструкция стальной
ш ремычки из прокатных профилей и класса стали для них.
Нагрузки
Страница практически идентична соответсгвукниги стра-
нице режима Перемычки.
Повреждения
Страница идентична соответствующей странице режима
Центрально сжатые столбы. Огневые повреждения возможны
как с одной стороны стены, так и с се двух сторон.
6.10.3. Программы института
«Башкиргражданпроект » [77]
Комплект для расчета каменных и армокаменных конст-
рукций и их элементов включает следующие программы:
I. LORA - предназначена для расчета центрально и внецент-
||гнно сжатых элементов. Запрашиваемые исходные данные: высо-
ia столба (см); толщина стены (см); упругая характеристика кладки.
2. LORA2 - прел назначена для расчета центрально и вне-
центренно сжатых армированных элементов. Запрашиваемые
исходные данные: высота столба (см); толщина стены (см); упру-
1яя характеристика кладки; высота кирпича (мм); количество
рядов кладки установки сеток (шаг сеток); размер ячейки арма-
турной сетки (мм); класс стали А240 или В500 (Bp-I); диаметр
<чержней сетки (мм).
3. ОР выбор схемы работы рас предел пчел {.но го устрой-
ства - опорной подушки. Запрашиваемые исходные данные: схе-
ма работы опорной подушки по табл. 6 [2| - см. раздел 6.4; вели-
чина усилия, действующего па распредели гельпос устройство
(»): класс бетона; условия твердения бетона; размер распредели-
тельного устройства в направлении, перпендикулярном направ-
ки ню рас и редел ей и я (см); высота опорной подушки (см); марка
камня и раствора; коэффициент понижения расчетного сопро-
тивления кирпичной кладки, упрут ая характеристика кладки;
расстояние от нижней поверхности распределительно! о устрой-
ства до рассчитываемого сечения (см); расчетная площадь ссче-
267
ния (см2); площадь смятия (местного сжатия) (см2); коэффици-
енты и ^2по табл. 6 [2].
4. RCB - предназначена для расчета кирпичной кладки на
смятие под опорной подушкой балки, опирающейся на пилястру
по примеру 7 [2]. Запрашиваемые исходные данные: вертикаль-
ная расчетная нагрузка на опору (т); толщина пилястры, рапная
ширине опорной подушки (см); ширина опорной части балки
(см); длина опорной подушки (см); высота опорной подушки
(см); длина опирающегося элемента (балки) (см); марка кирпи-
ча и раствора; коэффициент понижения расчетного сопротивле-
ния кирпичной кладки; коэффициент понижения расчетного со-
противления для кладки из силикатного кирпича; упругая ха-
рактеристика кладки; класс бетона; кладка армированная или
нет; расчетная площадь сечения, определяемая по [ 1 ] (м2); коэф-
фициент KSi, зависящий от материала кладки; диаметр стержней
арматурных сеток (мм); размер ячеек арматурных сеток (мм);
вид арматурной стали А240 или В500 (Вр-I); высота кирпича
(мм); шаг арматурных сеток (число рядов кладки).
5. RT - предназначена для расчета кирпичной кладки на ра-
стяжение под опорной подушкой. Запрашиваемые исходные
данные: высота кирпича (мм); толщина стены (см); длина загру-
женного участка стены (см); длина элемента, включающего заг-
руженный участок (см); величина нагрузки, равномерно распре-
деленной по площади местного сжатия (кгс/см2); расчетное со-
противление кладки из полнотелых камней (кгс/см2); класс ар-
матурной стали А240 или В500 (Вр-I); диаметр стержней
арматурных сеток (мм).
6. RUZ - предназначена для расчета узлов опирания эле-
ментов на кирпичную кладку в соответствии с требованиями п.п.
6.44-6.46 [1]. Запрашиваемые .исходные данные: выбрать вид
опирания элементов на кирпичную кладку - центрально сжатое
сечение по кладке и железобетонным элементам, железобетон-
ный настил с незаполненными у опор бетоном пустотами; расчет
заделки в кладку консольных балок.
7. SM - предназначена для расчета сечений на смятие при
распределении нагрузки на части площади сечения в соответ-
ствии с п.п. 4.13...4.16 [1]. Запрашиваемые исходные данные: ве-
личина продольной сжимающей силы (т); марка кирпича и ра-
створа; коэффициент понижения расчетного сопротивления
кирпичной кладки; коэффициент понижения расчетного сопро-
268
тивления для кладки из силикатного кирпича; вид кладки для
определения величины d; необходимость установки распредели-
тельных плит - да или нет; армированная ли кладка; расчетная
площадь сечения (м2); площадь смятия, на которую передается на-
грузка (м2); коэффициент К$|, зависящий от материала кладки; ди-
аметр стержней арматурных сеток (мм); размер ячеек арматурных
сеток (мм); класс арматурной стали А240 или В500 (Вр-I); высота
кирпича (мм); шаг арматурных сеток (количество рядов кладки).
8. SMS - предназначена для расчета кладки на смятие под
опорами свободно лежащих изгибаемых элементов (балок, про-
гонов и т.п.) в соответствии с п. 4.15 [2]. Запрашиваемые исход-
ные данные: следует ли задавать тангенс угла поворота изгибае-
мого элемента на опоре?; тангенс угла поворота сечения балки;
опорная реакция балки (т); ширина опорного участка балки,
плиты настила или распределительной плиты под опорной час-
тью балки (см); длина опоры балки (см); вид кладки - затвердев-
шая или свежая; значения коэффициента «К» по табл. 14 [1];
марка кирпича; коэффициент понижения расчетного сопротив-
ления кирпичной кладки; коэффициент понижения расчетного
сопротивления для кладки из силикатного кирпича; вид кладки
для определения величины d; кладка армированная или нет?;
расчетная площадь сечения, определяемая по [1] (м2); коэффи-
циент Ksi, зависящий от материала кладки; диаметр стержней в
арматурных сетках (мм); размер ячейки в арматурных сетках
(мм); класс арматуры в сетках - А240 или В500 (Вр-I); высота кир-
пича (мм); шаг арматурных сеток (количество рядов кладки).
9. TBL - предназначена для определения расчетного со-
противления армированной кирпичной кладки. Запрашиваемые
исходные данные: высота кирпича (мм); марка кирпича; набор ма-
рок раствора; коэффициент понижения расчетного сопротивления
кирпичной кладки; коэффициент понижения расчетного сопротив-
ления для кладки из силикатного кирпича; диаметр стержней арма-
турных сеток (мм); размер ячейки в арматурных сетках (мм).
ТД - предназначена для расчета элементов конструкций по
предельным состояниям второй группы (по образованию и рас-
крытию трещин и по деформациям [1]). Запрашиваемые исход-
ные данные: как производить расчет - по раскрытию или по де-
формациям?; расстояние от центра тяжести сечения до крайних
сжатых волокон (м); эксцентриситет расчетной силы относи-
тельно центра тяжести сечения (м).
269
6.10.4. Пакет прикладных программ NormCAD
Версия 3.2 [78]
Норматив:
□
Расчет кв смятие свежей
П<д»ты и ысвим
Расчет мв смятие затвердевшей
неасхимродемсй кладом под аюра...
Расчет мо смятие меармиромнной
кладом
Расчет на смятие свежей адовфовонной
кздхки под олордом балок
Расчет на смятие при сетчатом
арввфоевнми
Расчет па срез нвас»^<>оммюй кладом
прямоугольного сечетмя
Беэдмеыс
270
Новый р<КЧС1
Нормативе________________________________
feCHHl 11-22-31 Камен ые иарйо<цНен»т^
Пугты и. здания | С< Идолы | Заа»*<я |
Расчет центрально-растянутой
«армированной кладки твердо...
Расчет центрально-сжатой армиромной
кладки гхитмоугольного сечения
1'ь?
Расчет центрально-сжатой арьырсваной
кладки таврового сечет»*»
Расчет центрально-сжатой
нмрмдомнной кладки прямоу-о/ъио.
Расчет центрально-сжатой
«армироеамюй кладки таероео..
- Действия после создания документа’
Р Вьгвдмть вьеасления
* р Соодать отчет
> Создать |
} Справка |
Задать. I
271
Глава 7. Восстановление и усиление
каменных конструкций
Залам а обеспечен ия сохранности конструкций построенных
зданий ставилась и решалась издревле. С самого начала возведе-
ния зданий и сооружений постоянно возникали непредвиденные
ситуации: низкое качество материалов, ошибки в возведении,
различные стихийные бедствия, приводящие к повреждению
конструкций или разрушению зданий, после которых проводи-
лись работы ио их восстановлению и укреплению. Аварийные
ситуации также возникают в результате? ошибок щхк'ктирования.
Рациональные конструктивные решения обеспечивают требу-
емую работоспособность всех элементов зданий в течение установ-
ленной продолжительности их эксплуатации при минимальных
затратах труда и средств на поддержание их нормального состоя-
ния. В тоже время, нерациональные и ошибочные конструктивные
решения Moiyr являться причиной быстрой утраты работоспособ-
ности или разрушения отдельных конструктивных элементов.
На рис. 7.1 приведены виды факторов, воздействующих
на здания и сооружения в процессе их эксплуатации.
Действие указанных на рис. 7.1 факторов окружающей сре-
ды и климатических факторов на работоспособность элементов
и конструкций зданий проявляется или непосредственно, или
путем воздействия на интенсивность протекания процессов, яв-
ляющихся причиной изменения их работоспособности. Соответ-
ствующими конструктивными решениями отрицательное воз-
действие этих факторов может быть значительно снижено или
вовсе исключено.
Производственные факторы вносят значительные коррек-
тивы в значения характеристик работоспособности конструк-
тивных элементов. Условия эксплуатации зданий и конструк-
ций (режимы использования и нагружения, квалификация
эксплуатационного персонала, качество обслуживания) оказы-
вают большое влияние па интенсивность изменения характерис-
тик их работоспособности.
В процессе эксплуатации и реконструкции зданий изменяются
их объемно-планировочные решения или функциональное назна-
чение, возникает необходимость восстановления или повышения
несущей способности конструкций, обеспечения антикоррозийной
защиты, соответствующей изменяющимся условиям эксплуатации.
272
Внешние воздействия
(прнр<м)ны<е и искуеепмешмс»
В нутре 11 н и е возле йствия
(технологические и функциональные)
_ I’.i'iia.iHN
®-------------
ЛОСа.-;M< t MlLJItH MI
да--------rpa., ----------------------------
Л aiu. химические hciik.4. ка
-----------------------------------------
I укъопыс р.чрх у.1_____________________
,,. Рз нижа iiiiii । ick i postal пнуные н<> ли
фЧ1?м oiyKoiii.K колеизиия
bllo IKII4CCKIIC hpe.VHCC in
ьи
UB!JJ
\k\;*.ini*ii:cKOC. |’И tlihO-MtMtf.CCKfH ср\ Illi*ЛИС (LOppuU'Hj
Li Li !il. LU
____________________________I l.tl p\ IK и
(ii'i'L lllCHHbbi КС. Л&фу.ТОЦЗНИС II Г Д I
Диплгиие ipvirn>i:
hn\ тка
Морн <11«Ч' fly ЧС
Ко.юиния revmcpax>ры
Условные обозначения
---------——------
Q'. ipt.' либр.щик ii г t )
UruxihU'n. л
-----—-----Ф
!>и<। iot h'icciuh* вреди >слн
Hot itjttu.iH not oh
<?• iJ’h iii4i>-m:i*iI*>ci кис >iti« kiuikhu
Ф- MvxaiinHCL Ki'c aviiiHi'i-rl iK'i.iCHi tir-is
Рис. 7.1. Факторы, воздействующие на здания и сооружения
Необходимость в усилении и восстановлении конструкций
в процессе их эксплуатации возникает как при реконструкции
и техническом перевооружении зданий, так и вследствие их фи-
зического износа и накопления в них различных повреждений,
вызванных коррозией материалов, различными воздействиями,
некачественным изготовлением конструкций, нарушением тре-
бований технологии производства и возведения, а также правил
jKcn.iyaiamin.
Рабоч ы но усилению л восстановлению конструкций харак-
к ризуются определенными особенностями, которые усложня-
ют их производство по сравнению с новым строительством, они
|ребуют учет требований специальных инструктивно-норма-
1 явных докумен тов, разработки специфических технических ре-
ин ннй и подготовки инженерных кадров.
Проектированию реконструкции (восстановлению или уси-
н нию) конструкций обычно предшествует их обследование
< выявлением дефектов и повреждении и причин, их вызвавших.
273
оценка технического состояния, разработка предложений (про-
екта) на проведение ремонтно-восстановительных работ и уси-
ление конструкций, а также прогнозирование их дальнейшей ра-
ботоспособности и долговечности.
В главе не рассматривается методика проведения техничес-
кого обследования, а приводятся причины, вызывающие прояв-
ление дефектов и повреждений, их классификация, правила
оценки прочности материалов каменной кладки как одного
из этапов проведения обследования, и несущей способности кон-
струкций с дефектами и повреждениями, а также принципиаль-
ные конструктивные решения по усилению и восстановлению
как отдельных элементов каменных конструкций, так и повыше-
нию пространственной жесткости каменных зданий.
Ниже приводятся основные термины и определения, ис-
пользуемые при обследовании и оценке технического состояния
строительных конструкций зданий, разработке и осуществлении
мероприятий по их усилению и восстановлению.
Долговечность зданий и сооружений - срок службы зда-
ний и сооружений, в течение которого экономически целесооб-
разно их техническое обслуживание и ремонт.
Износ зданий и сооружений - величина, характеризующая
потери ими первоначальных эксплуатационных качеств. Разли-
чают два вида износа зданий и сооружений: физический износ -
потеря конструкциями и зданием в целом физико-технических
параметров; моральный износ (старение) - потеря технологи-
ческого (функционального) соответствия здания своему назна-
чению.
Диагностика - установление и изучение признаков, харак-
теризующих состояние строительных конструкций зданий и со-
оружений для определения возможных отклонений и предотвра-
щения нарушений нормального режима их эксплуатации (ГОСТ
20911-89).
Обследование - комплекс мероприятий по определению
и оценке фактических количественных и качественных значе-
ний контролируемых параметров, характеризующих эксплуата-
ционное состояние, пригодность и работоспособность объектов
обследования и определяющих возможность их дальнейшей экс-
плуатации или необходимость восстановления или усиления.
Дефект конструкции - любое отклонение от проекта или
стандарта, превышающее допускаемое нормированное отклоне-
274
кие, возникающее в конструкции на стадии проектирования,
изготовления, транспортировки и монтажа.
Повреждение конструкции - изменение в конструкции
и ее защите по сравнению с первоначальным состоянием, возни-
кающее в период эксплуатации и ухудшающее ее надежность, эк-
сплуатационные свойства и сокращающее срок службы.
Натурные обследования конструкций - комплекс работ по
сбору и обработке данных о техническом состоянии конструк-
ций, необходимых для разработки проектов строительной ре-
конструкции, восстановления несущей способности конструк-
ций, усиления, а также для оценки их состояния.
Натурные освидетельствования конструкций - осмотр
и обмер конструкций в натурных условиях с применением в не-
обходимых случаях специальных приборных методов с целью
выявления в конструкциях дефектов и повреждений.
Критерии оценки - установленные проектом или
нормативным документом количественное или качественное зна-
чение параметра, характеризующего прочность, деформативность и
другие нормируемые характеристики строительной конструкции.
Техническое состояние конструкций - совокупность
свойств, характеризующих соответствие конструкций требова-
ниям норм и условиям обеспечения технологического процесса.
Оценка технического состояния - установление степени
повреждения и категории технического состояния строительных
конструкций или зданий и сооружений в целом на основе сопос-
тавления фактических значений количественно оцениваемых
признаков со значениями этих же Признаков, установленных
проектом или нормативным документом.
Нормативный уровень технического состояния - катего-
рия технического состояния, при котором количественные и ка-
чественные значения параметров всех критериев оценки техни-
ческого состояния строительных конструкций зданий и соору-
жений соответствуют требованиям нормативных документов
(СНиП, ВСН, ГОСТ, ТУ и т.д.).
Поверочный расчет - расчет существующей конструкции
по действующим нормам проектирования с введением в расчет
полученных в результате обследования или по проектной и ис-
полнительной документации геометрических размеров, прочно-
сти строительных материалов, нагрузок, уточненной расчетной
схемы с учетом имеющихся дефектов и повреждений.
IX*
275
Категория технического состояния - с гепснь эксплуатаци-
онной пригодности строительной конструкции или здания и со-
оружения в целом, установленная в зависимости от доли сниже-
ния несущей способности и эксплуатационных характеристик
конструкций.
Исправное состояние - категория технического состояния
строительной конструкции или здания в целом, характеризую-
щаяся отсутствием дефектов и повреждений, влияющих на сни-
жение несущей способности и эксплуатационной пригодности.
Работоспособное состояние - категория технического со-
стояния, при которой некоторые? из численно оцениваемых кон-
тролируемых параметров не отвечают требованиям проекта,
норм и стандартов, но имеющиеся нарушения требований, на-
пример, но деформатив ноет и. а в железобетоне и по трети нос-
тойкости. в данных конкретных условиях эксплуатации не при-
водят к нарушению работоспособности, и несущая способность
конструкций, с учетом влияния имеющихся дефектов и повреж-
дени й, обес печи ваетс я.
Ограниченно работоспособное состояние - категория тех-
нического состояния конструкций, при которой имеются дефек-
ты и повреждения, приведшие к некоторому снижению несущей
сиособшк ти, по отсутствует опасность внезапного разрушения
и функционирование конструкции возможно при контроле
ее состояния, продолжительности и условий эксплуатации, па-
раметров технологическою процесса.
Недопустимое (неработоспособное) состояние - катего-
рия технического состояния строительной конструкции или зда-
ния и сооружения в целом, характеризующаяся снижением несу-
щей способности и эксплуатационных характеристик, при кото-
рой существует опасность для пребывания людей и сохранности
оборудования (необходимо проведение страховочных меропри-
ятий, восстановление и усиление конструкций).
Аварийное состояние - категория технического состояния
строительной конструкции или здания и сооружения в целом,
характеризующаяся повреждениями и деформациями, свиде-
тельствующими об исчерпании несущей способности, и опаснос-
тью обрушения (необходимо проведение срочных нротивоава-
рийных мероприятий).
Степень повреждения - установленная в процентном
276
<>i ношении доля потери проектной или нормативной несущей
способности строи тельной конструкцией.
Восстановление •• комплекс мероприятий, обеспечиваю-
щих повышение эксплуатационных качеств конструкций, при-
шедших в ограниченно работоспособное (в отдельных случаях
неработоспособное) состояние, до уровня первоначального со-
стояния этих качеств.
Усиление - комплекс мероприятий, обеспечивающих повы-
шение несущей способности и эксплуатационных сгюйствстрои-
тельной конструкции или здания и сооружения в целом
по сравнению с фактическим состоянием или проектными пока-
зателями.
7.1. Факторы, обуславливающие проявление
дефектов и повреждений в элементах каменных
конструкций и в каменных зданиях
Но степени воздействия на строительные конструкции сре-
ды разделяются на неагрессивные, слабоагрессивные, срсднеаг-
рессивные и сильпоагрсссивные. Характеристика указанных
сред и характер их воздействия на здания и сооружения показа-
ны на рис. 7.2.
Но физическому состоянию агрессивные среды классифи-
цируют на газовлажные, жидкие и твердые. Для строительных
конструкций это природные и промышленные водные растворы,
содержащие различное количество растворимых веществ (кис-
лот, солей, щелочей) или некоторые органические жидкости.
Указанные виды агрессивных сред оказывают различное
воздействие па конструкции, при этом они могут спровоциро-
вать возникновение биологических сред, вызывающих биопов-
режд с и и я ко и с т ру кци и.
Воздействие агрессивной среды
Для каменных конструкций, как для бетонных и железобе-
тонных, возможно возникновение преждевременного разруше-
ния или значительного снижения несущей способности даже
при соблюдении требований норм при проектировании, строи-
тельстве и эксплуатации.
977
Характеристика сред и их воздействие на здания и сооружения
4 X 1 i
неагрессивная Г слабоагрессивная среднеагрсссивная с ильноагрессивная
чистый, сухой (влажность 50%) и теплый воздух в помещениях чистый атмосферный воздух (в сельской местности) атмосферный воздух и вода с вредными примесями кислоты, шелочи, газы
атмосферный воздух в сухих и теплых климатических районах нс загрязненная вредными примесями вода воздух с повышенной влажностью (>75 %) агрессивные газы и жидкости в производственных помещениях
1 i
конструкции внутри жилых и общественных зданий; сооружения в теплых и сухих климатических районах конструкции крыш и другие конструкции вдали от промышленных предприятий конструкции производственных сооружений (химическая, бумажная промышленность), мокрых цехов, мостов» ЛЭГ1 и т.п. вблизи промышленных предприятий конструкции химических предприятий и хранилищ химических продуктов
Рис. 7.2. Характеристика сред и их воздействие на здания и сооружения
Такие случаи наблюдаются при обследовании ограждаю-
щих конструкций зданий калийных комбинатов, металлургичес-
ких заводов, в которых проявлялась повышенная влажность
конструкций [52]. Натурные обследования таких зданий выяви-
ли наличие водорастворимых солей на внутренних поверхнос-
тях конструкций и в их толще, наличие протечек конденсата
в межоконном пространстве, конденсат в стыковых соединениях
панелей и на их внутренней поверхности. Поверочные расчеты
ограждающих конструкций обследованных зданий (завод «Ав-
тоцветлит» в г. Мелитополе, здание рудника № 1 Березниковс-
кого калийного комбината) показали, что их расчетное сопро-
278
тивление теплопередаче превышает требуемое в два раза и ре-
жим работы конструкций соответствовал проектному. Тем не
менее, на них наблюдалось образование конденсата. Химичес-
кий анализ конденсата выявил в нем содержание солей магния,
в основном MgCl2. Согласно справочным данным насыщенный
раствор MgCl2 в значительной степени понижает значение мак-
симальной упругости паров. Равновесная относительная влаж-
ность воздуха над его раствором становится равной 33% вместо
100%, что и приводит к увлажнению конструкций.
Кроме того, весьма важным является тот факт, что, несмот-
ря на производимые ремонты, внешний вид стен свидетельство-
вал о постоянном поврежденном техническом состоянии, при
этом степень повреждения была такова, что вызывала необходи-
мость в оценке их прочности.
Само понятие коррозионного повреждения неоднозначно
для различных материалов. Для стальных конструкций в качестве
этого показателя принимают толщину прокорродировавшего слоя
за определенное время. Такое понятие не может быть принято для
пористых материалов каменных и бетонных конструкций, посколь-
ку распространение коррозионных процессов проходит не только
на поверхности, но и распространяется вглубь [52].
Следует отметить, что основными причинами коррозии
конструкций из каменных материалов является наличие в них
влаги и агрессивных веществ, а скорость ее распространения за-
висит от структуры материала и внешних факторов.
Содержащиеся в материалах конструкций поры могут
быть разделены в зависимости от их размера на микропоры, мак-
ропоры, капиллярные поры, из которых только капиллярные
поры способствуют большему приему влаги и в состоянии транс-
портировать воду и другие жидкости.
Также следует отметить, что процесс насыщения водой
протекает гораздо быстрее и интенсивнее, чемд!роцесс высыха-
ния материала. Результаты опытов по определению водопогло-
щения кирпича показали, что после 30 циклов увлажнения-вы-
сушивания материал кирпича остается постоянно влажным.
Кирпич уже не отдает воду, и его влажность постоянно находит-
ся в пределах 10-15 % [52]. Несмотря на существующую клас-
сификацию агрессивных сред с подразделением их на газовлаж-
ные, жидкие и твердые, фактически все коррозионные процессы
протекают в присутствии жидкой фазы.
279
Агрессивные вещества, содержащиеся в окружающей сре-
де, вступают в химическую реакцию с каменными материалами
конструкций зданий с образованием солей, из которых наиболее
характерными являются сульфаты (85%), карбонаты (3%), нит-
раты (10%) и хлориды (2%). Зарубежными исследователями от-
мечается также и то, что чаще всего составы высолов представле-
ны солями натрия и калия (65%), несколько меньше солями
кальция (26%), а наиболее распространенными соединениями
является тенардит Na2SO4 (40%), гипс CaSO4e2H2O (25%)
и нитрат калия KNO3 (10%). При этом максимальная концентра-
ция отмечается как на внешней поверхности материала, так и на
глубине 1-2 см от нее, вследствие чего происходит совпадение
солевого максимума и зоны выкрашивания, что приводит
к уменьшению расчетного сечения конструкции.
Все это указывает на то, что образующиеся на здании высо-
лы не только нарушают его внешний вид, но и в значительной
степени снижают его долговечность. Расчеты, учитывающие
только силовые факторы, требуют корректировки и определе-
ния степени снижения прочностных характеристик каменных
конструкций, работающих в агрессивной среде.
Биоповреждения каменных конструкции
Одним из видов коррозионных процессов в структуре мате-
риалов каменных конструкций является биокоррозия, приводя-
щая к биоповреждениям (биодеструкции) являющимся одной
из актуальных проблем микологии.
Микробиологический фактор воздействий характерен для
предприятий мясомолочной, пищевой, рыбной, кожевенной,
сельхозперерабатывающей, нефтедобывающей и нефтеперера-
батывающей промышленности и других отраслей, связанных
с использованием нефти, газа, горючих и смазочных материалов
органического происхождения.
В коррозионных процессах принимают участие бактерии,
грибы, актиномицеты, водоросли.
В определенных условиях, наряду с физическими и хими-
ческими факторами, значительную роль в разрушении материа-
лов каменных конструкций в атмосферных условиях могут иг-
рать микроорганизмы и низшие растения, живущие на поверхно-
сти и в порах камня.
280
Общим свойством каменных материалов является их порис-
тость. Чем она больше, тем сильнее на камень воздействуют фак-
торы разрушения, не только абиотические, но и биологические.
Чем крупнее поры, тем больше они удерживают влаги
и органической пыли, которые являются необходимым условием
роста микроорганизмов, и тем глубже в породу могут проникать
микробы и, следовательно, тем интенсивнее протекает процесс био-
повреждения. Поселяясь на каменных материалах, микроорганиз-
мы и низшие растения разрушают их химически и механически.
Химическое разрушение камня возникает в результате дей-
ствия на него кислых продуктов, образующихся в процессе роста
микроорганизмов: неорганических и органических кислот, а так-
же углекислого газа. Наиболее сильное разрушение каменных
материалов производят азотная и серная кислоты, продукты
окисления микроорганизмами газов, присутствующих в атмос-
фере. Грибы, водоросли, лишайники разрушают каменные мате-
риалы не только химически, действием продуктов метаболизма,
но и непосредственно, механически. Рост биомассы микроорга-
низмов, внедрившихся в поры и микротрещины, способствует их
расширению. Периодическое увлажнение и высыхание лишай-
ников, сопровождающееся значительным изменением объема
клеток, приводит к циклическому давлению на стенки трещин
и усталостному разрушению камня.
Между биологическими, химическими и механическими
факторами, несомненно, существует взаимодействие. Трещины,
проявившиеся в результате температурных напряжений и вы-
ветривания, облегчают химические реакции между каменным
материалом и продуктами жизнедеятельности микроорганиз-
мов. В свою очередь биологические повреждения камня делают
его более податливым к действию химических и механических
факторов и тем самым увеличивают интенсивность разрушений.
Кроме того, грибы, водоросли и лишайники, растущие
на каменных материалах, способствуют задержанию пыли и гря-
зи, заносимых ветром и птицами. Такие микропылевые ассоциа-
ции начинают служить дополнительным источником питания и
причиной прогрессирующего разрушения.
Кроме негативного влияния на каменные конструкции аг-
рессивных сред, факторами и причинами, обуславливающими
проявление дефектов и повреждений в них, являются: наруше-
ние технологии возведения, силовые факторы, длительный срок
281
возведения или перерывы в строительстве, деформации зданий
при неравномерных осадках оснований и т. д.
Нарушения технологии возведения каменных конструкций
При возведении каменных конструкций в условиях строи-
тельной площадки могут иметь место отклонения в технологии и
в правилах производства каменных работ, оказывающие нега-
тивное влияние на работу кладки под нагрузкой.
Отметим наиболее часто встречающиеся нарушения техно-
логии возведения каменных конструкций:
1. Низкое качество работ:
отклонение от горизонтали и вертикали поверхностей, ря-
дов кладки и углов элементов из-за слабого геодезического конт-
роля; при допустимом отклонении по вертикали на 1 этаж 10 мм
и не более 30 мм на всю высоту здания отмечаются отклонения
в гораздо больших размерах; отклонения стен от вертикали при-
водят к образованию эксцентриситета продольных усилий
со снижением несущей способности;
толщина горизонтальных и вертикальных швов в кладке
превышает допустимую толщину в 10-12 мм; швы заполняются
раствором не полностью, что приводит в дальнейшем к пере-
напряжениям в конструкции, образованию трещин и возможно-
му разрушению;
нарушение проектных требований перевязки швов и кладки
как на отдельных участках стен, так и в местах примыканий несу-
щих пилястр к стенам или несущих поперечных стен к продоль-
ным стенам, что приводит к образованию вертикальных трещин
и отделению одного участка кладки от другого;
кладка столбов и узких простенков стен выполняется часто
по многорядной системе перевязки в 5-6 рядов вместо требуе-
мой трехрядной или цепной системы перевязки;
применение кирпича-половняка и кирпичного боя в несу-
щих ответственных конструкциях, хотя это и допускается только
в кладке забутовки и для малонагруженных элементов;
плохое сцепление кирпича с раствором, которое возникает
по разным причинам, чаще всего в зимнее время это укладка обле-
деневшего кирпича на неочищенную от снега поверхность; в жар-
кую летнюю погоду, наоборот, укладка в дело чрезмерно сухого
кирпича, который быстро забирает влагу из раствора и обезвожива-
282
ет его. Обезвоженный раствор, особенно цементный, практически
не имеет сцепления с кладкой и легко отделяется от кирпича, что
резко снижает несущую способность конструкции.
2. Отклонение от проектных требований:
применение кирпича и раствора меньшей марки и других
видов (например, силикатного кирпича вместо керамического)
по сравнению с предусмотренным в проекте. Это происходит
при отсутствии постоянного контроля за прочностью кирпича
и раствора со стороны строительных лабораторий и может при-
вести к существенному снижению несущей способности стен,
простенков, столбов. Возможное снижение несущей способнос-
ти при снижении прочности кирпича и раствора показано
на рис. 7.3, а;
нарушение требований проекта при возведении армокамен-
ных конструкций с поперечным сетчатым армированием чаще
всего сводится к увеличению шага сеток по высоте стен и стол-
бов сверх допустимого, равного 40 см. На диаграмме (рис. 7.3, б)
показан характер снижения несущей способности кирпичной
кладки при дефектах армирования;
анкерные металлические связи в углах здания или в местах
примыкания внутренних стен к наружным либо вообще не уста-
навливаются, либо не заделываются на требуемую длину 1 м,
считая от внутреннего угла; отсутствие связей или малая их ан-
керовка приводят к образованию вертикальных трещин, отделя-
ющих более нагруженные стены от менее нагруженных;
отсутствие опорных железобетонных подушек в местах пе-
редачи на кладку больших сосредоточенных нагрузок (под опо-
рами стропильных балок и прогонов, под ребрами плит покры-
тия и др.) или установка опорных подушек, не содержащих арма-
туры, с возможным их раздавливанием и последующим разруше-
нием расположенной под ней кирпичной кладки.
загружение каменных конструкций постоянной нагрузкой
До достижения кладкой необходимой прочности; возможность
или невозможность загружения кладки до набора раствором
проектной прочности особенно при внецентренном сжатии дол-
жно быть оговорено в проекте и строго соблюдаться при произ-
водстве работ, так как при недостаточной прочности кладки воз-
можно ее разрушение.
283
100%
б
Рис. 7.3. Диаграммы снижения несущей способности кирпичной кладки:
а - при снижении марок кирпича и раствора; б - при нарушении правил арми-
рования; 1 - при проектных марках кирпича и раствора; 2 - при снижении
прочности кирпича на одну марку; 3 - при снижении прочности кирпича на
одну марку, а раствора - на две марки; 4 - при снижении прочности кирпича
и раствора на две марки; 5 - при проектном армировании; 6 - при пропуске
одной сетки; 7 - при пропуске двух сеток
3. Нарушение правил производства работ в зимних условиях:
применение раствора для зимней кладки методом замора-
живания без подогрева и без химических добавок, снижающих
температуру замерзания раствора, что не позволяет раствору на-
брать до замерзания даже минимальную прочность, в связи с чем
в период первого оттаивания в конструкциях возникает неравно-
мерная осадка при резком снижении прочности кладки;
использование раствора, доставленного на самосвалах, после
длительного открытого хранения раствора на строительном
объекте, после разбавления частично смерзшегося раствора допол-
нительным количеством воды для придания ему пластичности;
игнорирование выполнения мероприятий по обеспечению
устойчивости и усилению несущих конструкций в период перво-
го оттаивания во избежание перегрузок, а также мероприятий
по предупреждению последствий перераспределения нагрузок
284
на конструкции и связанного с этим возможного появления де-
формаций в здании при неравномерном оттаивании различных
конструктивных элементов.
Силовые факторы воздействия на каменные конструкции
Дефекты и повреждения каменной кладки от воздействия
силовых факторов возникают в наиболее нагруженных элемен-
тах каменных конструкций: несущих каменных столбах, про-
стенках, пилястрах и др.
Эти элементы работают в основном на центральное и вне-
центренное сжатие. Повреждение каменных сжатых элементов
от силовых воздействий обычно сводится к образованию про-
дольных трещин, которые с увеличением нагрузки развиваются
по высоте, соединяются между собой и разделяют кладку на от-
дельные вертикальные гибкие столбики (рис. 7.4).
Рис. 7.4. Характер силовых повреждений сжатого кирпичного столба
Из-за потери устойчивости столбики последовательно раз-
рушаются, что приводит в конечном итоге к разрушению всей
конструкции. Наиболее часто встречающимся силовым повреж-
дением элементов из каменной кладки является повреждение,
вызванное местной перегрузкой при опирании на них металли-
ческих или железобетонных балок без устройства опорных желе-
зобетонных подушек, применения неармированных бетонных
подушек, стальных распределительных пластин или армирова-
ния кладки (рис. 7.5).
285
Рис. 7.5. Повреждение кирпичной пилястры при местной перегрузке
из-за разрушения неар.мированиой бетонной полушки
Влияние длительною срока возведения или перерыва
в строительстве объектов без надлежащей консервации
конструкций на их последующую работу
При длительном (многолетнем) сроке возведения или при
перерыве в строительстве объектов незащищенные строитель-
ные конструкции подвергаются атмосферным и климатическим
воздействиям.
Основными негативными факторами, влияющими на состо-
яние конструкций, являются атмосферные осадки в виде дождя
и снега и попеременное воздействие положительных и отрица-
тельных температур. Наибольшее повреждение каменные конст-
рукции при этом получают на незавершенном строительстве при
отсутс твии на объекте кровельного покрытия, в этом случае кон-
струкции при дожде замачиваются на всех этажах здания, а вы-
сыхание их продолжается длительное время.
При этом наиболее часто встречающимися повреждения-
ми каменных конструкций являются:
• разрушение поверхностных слоев кладки под воздействи-
ем попеременного замораживания и опаивания при значитель-
ном их увлажнении атмосферными осадками; замачивание вер-
тикальных плоскостей кладки недострое иных степ происходит
из-за отсутствия водоотвода с кровли или отсутствия карнизной
части стены, а также при косых дождях;
286
• выветривание и разрушение кирпича и растворных швов;
развитие микро- и макротрещип в материалах каменной кладки
;а счет температурных воздействий окружающей среды;
• повреждение камней и раствора в швах каменной кладки за
« чет развития корневой системы низших и высших представите-
н й флоры (мхи. лишайники, травы, кустарники);
• повреждение материалов каменной кладки при агрессив-
ных воздействиях на них окружающей воздушной среды и кис-
ютиых осадков.
7.2. Классификация дефектов
л повреждений каменных конструкций
Без привязки к виду коне трукций дефекты могут быть класси-
фицированы в соответствии со схемой, приведенной на рис. 7.6.
Рис. 7.6. Классификация дефектен технических систем
287
Применительно к каменным конструкциям дефекты и по-
вреждения можно классифицировать по следующим признакам:
1. По причинам происхождения дефектов и повреждений
а) ошибки проектирования: неправильный учет действую-
щих нагрузок (перегрузки в результате накапливания снега, на-
леди, производственной пыли и др.); неудачное конструктивное
решение узлов сопряжения; потеря устойчивости из-за недоста-
точного количества связей; неучтенный эксцентриситет прило-
жения нагрузки; неполная информация по инженерно-геологи-
ческой оценке грунтов основания;
б) низкое качество материалов: искривление граней кирпи-
ча; некачественный обжиг кирпича, отклонения в размерах; тре-
щиноватость кирпича, низкая морозостойкость кирпича
и раствора; снижение марок кирпича и раствора против проект-
ных требований;
в) низкое качество выполнения работ: нарушение горизон-
тальности, толщины швов и правил их перевязки; отклонение
несущих стен и столбов по вертикали;
г) неудовлетворительные условия эксплуатации: замачива-
ние, попеременное замораживание и оттаивание при увлажне-
нии, агрессивное воздействие окружающей среды;
д) неравномерные осадки оснований под фундаментами
стен и столбов, вызванные недостаточным изучением инженер-
но-геологических и гидрогеологических изысканий; нарушение
технологии производства земляных и строительных работ,
ошибками на стадии проектирования объекта, нарушением норм
и правил технической эксплуатации здания.
2. По времени проявления:
а) в период строительства;
6) при длительном перерыве в строительстве без проведе-
ния надлежащей консервации конструкций и объекта в целом;
в) в период плановой эксплуатации;
г) после выработки сроков эксплуатации.
3. По способам обнаружения:
а) явный дефект, обнаруживаемый при визуальном наблю-
дении конструкций;
б) скрытый, предполагаемый дефект, выявляемый с приме-
нением известных методов, средств и правил, предусмотренных
в нормативной и справочной литературе и апробированный
в других аналогичных условиях;
288
в) скрытый дефект, для выявления которого не предусмот-
рены соответствующие правила, методы, средства.
4. По степени повреждения:
а) незначительная степень повреждения - несущая способ-
ность кладки снижена от 0 до 5%, проведение усилений не требуется;
б) слабая степень повреждения - несущая способность сни-
жена до 15%, усиление требуется при наличии трещин (при от-
сутствии трещин и других видимых повреждений усиление тре-
буется, если величина действующей нагрузки превосходит
несущую способность с учетом пониженной прочности материа-
лов конструкции); при наличии трещин, сколов и других по-
вреждений, снижающих несущую способность конструкции
на 15% и более, усиление необходимо независимо от величины
действующей нагрузки;
в) средняя степень повреждения при снижении несущей
способности до 25%, усиление обязательно;
г) сильная степень повреждения - несущая способность
снижена до 50%, усиление обязательно;
д) аварийная степень повреждения - несущая способность
снижена свыше 50%, необходимость усиления или разборки
с заменой определяется технико-экономическим обоснованием.
5. По возможности устранения дефекта или повреждения:
а) устранимые дефекты и повреждения, устранение кото-
рых технически возможно и экономически целесообразно. Ме-
тоды устранения дефектов и повреждений каменной кладки
предполагают:
- восстановление, путем выполнения различных раствор-
ных инъекций и штукатурки;
- усиление, путем устройства обойм, шпонок; установкой
скоб и стяжек, разгрузочных поясов;
б) неустранимые дефекты и повреждения, устранение кото-
рых технически невозможно или экономически нецелесообразно.
6. По видам дефектов и повреждений:
а) повреждения, вызванные деформациями стен;
б) повреждения, вызванные отколами, раковинами, выбои-
нами и другими нарушениями сплошности;
в) повреждения, связанные с увлажнениями и возможными
обмерзаниями кладки стен;
г) повреждения защитных и отделочных слоев каменной
кладки;
19 А. и. Белов. А. И. Габитов
289
д) повреждения, вызванные нарушением основного матери-
ала стен в виде трещин в камне и растворе (рис. 7.7).
а
Рис. 7.7. Повреждение кирпичной кладки: а - вертикальная трещина в кир-
пичной кладке и разрушение кладки в карнизной части стены по оси 1;
б - фрагмент кирпичной стены здания по оси Б - разрушение кирпичной
кладки на глубину до */2 кирпича, а также вертикальная трещина в кладке на
всю высоту стены
Подробные характеристики дефектов и повреждений ка-
менной кладки для каждого их вида с оценкой возможных по-
следствий представлены в табл. 7.1.
290
Характерные повреждения и дефекты конструкций из каменной кладки
Таблица 7.1
№ п/п Вид дефекта или поврежде- ния Вероятные причины возникновения и методы выявления или признаки данной причины Возможные последствия и меры по предотвращению дальнейшего развития и уст- ранения повреждения
1 2 3 4
Деформации стен
1 Искривление горизонтальных и вертикальных линий. Неравномерные осадки грунтов основания. Возмож- но появление характерных трещин. Обследование фунда- ментов и грунтов основания. Снижение несущей спо- собности, потеря несущей способности, развитие тре- щин. Предотвращение даль- нейшей осадки грунтов, про- ведение ремонта стен (при необходимости с усилением).
2 1 Выпучиваний Боковое давление грунта, различных материалов, раз- мещенных навалом у стены, действие горизонтальных реакций распорных конструкций; увеличение (против рас- четных) эксцентриситетов вертикальных нагрузок; боль- шая гибкость стены по высоте вследствие разрыва или отсутствия промежуточных связей; смещение на опорах балок, прогонов, плит перекрытий или покрытий к краю стены; передача недопустимых силовых воздействий на кладку, не набравшую достаточную прочность; односто- роннее оттаивание кладки, выполненной методом замора- живания; температурные деформации. Методы выявления - визуальный, поверочный рас- чет, возможное появление трещин. Снижение несущей спо- собности стены, появление трещин. Устранение гори- зонтальных нагрузок, вос- становление связей, ремонт поврежденных участков стен при необходимости (по рас- чету) с усилением.
292
Продолжение табл. 7.1
1 2 з J 4
3 Отклонение стен или отдельных участков от вер- тикали. Неравномерные осадки грунтов основания; недостаточность поперечных связей или их разрыв. Метод выявления - визуальный, возможно появление характерных трещин, обследование фундаментов и грунтов основания. Появление и развитие трещин в кладке, снижение не- сущей способности. Устранение причин просадки грунта и про- ведение ремонта стен с необхо- димым усилением.
Отколы, раковины, выбоины и другие нарушения сплошности
4 Отколы углов, пробоины, вы- боины. борозды и др. Дефекты строительства, механические воздей- ствия в процессе эксплуатации (удары транспорт- ных сядете, пробивка отверстий и борозд для раз- личных целей и т.п.). Выявление дефекта - визу- ально, изучением условий эксплуатации. Возможное снижение не- сущей способности. Ремонт после устранения причин по- вреждений или принятия мер защиты от них, в случае необхо- димости усиление конструкции.
Увлажнение кладки стен
• 5 В местах повреж- дения наружного слоя (штукатур- ки, облицовки и др.). Скапливание влаги от атмосферных осадков на поврежденных участках наружной поверхности стен и ее капиллярное всасывание материалами кладки в толщу стены. Выявление дефекта - визу- ально. Развитие деструктивных процессов с последующим мик- ро- и макроразрушением камня и раствора. Ремонт поврежден- ного наружного слоя с предва- рительным устранением причин повреждения и осушением ув- лажненных участков.
Продолжение табл. 7.1
£66
1 2 3 4
Деформации стен
• 6 В местах открыто раз- мещенного оборудова- ния, выделяющего пар и влагу. Конденсация влаги на поверхно- сти стен, попадание брызг. Выявление дефекта - визуально. Развитие деструктивных процессов в кладке с последующим прогресси- рующим разрушением. Устранение ув- лажнения стены путем организованного отвода пара, устройства защитного эк- рана от брызг или защита поверхности стены морозостойкими и водостойкими материалами. Проведение ремонта по- врежденных мест.
7 В парапетной или кар- низной части наружных стен, под окнами, ниша- ми, поясками в зоне рас- положения водосточных труб. Повреждения кровли в зоне кар- низа, некачественное выполнение примыкания гидроизоляционного ковра к пораженной стене, поврежде- ние водосточных желобов, отсутствие капельников, повреждение сливов, воронок и водосточных труб, недоста- точный или обратный уклон, недоста- точный вынос карнизных свесов. Оп- ределение повреждения или дефекта - визуально. Развитие деструктивных процессов в кладке с последующим прогресси- рующим разрушением. Устранение при- чин увлажнения, в случае необходимо- сти ремонт кладки с осушением увлаж- ненных участков.
8 Над окнами, воротами, дверями, вытяжными вентиляционными от- верстиями с возможным образованием в зимнее время инея и наледи. Конденсация влаги из воздуха, эксфильтрующегося из помещений здания. Выявление дефектов визуально. То же. Уплотнение, ремонт запол- нений проемов и мест их сопряжений со стеной, организация отвода воздуха из вытяжных вентиляционных отверстий от поверхности стены. В случае необхо- димости ремонт стен с предваритель- ным осушением увлажненных участков.
294
Продолжение табл. 7.1
1 2 3 4
9 В цокольной части стен. Повреждение, некачествен- ное выполнение или отсутствие гидроизоляции; низкое располо- жение гидроизоляции относи- тельно отмостки или тротуара. Метод выявления поврежде- ния - визуальный. Развитие деструктивных процессов в кладке, вызванное попеременным замора- живанием и оттаиванием и выветриванием увлажненных участков. Восстановление или устройство новой гидроизоляции, восста- новление или ремонт отмостки. В случае необходимости ремонт повре- жденных участков цоколя.
10 Увлажнение внутрен- ней поверхности стен но всей площади или в различных зонах. Несоответствие фактических температур и влажности воздуха в помещении, принятых при про- ектировании (недостаточность вентиляции, изменения техноло- гического процесса); несоответст- вие фактических теплофизиче- ских характеристик материалов, принятых при проектировании, недостаточная теплоизоляция отдельных зон. Снижение прочностных характеристик кладки. Осушение и приведение сопротив- лений теплопередаче и паронрониканию в соответствии с нормативными требования- ми.
И В зонах |шмещения санитарно- технического оборудо- вания, трубопроводов, емкостей с жидкостью. Неисправности оборудова- ния, протечки из трубопроводов и емкостей; постоянный конденсат на поверхности трубопроводов, емкостей с жидкостью и т. п. Метод выявления дефекта - визуальный. Снижение прочностных характеристик кладки с развитием деструктивных процес- сов. Устранение неисправностей оборудова- ния. коммуникаций, емкостей, теплоизоля- ции холодных поверхностей. В необходимых случаях - ремонт с осушением стены.
Продолжение табл. 7.1
1 2 ! 3 4
Повреждения защитных и отделочных слоев
12 Высолы на наруж- ной или внутренней поверхности стен. Перенос солей, входящих в состав мате- риалов стены, на ее поверхность, при их по- вышенных дозировках (добавки в раствор). Метод выявления - визуальный. На несущую способность кладки заметного влияния не ока- зывают. Участки стен с высолами очи- стить от налета соли и просушить.
13 Шелушение, рас- трескивание, вспу- чивание или отслаи- вание лакокрасоч- ных покрытий. Деформация и разрушение материала стены под лакокрасочным покрытием; дефор- мация попеременно замерзающей и оттаиваю- щей влаги; несоответствие лакокрасочного покрытия температурно-влажностному режи- му воздуха или химической агрессивности эксплуатационной среды; нарушение правил устройства лакокрасочного покрытия. Метод выявления - визуальный. На несущую способность кладки не влияет. Ремонт повреж- денного лакокрасочного покрытия с соответствующей подготовкой основания после устранения при- чин повреждения.
14 1 Растрескивание или отслоение штука- турных покрытий или фактурных сло- ев с выпаданием отдельных кусков. Деформации или разрушения материалов стены под штукатурным слоем; различие в усадочных и температурных деформациях штукатурного слоя, дефекты изготовления или нанесения; проникание влаги под штукатур- ный слой с последующими многократными циклами замораживания-оттаивания, увлаж- нения-высыхания; высокотемпературный на- грев (технологический или при пожаре). Ме- тод выявления - визуальный и путем просту- кивания и вскрытия штукатурного слоя в от- дельных местах. На несущую способность кладки практически нс влияет. Устранение причин поврежде- ния, ремонт штукатурного слоя с соответствующим подбором его состава и подготовкой поверхности. Ограничение температурных воздействий.
295
296
Продолжение табл. 7.1
1 2 3 4
15 Рыхлая структура материала штукатурных покрытий. Попеременное замораживание- оттаивание материала штукатурного слоя в увлажненном состоянии; раскли- нивающее действие влаги при попере- менном увлажнении-высыхании, рас- творение или вымывание компонентов материала водой, химические воздейст- вия на материалы штукатурного слоя. Выявление дефекта - путем сопоставле- ния свойств материала штукатурного слоя на различных участках здания. На несущую способность кладки заметного влияния не оказывают. Устранить причину увлаж- нения стены, удалить повреж- денные участки штукатурки и нанести новое штукатурное по- крытие.
Разрушение основного материала каменной кладки
16 Трещины в кладке, имеющие характер параболических кри- вых, ветви которых расходятся книзу по обе стороны от средней части здания (рис. 7.8, а). Просадка грунта в средней части здания; метод выявления - визуальный, наблюдения за осадками грунта и тре- щинами; инженерно-геологические изы- скания, поверочные расчеты. Снижение несущей спо- собности стен в зоне расположе- ния трещин. Укрепление грун- тов основания, усиление фунда- ментов или повышение про- странственной жесткости зда- ний и заделка трещин после прекращения их развития.
17 Трещины, раскрытие которых увеличивается кверху; наклон- ные или имеющие характер па- раболических кривых, расходя- щихся книзу относительно краев здания (рис. 7.8, б, в) Просадка крайних частей или на- личие твердою включения под средней частью здания. Методы выявления - те же. Тоже
Продолжение табл. 7.1
1 2 3 4 1
18 Трещина, близкая к вертикальной, раскрытие которой увеличивается кверху (рис. 7.8, г, д) Разлом здания вследствие нали- чия жесткой опоры в грунте под тре- щиной. Методы выявления - те же. Тоже
19 Близкая к вертикальной трещина с одинаковым раскрытием по высоте со смещением по вертикали части зда- ния с одной стороны от трещины от- носительно другой. Просадка части здания. Методы выявления - те же. Тоже
20 V - образные трещины по линии пристройки нового здания к ранее существовавшему или в месте пере- пада высот одного здания. Разная степень уплотнения грун- та или разное давление на грунт по обе стороны от линии пристройки или перепада высот. Методы выявления - те же. Тоже
21 Вертикальные трещины с рас- крытием 0,1-0,5 мм, пересекающие два и более рядов кладки, при коли- честве трещир две и более на 1 м вер- тикально нагруженной стены. Значительная перегрузка кладки, пониженная прочность материалов, примененных в конструкции и, соответственно, снижение прочностных характеристик кладки. Метод выявления - визуальный, поверочный расчет с учетом фактической прочности материалов. Снижение несущей способности. Усиление по расчету с учетом фактиче- ской прочности материа- лов и коэффициента (см. п. 7.4).
22 Горизонтальные и косые трещи- ны по швам кладки рядовых, клинча- тых или арочных перемычек, верти- кальные трещины в середине проле- та, возможно, с выпадением отдель- ных камней. Перегрузка кладки, пониженная прочность материалов, недостаточное армирование. Методы выявления - те же. Тоже
297
298
Продолжение табл. 7.1
1 2 3 1 4
23 Горизонтальные трещины по швам кладки стен, подвержен- ных горизонтальным нагрузкам, возможно со сдвигом по гори- зонтальным швам или ступенча- той наклонной штрабе. Тоже Снижение прочности клад- ки. Усиление по расчету с уче- том фактической прочности ма- териалов. сечения кладки и экс- центриситетов вертикальных нагрузок.
24 Мелкие трещины, возможно со скалыванием и раздроблением материалов кладки под опорами и опорными подушками балок, ферм, перемычек, козырьков, веерообразно расходящихся от места расположения нагрузки. Перегрузки кладки, а также недостаточная глубина опорной части или недостаточная несу- щая способность опорной по- душки. Методы выявления - те же. Снижение прочности клад- ки. Усиление по расчету с уче- том фактической прочности ма- териалов, сечения кладки, экс- центриситета и коэффициента k„r (см. п. 7.4).
25 Вертикальные и наклонные трещины в верхней части здания в местах сопряжения разнона- груженных продольных и попе- речных стен. Различная деформативность разнокагруженных стен вслед- ствие разных напряжений в кладке и ползучести кладки при длительном действии нагрузки. Метод выявления - визуальный, поверочные расчеты фактиче- ского конструктивного решения. Снижение несущей способ- ности несущих стен в зоне тре- щин. Усиление, в случае необхо- димости, по расчету с учетом фактической длины и высоты стен в месте образования тре- щин.
26 Вертикальные трещины в верх- ней части пилястр, служащих опорами балок и ферм, в местах сопряжения пилястр с кладкой стены. Тоже Горизонтальные усилия, возникающие в фермах и балках при колебаниях температуры, осадке фундаментов. Тоже Снижение несущей способ- ности. Необходимость усиления определяется расчетом с учетом коэффициента k^. (см. п. 7.4).
Продолжение табл. 7.1
1 2 3 4
27 Трещины V-образной формы в верхней части здания. Распор вследствие рас- стройства стропильной системы покрытия здания. Метод выяв- ления - визуальный. Восстановление затяжек стропильной системы. Заделка трещин, в случае необходимости - с перекладкой деформирован- ных участков.
28 1 Вертикальные трещины с раскрытием 0.1-0.3 мм в кладке продольных стен нижних этажей, по концам перемычек, балок, плит, ар- мированных поясов. Продольные температурно- влажностные деформации стен или перекрытий при изменении средней температуры сечения. Метод выявления - визуальный, наблюдение за развитием тре- щин, поверочные расчеты. Снижение прочности клад- ки в зоне трещин. Заделка тре- щин, необходимость усиления определяется по расчету с уче- том фактической прочности материалов и сечений стены.
29 Трещины с раскрытием до 10 мм и более, разрывы в кладке в средней части здания на всю его цы соту (рис. 7.9, а). Отсутствие температурно- осадочных швов или отсутствие армированных поясов для вос- приятия температурно-влаж- ностных деформаций. Тоже Тоже
30 Косые трещины в углах край- них проемов первых этажей. Результат деформаций сдвига кладки вследствие темпе- ратурных воздействий. Тоже Тоже
299
300
Окончание табл. 7.1
t 2 3 4
31 Шелушение поверхностей, выветривание наружных сло- ев, повышенная пористость, пониженная плотность, рых- лая структура, выкрашивание, выпадение отдельных частиц материала (рис. 7.9, б). Воздействие химически аг- рессивных эксплуатационных сред; высокотемпературный на- грев технологическими источ- никами или огневое воздействие при пожаре; увлажнение, попе- ременное замораживание- оттаивание в увлажненном со- стоянии при недостаточной мо- розостойкости, попеременное увлажнение-высыхание; биохи- мические воздействия микроор- ганизмов, грибов, мхов и т. п.; биохимические воздействия деревьев и кустарников. Метод выявления - визу- альный, в случае необходимости с лабораторным анализом агрес- сивной среды и образцов мате- риалов. Снижение несущей способ- ности. Необходимость усиления определяется расчетом. Ремонт выполняется после устранения причин повреждения, очистки и обработки поврежденных участ- ков.
б
д
Рис. 7.8. Виды расположения трещин в кладке стен здания и причины их
возникновения: а - наличие слабого грунта под средней частью здания; б - то
же у торца здания; в - наличие твердого включения в грунте под средней час-
тью здания; г - просадка части здания; д - разные давления по обе стороны от
линии пристройки
301
a
Рис. 7.9. Повреждения кирпичной к.мдки пек:
а - *1 pcjJinii.iMii < |ia<*kp*/ti.!j i<> ”» 6 \:м. 6 ki.ibviривапие нарх'жкых
слоев кладки
302
Выявленные при проведении обследований дефекты и но-
врс-ждения элементов каменных конструкций отражают на кар-
их, в ведомостях, а также путем фотографирования, которые ис-
пользуются в дальнейшем при оценке их технического состояния.
7.3. Определение прочности каменной кладки
и оценка технического состояния эксплуатируемых
каменных конструкций
Каменная кладка, как известно, не является однородным
материалом. Она состоит из отдельных камней, находящихся
под нагрузкой в условиях сложного напряженного состояния,
которые объединены слоем раствора. Вследствие этого, проч-
ность каменной кладки зависит от ряда факторов: прочности
камней, прочности раствора, вида напряженного состояния ка-
менной конструкции и др.
Надежной и доступной методики определения прочности
каменной кладки непосредственно в конструкции к настоящему
времени нс создано. Имеются предложения по прямому о пред е-
<•-пню прочности каменной кладки с использованием импульс-
ною акустического метода, но его применение связано с трудо-
емкостью измерения скорости распространения волн и плотное-
«и материала в каждом из слоев кладки, особенно в растворе.
Поэтому .прочность каменной кладки наиболее рациональ-
но определять косвенно по установленным маркам раствора
н камня. При этом, прочность камней и раствора может быть оп-
ределена разрушающими и перазрутающими способами. Опре-
н лен не прочности компонентов каменной кладки разрушаю-
щим способом предусматривает извлечение образцов из коист-
р\кцпп. последующее испытание их на силовом оборудовании,
обработку результатов испытаний и установление нормативной
ни! расчетной прочности кладки по аналитическим зависимое-
• нм между прочностью кладки и прочностью камней и раствора.
Для испытаний, в соответствии с рекомендациями [26],
и < различных участков каменной конструкции отбирают 10 кир-
пичей, в стенах и столбах из других камней отбирают 5 образцов
минимальным размером 5x10x20 см. Допускается определять
прочность камня при сжатии на образцах-цилиндрах в количе-
। ве нс менее 5 штук, диаметром и высотой 5-10 см, вы сверл ива-
зоз
емых из камней кладки с помощью электродрели со специальной ;
коронкой. Предел прочности при сжатии кирпича определяют
на образцах, состоящих из двух кирпичей или из двух его поло-
винок, а предел прочности при сжатии камней определяют
на целом камне. Допускается определять предел прочности при
сжатии на половинках кирпича, полученных после испытания
его на изгиб. Предел прочности при изгибе керамического и си-
ликатного кирпича определяют на целом кирпиче.
Предел прочности при сжатии Rt (МПа) каждого образца
камня вычисляют по формуле:
где Р - наибольшая нагрузка, установленная при испытании на прессе, МН;
А - площадь поперечного сечения образца, вычисляемая как среднее
арифметическое значений площадей верхней и нижней его поверхности, см2.
Предел прочности при сжатии по результатам испытания
установленного количества камней вычисляют как среднее
арифметическое значение результатов испытаний отдельных об-
разцов.
Предел прочности при изгибе, , (МПа) каждого образца
кирпича определяется согласно схеме испытания [26] по формуле:
<72>
где Р - наибольшая нагрузка, установленная при испытании образца, МН;
I - расстояние между осями опор, м;
b - ширина образца, м;
h - высота сечения образца по середине пролета, м.
Предел прочности при изгибе по результатам испытания
установленного количества образцов кирпича вычисляют как
среднее арифметическое значение результатов испытаний от-
дельных образцов.
Марка керамического обыкновенного, пустотелого и сили-
катного кирпича по пределу прочности на сжатие определяется
с учетом его прочности при изгибе по результатам испытаний
пяти образцов - «двоек» при сжатии и пяти образцов при изгибе.
Результаты испытаний кирпича на изгиб при определении
марки кирпича по прочности на сжатие учитываются, если проч-
ность кирпича при изгибе меньше предусмотренной ГОСТ [9,10).
304
Марка бетонных, силикатных и керамических камней опре-
деляется только по результатам испытания образцов камней
по пределу прочности на сжатие [26,27].
Прочность (марка) природных камней правильной и непра-
вильной формы, а также мелких и крупных блоков из тяжелого
силикатного, ячеистого бетона и бетонов на пористых заполни-
телях допускается определять испытанием на сжатие образцов-
кубов или цилиндров, выпиленных или высверленных из кам-
ней, целых изделий или монолита.
Предел прочности природных камней, мелких и крупных
блоков из указанных бетонов определяют умножением результа-
тов испытаний образцов-кубов или цилиндров на масштабные
коэффициенты.
Подробные сведения по методике определения прочности
при сжатии отобранных образцов кирпича всех видов, керами-
ческих и бетонных камней, камней из горных пород и блоков
из природного камня приведены в ГОСТе 8462-85 [26], там же
приводятся методы определения прочности при изгибе керами-
ческого и силикатного кирпича.
Прочность (марку) раствора кладки при сжатии, отобранно-
го из швов, определяют путем испытаний на сжатие кубов с раз-
мером ребра 2-4 см. Кубы изготавливают из двух пластинок ра-
створа, которые взяты из горизонтальных швов кладки или стыков
крупноблочных конструкций, склеенных и выравненных (контакт-
ные поверхности) гипсовым раствором толщиной 1-2 мм. Кубы
испытывают через сутки после изготовления. Марку раствора опре-
деляют как средний результат пяти испытаний, умноженный
на поправочные коэффициенты, приведенные в табл. 7.2 [55].
Таблица 7.2
Поправочные коэффициенты при определении
прочности раствора ,
Вид раствора Коэффициенты при размере ребра куба, см
2 3 4
Летний 0.56 0.68 0.80
Зимний, отвердевший после оттаивания 0.46 0.65 0.75
При неразрушающих способах прочность материалов ка-
менных конструкций определяют по величине диаметра отпечат-
ка или величине отскока (молотки Физделя, Кашкарова,
20 А и Кр плп А 1Л ГЧЛмтгпп
305
пистолет ЦНИИСК, склерометр Шмидта и др.). При ультразву-
ковом способе прочность определяется косвенно по скорости
распространения ультразвука.
Ударные способы испытания каменной кладки могут быть
использованы лишь частично, применительно только к раство-
рам. Поэтому приборы ударного действия не могут быть исполь-
зованы для определения прочности хрупких стеновых материалов
(керамических блоков и кирпича и др.), так как при ударе кирпич
часто разрушается (откалывается) и диаметр отпечатка не может
быть зафиксирован.
Прочность камней может быть определена неразрушающим
способом с помощью ультразвуковых приборов типа УКБ-1М
«Бетон - ЗМ», УК-10ПМ и др. Правила определения прочности
ультразвуковым методом (импульсно-акустическим методом)
установлены для камней и силикатного кирпича в [27].
При использовании импульсно-акустического метода для
определения прочности камня используется корреляционная за-
висимость «прочность камня - акустическое сопротивление»
где рк - плотность камня, ск - скорость распространения
колебаний в камне).
По данным испытаний в лабораторных условиях образцов
кирпича различных видов найдены зависимости между их проч-
ностью и акустическим сопротивлением, которые могут быть вы-
ражены в виде графика или в виде эмпирических зависимостей.
При неразру тающих способах положение, сечение, диаметр
арматуры армокаменных конструкций определяют с помощью
электромагнитных и индукционных приборов.
При разрушающем способе характеристики армирования
определяют путем обнажения арматуры в виде поперечных
штраб (борозд), шириной 5-6 см.
Плотность бетонов, каменных кладок, облицовок и тепло-
изоляционных материалов определяют взвешиванием образцов
(кубов, цилиндров, пластин), отобранных из тела конструкций
и высушенных до постоянного веса [28 J.
Влажность материалов определяют взвешиванием проб ма-
териалов, отобранных из тела конструкций с помощью шлямбу-
ров, высверливания кернов, вырезания образцов. Влажность ма-
териалов определяют как разность веса образцов (навесок)
в момент отбора и после сушки до постоянного веса в сушильном
306
шкафу. Распределение влажности по толщине однослойных
и многослойных конструкций определяют путем отбора проб че-
рез 5-12 см, но не менее чем в пяти точках и обязательно на кон-
тактах слоев из различных материалов.
Распределение температуры по толщине конструкций опре-
деляют таким же образом, как и влажность, с помощью термопар,
термощупов, самопишущих потенциометров и др. или глубин-
ных ртутных термометров с удлиненной ножкой.
Водопоглощение и морозостойкость материалов определя-
ют по стандартным методикам [18].
Предел прочности кладки при сжатии (временное сопро-
тивление) при известной средней прочности камня и раствора
при сжатии определяют по формуле Л. И. Онищика:
(7.3)
где Ru - предел прочности;
А - конструктивный коэффициент, зависящий от прочности и вида
камня и определяемый по формуле:
lOrn+w-^’
(7.4)
где т,п- коэффициенты, зависящие от вида кладки;
Rf и R2~соответственно прочности камня и раствора при сжатии, МПа;
а и b - эмпирические коэффициенты.
Значения коэффициентов тп, п, а, b приведены в табл. 7.3.
При установлении расчетных сопротивлений для каменных
конструкций принята следующая система коэффициентов. Ко-
эффициент изменчивости прочности кирпичной кладки на осно-
вании статистических данных принят ,15, ^условное норма-
тивное сопротивление Д, = Д, •(1-2<) = 0,7-Д,, при этом обеспе-
ченность величины с равна 0,98. Вероятное понижение прочнос-
ти кладки по сравнению с уровнем, принятым в нормах,
учитывается делением Япна коэффициент 1.2, а другие второсте-
пенные факторы, не учитываемые расчетом, и возможные дефек-
ты (ослабление кладки пустошовкой, гнездами, небольшие от-
клонения столбов и стен от вертикали и т. п.) - на коэффициент
307
1,15. Таким образом дополнительный коэффициент надежности
для кирпичной кладки равен 1,2x1,15=1.4 и расчетное сои роти в-
П _ 0>7- - п < ю
ление кладки к - “у:--.
При известных значениях прочности камней и раствора
кладки ее расчетное сопротивление может быть определено не-
посредственно по табл. 2-9 [ 11.
Таблица /.3
Значения коэффициентов a, b, т, п
Вилы кладки Значения коэффициентов
a Ъ т п
Из кирпича, кирпичных блоков и камней правильной формы с высотой ряда 50-150 мм 0.2 0.3 1.25 3
Из сплошных камней правильной формы с высотой ряда 180-360 мм 0.15 0.3 1.1 2.5
Тоже из пустотелых камней 0.15 0.3 1.5 2.5
Из сплошных крупных блоков с высотой ряда более 500 мм 0.09 0.3 1.1 2.0
Из ровного бутового камня 0.2 025 2 5 8.0
Следует отметить, что по результатам испытаний по опреде-
лению прочности материалов каменной кладки могут быть при-
няты условные марки камней и раствора, не совпадающие с их
нормируемым рядом, в этом случае расчетное сопротивление
кладки огцюдсляется по указанным таблицам 111 но интерполяции.
Подробные сведения о методах инструментальных обследо-
ваний каменных конструкций приведены в [49].
Характер признаков категорий технического состояния ка-
менных конструкций, устанавливаемый на основании результа-
тов проведенных обследований, приведен в табл. 7.4.
7.4. Оценка несущей способности элементов камен-
ных конструкций с дефектами и повреждениями
Несущую способность поврежденных армированных и не-
армированных каменных конструкций определяют согласно
требованиям норм с учетом выявленных в процессе обследова-
ния дефектов и повреждений и фактических значений прочнос-
ти кирпича, раствора и арматуры.
308
60£
Оценка технического состояния
эксплуатируемых каменных конструкций
Категория технического состояния конструкций Качественная опенка тех- нического состояния Характерные признаки
• 2 3
Исправное Конструктивное ис- полнение элементов отве- чает проектной докумен- тации, нормам и ГОСТам, в соответствии с которыми обеспечиваются их экс- плуатационные характс - ристпки и надежность. Проведение ремонтно- восстановительных работ не требуется. Конструкции не имеют видимых деформаций, де- фектов и повреждений.
Работоспособное Конструкции отвеча- ют предъявленным к ним эксплуатационным требо- ваниям. Проведение ре- монтно- восстановитель- ных работ необходимо в минимальных объемах (восстановление защит- ных и отделочных слоев и т. п.) В конструкциях имеются незначительные дефек- ты (отсутствие перевязки рядов кладки, превышение толщины растворных швов на отдельных ' частках, трещины в отдельных камнях и т.п.). Видимые дефор- мации отсутствуют. Наиболее напряженные элементы кладки не имеют вертикальных трещин, выгибов, сви- детельствующих о перенапряжении и потере устойчи- вости конструкций. Снижения прочности камня и раствора по предварительной оценке не наблюдается. Кладка не увлажнена. Горизонтальная гидроизоляция не имеет повреждений.
310
Продолжение табл. 7.4
1 2 3
Ограниченно работоспособное Конструкции не в пол- ной мере отвечают предъ- явленным к ним эксплуа- тационным требованиям. Требуются работы по ре- монту кладки. В наиболее напряженных конструкциях и зонах кладки (столбах, простенках, пилястрах) наблюдаются вертикальные трещины в отдельных камнях. Имеет .место снижение прочности камня и раствора до 30% по предварительной оценке или при- менение низкомарочных материалов. В отдельных местах наблюдается увлажнение каменной кладки вследствие нарушения горизонтальной гидроизоляции, карниз- ных свесов, водосточных труб. В отдельных местах наблюдается размораживание и выветривание кладки, происходит разрушение поверхности кладки на глубину 1/10 толщины стены, отмечаются высолы на поверхности кладки. Имеют место дефекты, связанные с неравномерной осадкой здания. Наблюдаются признаки расслоения кладки по вертикали вследствие высокой температуры и влажности в помещении.
Недопустимое (неработоспособное) В конструкциях наблю- даются деформации и де- фекты, свидетельствующие о значительном снижении их несущей способности, но не влекущие за собой обрушения. Требуется проведение страховочных мероприятий или разгруз- ка конструкций. Необхо- димы работы по усилению и ремонту кладки. Состоя- ние конструкций техниче- ски неисправное. В наиболее напряженных конструкциях и зонах кладки наблюдаются верти- кальные трещины, пересекающие 2-3 камня по высоте. Наблюдаются признаки по- тери устойчивости сжатых и сжато-изогнутых элементов (выгибы составляют 1/100 высоты конструкции). В кирпичных сводах и арках образуются характерные трещины, свидетельствующие о их перенапряжении. Происходит интенсивная кор- розия металлических затяжек, в. отдельных местах нарушена их анкеровка. Проис- ходит расслоение кладки по вертикали в наружных стенах и выпучивание вследст- вие высокой температуры и влажности в помещении. В конструкции имеет место снижение прочности камней и раствора на* 30-50% или применение низкомароч- ных материалов. В кладке наблюдаются зоны длительного замачивания. Имеются зоны промораживания и выветривания кладки и ее разрушение на глубину 1/5 толщины стены и более. Визуально наблюдаются трещины в кладке в местах про- хода дымовых и вентиляционных каналов. Ширина раскрытия трещин в кладке от неравномерной осадки здания достигает 20-30 мм, отклонение от вертикали - 1/100 высоты конструкции. Наблюдаются трещины в кладке, в местах опирания ферм» балок, перемычек.
Окончание табл. 7.4
1 2 3
Аварийное В конструкциях на- блюдаются деформации и дефекты, свидетельст- вующие о потере ими несущей способности. Состояние конструкций аварийное. Возникает угроза обрушения. Необ- ходимо запрещение экс- плуатации аварийных конструкций, прекраще- ние технологического процесса и немедленное удаление людей из опас- ных збн. Необходимо усиление конструкций и проведение ремонтных работ. При невозможно- сти или нецелесообразно- сти усиления следует произвести разборку конструкций. В наиболее напряженных конструкциях и зонах кирпичной кладки (столбах, простенках, пилястрах) наблюдаются сплошные вертикальные трещины. Проис- ходит расслоение кладки по вертикали на отдельные самостоятельно работающие столбики. Наблюдается выпучивание сжатых и сжато-изогнутых элементов мес- тами на величину 1/80-1/50 высоты конструкции. В кирпичных сводах, арках хорошо видны трещины и деформации, свидетельствующие об их аварийном со- стоянии. Наблюдается полное корродирование металлических затяжек и наруше- ние их анкеровки. Трещины в кладке от неравномерной осадки здания достигают 50 мм и более, наблюдаются значительные отклонения конструкций от вертикали (более 1/50 высоты конструкции). Происходит расслоение кладки по вертикали в наружных стенах с выпучиванием и обрушением наружного слоя вследствие вы- сокой температуры и влажности в помещении. Горизонтальная гидроизоляция полностью нарушена. Кладка в этой зоне легко разбирается с помощью ломика. Камень крошится, расслаивается. При ударе молотком по камню звук глухой. Кладка в зоне дымовых и вентиляционных каналов легко разбирается руками. Наблюдается разрушение кладки от смятия в опорных зонах ферм, балок, перемы- чек. Плохое качество выполнения кладочных работ: - отсутствует перевязка швов; - негоризонтальность швов; - утолщение в 2-3 раза горизонтальных швов против нормативных значений; - отклонение от вертикали столбов, простенков, пилястр в 5-10 раз превышаю- щее нормативные значения.
При этом должны учитываться факторы, снижающие несу-
щую способность конструкций:
- наличие трещин и дефектов;
- уменьшение расчетного сечения конструкций в результате
механических, агрессивных и динамических воздействий, размо-
раживания, пожара, эрозии и коррозии, устройства штраб и от-
верстий;
- эксцентриситеты, связанные с отклонением стен, столбов
колонн и перегородок от вертикали и выпучиванием
из плоскости;
- нарушение конструктивной связи между стенами, колон-
нами и перекрытиями при образовании трещин, разрывах
связей;
- смещение балок, перемычек, плит на опорах.
Фактическая несущая способность обследуемой конструк-
ции Ф с учетом указанных факторов вычисляется по формуле:
(7.5)
где W - расчетная несущая способность конструкций, определяемая в соот-
ветствии с указаниями [ 1 ] без учета понижающих факторов подстановкой в
соответствующие расчетные формулы фактических значений прочности ма-
териалов, площади сечения кладки, бетона, арматуры и т. п.;
kmf - коэффициент снижения несущей способности кладки, значения
которого приведены в табл. 7.5-7.8 [49].
Таблица 7.5
Значения коэффициента ктс при наличии
дефектов производства работ
№ п/п Вид дефекта knc
1 Отсутствие перевязки рядов кладки (тычковых рядов, арматурных сеток, каркасов): в 5-8 рядах (40-50 см) в 8-9 рядах (60-65 см) в 10-11 рядах (75-80 см) 1,0 0,9 0,75
2 Отсутствие заполнения раствором вертикальных швов (пустошовка) 0,9
3 При толщине горизонтальных швов более 2 см (3-4 шва на 1 м высоты кладки): при марке раствора шва 75 и более то же, 25-50 то же, менее 25 1,0 0,9 0,8
312
Таблица 7.6
Коэффициенты снижения несущей способности кгс кладки
стен, столбов и простенков, поврежденных вертикальными
трещинами при перегрузке
№ п/ п Характер повреждения кладки стен, стол- бов и простенков Для кладки
неарми- рованной армиро- ванной
1 Трещины в отдельных камнях 1.0 1,0
2 Волосные трещины, пересекающие не более двух рядов кладки, длиной 15-18 см 0,9 1,0
3 То же, при пересечении не более четырех рядов кладки длиной до 30-35 см при количестве трещин не более трех на 1 м ширины (толщины) стены, столба или простенка 0,75 0,9
4 То же, при пересечении не более восьми рядов кладки длиной до 60-65 см при количестве трещин не более четырех на 1 м ширины (толщины) стены, столба или простенка 0,5 0,7
5 То же, при пересечении не более восьми рядов кладки длиной до 60-65 см (рас- слоение кладки) при количестве трещин более четырех на 1 м ширины стен, стол- бов или простенков 0 0,5
Таблица 7.7
Коэффициенты снижения несущей способности к^ кладки
опор ферм, балок и перемычек из полнотелого кирпича,
поврежденных трещинами, имеющих сколы и раздробления
№ п/п Характер повреждения кладки опор Для кладки
неарми- рованной армиро- ванной
1 Местное (краевое) повреждение кладки на глубину до 2 см (трещины, сколы, раз- дробления) и образование вертикальных трещин по концам балок, ферм и перемы- чек или их опорных подушек длиной до 15-18 см 0,75 0,9
2 То же, при длине трещины до 30-35 см 0,5 0,75
3 Краевое повреждение кладки на глубину более 2-х см при образовании по концам балок, ферм и перемычек или их опорных подушек вертикальных и косых трещин длиной более 35 см 0 0,5
313
Таблица 7.8
Коэффициенты снижения несущей способности ктс кладки
стен, столбов и простенков, поврежденных при пожаре
Глубина слоя по- врежденной кладки (без учета штука- турки), см, до ; *т;для
стен и простенков толщиной 38 см и более столбов при размере сечения 38 см и более
при односторон- нем обогреве при двусто- роннем обогреве
0.5 1,0 0.95 0,9
2 0,95 0,9 0,85
6 0,9 0.8 0,7
Довольно часто повреждение каменных конструкций выра-
жается в разрушении поверхностного слоя кладки и трещинова-
тости оставшейся кладки на некоторую глубину (что характерно
при многократном замораживании и оттаивании в увлажненном
состоянии). В этом случае при оценке несущей способности сле-
дует уменьшить площадь поперечного сечения конструкции
на глубину полного разрушения и отслоения кладки, а для остав-
шейся кладки ввести коэффициент kmc, по аналогии с кладкой,
поврежденной пожаром.
Поврежденные каменные и армокаменные конструкции
подлежат конструктивному усилению, если их несущая способ-
ность с учетом коэффициента допускаемой перегрузки недоста-
точна для восприятия действующих или предполагаемых проек-
том реконструкции нагрузок, т. е. при условии, если:
Г>Ф-лпЛ, (7.6)
гдё F - нагрузка, действующая на рассматриваемую конструкцию,
ппг - коэффициент допустимой перегрузки принимается равным:
- для каменных и бетонных конструкций - 1,15;
- для железобетонных конструкций - 1,1.
Для конструкций, поврежденных трещинами, применение
коэффициента n„t не допускается.
Состояние, степень повреждения и необходимость конст-
руктивного усиления каменных конструкций определяется в за-
висимости от величины снижения в процентах несущей способ-
ности при наличии дефектов и повреждений. Основные града-
ции состояний, степень повреждений конструкций и рекоменда-
ции по их усилению представлены в табл. 7.9 [49].
314
Таблица 7.9
Градации состояний, степень повреждений и необходимость
восстановления или усиления конструкций
Состояние и степень повреждения Снижение несущей способности, % Восстановление или усиление
исправное (I) 0-5 не требуется
работоспособное (II) до 15 требуется при наличии трещин
ограниченно работо- способное (III) до 25 требуется
недопустимое (нера- ботоспособное) (IV) до 50 требуется
аварийное (V) свыше 50 возможно при технико- экономическом обоснова- нии или разборка
Несущая способность каменных элементов при отсутствии
в них дефектов и повреждений определяется в соответствии
с действующими нормами [1].
При отклонении от вертикали или выпучивании каменных
элементов (стен, столбов, перегородок) в пределах высоты этажа
на величину до % толщины в расчете учитывается соответству-
ющее увеличение эксцентриситета действующей нагрузки; при
большем отклонении или выпучивании указанные элементы
подлежат разборке или усилению.
При образовании вертикальных трещин в местах пересече-
ния стен или при разрыве поперечных связей между стенами,
колоннами и перекрытиями несущую способность и устойчи-
вость стен от действия вертикальных и горизонтальных нагру-
зок определяют при учете фактической свободной высоты стены
между точками сохранившихся закреплений (связей).
При смещении ригелей, балок, плит перекрытий и покры-
тий на опорах оценивается несущая способность стен и столбов
на местное смятие и внецентренное сжатие с учетом фактичес-
кой величины эксцентриситетов и площади опирания элементов
перекрытий на стены и столбы.
При наличии в стенах значительных обвалов или обруше-
нии одного или нескольких простенков нижележащих этажей
(от чрезмерного увлажнения, перегрузки и т. п.) сохранившаяся
часть стены может работать по схеме свода. В этом случае несу-
щую способность крайних простенков или участков стен опреде-
ляют с учетом догружения массой стен и перекрытий, находя-
315
щихся вышеоовалов, а также с учетом распора, определяемого из
статического расчета.
На участках стен с выпучиванием изгибающий момент про-
дольного изгиба приближенно может быть определен но форму-
ле [59] (рис. 7.10)
где Л/о - максимальное значение изгибающего момента от действующих вне-
шних нагрузок (внецентренном вертикальной на<рузки и поперечных сил);
Л/
Ст =0.610.4------>0.4 - коэффициент, характеризующий различ-
ЛА
ные случаи сочетания моментов Л/, и А/,:
Л’ - продольное усилие в стене;
i\\r - разрушающее усилие.
.И,= -W
•Ч- Д *Дг
Рис. 7.10. Расчетная схема простенка при его выпучивании
Учитывая» что модуль упругости кладки Е уменьшается при
увеличении степени сжатия, а момент инерции сечения / умень-
шается при его растрескивании, в 159] предлагаются следующие
зависимости для вычисления жесткости стен с трещинами:
а) для стен с незначительными трещинами
- при неармированноп кладке
(7-8)
- при армированной кладке
316
6) для стен со значительными трещинами
(7.10)
। начальный молуль упругости кладки:
J, - момент инерции порастрескавшегося рабочего сечения кладки.
7.5. Основные принципы восстановления и усиления
каменных конструкций
Необходимость усиления строительных конструкций и про-
лессе их эксплуатации возникает как при реконструкции и тех-
ническом перевооружении зданий так и вследствие физического
и акха и различных повреждений, вызванных коррозией материа-
лов. механическими воздействиями, воздействиями агрессивной
। рсды, некачественным изготовлением конструкций и нарушением
норм производства строительно-монтажных работ, нарушением
правил эксплуатации i условий технологии производства.
Учитывая большой объем реконструкции зданий и соору-
-м-ний, в которых каменные конструкции занимают зиачитель-
в\ ю долю среди всех видов строительных конструкций, вопросы
практического применения различных эффективных способов
их усиления приобретают в настоящее время большое народно-
хозяйственное значение.
Восстановление и усиление каменных конструкций может
• •|.п ь выполнено различными способами, которые можно услов-
но объединить в три группы: усиление без изменения расчетной
< \емы, с изменением расчетной схемы и с изменением
напряженного состояния. Последние две группы усилений
г. большинстве случаев могут быть объединены, так как измене-
ние расчетной схемы конструкции часто влечет за собой измене-
ние и напряженного состояния элемента.
Наиболее нагруженными элементами каменных зданий яв-
шются фундаменты, пес ущие стены, столбы, простенки и над-
проемпыс перемычки. Соответственно в этих элементах чаще
in его наб. подаются силовые повреждения, проявляющиеся
и виде вертикальных трещин на их поверхности.
Трещины, возникающие в кладке от перенапряжения под на-
। ручкой. называются силовыми. Кроме силовых в кладке возника-
317
ют усадочные, температурные, осадочные и прочие трещины, которые
также в значительной степени снижают ее несущую способность.
Возникновению силовых трещин способствует использова-
ние в кладке различных видов кирпича и камней. Известно,
что основные деформации каменной кладки вызываются обжа-
тием раствора. Применение камней разных размеров приводит
к неодинаковой деформации из-за неодинаковой суммарной
толщины раствора, вызывая перенапряжение в жестких участ-
ках (в камнях большего размера). Если облицовочный слой вы-
полнен из более крупного или жесткого кирпича, наблюдаются
деформации расслоения его от основного слоя ввиду разности
коэффициентов температурного расширения облицовочного
и основного слоев кладки.
В каменных зданиях в местах сопряжения внутренних и на-
ружных продольных и поперечных различно загруженных стен
часто появляются наклонные или вертикальные трещины, из-за
различной их сжимаемости и скорости усадки. Если связь меж-
ду стенами прочная, то появляются наклонные трещины, а если
слабая, то наблюдается отслаивание наружных стен от внутрен-
них. В этом случае заделка трещин раствором до окончания пе-
риода завершения процесса основной ползучести кладки
(4-6 лет при кладке из керамического кирпича на растворах мар-
ки 50 и выше) не приводит к устранению трещин. Для зданий,
возведенных в местностях со сложными грунтовыми условиями,
наиболее характерны осадочные трещины, возникающие от не-
равномерных осадок фундаментов.
Выявленные в результате обследования элементы камен-
ных конструкций с силовыми трещинами подлежат усилению.
Кроме того, усиление существующих каменных конструкций (фун-
даментов, столбов, простенков, стен) производится в том случае,
когда их несущая способность может оказаться недостаточной при
реконструкции зданий, а также при наличии дефектов в кладке,
вызванных неравномерной осадкой основания под фундаментами,
длительным замачиванием и многоцикловым попеременным замо-
раживанием и оттаиванием кладки и другими причинами.
Результаты обследования каменных зданий, их конструк-
ций и элементов обобщаются в техническом заключении, в кото-
ром на основании их технического состояния делаются выводы о
необходимости их усиления или восстановления, т. е. техничес-
кое заключение является основным документом для разработки
318
проекта усиления или восстановления.
Кроме этого, исходной информацией для разработки проекта
усиления или восстановления зданий и их конструкций служат:
- проектно-техническая документация (рабочие чертежи
здания, конструкций, узлов сопряжений, паспорта изделий, сер-
тификаты на материалы и т. п.);
- результаты инженерно-геологических изысканий площад-
ки строительства;
- задание на реконструкцию (при ее проведении);
- информация о наличии и объемах необходимых материа-
лов, конструкций и оборудования у заказчика и подрядчика,
а также об^хловиях их поставки и перевозки;
- сведения об имеющихся в распоряжении подрядчика стро-
ительных машинах и механизмах;
- информация о принципиальных технологических схемах
производства в здании в зависимости от его функционального
назначения, санитарно-гигиенических требованиях и т. д.
Составные этапы разработки проекта усиления и восстанов-
ления каменных зданий и их частей, а также последовательности
их выполнения показаны на рис. 7.11 [57].
Основным документом проекта являются рабочие чертежи
усилений и восстановлений, в соответствии с которыми определя-
ется потребность в материалах, конструкциях и изделиях, составля-
ется смета, определяется технология производства работ и произво-
дятся непосредственно работы по усилению и восстановлению.
В чертежах усилений и восстановлений указываются:
- участки, подлежащие усилению и восстановлению с указа-
нием осей, привязок к осям, отметок;
- монтажные схемы усиливающих, раскрепляющих и демон-
тируемых элементов;
- виды усилений и восстановлений с необходимыми разме-
рами, узлами, фрагментами, а для элементов сложной конфигу-
рации и вид детали;
- составляются спецификации необходимых конструкций,
изделий и материалов;
- приводятся краткие указания по применяемым материа-
лам и производству работ (марки сталей и электродов, очеред-
ность наложения сварных швов, класс бетона, марка камней
и раствора, порядок бетонирования, мероприятия по устройству
временных креплений и разгрузки и т. д.).
319
Рис. 7.11. Последовательность разработки проекта и осуществления усиления
Кроме указанных конструктивных решений в рабочих чер-
тежах должны быть отражены следующие вопросы:
а) последовательность выполнения работ по усилению или
восстановлению конструкций в целом или их отдельных элемен-
320
тов, если эта последовательность отражается на напряженно-де-
формированно.м состоянии конструкций, включая также сопут-
ствующие работы, как:
- разборка и демонтаж близлежащих конструкций (кладки,
связевых элементов, стен, элементов перекрытий и др.);
- укрепление смежных элементов (фундаментов, столбов,
колонн, балок и др.);
- порядок образования штрабов, скважин и отверстий, от-
рывка шурфов и траншей.
б) увязка работ по усилению и восстановлению с технологи-
ческим процессом и условиями проведения:
- выявлениевозможности осуществления усилительно-вос-
становительных работ без приостановки функционирования
здания или с минимальными его остановками;
- установление режима использования и время приостановки
оборудования, мостового крана и т. п., а также меры по обеспечению
сохранности инженерного оборудования, коммуникаций, сетей.
в) меры по обеспечению прочности и устойчивости конст-
рукций на всех этапах производства работ, включая:
- устройство временных опор и раскреплений;
- требования к предельно допустимым величинам монтаж-
ных нагрузок и воздействий;
- схемы расположения и конструкции разгружающих уст-
ройств и временных опор (при необходимости).
г) перечень конкретных зон, узлов, конструктивных элемен-
тов и технологических операций, для которых требуется соблю-
дение определенной последовательности и параметров технологи-
ческих процессов (очередность разборки или демонтажа, порядка
укладки и условий твердения бетонной смеси, режим и последова-
тельность сварки, регламент предварительного напряжения и т. п.).
д) меры по обеспечению и контролю качества усилительно-
восстановительных работ с указанием:. .
- вида работ и операций, которые необходимо принимать по актам
на скрытые работы или требующих промежуточного контроля;
- перечня нормативных документов, требований к квалифика-
ции инженерно-технического персонала и рабочих.
В зависимости от технического состояния каменных конст-
рукций зданий их усиление и восстановление сводится к:
- усилению и восстановлению отдельных элементов существую-
щей кладки;
2| А. И. Белпп А И Г лбитпя
321
ггггг
Рнс. 7.12. Классификация методов усиления и восстановления каменных конструкций
Усиление и восстановление каменных конструций
- повышению несущей способности перенапряженной кладки
в целом;
- повышению пространственной жесткости деформированного
здания;
- обеспечению устойчивости стен при разрывах креплений и откло-
нениях от вертикали;
- обеспечению свободы осадочных деформаций сопрягаемых стен.
Усиление элементов каменных конструкций может быть
выполнено путем инъектирования, устройства различных
обойм, увеличением сечения столбов или простенков, заменой
кирпичных надпроемных перемычек на железобетонные или ме-
таллические, установкой систем металлических тяжей и накла-
док и др. Условная схема классификации способов восстановле-
ния и усиления конструкций и принципов их осуществления
представлена на рис. 7.12.
Материалы, применяемые для усиления
и восстановления каменных конструкций
При выполнении работ по усилению и восстановлению
каменных конструкций применяют кирпич и камни
по ГОСТ 530-95, ГОСТ 379-95.
Для изготовления стальных элементов усиления применя-
ют прокат из сталей марок ВСтЗГпс5-1, ВСтЗпсб-1, ВСтЗкп2-1,
а именно: сталь листовую горячекатаную по ГОСТ 19903-74*,
сталь полосовую горячекатаную по ГОСТ 103-76*, сталь прокат-
ную угловую равнополочную по ГОСТ 8509-93 и неравнополоч-
ную по ГОСТ 8510-86*, сталь швеллерную по ГОСТ 8240-97.
Стяжные болты, анкеры, тяжи, хомуты изготавливают
из арматурной стали классов А-1, А-П, А-III по ГОСТ 5781-82 ди-
аметром 10-32 мм, а также из круглой стали такого же диаметра
по ГОСТ 2590-88.
Для ручной электродуговой сварки стальных элементов при
монтаже применяют электроды типов Э42,- Э42А, Э46, Э46А,
Э50, Э50А по ГОСТ 9467-75*. Прихватки для соединения уста-
новленных деталей усиления выполняются теми же электрода-
ми, что и основные швы. Их длина должна быть 15-20 мм, высо-
та не более 4 мм, местоположение - в пределах основных швов.
Размещение и вид сварных швов обуславливаются расчетом
и удобством их выполнения. При монтаже деталей следует избе-
323
гать потолочных швов. При назначении параметров расчетных
сварных швов следуем стремиться назначать минимально необ-
ходимую их толщину.отдавая предпочтение увелпчеюио ихдли-
пы, что позволяет уменьшить коицеи i р«щию напряжений.
Применяемые бетоны и растворы должны отвечать i ребованп- <
ям ГОС Г 7473 91 и ГОСТ 5802-86. Для зрш отовлення бетонных ’
и растворных смесей используют портландцемент марок МКМ)
и М500 но ГОСТ 965-89. а для конструкций, работающих к at ;.»< с-
сивных средах специальные вилы цгменюв но ГОСТ 969-91 и др.
Для включения железобетонных обойм в работу как обойм*
стоек применяют расширяющийся цемент с расширением не бо-
лее 0.1% в 3-х суточном возрасте.
При усилении каменной кладки методом инъецирования (
используют цементно-песчаные, бсспесчапые и нолимирцемент-
ные растворы. Портландцемент, применяемый для растворов, ц
должен иметь удельную поверхность (суммарную поверхность •
зерен в 1 г цемента) нс менее 240(1 см’/i и нормальной густотой
цементного теста в пределах 22 25 %. Рекомендуемые составы
растворных смесей .тля инъецирования кладки приведены в раз-
деле 7.8. Составы растворов могу! коррект провал ься в зависимо-
сти от влажности кладки, ее адсорбционных свойств. чистоты
поверхности трещин и т. н.
При подготовке инъекционного раствора ос\-щегtb.ihiot
контроль его вязкости и водоотделения Вязкость, опрслетягмая ;
вискозиметром ВЗ-4. должна составлять для цементных раство- >
ров 13-17 с, а для полимерных -3-4 мин. Водоогде ц нпс. опре-
деляемое выдержкой раствора в к-ченис. 3 ч. не должно превы-
шать 5% от количества раствора. Фнзико механические характе-
ристики цементных растворов определяют по ГОС Т 5802-86.
эпоксидных - но ГОСТ 4651-82.
7.6. Усиление и восстановление фундаментов
Усиление и восстановление фундаментов оказыг-ктся нс
обходимым в следующих случаях:
- при увеличении нагрузок на фундаменты в связи с над
стройкой зданий, их реконструкнпен. изменением тсхнотогичес-
ких процессов пли режима их работы;
- при строительстве новых сооружений, возведение 'которых
сказывается на прочности фундаментов:
324
- при изменении гидроюологических условий вследствие
। л пения уровня грунтовых вод:
- при недостаточной прочности материалов фундаментов
««‘дствие низкого качества работ;
- при появлении недопустимых для зданий деформаций
юврежденнй в виде трещин и изломов.
В практике нередко сочетают различные методы усиления
। ‘ (кстаиовлення фундаментов. При этом область целесообраз-
« *• о применения каждого пз этих методов может быть определена,
«:• ходя из техническою состояния сущеслвующего фундамента,
। • ли ра ожидаемого (после реконструкции) увеличения па него
• 'р\'зкп. материала и конструкции фундамента, физико-меха-
||!‘4(-гк||х’свойств грунтов основания, степени стесненности ра-
• :ен площадки, стоимости осуществления.
Предпочтение следует отдавать наиболее простым и деше-
। «м методам, дающим хорош не результаты. Основными метода-
ми кисета новдеипя и усиления фундаментов зданий и сооруже-
нии являются цементация, устройство бетонных и железобетон-
ных обойм, укрепление фундаментов с расширением подошвы,
• и inlineбуроинъекциопнымн и призматическими сваями.
Практика показывает, что наиболее простым и эффективным
,i< 1<1дом усиления поврежденных и ослабленных бу юных и кнр-
:<»||НЫХ(|л пламен гов является устройство одно- или двусторонних
• нин|ых (железобетонных) рубашек с последующим инъектиро
•пнем par i вора в кладку фундаментов через оболочку рубашек.
I й редко необходимость усиления фундаментов вызывается
1ПЧСПНСМ нагрузки вследствие ^‘конструкции или надстройки
1.Н1ПЯ. при этом в зависимости от степени увеличения нагрузки
• и leu не фундаментов может быть сплошным или местным (пре-
, ":1К’гым). В этих случаях уси ления увеличиваются размеры ио-
• нкы фундаментов с сохранением отметки се заложения. 11апбо-
сложным является усиление фундаментов в углах it иерессче-
• ।. * ч х. [ 1< гному местное • усиление следует проектировать вне углов и
। |-; <-<‘чений, на наиболее нагруженных участках и в лестничных
!ках. Места усиления на отдельных участках размещаются
• и*пюжностн симметрично, а их размеры определяют расчетом.
Цементация фундаментов выполняется при недостаточной
• i * щ ост и кладки. Для укрепления фундамента, выполненного
• ••ушного пли валунною камня с большими пустотами, реко-
исгся двусторонняя цементация кладки (рис. 7.13. а).
г
Рис. 7.13. Усиление бутобетонных ленточных фундаментов методом цемен-
тации (инъецирования): а - двусторонней; 6 - односторонней при наличии
подвала; в - цементация с устройством железобетонной рубашки; г - цемента-
ция при разрыве фундамента от морозного пучения грунта; 1 - существующий
фундамент; 2 - разрыв в фундаменте от морозного пучения; 3 - вертикальная
трещина в кладке; 4 - скважины, просверленные в фундаменте; 5 - инъекци-
онные трубки для нагнетания раствора с внутренним диаметром 25 мм; 6 -
жидкий цементный раствор; 7 - наплывы раствора; 8 - сетка из стержней 0 4,
шаг 100x100; 9 - отверстия для инъекторов d-31 мм; 10 - уголки каркаса
1?5х6; 11 - болты 0 20А-240(А-1); 12-арматура 0 12А-240(А-1); 13-кир-
пичная стена; 14 - гидроизоляция; 15 - непучинистый грунт
326
Для этого с двух сторон отрывают траншеи, в кладке про-
сверливают скважины диаметром 25 мм, промывают их водой и
закладывают в них инъекционные трубки, после закрепления
которых траншеи засыпают грунтом с послойным его уплотне-
нием. Затем через трубки нагнетают цементный раствор состава
1:1 (цемент-вода) под давлением 0,3-0,5 МПа.
При наличии подвала отпадает необходимость рытья траншеи,
т. к. доступ к фундаменту возможен со стороны подвала (рис. 7.13, б).
Для укрепления кладки фундамента при наличии сквозных
вертикальных трещин может быть применен метод цементации
с устройством железобетонной рубашки (рис. 7.13, в).
При разрывах в кладке фундаментов от морозного пучения
грунта также для ее укрепления можно применить двустороннее
инвестирование с предварительной отрывкой траншей и последую-
щей их засыпкой непучинистым грунтом (рис. 7.13, г).
Укрепление фундаментов и стен подвалов бетонными и же-
лезобетонными обоймами выполняют при неработоспособном их
состоянии и невозможности произвести цементизацию. Они реко-
мендуются, когда прочность нижележащих участков фундамента
стен ниже, чем у вышележащих. Такие обоймы могут быть односто-
ронними и двусторонними. Минимальная толщина обоймы 10 см,
соединение их между собой осуществляется анкерами диаметром
16-20 мм. Работы по их устройству производятся захватками по
2,0-2,5 м в следующей последовательности: отрывка траншей на
захватку; пробивка в фундаменте штраб; очистка фундамента; уста-
новка опалубки, арматуры и анкерных связей; укладка бетона плас-
тичной консистенции и мелкой фракцией крупного заполнителя
с его уплотнением (рис. 7.14, а). После твердения бетона через 6-7
дней опалубка снимается и выполняется гидроизоляция.
Если при вскрытии ленточного фундамента выявлено вы-
ветривание раствора в швах кладки и нарушение формы фунда-
мента с выклиниванием отдельных камней^ рекомендуется его
перекладка с выполнением следующих операций: пробивка
штраб под тычковым рядом кладки для заводки в них разгрузоч-
ных балок на 2-3 ряда выше обреза фундамента; установка балок
на цементно-песчаный раствор и стягивание их болтами диамет-
ром 14-18 мм, пропущенными через отверстия, просверленные
в кладке стены; откопка котлована с креплением стенок; разбор-
ка кладки отбойными молотками (бутовый камень очищается
327
для вторичного использования); выполнение новой кладки
на цементно-песчаном растворе (рис. 7.14,6).
Разгрузка фундаментов под стены для их замены может
быть осуществлена также путем вывешивания стен на подкосах
(рис. 7.14, в) или вывешивания частей здания на поперечных
стальных балках (рис. 7.14, г).
в г
Рис. 7.14. Усиление фундаментов железобетонными обоймами и путем пе-
рекладки: а - устройством железобетонной обоймы; б - замена фундаментов
под стены с использованием разгрузочных балок; в - вывешивание частей зда-
ния на подкосах для замены фундаментов под стены; г - вывешивание частей
здания на поперечных балках для замены фундаментов под стены: 1 - суще-
ствующий фундамент; 2 - подведенный фундамент; 3 - кирпичная стена;
4 - железобетонная обойма; 5 - анкеры; 6 - отметка пола подвала; 7 - гидро-
изоляция; 8 - перекрытие над подвалом; 9 - разгружающие балки; 10 - стяж-
ной болт; 11 - шурф; 12 - домкраты; 13 - клинья; 14 - прокладки; 15 - подко-
сы; 16 - металлическая поперечная балка; 17 - гидравлические домкраты
(или подкладки); 18 - временные опоры
328
Устранение повреждений фундаментов (стен подвалов) мо-
жет быть выполнено в соответствии со схемами, приведенными
на рис. 7.15, а, б. На рис. 7.16, а показана схема устройства фунда-
мента под кирпичную пилястру, примыкающую к стене.
а б
Рис. 7.15. Перекладка ленточных фундаментов:
а - внутренних стен; б - наружных стен; 1 - существующая стена фундамента;
2 - удаленный блок фундамента; 3 - новый блок фундамента; 4 - домкрат;
5 - сквозные прорези; 6 - струбцина; 7 - подкладки или полозья; 8 - пол подвала;
9 - перекрытие; 10 - прокладки; 11 - подмости; 12 - металлические полозья
Рис. 7.16. Усиление и восстановление фундаментов:
а - устройство фундаментов под пилястры; б - восстановление фундаментов
устройством защитных стенок; 1 - существующий фундамент; 2 - наращивае-
мый фундамент под пилястру; 3 - арматура усиления; 4 - подготовленная по-
верхность (насечка); 5 - пилястра; 6 - кирпичная стена; 7 - гидроизоляция;
8 - участки разрушения в результате действия агрессивной среды в грунте
(поднятие уровня грунтовых вод, поступление химических продуктов и т.д.);
9 - защитная стенка из кирпичной кладки, возводимая после восстановления
поврежденных участков; 10 - обмазочная или оклеечная гидроизоляция
а
329
Восстановление ленточных фундаментов, получивших по-
вреждения от воздействия агрессивной среды в грунте, осуще-
ствляется устройством защитных стенок (рис. 7.16, б).
В ряде случаев обеспечение несущей способности существу-
ющих с ген подвалов и фундаментов при увеличении действую-
щих на них нагрузок может быть осуществлено путем их разгруз-
ки. некоторые варианты которой! показаны на рис. 7.17.
в
Рис. 7.(7. Обеспечение несущей способности фундаментов и стен подвалов
путем их разгрузки: а - от бокового давления грунта устройством компенсаци-
онных траншей; 6 - от бакового давления грунта посредством разгрузочных уст-
ройс гн. в - разгрузка ослабленной части фундамента закладкой п стены стальной
балки. 1 - кирпичная стена; 2 - траншея, засыпанная шлаком; 3 - крепление сте-
нок траншеи: 4 - покрытие траншеи; 5 - гидроизоляция; 6 - фундамент; 7 - пере-
крытие: 8 - железобетонные плиты, выполняющие роль разгрузочных устройств;
9 - подкладки. 10 - укрепляющий слой грунта; 11 - стальные балки: 12 - ш граба
в стене; 13- трещины в стене; 1-1 - анкер; 15 - отделочный слой
330
Усиление ленточных фундаментов путем расширения подо-
швы рекомендуется для увеличения их несущей способности при
\ ш-личенни нагрузки вследствие реконструкции или надстройки
шипя, а также для восстановления фундаментов, получивших по-
вреждения от механических и химических воздействий!.
Отличи тельной особенностью метода является введение в ра-
ину новой дополнительной площади естественного основания.
Усиление фундамен тов с расширением подошвы осуществля-
1-н с помощью односторонних и двусторонних банкет. Из условия
производства работ минимальная ширина бан кета в нижнем обрезе
юлжна составлять30 см, в верхнем - 20 см. Высота желсзобстонно-
к> банкета па копнах консолей должна быть 20-25 см. Для опира-
ния разгружающих балок применяют швеллеры или двутавры
|. J 16-18. рассчитывая их на действующие нагрузки. Усиление
может быть также выполнено посредством возведения дополии-
п Иэных участков каменной кладки. Возможные варианты усиле-
ния фундаментов рассматриваемым метолом показаны на рис. 7.18.
7.7. Гидроизоляция фундаментов и стен зданий
Чтобы предотвратить проникание' грунтовых вод в подвальное
помещение через пористый каменный матерная, при возведении
данпй по наружной поверхности фундамента устраивают верти-
|..1льиую гидроизоляцию. Рулонный пли битумный изоляционный
। юннаходится между двумя разнородными материалами (грунтом
п каменной! кладкой), имеющими различные коэффициенты ли-
нейного расширения. В связи с этим изоляционный материал под-
вергается истиранию и по истечении определенного срока прихо-
шт в негодность, что приводит к неудовлетворительному
1к(’плуатационпому режиму фундамента и конструкций подваль-
ного помещения. В зданиях, построенных в 19-м веке и ранее, как
правило, отсутствует горизонтальная гидроизоляция. Кроме того,
при наращивании культурною слоя эта гидроизоляция перестает
выполнять свою функцию. Это приводит к отсыреванию стен за
< чет капиллярного всасывания влаги, снижению теплоизоляцион-
ных свойств и долговечности из-за разрушения при заморажива-
пип-оттаиваиип.солевой коррозии и биокоррозпи.
В этом случае приходится восстанавливать пли укладывать
новую вертикальную гидроизоляцию фундаментов.
д
е
Рис. 7.18. Усиление фундаментов увеличением их опорной площади: а - ус-
тройством монолитного гибкого железобетонного банкета (для наружных
стен); б - то же (для внутренних стен); в - расширение фундамента бутовой
кладкой; г - обетонированном узкого фундамента с установкой связей (шты-
рей) из стержней 016 мм в шахматном порядке; д - одностороннее увеличение
опорной площади бетонным приливом; е - с устройством дополнительной
кирпичной кладки; 1 - существующий фундамент; 2 - монолитная железобе-
тонная подушка; 3 - отверстие, заделываемое цементно-песчаным раствором
под давлением; 4 - утеплитель из керамзитового гравия (или другого эффек-
тивного материала); 5 - кирпичная стена; 6 - гидроизоляция; 7 - распредели:
тельные балки; 8 - опоры балок - двутавры 16-18; 9 - бетон класса В 12.5-
В15; 10 - уплотненный щебнем грунт; 11 - новая кладка; 12 - штыри-связи
016 мм в шахматном порядке; 13 - монолитный банкет; 14 - несущая балка;
15 - подкос; 16 - анкер; 17 - упорный уголок; 18 - распределительная балка;
19 - участки частичной разборки существующей кладки фундамента; 20 - до-
полнительная кирпичная кладка
Если при обследовании фундаментов установлено, что вер-
тикальный изоляционный слой необходимо усилить или заме-
332
нить, но горизонтальная гидроизоляция фундамента, располо-
женная ниже уровня гидроизоляции пола подвала, находится
в удовлетворительном состоянии, целесообразно произвести
восстановление изоляции по наружной поверхности фундамен-
та. Если горизонтальная изоляция разрушена, вертикальную
изоляцию выполняют по внутренней поверхности фундамента.
В период проведения работ должно быть произведено пониже-
ние уровня грунтовых вод. Основание для наклейки гидроизоля-
ции выравнивают и просушивают. Рулонные материалы наклеи-
вают снизу вверх и тщательно притирают к основанию и ранее
наклеенным слоям. Сопряжение рулонных материалов выпол-
няют ступенчатым швом, в котором каждое вышележащее по-
лотнище должно перекрывать нижележащее не менее чем
на 15 см. Верхнюю поверхность рулонного ковра покрывают сло-
ем битумной мастики.
Основной причиной затопления подвалов и увлажнения
стен является высокий уровень грунтовых вод, который в основ-
ном зависит от количества и интенсивности выпадения атмо-
сферных осадков и их испарения. Колебания уровня грунтовых
вод могут быть сезонными или годовыми и достигать значитель-
ных величин. Причинами поднятия уровня грунтовых вод, кро-
ме того, может быть утечка воды из коммуникаций, расположен-
ных вблизи зданий производственных и коммунальных пред-
приятий, а при расположении подземной части сооружения
в водонепроницаемом грунте вода может появиться и снизу при
наличии водопроницаемого слоя, насыщенного артезианской
водой. Поэтому при эксплуатации зданий необходимо обращать
внимание на правильный водоотвод.
Как правило, еще при постройке зданий устраивался тот или
иной вид гидроизоляции (вертикальная внешней стороны фунда-
ментов, горизонтальная из различных материалов, дренажи).
Однако, со временем культурные слои грунта нарастали, го-
ризонтальная гидроизоляция оказывалась ниже уровня дневной
поверхности и переставала отвечать своему назначению. Кроме
того, во влажной среде изоляционные материалы подвергались
гниению и распаду. Дренажи из-за неправильной их эксплуата-
ции заплывали грунтом и не пропускали воду. В результате под-
валы периодически затапливаются, а стены первых этажей на-
сыщаются влагой. Из-за намокания ослабляется сцепление из-
весткового раствора с кирпичом, происходит его выкрашивание
ззз
из швов кладки. Во многих случаях грунтовая вода содержит ра-
створенные примеси, которые вредно действуют на материалы
подземных конструкций. Такие агрессивные воды вызывают
разрушения конструкций, интенсивность которых увеличивает-
ся, если грунтовая вода фильтрует через материал конструкции
и вымывает продукты разрушения. Водорастворимые соли,
поднимаясь вместе с влагой по кладке, откладываются в местах
установления равновесия между поступлением влаги и ее испа-
рением с поверхности стен. Повышение концентрации солей
приводит к развитию кристализационных процессов, которые
разрушают кладку. Эти процессы особенно интенсивно протека-
ют в районах с жарким климатом, где разрушение конструкций
происходит от солевой коррозии. В районах с холодным клима-
том разрушение строительного материала происходит от сезон-
ного замерзания и оттаивания влаги в его порах. В табл. 7.10
приведены внешние признаки разрушения кирпичных стен [68].
Таблица 7.10
Признаки повышенной влажности на поверхности стен
Наблюдаемый эффект Причина
Рост пятен белого кристаллического налета, иногда порошкообразного, на всех пористых материалах Выделение растворимых солей
Обесцвечивание, протеки масла, клейкость окрашенной поверхности Действие солей
На краске цветные пятна (часто вздутые), запах плесени Плесень
Вспучивание, отслаивание краски Давление пара и кристаллизация солей
Расширение и набухание штукатурки Длительное увлажнение
Выкрашивание, иногда вспучивание побелки Частичное разложение и выветривание
Расширение, белые пятна в швах кладки Действие сернокислых солей
Растрескивание раствора в швах Расширение под действием сырости, затем растрескивание от усадки
Нарушение сцепления гидроизоляционных покрытий с основанием Ослабление действия клея
Коробление и приподнимание деревянных и органических плит Влагообмен
Пузыри на всех гидроизоляционных материалах Давление пара
334
Из таблицы видно, что основной причиной коррозии явля-
ется повышенная влажность кладок. В результате на стенах
выступают белые пятна, загнивает линолеум, деревянные по-
крытия и другие материалы.
Но влага в стенах разрушает не только строительный мате-
риал, она отрицательно воздействует на здоровье людей, так как
в помещениях нарушается нормальный температурно-влажнос-
тный режим. По санитарным требованиям допустимая влаж-
ность стен из кирпича должна составлять 1,5-3 %. Влажность же
материала в стенах, увлажненных капиллярным подсосом, со-
ставляет 20-25 %. В результате относительная влажность воз-
духа в помещениях с такими сырыми стенами составляет
90-100 %. Здоровью проживающих там людей наносится
невосполнимый ущерб.
Способы предохранения сооружений от грунтовой влаги
по принципу их защиты делятся на три группы (табл. 7.11) [67].
К первой группе относятся способы, предотвращающие по-
ступление влаги к конструкциям: дренажи, водонепроницаемые
завесы и гидроизоляционные «рубашки», устраиваемые
с наружной стороны сооружения. Применение этих способов
приводит не только к осушению подвалов, но и к уменьшению
влажности стен.
Ко второй группе относятся механические способы
гидроизоляции, предназначенные для подсушивания кладки
выше уровня дневной поверхности грунта (вентиляционные га-
лереи, горизонтальный пропил кладки, греющие плиты) или осу-
шения подвалов (гидроизоляция на внутренней поверхности стен).
К третьей группе относятся физико-химические способы
гидроизоляции, заключающиеся в пропитке кирпичных стен
различными растворами. В зависимости от рода применяемых
растворов можно добиться либо прекращения течи воды через
стены подвалов, либо предохранения кладк^.от капиллярного
поднятия влаги. К этой же группе относится и электроосмоти-
ческая сушка стен, поскольку она основана на физико-химичес-
ких процессах.
Увлажнение фундаментов и стен подвалов может привести
не только к разрушению их материалов и нарушению санитарно-
гигиенических условий в здании, но и к деформациям зданий
в целом. Нередки случаи, когда при изучении состояния грунто-
вых оснований не придается значения происходящим в процессе
335
336
Таблица 7.11
Способы гидроизоляции сооружений
Принцип защиты соору- жения от влаги Наименование спо- соба Место применения Получаемый эффект Недостатки способа
1 2 3 4 5
Ограждение зданий дренажами и завесами Дренажные системы В гражданском и про- мышленном строительстве Понижение уровня грунто- вых вод Эффективен в дрени- рующих грунтах, требует эксплуатационных затрат
Водонепроницае- мые завесы В гидротехническом строительстве Отвод грунто- вых вод от со- оружения Эффективен в дрени- рующих однородных гру- нтах
Гидроизоляционные «рубашки» В гидротехническом строительстве и при текущем содержании зданий и тоннелей Предотвраще- ние подтекания влаги к соору- жению Тоже
Механические способы гидроизоляции Поверхностная гидроизоляция При ремонте зданий Осушение под- валов Не прекращает миграции влаги по кладке
Вентиляционные галереи При капитальном ремонте уникальных зданий Уменьшение высоты капил- лярного подня- тия влаги Сложен в исполнении, нарушает монолитность конструкции, миграция солей продолжается
Э лектроосмоти че- ская сушка стен При текущем содер- жании зданий Сушка стен, увлажняемых капиллярным подсосом влаги Экспериментально про- верен недостаточно
Окончание табл. 7.11
1 2 3 4 5
Физике- химические способы гидро- изоляции * f 1 1 Вентиляционные «дрены > При капитальном ре- монте н текущем со- держании зданий Сушка времен- но увлажнен- ных участков стен Применим в основном в районах с сухим климатом. Накопление солей в кладке про- должается
Пропил кладки и введение в конструк- цию нового гидро- изоляционного слоя При капитальном ремонте зданий Выше введен- ного слоя клад- ка подсыхает Способ сложен в ис- полнении, нет меха- низмов для резки кладки
Греющие плиты При капитальном ремонте Подсыхание кладки Эксплуатационные затраты
Электросиликати- зация кирпичной кладки При ремонте уникаль- ных зданий Выше зоны инъекции кладка подсы- хает На поверхности обра- ботанной стены высту- пает налет солей
Инъектирование в конструкцию раство- ров В гидротехническом строительстве; при сушке подвалов, зато- пленных грунтовой влагой Устраняется течь Для предотвращения капиллярного подсоса не использовался
Электроосмотиче- ская сушка стен При текущем содер- жании зданий Сушка стен, увлажняемых капиллярным подсосом влаги Экспериментально проверен недостаточно
эксплуатации здания повреждениям инженерных коммуника-
ций. Из поврежденных коммуникаций в грунтовые воды попада-
ют агрессивные среды, способствующие разрушению грунтов.
В отдельных случаях не учитывают влияния на состояние грун-
товых оснований подземных ручьев.
Отсутствие или плохое качество гидроизоляции подвалов
или горизонтальной гидроизоляции стен приводит к миграции
влаги в толще каменных конструкций, что в свою очередь спо-
собствует разрушению и снижению временного сопротивления
материала конструкции. Из-за неправильной оценки несущей
способности конструкций в дальнейшем может произойти пере-
напряжение материалов и разрушение конструкций.
В результате капиллярного подсоса влаги по швам кладки
фундаментов и стен материал конструкции подвергается воздей-
ствию солевой коррозии, проявляющейся в виде выщелачива-
ния или, наоборот, засолений этих материалов. При присоедине-
нии безводными солями воды с образованием кристаллогидра-
тов объем твердой фазы увеличивается и в стенках пор материа-
лов возникает растягивающее напряжение, достигающее
0,21-0,44 МПа. Кроме того, давление кристаллогидратов
является постоянно действующей нагрузкой, что снижает долго-
вечность материала. Так, прочность керамического кирпича, со-
держащего кристаллогидраты перечисленных выше солей, сни-
жается на 30-40 %, а морозостойкость засоленного цементного
бетона снижается в 2,5 раза.
Для обессоливания конструкций применяют методы:
- электроосмос;
- использование санирующих штукатурок;
- перевод солей, содержащихся в материалах, в нераствори-
мые соединения.
На кафедре архитектуры МГСУ разработана установка,
с помощью которой производится обессоливание материалов
конструкций зданий и сооружений. В данной установке обессо-
ливание производится с помощью электроосмоса, при котором
обеспечивается движение поровой влаги с растворенными соля-
ми от анода к катоду в капиллярах диаметром около 10 мкм.
Одним из методов защиты строительных конструкций
от накопления солей вследствие капиллярного всасывания грун-
товых вод является объемная гидрофобизация порового про-
странства строительного материала кремнийорганическими
338
соединениями. Описанная выше установка может быть исполь-
зована после удаления солей из конструкции для последующей
гидрофобизации.
Покрытия, снижающие концентрацию солей в конструкци-
ях зданий, как правило, являются штукатурными и называются
санирующими. Эти покрытия являются временными. После на-
сыщения их солями из структуры материала эти штукатурные
слои удаляют и наносят отделочные покрытия.
Поскольку соли, насыщающие поровую структуру материа-
ла, в основном являются растворимыми, то их деструктивное
воздействие можно ограничить переводом их в нерастворимые
соединения.
Среди коррозионных воздействий, разрушающих строи-
тельные материалы, значительное место занимает биокоррозия,
ежегодный ущерб от которой в мире составляет десятки милли-
ардов долларов. Биокоррозия вызывается:
- бактериями, усваивающими азот и сернистые газы из ат-
мосферы;
- плесневыми грибками;
- низшими водорослями, мхами и лишайниками.
В результате воздействия биокоррозии на строительные ма-
териалы может происходить:
- химическое разрушение кислотами (азотной, сернистово-
дородной, уксусной, яблочной и т. д.), выделяемыми бактериями
и грибками;
- механическое разрушение за счет накопления биомассы
и воды в структуре материала;
- использование микроорганизмами компонентов материа-
ла в качестве питательной среды (древоразрушающие грибы).
Наибольшие разрушения строительных материалов вызы-
вают плесневые грибки. Их колонии развиваются при влажнос-
ти материала порядка 10% и температуре не-менее 18 °C.
Механизм разрушения цементных материалов грибками со-
стоит в следующем. Грибки в процессе своей жизнедеятельности
выделяют различные минеральные и органические кислоты (ук-
сусную, лимонную, молочную, масляную, муравьиную, яблоч-
ную и др.), которые взаимодействуют с основными (щелочны-
ми) соединениями цементного камня и разрушают их, превра-
щая гидросиликаты и гидроалюминаты в соли, не обладающие
вяжущими свойствами. Цементный камень перерождается и те-
339
ряет свои строительно-технические свойства. Замечено, что, пе-
реселяясь на поверхности, грибки меняют pH среды таким обра-
зом, что создают оптимальную для их развития кислотность сре-
ды. Определенное влияние на разрушение бетона оказывает рост
массы грибков и оказываемое механическое давление на поверх-
ность пор. Типичная картина разрушения - превращение штука-
турного или кладочного раствора в сухую осыпающуюся массу.
Выделяют три основные группы методов защиты строи-
тельных материалов от биокоррозии:
1. Эксплуатационно-профилактические (дезинфекция повер-
хности, регулирование тепловлажностного режима, вентиляция);
2. Конструктивные (гидроизоляция, придание поверхностям
конструкции формы, препятствующей накоплению влаги и пыли);
3. Строительно-технологические (использование материа-
лов, стойких к биокоррозии).
Как показывает практика, если не принять меры по обессо-
ливанию конструкций реконструируемых и реставрируемых
зданий и архитектурных памятников, то деструктивные процес-
сы в материалах конструкции этих зданий возобновляются через
1,5-2 года после окончания реставрационных и ремонтных ра-
бот. Работы по обессоливанию производятся лишь после устрой-
ства в стенах здания противокапиллярных завес или горизон-
тальной изоляции.
Устройство дренажа и противофильтрационных завес
Наиболее широко распространенным способом предохране-
ния от грунтовой влаги является устройство дренажных систем.
Осуществляемое при помощи дренажей понижение уровня
грунтовых вод приводит к осушению подвалов. Вместе с тем
уменьшается и высота капиллярного поднятия влаги в грунте,
а также в кирпичной кладке (рис. 7.19).
Дренажи подразделяются на гравитационные
(при кф < 1 м/сут) и специальные (при кф > 1 м/сут), а по своему
конструктивному исполнению могут быть вентиляционными,
пневмонагиетательными, вакуумными, электроосмотическими и
биологическими. Все дренажи состоят из двух элементов: водо-
приемного и водоотводящего. Отвод может быть самотечным
и принудительным (откачка). В зависимости от расположения
340
этих элементов различаются дренажи: горизонтальные, верти-
кальные и комбинирование. По степени прорезки дренажем во-
доносного пласта дренажи делятся на совершенные (прорезка до
водоупора) и несовершенные (прорезка выше водоупора). Наи-
более широко применяется горизонтальный гравитационный
дренаж: трубчатый, пластовый, пристенный, лучевой и траншей-
ный (открытый и закрытый).
В гражданском строительстве получили распространение
в основном горизонтальные трубчатые дренажи (рис. 7.19).
Рис. 7.19. Защита стен подвала из кирпичной кладки от замачивания: а - ус-
тройством дренажа по периметру здания; б - устройством систематического
Дренажа в подвале существующего здания; в - устройством пристенного дре-
нажа с внешней стороны здания; 1 - стены подвала; 2 - дренаж; 3 - дренажная
труба; 4 - фильтрующий слой; 5 - кривая снижения уровня подземных вод;
6 - начальный уровень грунтовых вод; 7 - пониженный уровень грунтовых
вод; 8 - дрены-собиратели; 9 - дрены-осушители; 10 - приямок; 11 - вывод-
ной коллектор; 12 - отмостка; 13 - пол подвала; 14 - решетка приямка;
15 - плоский фильтр (гравийно-песчаная смесь); 16 - камни, крупная галька
размером 30-70 мм; 17 - стеновой дренаж (гравийно-песчаная смесь с разме-
ром частиц 1—20 мм); 18 - пол подвала; 19 - водонепроницаемая отмостка;
20 - уплотненный местный грунт; 21 - обмазочная гидроизоляция; 22 - гли-
нобетон; 23 - щебень, втрамбованный в грунт
в
341
Однако эти системы эффективны в грунтах с большим ко-
эффициентом фильтрации (в песках и легких супесях). В связ-
ных грунтах осушается лишь пространство в непосредственной
близости от дренажа, который к тому же заплывает грунтом. Ча-
стично эти недостатки в связных грунтах может восполнить
«шпорный дренаж», предложенный профессором П. Д. Глебо-
вым. Принцип его действия состоит в том, что вода из пазух око-
ло фундаментов, обычно заполняемых дренирующим грунтом,
выводится к основной сети специальными отводами — шпорами.
Однако в связных грунтах (глинах, суглинках), как известно,
высота капиллярного подсоса влаги доходит до 10 м. До такого
уровня понизить уровень свободной воды дренажами довольно
затруднительно: пленочная влага остается даже в порах осушен-
ного грунта, следовательно, она может переходить в строительный
материал и капиллярно по нему подниматься; кроме того, устрой-
ство дренажа у эксплуатируемого сооружения связано с разбор-
кой асфальтового покрытия, переносом коммуникаций и т. п.
Другими способами гидроизоляции подвалов, призванны-
ми так же, как дренажи, отводить от сооружения грунтовую вла-
гу, являются фильтрационные завесы.
Противофильтрационная завеса представляет собой водо-
непроницаемую стену в грунте, преграждающую путь потоку
подземных вод к защищаемому от увлажнения зданию. Наибо-
лее эффективными являются противофильтрационные завесы,
доведенные до водоупора. Устраиваются они методом траншей-
ных стенок шириной 0,4-0,8 м и инъекционным способом. При
траншейном методе траншея заполняется твердеющим (бетон,
бутобетон) и нетвердеющим (грунт с добавкой различных сус-
пензий) материалом. При инъекционном методе осуществляет-
ся закачка в грунт через систему предварительно пробуренных
скважин твердеющих и нетвердеющих растворов (битума, пет-
ролатума, различных смол, цементных, глинисто-цементных,
жидкого стекла). В результате взаимодействия вещества с грун-
том и с отвердителем, находящимся в составе раствора или пода-
ваемым до и после его нагнетания, образуется водонепроницае-
мая зона, препятствующая поступлению влаги к зданию.
Может быть использована и другая схема - устройство вок-
руг здания гидроизоляционных рубашек. В этом случае
растворы подаются непосредственно из изолируемого помеще-
ния. Такой способ часто используется при сооружении и эксплу-
342
атации тоннелей и в гражданском строительстве. При этом об-
легчается проникновение растворов в засыпку фундаментов, ко-
торая обычно бывает из дренирующего грунта. Нагнетание ра-
створа в грунт производится через скважины, пробуренные
в полу изолируемого помещения и в фундаменте.
Выбор химических растворов и оптимальной технологии
работ при устройстве завес и «рубашек» необходимо выполнять,
руководствуясь инструкциями и литературой, освещающей
опыт работы по закреплению грунтов.
Следует отметить, что фильтрационные завесы и гидроизо-
ляционные рубашки, устраиваемые инъекцией растворов в грунт,
обладают в большинстве случаев теми же основными недостатками,
что и дренажи, так как они эффективны в грунтах с довольно высо-
ким коэффициентом фильтрации (более 0,2 м/сут.). Однако, они
в сравнении с дренажами имеют преимущество в том, что не тре-
буют эксплуатационных затрат и более просты в исполнении.
В качестве препятствия подтеканию влаги к зданию служат
также глиняные «замки», ядра и экраны (рис. 7.20, а).
Сущность их применительно к гражданскому строитель-
ству состоит в том, что дренирующий грунт засыпки фундамен-
тов заменяется глинистым, создавая препятствие проникнове-
нию воды в подвалы, однако подсос влаги по стенам при этом
не прекращается. Эффективность подобных способов может
быть улучшена путем введения в состав грунтов «замка» различ-
ных добавок, исключающих миграцию по ним влаги в пленочном
виде. В качестве противофильтрационных завес могут быть ис-
пользованы и полимерные пленочные экраны.
Механические способы устройства гидроизоляции
Для осушения подвалов широко применяются способы на-
несения на внутреннюю поверхность стен гидроизоляционного
слоя из различных материалов. В основном применяются следу-
ющие типы гидроизоляций:
- обмазочная и окрасочная;
- штукатурная цементная;
- штукатурная асфальтовая из холодных (эмульсионных) мастик;
- литая;
- оклеенная;
- пластмассовая гидроизоляция (окрасочная и листовая);
- металлическая.
343
344
а б в
Рис, 7.20, Защита фундаментов и стен от замачивания: а - устройством глиняного замка; б - устройством воздушного зазо-
ра с наружной стороны стены; в - то же с внутренней стороны; 1 - осушаемая стена; 2 - существующая горизонтальная гид-
роизоляция; 3 - водонепроницаемая отмостка; 4 - устраиваемая вертикальная оклеенная гидроизоляция; 5 - глиняный за-
мок (плотно утрамбованный глинистый грунт); 6 - канал, пробиваемый в стене; 7 - воздушный зазор; 8 - вентиляционная
решетка; 9 - пол аэрируемого этажа; 10 - стенка воздушного зазора (из кирпичной кладки толщиной 120 мм); 11 - бетонное
основание под стенку; 12 - распорки
При выборе типа гидроизоляции следует учитывать
следующие факторы:
- требуемый температурно-влажностный режим изолируе-
мого помещения;
- величину гидростатического напора;
- механические и температурные воздействия на гидро-
изоляцию;
- действие агрессивных сред;
- условия производства работ;
- дефицитность материалов и стоимость гидроизоляции;
- сейсмичность района строительства.
Обмазочная и окрасочная гидроизоляция применяется
в основном для защиты поверхности стен от поверхностной
влажности. При большом гидростатическом напоре окрасочная
гидроизоляция не дает положительных результатов.
В качестве материалов для обмазочной гидроизоляции при-
меняют мастики, пасты и эмульсии.
По виду вяжущего материала мастики разделяют на битум-
ные, дегтевые, резинобитумные, битумно- или дегтеполимерные,
гудрокамовые и др.
По способу изготовления и применения различают мастики
горячие, применяемые с предварительным подогревом
(до 160-180°С — битумные и резинобитумные мастики
и до 130-150 °C — дегтевые и гудрокамовые), и холодные, ис-
пользуемые без подогрева при температуре окружающего возду-
ха выше 5*С и с подогревом до 60-70 °C — при более низких тем-
пературах.
Наполнители, вводимые в мастики для повышения
теплостойкости и уменьшения хрупкости (при пониженных тем-
пературах), а также для сокращения расхода вяжущего, разделя-
ют на пылевидные, волокнистые и комбинированные (смесь пы-
левидного и волокнистого наполнителей). Пылевидный напол-
нитель в виде тонкомолотого порошка изготовляют из известня-
ка, мрамора, кварца, мела, доломита, кирпича, талька, трепела,
золы, минеральных видов топлива и т. п. Волокнистым наполни-
телем может быть асбестовая пыль, коротковолокнистые асбест
и минеральная вата и др.
Горячие мастики подразделяют на кровельные (приклеива-
ющие), кровельно-гидроизоляционные и гидроизоляционные
асфальтовые.
345
Все горячие мастики при температуре 18±2°С должны быть
однородными, твердыми и не содержать частиц наполнителя,
не покрытых связующим. При рабочих температурах мастики
должны легко растекаться на ровной поверхности слоем до 2 мм,
а при затвердевании давать прочное клеевое соединение.
Холодные мастики приготовляют путем разбавления би-
тумного, битумно-резинового, гудрокамового вяжущего раство-
рителем и добавлением в эту смесь наполнителя и, если требуют-
ся, специальных добавок (пластификатора, антисептика и др.).
Разбавителями для получения холодных мастик служат жидкие
органические вещества, которые делят на летучие (бензин,
лигроин, уайт-спирит, керосин, зеленое масло) и нелетучие
(нефтяные масла, масла, масляный гудрон, жидкие нефтяные
битумы и т. п.).
Холодные мастики применяют для склеивания рулонных
кровельных материалов, для устройства гидро- и пароизоляции.
Гудрокамовые и особенно битумно-резиновые холодные масти-
кипбеспечивают более высокое качество склейки рулонных ма-
териалов и гидроизоляционных покрытий на них, чем битумные
холодные мастики.
В последние годы все более широкое распространение полу-
чают полимербитумные и полимерные мастики с использовани-
ем в качестве связующего синтетических каучуков (бутилового,
стиролбутадиенстирольного, тиоколового и др.) и эластомеров
(полиизобутилена, хлорсульфополиэтилена и др.).
Мастики используют в качестве приклеивающего материа-
ла (например, для наклейки рулонной гидроизоляции) и в каче-
стве материала, образующего гидроизоляционный слой на обра-
батываемой конструкции (например, для обмазки наружных по-
верхностей стен подвалов и фундаментов). Полимерные масти-
ки применяют также для устройства антикоррозионных
покрытий на бетонных и металлических конструкциях, работаю-
щих в агрессивных средах.
Битумные и дегтевые эмульсии представляют собой вяжу-
щие материалы жидкой консистенции, которые приготовляют
в основном из двух несмешивающихся между собой компонен-
тов — битума или дегтя, или их сплавов и воды. Для объединения
этих несмешивающихся веществ применяют третий компонент,
- эмульгатор, являющийся поверхностно-активным веществом,
уменьшающим поверхностное натяжение на границе битум (де-
346
готь) — вода и образующим вместе с тем вокруг частиц дисперс-
ной фазы (частиц битума или дегтя размером до 0,1 мм) механи-
чески прочную оболочку, которая препятствует укрупнению
и слиянию этих частиц, что способствует образованию весьма ус-
тойчивых эмульсий и паст.
Основными преимуществами эмульсий по сравнению с го-
рячим битумом или жидким дегтем является возможность при-
менения их в холодном виде, а также возможность сокращения
до 30% расхода вяжущего за счет лучшего распределения эмуль-
гированных вяжущих на поверхности зерен минеральных мате-
риалов.
Битумные и дегтевые эмульсии применяют в дорожном
строительстве, для устройства защитных гидро- и пароизоля-
ционных покрытий, грунтовки основания под гидроизоляцию,
приклеивания рулонных материалов.
Существенным преимуществом эмульсий является воз-
можность нанесения на влажные основания.
Пасты получают на основе битумов и дегтей путем их дис-
пергирования в присутствии твердого эмульгатора (глины, изве-
сти и т.п.). Примерный состав битумной пасты, % по массе:
битум легкоплавкий 45—55;
глина (известь) 10-15;
вода 35-45.
В обычных битумно-глиняных пастах размер частиц битума до
0,15 мм. Пасты хорошо смешиваются с наполнителями (песком) и
легко наносятся даже на влажные поверхности; после высыхания
капли битума сливаются и образуется мастичное покрытие.
Разновидностью обмазочной гидроизоляции является ок-
расочная.
Окраска относится к наиболее дешевым и распространен-
ным видам гидроизоляции и антикоррозионной защиты конст-
рукций и сооружений. Это многослойное водонепроницаемое
покрытие, выполняемое окрасочным способом. Толщина его со-
ставляет несколько миллиметров.
Окрасочную гидроизоляцию целесообразно использовать
для покрытия трещиностойких конструкций, хотя есть и нетре-
щиноустойчивые виды окрасочной гидроизоляции. Для повы-
шения надежности окрасочную гидроизоляцию армируют
мешковиной, стеклотканями и другими материалами. В связи
с этим различают армированные и неармированные окрасочные
347
покрытия. Окрасочную изоляцию готовят как на основе органи-
ческих вяжущих, так и на основе органоминеральных вяжущих.
Наиболее распространенным органическим материалом,
применяемым для устройства окрасочной изоляции, является
битум. Для того чтобы битумы обладали большей эластичнос-
тью, деформативностью, трещиностойкостью, тепло- и морозо-
стойкостью, в состав битумных материалов вводят добавки в
виде синтетических полимерных материалов, например, каучука
и каучукоподобных веществ (табл. 7.12) [67].
Окрасочную гидроизоляцию выполняют также составами
на основе синтетических смол, в основном эпоксидных, в кото-
рые вводят пластификаторы, растворители, наполнители, отвер-
дители. В ряде случаев их модифицируют, например, дегтем или
фурфуролом.
К окрасочным покрытиям на основе органоминеральных
вяжущих относится полимерцементная гидроизоляция
(табл. 7.13) [66]. Это цементно-латексные покрытия, приготов-
ленные на основе синтетических латексов в смеси с портландце-
ментом, пуццолановым или сульфатостойким цементом и жид-
ким стеклом.
Штукатурная цементная гидроизоляция может применять-
ся для защиты ограждающих конструкций, выполненных
из монолитного железобетона путем торкретирования цемепт-
пушкой. В небольших помещениях, там, где по нормам возможно
выделение капельной влаги на стенах и на полу и где предусмат-
ривается отвод просачивающейся воды, допускается наносить
цементную изоляцию ручным способом.
В качестве основы штукатурной гидроизоляции использу-
ют органические и минеральные вяжущие. Составы, которые
наносят на изолируемую поверхность, имеют меньшую подвиж-
ность, чем в окрасочной гидроизоляции, толщина же покрытий
значительно больше (до 40-50 мм). Для их приготовления ис-
пользуют крупные наполнители.
На основе органических вяжу щих готовят штукатурную би-
тумную гидроизоляцию в виде холодных асфальтовых мастик
(табл. 7.14) [67].
К тому же виду изоляции относятся покрытия на основе
эмульсионных битумных паст, а также покрытия из горячих ас-
фальтовых мастик и растворов.
348
Таблица 7.12
349
Техническая характеристика окрасочных битумных
и битумно-полимерных гидроизоляционных покрытий
Показатель Битумное Битумно- латексное Битумно- наиритовое Битумно- эпоксидное Битумно- полистирольное
Рекомендуемая толщина, мм 4 5 3 1,3-1,5 1,5-2
Допустимый гидростатический напор грунтовых вод, м 2 8 20 0,8-1,3 2-3
Водопоглощение, % ... 4,5 3,5 1,6 3-3,2 1,6-1,8
Коэффициент паропроницаемости, 1*10 12 кг(м с Па) 0,24 0,037 0,187 0.08 0,12
Коэффициент диффузии, !• 10"’см7с 0,1 1 0.1 1 1
Предел прочности, МПа: 1
на растяжение — 0,1 0,4 — —
на сжатие 0,49 до 0,5 до 0,5 0,5 0,5
на сдвиг 0,1 0,2 0,2 0,1 ОД
Адгезия, МПа:
к бетону 0,8 0,3 0,2 0,9-1 2,6
к металлу 0,6 0,2 0,2 0.7 1.9
Теплостойкость, ’С 70-90 70 80 80-95 115
Окончание таблицы 7.12
OSE
Показатель Битумное Битумно- латексное Битумно- наиритовое Битумно- эпоксидное Битумно- полистирольное
Температура наступления хрупкости, *С 0,3-3 -10 -22 -5 -6
Коэффициент трещиностойкости — 0,2 оз — —
Электрическое сопротивление в сухом состоянии, *10” Ом 1 1 10-1000 1 1
Химическая стойкость при воздействии 3%-ного раствора сульфата натрия 0,8 0,8 0,9 0,8 0,9
Наименьшая температура воздуха при производстве работ, •с 5 5 15 15 15
Возможность устройства по влажным основаниям Нет Да Да Нет Нет
Таблица 7.13
Техническая характеристика окрасочных полимерцемонтных
гидроизоляционных покрытий
Показатель Цементно- латексное (каучуко- цементное) Цементно- поливинил- ацетатное Цементно- эпоксидно- амидное Цементно- фуриловое
Рекомендуемая толщина, мм 2 4 4 4...5
Допустимый гидроста- тический напор грунто- вых вод, м 5 10 5 5
Водопоглощение, % 1-8 7.5 1,1 0.1
Коэффициент диффу- зии, 1-10*8см2/с 1 1 0.1 1
Предел прочности при сжатии, МПа 17,3 5,8 58-60 35-40
Адгезия к бетону, МПа 2,1 1.3 2.9 2,5
Теплостойкость, еС 70 60 80-85 80-90
Температура хрупкости, ’С -20 -20 -20 —
Химическая стойкость при воздействии 3%- ного раствора сульфата натрия 0,8 0,8 0.9 0,85
Наименьшая темпера- тура воздуха при про- изводстве работ, “С 10 10 10 10
Возможность устройст- ва по влажным основа- ниям да да нет нет
Биостойкость Хорошая
Штукатурную полимерную гидроизоляцию выполняют с
заполнителями, которые вводят в составы цементных бетонов и
растворов. Это щебень, гравий, песок. Связующими применяе-
мых составов являются различного рода синтетические полиме-
ры: латексы, фурановые, фенолформальдегидные, эпоксидные,
полиэфирные смолы и т. д.
Штукатурная асфальтовая гидроизоляция из холодных
(эмульсионных) мастик может применяться для защиты бетон-
ных и каменных конструкций.
Холодная асфальтовая мастика может наноситься как ме-
ханизированным способом, так и вручную несколькими последова-
тельными слоями. Этот способ сравнительно прост и технологичен.
351
Таблица 7.14
Техническая характеристика гидроизоляционных покрытий
из холодных асфальтовых мастик
Показатель ИИ-20 БАЭМ-Ц БАЭМ Асбилат
Назначение Зашита от подземных и технологических вод Защита
от атмосс эерных вод
Состав, % массы: -битумная паста -минеральный порошок 75-80 90 30 30
20-25 (известь* известняк) 10 (асбест* цемент) 20 (асбест) 20+10 (асбест +латекс)
Состав покрытия в сухом состоянии, % массы: -битум БН 70/30 -минеральный порошок 52-58 55 60 57
42-48 45 40 38+5
Плотность покрытия, г/см3 1,31 1,45 1,4 1.3
Коэффициент водостойкости через 6 мес. 1,07 0,98 0,85 0,46
Водопоглощение по массе, % 8,6 4,2 15,7 22
Набухание, % объема 0,81 0,6 1,5 8,7
Предел прочности на сжатие, МПа 0,5 0,9 0,8 1.5
Динамическая прочность, МН-м/м3 0,2 0,9 8 15
Адгезия к бетону, МПа 0,2 0,7 0,2 0,4
Холодная асфальтовая мастика, применяемая для
гидроизоляции подвалов, представляет собой смесь битумных
эмульсионных паст с минеральными порошками — наполните-
лями. Эта смесь, разводимая водой до нужной консистенции,
легко наносится благодаря своей пластичности на изолируемую
поверхность и после высыхания образует водоустойчивую плен-
ку, прочно связанную с бетонным основанием.
Битумная эмульсионная паста состоит из раздробленных
частиц битума марки БН-П или БН-Ш, равномерно
распределенных в воде совместно с мелкими частицами эмульга-
тора в виде твердого порошка (известь, трепел), что способствует
образованию высокоактивной пасты и повышению ее устойчиво-
сти. В качестве минеральных заполнителей при изготовлении
мастики применяют мелкодисперсные материалы, обладающие
352
большой удельной поверхностью и, следовательно, активностью.
Практикой устройства гидроизоляции подвальных помеще-
ний выявлены наиболее эффективные составы холодных ас-
фальтовых мастик, таких как ИЦ-12 и ИЦ-25.
Состав ИЦ-12 (применяется при мягких и слабощелочных
водах):
известково-битумной пасты.....88—90 %;
портландцемента марки 400.....12—10 %.
Состав ИЦ-25 (применяется при сульфатной, морской
или углекислой агрессивностях грунтовых вод):
известково-битумной пасты.....75—80 %;
известкового порошка..........25—20 %.
В свою очередь известково-битумная паста состоит из биту-
ма (50—55 %), гашеной извести (8—12 %) и воды.
При использовании в качестве наполнителя цемента
получается мастика с двумя вяжущими: органическим - биту-
мом и гидравлическим - цементом; последний придает мастике
повышенную прочность.
Процесс приготовления битумной пасты заключается в под-
готовке исходных материалов (битума и эмульгатора) и после-
дующем смешении на специальной пастосмесительной установке.
Литая и штукатурная асфальтовая гидроизоляция из горячих
растворов или мастик применяется при необходимости обес-
печить надежную изоляцию специальных сооружений, включая
защиту их от механических повреждений, повышенной темпера-
туры, а также, в отдельных случаях, для гидроизоляции потолков.
Штукатурную гидроизоляцию из горячих составов наносят
по грунтовке из разжиженного битума, а изоляцию из холодных
составов по грунтовке из битумных эмульсий.
Применение гидроизоляции этого типа рекомендуется
в тоннелях, коллекторах, водонаполненных резервуарах, в беска-
нальных трубопроводах и т. п. ,
Наиболее надежными при работе в условиях воздействия
подземных и технологических вод различной степени агрессив-
ности являются гидроизоляционные материалы на основе це-
ментных вяжущих.
Существенным преимуществом гидроизоляционных шту-
катурных покрытий на цементных вяжущих является возмож-
ность их нанесения на влажные поверхности.
07 А Ы К.
353
Цементно-песчаные штукатурки применяются при устрой-
стве антифильтрационной гидроизоляции в виде покрытий
из цементно-песчаного раствора на портландцементе или глино-
земистом цементе БТЦ (ГОСТ969-91). Иногда для этой цели ис-
пользуют расширяющийся цемент ВРЦ в смеси со среднезерни-
стым песком в соотношении от 1:3 до 1:2 при В/Ц - 0,35-0,45.
Гипсоглиноземистый цемент (ГОСТ 11052-74) можно при-
менять только при периодическом увлажнении покрытий,
а шлакопортландцемент - для неморозостойких покрытий.
Для повышения водонепроницаемости в цементно-песча-
ные растворы вводят различные уплотняющие добавки, а для
повышения трещиностойкости покрытий - пластифицирующие
добавки: битумные эмульсии и пасты, каучуковые латексы, водо-
растворимые смолы.
Если цементно-песчаный раствор укладывают слоем повы-
шенной толщины (более 20 мм), для обеспечения прочности слоя
используют металлическую сетку. Ячейки сетки имеют размер
10x10 мм или 20x20 мм. Цементно-песчаную изоляцию покрыва-
ют силикатными красками, битумными лаками, эмульсиями.
Цементно-песчаные штукатурные растворы наносят как
вручную, так и с помощью штукатурно-затирочных машин. Для
улучшения надежности сцепления штукатурного слоя с поверх-
ностью изолируемой конструкции последнюю обрабатывают
пескоструйным аппаратом, делают насечки, удаляют с нее пыль.
Хороший эффект при устройстве гидроизоляции достигается
применением растворов на жидком стекле, которые обеспечивают
не только водонепроницаемые, но и непроницаемые для нефте-
продуктов покрытия. Чтобы получить водонепроницаемый ра-
створ, жидкое стекло разводят в воде и этим составом затворяют
сухую цементно-песчаную смесь. Затвердевая, жидкое стекло об-
разует на поверхности штукатурного слоя водонепроницаемую
пленку. Однако эта пленка может разрушаться под действием уг-
лекислого газа, содержащегося в воздухе, поэтому накрывку
обычно выполняют жирным цементным раствором и поверхность
железнят (посыпают сухим цементом и заглаживают).
Растворы с жидким стеклом схватываются уже через 1-2
мин после их затворения. Схватывание происходит тем быстрее,
чем больше в растворе жидкого стекла. Поэтому приготовлять
раствор надо малыми порциями, сразу же их используя. Быстрое
354
схватывание растворов на жидком стекле позволяет заделывать
ими такие трещины, из которых сочится вода.
Также достаточно эффективным гидроизоляционным мате-
риалом является коллоидный цементный раствор, основой
которого служит коллоидный цементный клей, представляю-
щий собой цементно-пастообразную суспензию, приготовлен-
ную с использованием тонкомолотой цементно-песчаной смеси.
При этом в состав вводятся поверхностно-активные вещества и
производится виброактивация при смешивании. Для получения
коллоидного цементного раствора в цементный клей вводится
минеральный заполнитель в виде тонкомолотого кварцевого
песка. Таким раствором слоем 10-15 мм производится гидроизо-
ляция приямков, полов и стен подвалов с уровнем грунтовых
вод, расположенным до 0,5-0,7 м выше уровня пола подвала.
Изолируемая поверхность до нанесения гидроизоляционного
слоя должна быть тщательно очищена от грязи, пыли, масляных
пятен и промыта водой.
Рекомендуется следующий состав коллоидного цементного
раствора:
а) тонкомолотая смесь портландцемента М-500 и молотого
кварцевого песка (состав 70:30).
б) песок - заполнитель, просеянный через сито с размером
ячеек 2-2,5 мм в количестве 50% от веса вяжущей смеси.
в) пластификатор - сульфитно-спиртовая барда в количе-
стве 0,2% от веса цемента.
Для приготовления коллоидного цементного раствора необ-
ходимо определенное оборудование.
Из-за большой вязкости раствора нанесение его произво-
дится вручную.
Полимерцементные растворы с добавкой поливинилацетат-
ной дисперсии ПВАД (ГОСТ 10002-82) в количестве 20-40%
от массы цемента отличаются высокой механической прочнос-
тью: предел прочности при сжатии 30,0-28,8 МПа, при растяже-
нии - 8,8-8,0 МПа, но водостойкость их сравнительно низка, что
не позволяет применять их для гидроизоляции.
Полимерцементные растворы, содержащие добавки алифа-
тических водорастворимых эпоксидных смол: диэтиленгликоле-
вых ДЭГ-1 (СТУ 30-12402-82) и триэтиленгликолевых ТЭГ-1
(СТУ 30-12041-82) в сочетании с добавкой полиэтиленполиами-
355
23*
на в количестве всего 1,5-2,5 % от веса цемента, обладают в два-три
раза большей растяжимостью и в восемь-десять раз большей водо-
и даже газонепроницаемостью, чем обычные растворы и бетоны.
Цементный торкрет выполняется из сухой цементно-песча-
ной смеси (от 1:1 до 2:1), наносимой цемент-пушкой, причем
смесь перемешивается с водой в сопле в процессе нанесения.
Он отличается от обычной цементной штукатурки повышенной во-
донепроницаемостью (допустимый напор - до 20 м) и морозостой-
костью, выполняется в два-три намета общей толщиной 25-30 мм.
Торкрет применяется только для антифильтрационной за-
щиты монолитных сооружений с расчетным раскрытием трещин
менее 0,05 мм.
В последнее время составы гидроизоляционных штукатур-
ных покрытий на минеральных вяжущих выпускаются в виде
сухих смесей, которые имеют определенные экономические
и технологические преимущества перед составами, изготовляе-
мыми на месте производства работ. Гидроизоляционные строи-
тельные сухие смеси выпускает ряд российских фирм: «Москов-
ский ОЗСС», «Победит», «Гидроспецтехнология», «Гидрозащита»,
«Алит», «Анкер». На российском рынке распространены сухие сме-
си зарубежных фирм, в том числе «Атлас» (Польша), «Торо» (Бель-
гия), «Вандекс» (Швейцария), «Шомбург» (ФРГ). Водонепрони-
цаемость покрытий из сухих смесей обеспечивается путем [67]:
- применения специальных минеральных вяжущих;
- применения порошкообразных минеральных добавок;
- применения порошкообразных редиспергируемых поли-
мерных добавок (эфиров целлюлозы, сополимеров винилацета-
та, акрилатов).
Во многих используемых гидроизоляционных составах ос-
новным вяжущим является битум марки БН 70/30; может быть
также применен сплав битумов БН 90/10 и БНД 40/60. Как на-
полнитель, используют высокодисперсные минеральные порош-
ки с содержанием частиц мельче 0,074 мм - не менее 60%, глини-
стых примесей - не более 1,5%, песчаных частиц - не более 5%
с добавкой коротковолокнистого асбеста 7-8-го сорта, не загряз-
ненного посторонними примесями. В смесь вводят заполнитель
- среднезернистый песок крупностью до 2 мм или каменную
крошку с модулем крупности до 2,2. Для повышения морозо-
стойкости и теплоустойчивости гидроизоляции в битум вводят
добавки. Для этого используют каучуки или другие эластомеры.
356
В ряде случаев при восстановлении или устройстве гидро-
изоляции может применяться литая гидроизоляция. В качестве
материалов для нее используют горячий битум, пек, асфальто-
вый раствор (асфальтобетон). К ним же относятся такие матери-
алы как резинобитумная (горячего применения) и бутилкаучу-
ковая холодная (МБК) мастики. Последняя предназначена для
наклейки рулонных полимерных гидроизоляционных материа-
лов, с которыми она поставляется в комплекте.
Оклеечная гидроизоляция применяется в виде гидроизоля-
ционного ковра или гибких листовых специальных материалов,
наклеиваемых послойно с помощью битума или мастики на ров-
ную, огрунтованную разжиженным битумом и высушенную повер-
хность. Этот тип изоляции выполняется только из гнилостойких
материалов. Гидроизоляционный ковер располагается, как прави-
ло, со стороны гидростатического напора. При этом необходимо
обеспечить зажим изоляционного ковра специальным защитным
ограждением. При большом гидростатическом напоре необходимо
предусматривать четыре-пять слоев оклеечной гидроизоляции.
В качестве материалов для оклеечной гидроизоляции могут
применяться полимерные пленки и листы, которые монтируют
с помощью дюбелей и прижимных планок (полихлорвинил
(ПХВ), винипласт, полиизобутилен (ПСГ), полиэтилен (ПЭ),
полиамид (ПА) и др.). Если ее наклеивают мастиками (клеями),
то стыки затем соединяют с помощью сварки токами высокой
частоты, горячим воздухом, контактным теплом. Температура
сварки для листов из полистирола и полиэтилена 140-160 °C,
поливинилхлорида -130-150 °C, полиамида -160-220 °C, поли-
метилметакрилата - 200-240 °C, полипропилена 260-280 °C.
Во избежание повреждений изоляции ее целесообразно разме-
щать между слоями толя, рубероида, пергамина.
Для наклеивания полимерных листов используют битумно-
каучуковые мастики, УМС-50 и др., разогретые до температуры
70-100 °C (в зависимости от температуры воздуха на стройпло-
щадке или в помещении, где производят работы).
В отдельных случаях устраивается металлическая гидро-
изоляция, представляющая собой сплошное ограждение из сталь-
ных листов, соединенных между собой на сварке, а с изолируемой
конструкцией - путем заанкеривания. Такую гидроизоляцию реко-
мендуется устраивать по внутренней поверхности ограждающих
конструкций для устранения течи при эксплуатации зданий.
357
Перечисленными выше механическими способами
гидроизоляции можно лишь добиться осушения подвалов, по-
скольку гидроизоляция такого рода в условиях эксплуатации
устраивается обычно по внутренней поверхности стен: при этом
перемещение влаги по кладке и последующее ее разрушение
в этих случаях не предотвращается.
К числу же способов, осушающих только кладку стен, отно-
сится устройство вокруг здания галерей на уровне фундаментов
с бетонным полом и перекрытием. Через каждые 5 м из галереи
делаются вентиляционные вытяжки. В толще стен, под вытяжка-
ми, пробиваются борозды, заделываемые снаружи кирпичом так,
чтобы в стене образовались вертикальные каналы. Воздух вхо-
дит в нижнюю часть канала и выходит через верхнюю вытяжку
под действием естественной тяги; это способствует удалению
влаги из стены (рис. 7.20, б, в). Сушка стен таким способом тре-
бует больших строительных и эксплуатационных затрат; посту-
пающие же в кладку соли продолжают ее постепенно разрушать.
Для вентиляции влажной кладки в некоторых случаях при-
меняют другой более простой способ - устройство так называе-
мых дрен Кнаппена. По этому способу в стене пробивают отвер-
стия и туда заделывают гончарные трубки из необожженной гли-
ны. Наружный сухой воздух, проникая в глубь стены, создает ус-
ловия для усиленного испарения влаги. Этот способ эффективен
для подсушки временно увлажненной кладки. При постоянном
подтоке и испарении влаги через дрены в помещениях создается
повышенная влажность. Другим относящимся к этой же группе
способом предотвращения капиллярного подсоса по кирпичной >
кладке является закладка в ней нового гидроизоляционного .
слоя. С этой целью стену пробивают отбойными молотками или
пропиливают электрическими пилами и в образовавшуюся щель
на выровненное цементным раствором основание укладывают
битумную рулонную гидроизоляцию на мастике (рис. 7.21, а).
Пространство выше слоя заполняется раствором на расши-
ряющемся цементе. В качестве изоляционного материала могут
быть также использованы современные рулонные гнилостойкие
материалы. Устройство гидроизоляции таким способом =
является пока еще довольно трудоемким и сложным процессом. •
Особую трудность и опасность представляет пропил стен в ста-
рых зданиях, где толщина стен доходит до 1 м и больше, а кладка
вследствие постоянного воздействия влаги стала менее прочной.
358
Рис. 7.21. Восстановление горизонтальной гидроизоляции кирпичных стен:
а - рулонной; б - электротермическим способом; в т инжектированием крем-
нийорганических соединений; 1 - кирпичная стена; 2 - цоколь здания; 3 - от-
верстие, пробитое (вырезанное) в кирпичной кладке; 4 - рулонная гидроизо-
ляция по выравнивающему слою цементно-песчаного раствора; 5 - отверстие,
пробиваемое (вырезаемое) во вторую очередь; 6 - тяговая лебедка; 7 - трос;
8 - карбоцидовый стержень; 9 - гидроизоляционный слой из расплавленной
кирпичной кладки; 10 - кирпичная стена, предварительно высушенная;
11 - инъекторы; 12 - бак с растворами кремнийорганических соединений
ГКЖ-10 или ГКЖ-11; 13 - разводящая система из резиновых шлангов;
Н - граница обработки стены растворами
359
Физико-химические способы гидроизоляции
К этой группе способов относится пропитка строительных
конструкций растворами различных веществ, приводящая к уве-
личению их водостойкости. Такие способы находят достаточно
широкое применение при капитальном ремонте зданий.
Одним из наиболее эффективных методов повышения во-
донепроницаемости и прочности конструкций эксплуатируемых
зданий является инъецирование в кладку водонепроницаемых
или гидр
бных растворов. Этот способ применим в тех случа-
ях, когда гидроизоляция в стенах вышла из строя за период эксп-
луатации или не была устроена в период строительства.
В зданиях работы обычно проводятся в следующем порядке.
В кирпичной кладке просверливаются отверстия на глубину
7-10 см, в которые вставляются металлические трубки - инъек-
торы. Глинисто-цементные или цементные растворы подаются
в кладку под давлением до 20 атм. Для предотвращения их выби-
вания через швы на внутренней поверхности стен устраивается
железобетонная рубашка.
Однако глинисто-цементные и цементные растворы гидро-
фильны; применяя их, можно лишь предотвратить напорную
фильтрацию, при этом капиллярное .поднятие влаги по кладке
сохраняется. Для предотвращения подъема влаги по кладке пу-
тем инъекции растворов требуется отжать находящуюся в тон-
ких порах материала влагу и заполнить поры гелеобразующими
или гидрофобизирующими растворами, создать в теле сооруже-
ния сплошную зону обработки, преграждающую путь перемеще-
нию влаги. Кроме того, желательно, чтобы инъектируемый ра-
створ вступил в химическое взаимодействие с материалом кир-
пичной кладки, в результате чего должна исчезнуть возможность
миграции влаги в пленочном виде. Создание в кладке сплошной
гидроизоляционной зоны возможно при применении маловяз-
ких растворов. В некоторых случаях при малой водопроницае-
мости строительных материалов требуется использование по-
стоянного электрического тока.
Исследованиями установлено, что постоянный электричес-
кий ток вызывает выделение воды из строительных материалов,
при этом водоотдача происходит в первые 5-7 мин действия тока
с наилучшим эффектом при градиенте потенциала 5-7 В/см. Та-
360
кой же эффект проявляется и при насыщении растворами строи-
тельных материалов под действием электрического тока.
При электрообработке строительного материала могут быть
использованы самые различные материалы, за исключением
органических смол, которые являются диэлектриками.
Плотная кирпичная кладка по водопроницаемости близка
к глинистым грунтам, которые хорошо закрепляются электроси-
ликатизацией. Этот метод рекомендуется для изоляции стен не-
жилых помещений. Сущность электросиликатизации состоит
в том, что через инъекторы, установленные в отверстия, высвер-
ленные в стенах на расстоянии 40-50 см один от другого в шах-
матном порядке, последовательно нагнетают растворы жидкого
стекла и хлористого кальция. Обработка кладки происходит
в поле постоянного электрического тока с градиентом потенциа-
ла 0,7-1,0 В/см. При электросиликатизации кладки жидкое
стекло и раствор хлористого кальция подают через анодные инъ-
екторы, а в катодные инъекторы, ряд которых расположен на 4-
5 рядов кладки ниже анодных, нагнетают хлористый кальций.
Для контроля изменения влажности кладки на уровне инъеци-
рования рекомендуется устанавливать угольные электроды, с
помощью которых по изменению значения электрического со-
противления оценивают уменьшение влажности материала.
В результате химической реакции между растворами жид-
кого стекла и хлористого кальция в порах материала образуется
гель кремниевой кислоты, который, заполняя поры, препятству-
ет миграции влаги.
Возможен другой по исполнению метод элетросиликатиза-
ции с введением жидкого стекла из укрепленных на поверхности
стен лотков. В этом случае в качестве электродов применяются
металлические пластины или сетки, накладываемые на поверх-
ности стены в месте инъекции.
В жилых и общественных зданиях рекомендуется инъеци-
ровать в кладку стен растворы гидрофобных кремнийорганичес-
ких соединений ГКЖ-10 или ГКЖ-11 (рис. 7.21, в). Эти вещества,
разбавленные водой в соотношении 1:7-1:10, хорошо проникают в
кирпичную кладку и образуют на поверхности пор и капилляров
гидрофобную пленку, препятствующую миграции влаги.
При назначении режима инъекции необходимо учитывать,
какая кладка подвергается обработке (старая или новая),
361
ее плотность, влажность, трещиноватость, засоленность. Реко-
мендации по проектированию в основном относятся к способу
инъекции растворов ГКЖ, поскольку он имеет более широкую
область использования. Инъекция раствора ГКЖ-10 и ГКЖ-11
без принудительного подсушивания кладки результативна лишь
в том случае, если есть возможность для естественной, хотя бы
периодической, подсушки солнечными лучами, батареями паро-
вого отопления и т.п. при условии свободного доступа сухого
воздуха к поверхности стены и через просверленные отверстия.
Сравнение рассмотренного способа с другими способами
гидроизоляции (пропилом стен, устройством в них вентиляци-
онных галерей, сооружением вокруг здания дренажных систем)
показывает его преимущества: этот способ прост в осущест-
влении, кладка стен сохраняет свою прочность, трудоемкие про-
цессы отсутствуют, работы можно производить в стесненных ус-
ловиях без расселения жильцов.
До сих пор не нашел еще широкого распространения электро-
термический способ гидроизоляции стен. При этом способе изо-
ляционный слой образуется спеканием кладки на всю толщину
стены высотой 6-7 см при температуре 1400-1600 °C (рис. 7.21, б).
К физико-химическим методам гидроизоляции стен отно-
сится также электроосмотическая сушка. Сущность метода зак-
лючается в том, что в кладку стен над уровнем земли заделывают
электроды и заземляют их.
Электроды в стене приобретают положительный заряд, в связи
с чем влага электроосмотически отжимается вниз (рис. 7.22, в).
Электроосмос представляет собой движение жидкости че-
рез капилляры и поры материала конструкций при наложении
внешнего электрического поля. Для осушения стен и устройства
их горизонтальной гидроизоляции с помощью электроосмоса
используется источник постоянного тока, в качестве которого
применяют систему многопарных гальванических элементов.
Исследованиями установлено, что преграду капиллярному
подсосу влаги в стены можно создать, заложив в кладку гальвани-
ческие пары из различных металлов (алюминий-медь, уголь-цинк). •
Электроосмотическая сушка здания не во всех случаях эф-
фективна. По всей видимости, это зависит от величины естест-
венной разности потенциалов, обусловливаемой градиентом
влажности, засоленностью кладки, составом грунтов и другими
факторами.
362
l-l
в
Рис. 7.22. Устройство гидроизоляции стен:
а - нулепотенциальным способом; б - протекторным способом; в - способом
гальваноосмоса; 1 - кирпичная стена; 2 - стальные стержни диаметром
10-12 мм; 3 - зона с отсутствующим электрическим полем; 4 - проводные
связи из стальной проволоки; 5 - протектор; 6 - зона искусственного электри-
ческого поля; 7 - катоды (медные стержни); 8 - анод (цинковая пластина);
9 - зона самопроизвольного возникновения электрического поля
363
7.8. Восстановление и усиление отдельных
конструктивных элементов зданий
из каменной кладки
Восстановление и усиление отдельных элементов здании
из каменной кладки (столбов, простенков, перемычек, участков
перекрытий отдельных участков стен и узлов их сопряжений)
в зависимости от технического состояния кладки, установленно-
го при обследовании, сводится к трем основным случаям:
1. Несущая способность кладки с учетом имеющихся ослаб-
лений достаточна. Повреждения кладки незначительные, общее
состояние кладки работоспособное, снижение несущей способ-
ности не более 15% от первоначальной.
В этом случае проведение особых конструктивных мероп-
риятий по восстановлению не требуется. Имеющиеся трещины
заделы ваются । >аст вором.
2. Несущая способность кладки по расчету достаточна
и усиления не требуется, но ослабление кладки превышает 1/3
первоначальной прочности, имеет место значительное расслое-
ние кладки и большое количество трещин. Техническое состоя-
ние кладки оценивается как ограниченно работоспособное.
В этом случае производится восстановление путем местной
перекладки захваченного глубокими трещинами участка стен,
мелкие трещины затираются раствором. При сквозных трещи-
нах перекладка ведется по очереди с двух сторон на толщину по-
ловины кирпича с каждой стороны. Столбы и простенки оштука-
туриваются по конструктивной сетке из арматурной стали диа-
метром 4 - 6 мм с ячейками 15x15 см.
3.11есущая способность каменных элементов недостаточна,
их техническое состояние оценивается как недопустимое (нера-
ботоспособное), требуется выполнение усиления.
Одним из наиболее эффективных методов повышения несу-
щей способности существующей каменной кладки является
включение ее в обойму. В этом случае кладка работает в услови-
ях ограничения поперечных деформаций, а при использовании
напряженных поперечных элементов обоймы - в условиях все-
стороннего сжатия, что существенно повышает сопротивление
кладки воздействию продольной силы.
Устройство обойм повышает несущую способность кладки
в 1,25 -2,5 раза при незначительных трудозатратах. Обоймами
364
• • ц. швают как отдельные конструкгинные элементы (столбы,
простенки) (рис. 7.23), так и участки стен, работающие на цент-
p. । паюс и внецентренное сжатие (рис. 7.24).
в
Рис. 7.23. Усиление каменных конструкций устройством обоймы: а - сталь-
tiii'.. при соотношении сторон сечения меньше 1:2:6 - то же, при соотношении
• трон сечения больше 1:2: в •• железобетонной и растворной: 1 хомуты
< и танки) из круглея. или полосовой стали; 2 - уголки: 3 - промежуточные вер-
|цкальные планки из полосовой стали: 4 - стяжные болты: 5 - слой исмснтно-
и* счаиого раствора: 6 - вертикальная арматура обоймы; 7 - сварные хомуты
• •fiiii.Mbi: 8 - растворная или железобетонная обойма; 9 - усиливаемый камен-
|« .in элемент; 10 - слой цемен": но-песчаного раствора
б
Рис. 7.24. Усиление стен обоймами: а - железобетонной; б - штукатурной
предварительно-напряженной; 1 - усиливаемая стена; 2 - арматурные стерж-
ни 010-14 мм; 3 - хомуты-связи 010 мм; 4 - отверстия в стене; 5 - арматурные
сетки, привязанные к арматурным стержням; 6 - бетон обоймы; 7 - стальные
пластины с отверстиями для тяжей; 8 - тяжи-связи; 9 - арматурные стержни,
приваренные к пластинам и попарно стянутые; 10 - сжимы; 11 - штукатурка
из цементно-песчаного раствора
366
Применяются три основных вида обойм: стальные, железо-
бетонные и армированные растворные.
Основными факторами, влияющими на эффективность
обойм, являются: процент поперечного армирования обоймы (хо-
мутами), класс бетона или марка штукатурного раствора и состоя-
ние кладки, а также схема передачи усилия на конструкцию.
С увеличением процента армирования хомутами прирост
прочности кладки растет не пропорционально, а по затухающей
кривой.
Опытами установлено, что кирпичные столбы и простенки,
имеющие трещины, а затем усиленные обоймами, полностью
восстанавливают свою несущую способность.
Стальная обойма состоит из вертикальных уголков, уста-
навливаемых на растворе по углам очищенного от штукатурного
слоя усиливаемого элемента, и хомутов из полосовой стали или
круглых стержней, приваренных к уголкам. Расстояние между
хомутами должно быть не более меньшего размера сечения
и не более 50 см (рис. 7.23, а, б). Для включения обоймы в работу
зазоры между кладкой и уголками зачеканиваются или инъеци-
руются цементно-песчаным раствором. Стальная обойма долж-
на быть защищена от коррозии слоем цементно-песчаного ра-
створа толщиной 25-30 мм. Для надежного сцепления раствора
стальные уголки закрываются металлической сеткой.
Железобетонная обойма выполняется из бетона классов
В12,5—В15 с армированием вертикальными стержнями и свар-
ными хомутами. Расстояние между хомутами должно быть
не более 15 см. Толщина обоймы назначается по расчету и при-
нимается от 6 до 10 см (рис. 7.23, в; рис. 7.24, а)
Обойма из раствора армируется аналогично железобетон-
ной, но вместо бетона арматура покрывается слоем цементно-
песчаного раствора марок М50-М100 (рис. 7.23, в).
Расчет конструкций из кирпичной кладки, усиленной обой-
мами, при центральном и внецентренном сжатии при эксцентри-
ситетах, не выходящих за пределы ядра сечения, производится
по формулам:
при стальной обойме
N <ьф (р'
‘тк •R+ij-
2,5//
1 + 2,5//
100
(7.И)
367
при железобетонной обойме
N<w-(p- m-m.R+n-
[I, * * ' 1 + д 100)
при армированной растворной обойме
; (7.12)
100) J*
(7.13)
/
'Ъ *4
Коэффициенты у и т| принимаются при центральном сжа-
тии v = 1 и т] - 1; при внецентренном сжатии (по аналогии с вне-
центренно сжатыми элементами с сетчатым армированием):
1 2е0 4-е0
У<=1----77 = 1-----------£
h * h
(7.14)
В формулах (7.11)-(7.14):
N - продольная сила;
А - площадь сечения усиливаемой кладки;
A j - площадь сечения продольных уголков стальной обоймы или про-
дольной арматуры железобетонной обоймы;
Аъ - площадь сечения бетона обоймы, заключенная между хомутами
и кладкой (без учета защитного слоя);
- расчетное сопротивление поперечной арматуры обоймы;
RK ” расчетное сопротивление уголков или продольной сжатой армату-
ры;
<р - коэффициент продольного изгиба (при определении ф значение
а принимается как для неусиленной кладки);
mg - коэффициент, учитывающий влияние длительного действия на-
грузки;
mt - коэффициент условий работы кладки, принимаемый равным 1 для
кладки без повреждений и 0,7 - для кладки с трещинами;
ть - коэффициент условий работы бетона, принимаемый равным
1 - при передаче нагрузки на обойму и наличии опоры снизу обоймы, 0,7 -
при передаче нагрузки на обойму и отсутствии опоры снизу обоймы и 0,35 -
без непосредственной передачи нагрузки на обойму;
Р- — процент армирования хомутами и поперечными планками, опреде-
ляемый по формуле:
_2Л,(Л+6) 100
h-bs
где As - площадь поперечного сечения хомута или планки;
(7.15)
368
h,b- размеры сторон усиливаемого элемента;
5 - расстояние между осями планок при стальных обоймах (Л 2s <Ь,
но не более 50 см) или между хомутами при железобетонных и штукатурных
обоймах (з£ 15 см).
Расчетные сопротивления арматуры, принимаемой при уст-
ройстве обойм, принимаются по табл. 1.10.
Соединительные планки стальных обойм рассчитывают как
элементы безраскосных ферм [6]:
- на силу, срезывающую планки:
Qfic -S
F = (7.16)
Z-0
’ на момент, изгибающий планку в плоскости:
^=^-, (7.17)
где Qfic - условная поперечная сила, определяемая по формуле (23)*
СНиП П-23-81*;
5 - шаг планок;
b - расстояние между осями ветвей.
Условная поперечная сила ориентировочно определяется:
- для низкоуглеродистой стали:
6* =0,2-4, (7.18)
- для низколегированной стали:
=0,4-4, (7.19)
где А / - сечение ветви.
Сварные швы крепления планок к ветвям проверяют на со-
вместное действие срезывающих и изгибающих усилий:
т = 50,7-^, (7.20)
где Г<? =< • (721>
М 6М
Тм~ Wj~ 0,7-Л, I* ’ (7.22)
где kf, 1№- катет и длина сварного шва;
24 А. И. Белов. А. И. Габитов
369
fy - коэффициент условий работы шва;
расчетное сопротивление шва срезу.
С увеличением размеров сечения (ширины) элементов при
соотношении их сторон от 1:1 до 1:2,0 эффективность обойм не-
сколько снижается, однако снижение незначительное, его можно
не учитывать.
Когда соотношение сторон сечения элемента превышает
указанную выше величину (широкие простенки, стены и т.п.),
необходима установка дополнительных поперечных связей, про-
пускаемых через кладку и располагаемых по длине сечения на
расстоянии не более 2h и не более 100 см, где h- толщина стены.
По высоте стен расстояние между связями должно быть не более
75 см (рис. 7.23, б). Связи должны быть надежно соединены
со стальными элементами обоймы. Расчет дополнительных по-
перечных связей производится по формуле (7.13), при этом ко-
эффициент условий работы связей принимается равным 0,5.
Усиление поврежденных элементов обоймами рекоменду-
ется вести с последующей инъекцией поврежденной трещинами
кладки цементным раствором, что обеспечивает наиболее высо-
кую несущую способность конструкций.
Если простенки с наружной стороны по архитектурным или
иным соображениям нарушать запрещается или при небольших
размерах их поперечных сечений и необходимости значительно
увеличить на них нагрузку, то усиление простенка может быть
выполнено устройством металлического или железобетонного
сердечника, размещаемого в вертикальной нише, вырубленной
в простенке (рис. 7.25). Устройство железобетонных сердечни-
ков может быть осуществлено с одной или двух сторон стены.
Кроме этого, применяются инъецирование и перекладка.
Столбы и простенки перекладываются в случаях, когда усиление
обоймами, инъекцией и т. п. экономически и технически нецелесо-
образно (значительные повреждения, ослабление сечения, аварий-
ное состояние кладки): когда другие способы усиления недостаточ-
ны и при необходимости сохранения внешнего вида здания.
Перекладка простенков производится с сохранением разме-
ров сечения и существовавшей системы перевязки или с увели-
чением размеров сечения за счет сокращения размеров проемов.
Во всех случаях, когда усиление простенков сопровождает-
ся временным ослаблением конструкций или их перекладкой,
370
необходимо обеспечить разгрузку простенков от перекрытий
а б
Рис. 7.25. Усиление каменных простенков устройством несущего сердечни-
ка: а - сварного из двух швеллеров; б - железобетонного; 1 - усиливаемый
простенок; 2 - стальной сердечник; 3 - бетон класса В1 О-В 15; 4 - опорные
пластины стального сердечника; 5 - вертикальная ниша, пробитая в простен-
ке; 6 - арматурный каркас
Для этого в проемах и под перекрытиями всех нижележа-
щих этажей устанавливают временные конструкции (подкли-
ненные деревянные или металлические стойки), способные вос-
принять передаваемые на них нагрузки.
Следует обратить внимание на индивидуальность подхода
к выбору метода усиления в каждом конкретном случае, как при
усилении простенков, столбов, так и при усилении и восстанов-
лении ниже рассматриваемых конструктивных каменных эле-
ментов или их участков. При этом предпочтение нужно отдавать
такому методу, при котором наилучший эффект усиления дости-
гается при минимальном расходе материалов и трудозатрат.
Усиление перемычек
Железобетонные перемычки над проемами в зависимости
от степени повреждений заменяют или усиливают.
Усиление кирпичных перемычек над оконными и дверными
проемами может быть достигнуто заделкой трещин (рис. 7.26, а),
частичной или полной перекладкой, а также заменой кирпичных
перемычек железобетонными или металлическими (рис. 7.26, б).
Перемычки заменяют после их разгрузки последовательно, вна-
чале с внутренней стороны, а затем с наружной, при замене пере-
мычек в многоэтажных зданиях работы ведут снизу вверх.
Рядовые и клинчатые перемычки усиливают подводкой сталь-
ных и реже железобетонных балок. При небольших нагрузках пред-
почтительно применение уголковых профилей, соединенных план-
ками и втопляемых в растворные швы в пределах простенка
(рис. 7.26, в, д, е). При больших усилиях устраиваются балки из
швеллеров, устанавливаемые в вырубленные с двух сторон стены
штрабы и стягиваемые болтами или хомутами (рис. 7.26, г).
При пролете рядовых и клинчатых перемычек более 1,5 м
дополнительно к стальным уголкам устанавливают стальные
подвески из полосовой стали, которые внизу приваривают
к уголкам, а в верхней части крепят к кладке стяжными болтами,
отверстия под которые выполняют сверлением (рис. 7.26, ж).
Для усиления арочных перемычек в проеме устанавливают
стойки из стальных уголков на опорах, к которым приваривают
стальные полосы, закрепляемые другим концом на стене с помо-
щью стяжных болтов. К стойкам, обрамляющим проем, прива-
ривают арочный стальной лист толщиной 6-8 мм (рис. 7.26, и).
При восстановлении рядовых перемычек пролетом до 1,5 м
сначала удаляют старую кладку. Под нижний ряд кирпича в слой
раствора по предварительно установленной опалубке укладыва-
ют арматуру из круглой стали 05-6 мм из расчета по одному
стержню на каждые полкирпича толщины стены (если не требу-
ется расчетное армирование). Стержни заводятся за грань опор
не менее 0,25 м с устройством крюков на концах. Затем выполня-
ют кладку перемычки в соответствии с требованиями, отражен-
ными в разделе 6.3..
372
t’l E
I
374
Рис. 7.26. Усиление кирпичных перемычек над оконными и дверными про-
емами: а - заделкой трещин; 6 - заменой на железобетонные или металличес-
кие; в, д, е - с применением уголковых профилей; г - балками из швеллеров;
ж - с использованием стальных подвесок; и - арочным стальным листом;
1 - усиливаемая каменная перемычка; 2 - трещины, заделываемые цемент-
ным раствором после исполнения усиления; 3 - стальные пластины; 4 - це-
ментно-песчаный раствор; 5 - стальная или железобетонная перемычка;
б - штукатурка цементно-песчаным раствором по сетке или без нее; 7 - сталь-
ные уголки, устанавливаемые на цементно-песчаном растворе; 8 - вертикаль-
ные уголки обоймы; 9 - соединительные планки; 10 - накладки из швеллера;
11 - стяжные болты; 12 - отверстия в стене (после установки болтов зачекани-
ваются раствором); 13 - штукатурка по сетке; 14 - стойки из уголков; 15 - ан-
керы для крепления стоек; 16 - сварка; 17 - тяжи из полосовой стали; 18 - кре-
пежные болты; 19 - анкерные болты; 20 - опорный стальной лист; 21 - ароч-
ный стальной лист; 22 - металлические полосы
Восстановление клинчатых перемычек перекладкой произ-
водится с двух сторон от пят к шалюге с клинообразными швами
толщиной не менее 5 мм внизу и не более 25 мм вверху перемыч-
ки. При необходимости одновременно с восстановлением пере-
мычки она может быть усилена установкой двух стальных угол-
ков, скрепленных планками, размещаемыми с шагом 400 мм.
Усиление каменных перекрытий
При проектировании усиления перекрытий в реконструи-
руемых зданиях следует стремиться к максимальному использо-
ванию существующих несущих конструкций при условии, что
375
после восстановления и усиления они будут удовлетворять тре-
бованиям по прочности, жесткости, огнестойкости, тепло- и зву-
коизоляции.
Одним из конструктивных решений перекрытий в жилых
зданиях старой постройки являются перекрытия в виде кирпич-
ных сводов по стальным балкам (прокатные стальные двутавры,
железнодорожные, а иногда и трамвайные рельсы). Такая конст-
рукция встречается в основном в перекрытиях над подвалами
или в лестничных площадках. Как правило, они находятся в ра-
ботоспособном или ограниченно работоспособном состоянии
и имеют несущую способность, достаточную для восприятия по-
лезной нормативной нагрузки 15-20 МПа (150-200 кгс/м2).
Характерными повреждениями каменных сводчатых пере-
крытий являются: образование продольных и поперечных тре-
щин; локальные разрушения каменной кладки свода на всю его тол-
щину или часть ее, вызванные зыбкостью и большими прогибами
балок; значительная коррозия нижней зоны стальных балок
Восстановление элементов каменных сводчатых перекры-
тий заключается в зачеканке цементно-песчаным раствором тре-
щин или выкрошившихся растворных швов, перекладке повреж-
денных или замене разрушенных участков кладки, очистке ниж-
ней полки балок от продуктов коррозии при незначительной
ее степени, и оштукатуривание их по сетке. При существенном
поражении нижней полки балок коррозией под них подводятся
новые стальные балки (сечение новых балок определяется рас-
четом) с последующей расклинкой зазора между сводами и вер-
хом подводимых балок стальными клиньями. Затем производит-
ся оштукатуривание балок по закрепленной к ним сетке. Перед
подводкой новой балки необходимо установить временное креп- .
ление под два пролета сводов, примыкающих к усиливаемой бал-
ке, и срезать полностью нижнюю полку балки заподлицо со сво-
дом. Новую балку рекомендуется делать составной из двух эле-
ментов по длине, при этом их стык осуществлять на расстоянии
от одной из опор, не превышающем 1/3 пролета.
При изменении функционального назначения этажа, распо-
ложенного на перекрытии с каменными сводами, с увеличением
полезной нагрузки иногда возникает необходимость в усилении
существующих сводчатых перекрытий. Одним из распростра-
ненных методов усиления таких перекрытий является
376
преобразование однопролетной схемы в двухпролетную путем
подведения разгружающих прогонов и устройства дополнитель-
ных опор в виде стальных стоек (трубы, сварное коробчатое из
швеллеров и т.п.) или кирпичных столбов. Нередко существую-
щие стальные балки сводчатых перекрытий не отвечают требо-
ваниям жесткости на увеличиваемую вновь проектируемую на-
грузку, в этом случае целесообразно усилить балки путем при-
варки к их полкам полосовой стали на участках с максимальны-
ми изгибающими моментами. Сечение полосовой стали
назначают по результатам расчета.
Усиление непосредственно каменных сводов с целью повы-
шения их несущей способности может быть осуществлено одним
из следующих методов: наращиванием железобетонной арочной
плиты снизу (рис.7.27, а); подведением разгружающих стальных
балок (рис.7.27, б); устройством железобетонного арочного пере-
крытия взамен кирпичного (рис. 7.27, в); установкой затяжек для
восприятия распора (рис. 7.28, а); наращиванием железобетонной
плоской плиты сверху (рис. 7.28, б); наращиванием железобетонной
арочной плиты сверху (рис. 7.28, в).
Выбор метода усиления сводов производится в зависимости
от необходимой степени повышения их несущей способности
с соответствующим обоснованием расчетом.
При восстановлении перекрытий из кирпичных сводов по
металлическим балкам может возникнуть необходимость в их
частичной или полной разборке. В этом случае следует иметь в
виду, что жесткость балок в горизонтальной плоскости обеспе-
чивается за счет взаимного равновесия горизонтальных состав-
ляющих сил (распоров), действующих в зонах опирания сводов
на металлические балки. При разборке свода в направлении
вдоль балок это равновесие может нарушиться и произойдет
смещение балки в сторону разобранного участка и обрушения
межбалочного заполнения. Для избежания такого обрушения
разборку сводов необходимо выполнять полосами в направле-
нии, перпендикулярном осям балок, или перед началом разбор-
ки укрепить все конструкции перекрытия в середине и в четвер-
тях пролетов. Для этой цели можно применять горизонтальные рас-
поры, например, из деревянных брусьев, которые устанавливают на
нижние полки балок в гнезда, пробиваемые в кирпичной кладке.
377
1-1
в
Рис. 7.27. Усиление каменных перекрытий: а - наращиванием железобетон-
ной арочной плиты снизу; 6 - подведением разгружающих стальных балок;
в - устройством железобетонного арочного перекрытия взамен кирпичного;
1 - свод из каменной кладки; 2 - несущие стальные балки (двутавр, рельс);
3 - арматурная сетка; 4 - пазы в перекрытии для опирания железобетонного
наращивания; 5 - анкеры (ерши) для крепления сетки, забитые в швы кладки;
6 - железобетонное наращивание в виде арочной плиты; 7 - разгружающие
поперечные балки, опирающиеся на несущие балки перекрытия; 8 - разгружа-
ющие продольные балки; 9 - ниши в перекрытии (после установки разгружа-
ющих балок заделать раствором); 10 - пространство между перекрытием
и разгрузочными балками, заложенное каменной кладкой; 11 - арочное желе-
зобетонное перекрытие, выполненное вместо кирпичного; 12 - засыпка из ке-
рамзитового гравия; 13 - восстановленный пол
378
Рис. 7.28. Усиление каменных перекрытий: а - установкой затяжек для вос-
приятия распора; 6 - наращиванием железобетонной пдиты сверху; в - нара-
щиванием железобетонной арочной плиты сверху; 1 - свод из каменной клад-
ки; 2 - несущие металлические балки (двутавр, рельс); 3 - затяжка из арма-
турных стержней с гайками на концах; 4 - упор для затяжки в виде стального
уголка с ребрами жесткости; 5 - крепление упора к полке балки с помощью
пластин и болтов; 6 - ниши в перекрытии (после устройства крепления запол-
нить раствором); 7 - наращиваемая железобетонная плита; 8 - нижние про-
летные арматурные сетки усиления; 9 - верхние надопорные арматурные сет-
ки усиления; 10 - забутовка из боя кирпича на растворе; 11 - поверхность пе-
рекрытия, подготовленная к бетонированию; 12 - наращиваемая арочная же-
лезобетонная плита; 13 - арматурные сетки
379
Усиление каменных стен в зоне смятия (местного сжатия)
Местное сжатие (смятие) возникает в том случае, когда на-
грузка от элементов перекрытия (балок, плит) передается только
на часть сечения стены (см. раздел 3.3).
При малой площади опирания конструкции или при отсут-
ствии распределительных устройств сжимающие напряжения
нередко превышают величину расчетного сопротивления клад-
ки на смятие, в результате чего происходит ее разрушение. При-
чиной резкого увеличения сжимающих напряжений может
явиться большая подвижка элементов перекрытий, вызванная
значительными деформациями здания от просадки грунта осно-
вания или в результате оползня.
Характерными признаками разрушения при смятии явля-
ются короткие трещины и раздробление отдельных камней
в зоне передачи нагрузки. Усиление кладки в зонах смятия осу-
ществляется одним из следующих методов:
- устройством железобетонных или стальных обойм у пи-
лястр или столбов, воспринимающих нагрузки от балок пере-
крытий или стропильных конструкций покрытий (рис. 7.29);
- увеличением площади опирания элементов перекрытий
и покрытий с помощью подведения под них стальных опорных
столиков (поясов), закрепляемых к стене, или стальных стоек,
усилие от которых передается на стену вне зоны повреждения
(рис. 7.30, а; 7.31, а, в);
- увеличением площади опирания плит или балок подведе-
нием под них у стены балок на стойках (рис. 7.30, б);
- передачи нагрузки от элемента перекрытия или покрытия
на стойку, врезанную в стену или пилястру и опирающуюся
на фундамент (рис. 7.31, б);
- устройством под опорной плоскостью балок, ферм и т. п.
распределительной железобетонной подушки.
При установке на опоре распределительной подушки стену
разгружают, подводя под балку (ферму и т. п.) временную опору.
Затем поврежденную зону кладки высотой 3-4 ряда удаляют
и на ее месте устанавливают железобетонную подушку, армиро-
ванную пространственным каркасом или сетками.
Временные опоры демонтируют при наборе бетоном требуе-
мой прочности.
380
a
Рис. 7.29. Усиление узлов опирания балок на элементы каменных конструк-
ций устройством обойм: а, 6 - железобетонных; в - стальных; 1 - простенок; 2
- пилястра; 3 - несущая балка; 4 - опорная подушка; 5 - стальные уголки
обоймы; 6 - поперечные хомуты обоймы из арматурных стержней; 7 - попе-
речные хомуты - тяжи с гайками; 8 - шайбы; 9 - отверстия в стене (после уста-
новки тяжей заполняются цементно-песчаным раствором); 10 - трещина по
контакту пилястры с простенком (заполняется раствором); 11 - дополнитель-
ная арматура; 12 - бетон обоймы; 13 - борозды на боковых поверхностях про-
стенка (после установки поперечных хомутов-планок зачеканиваются цемен-
тно-песчаным раствором)
381
б
Рис. 7.30. Усиление узлов опирания балок и плит на элементы каменных
конструкций: а - установкой стальных столиков; б - подведением балок
на стойках; 1 - стена; 2 - несущая балка или плиты, не имеющие достаточной
длины опирания на стену; 3 - опорный столик из швеллера; 4 - дополнитель-
ная пластина, приваренная к полке швеллера; 5 - ребра жесткости; 6 - анкер-
ные болты; 7 - пластины-шайбы; 8 - отверстия в стене (заполняются цемент-
но-песчаным раствором после установки болтов); 9 - ниша в стене (заполня-
ется раствором); 10 - стальные пластины-клинья для включения столиков
(балок) в работу; 11 - балка-опора из двутавра J 12-20; 12 - стойки (труба,
коробчатые сечения из уголков или швеллеров) через 1,5-3 м; 13 - шов (заче-
канивается цементно-песчаным раствором после подбивки пластин-клиньев)
Для предотвращения внезапного обрушения элементов пе-
рекрытия в результате значительных прогрессирующих дефор-
маций здания, а также при недостаточной связи элементов пере-
крытий со стенами, что снижает в целом пространственную
жесткость здания, целесообразно отказаться от усиления зон
смятия и применить страховочное заанкеривание элементов пе-
рекрытия в несущих стенах.
382
Рис. 7.31. Усиление (разгрузка) стены в зоне местного сжатия: а - коротки-
ми стойками; б - врезной стойкой; в - стальным поясом; 1 - балка покрытия;
2 - стойка усиления; 3 - стальной пояс - швеллер [18-20; 4 - стяжные болты
012-16; 5 - зона смятия; 6 - врезанная в стену железобетонная стойка;
7 - плиты перекрытия
Это эффективно в том случае, когда отсутствуют признаки
смятия кладки, но не исключена возможность их скорого появ-
ления. Возможные варианты заанкеривания конструкций пере-
крытий и покрытий в зоне смятия (местного сжатия) представлены
на рис. 7.32. Заанкеривание осуществляют с помощью анкерных
тяжей, пропущенных сквозь стену и приваренных к вскрытым про-
дольным стержням арматурного каркаса заанкериваемой конструк-
ции или стальной распределительной пластине (рис. 7.32, а, 6).
383
Рис. 7.32. Заанкеривание конструкций в зоне местного сжатия: а - балок;
б - пустотных плит; в - ребристых плит; 1 - анкерный стержень 020-25;
2 - арматурные стержни балки; 3 - отрезок швеллера £12-14; 4 - балка пере-
крытия; 5 - болт 020; 6 - стальная пластина 120x8; 7 - пустотная плита;
8 - бетон класса В25; 9 - отрезок швеллера £20; 10 - ребристая плита
Работы по заанкериванию балок производят в следующей пос-
ледовательности: сверление в стене отверстий и вскрытие арматур-
384
ных стержней балки; установка анкерующих устройств и включе-
ние их в работу; замоноличивание вскрытых арматурных стержней
и зачеканка отверстий в стене жестким раствором. Разгрузка балок
в этом случае не выполняется.
Процесс заанкеривания пустотных плитявляется более трудо-
емким и выполняется в последовательности (рис. 7.32, б);
- высверливают отверстия в стене;
- разгружают плиту;
- разбивают верхнюю полку над пустотами и вставляют ан-
керующие устройства;
- заполняют пустоты бетоном;
- монтируют остальные элементы усиления, натягивая их
с помощью гаек, после набора бетоном проектной прочности;
- заделывают отверстия в стене жестким раствором.
Последовательность работ по заанкериванию ребристой
плиты в основном состоит из аналогичных операций за исключе-
нием тех, которые связаны с усилением пустот (рис. 7.32, в).
Следует отметить, что способы усиления стен в зоне смятия
не ограничиваются вышеприведенными и могут быть суще-
ственно расширены применительно к конкретным условиям
(опирание перемычек, балконных плит и пр.).
Усиление и восстановление поврежденной облицовки стен
из каменной кладки
Основными облицовочными материалами, применяемыми
для наружной отделки зданий со стенами из каменной кладки,
являются лицевой и профильный кирпич или камни, плиты и де-
тали из естественного камня, керамики, декоративного бетона.
На рис. 7.33 приведены некоторые виды облицовок и их пере-
вязок сословной кладкой стен. Увеличивать или уменьшать рассто-
яния между лицевыми тычковыми камнями не рекомендуется, так
как при больших расстояниях возможно образование трещин в тыч-
ках и отслоение облицовки, а при меньших - улучшение совмест-
ной работы лицевого слоя с кладкой не достигается. Прочность ли-
цевого кирпича должна быть не ниже прочности основного матери-
ала стены. Облицовку закладными плитами (рис. 7.33, в) произво-
дят одновременно с кладкой стены; их полку заделывают в кладку
на глубину не менее 75 мм. Облицовку прислонными плитами (рис.
7.33, г) производят по готовым стенам после их возведения и осадки,
385
‘М а и
укрепляя их на растворе марки не ниже М50. При облицовке уни-
кальных зданий их, кроме того, анкеруют.
Для облицовки стен из легкобетонных камней применяют
лицевые керамические кирпичи или камни. Не допускается при-
менение в таких случаях закладных или прислонных плит.
Толщину швов в лицевой кладке и в облицовке плитами
принимают равной 10 мм, при этом производится тщательная
расшивка швов по одному из видов, приведенных на рис. 7.34.
В процессе осадки и обжатия кладки происходит перерас-
пределение усилий между кладкой и облицовкой. Камни обли-
цовки обычно значительно более жесткие, чем камни кладки,
поэтому в облицовке уже в начальный период загружения на-
пряжения относительно велики.
а б в г
Рис. 7.33. Примеры вадов облицовки стен:
а - лицевым кирпичом стены из керамических камней; 6 - лицевыми керами-
ческими камнями стены из кирпича; в - закладными керамическими плитами
стены из кирпича; г - прислонными керамическими плитами стены из кера-
мических камней; 1 - раствор не ниже марки М25; 2 - то же, не ниже М50
Рис. 7.34. Разновидности расшивки швов
Если кладка состоит из камней, подверженных ползучести,
например, из силикатного кирпича или керамического кирпича
полусухого прессования, то даже при одинаковой высоте камней
облицовки и кладки напряжения в облицовке со временем воз-
растают, так как камни кладки постепенно оседают. Это приво-
386
дит к образованию сетки трещин в облицовке, отколу лицевой
части камней облицовки, в особенности в нижних наиболее на-
груженных этажах высоких зданий.
Во избежание перегрузки облицовки рекомендуется и для
кладки, и для облицовки стены применять материалы (кирпич,
камни) одной толщины. Следует избегать применения для кладки
материалов с повышенной деформативностью, например, силикат-
ного кирпича или керамического кирпича полусухого прессования.
Однако, применение таких материалов для облицовки целесооб-
разно. Для кладки стене облицовкой лицевыми камнями и керами-
ческими плитами не допускается применение растворов на легких
заполнителях и растворов с органическими пластификаторами.
При армировании кладки сетками при повышенных напряже-
ниях возникают недопустимые для облицовки деформации. Поэто-
му такое армирование допускается лишь для стен из керамического
кирпича пластического формования с облицовкой лицевым кера-
мическим кирпичом того же размера и для стен из керамических
камней с облицовкой лицевыми керамическими камнями.
Наибольшее применение в зданиях имеет облицовка кера-
мическими лицевыми и профильными кирпичами и камнями.
Декоративный эффект цветной кирпичной облицовки зависит
от способа перевязки, комбинаций цвета и фактуры кирпича,
обработки швов и характера рельефа кладки. Наряду с обыкно-
венной гладкой кладкой в отдельных местах применяют узор-
ную, рельефную и другие виды кладок.
Облицовка может быть конструктивной, с перевязкой или
поверхностной декоративной. Первым способом отделывают бу-
товую, бетонную или кирпичную кладки, вторым - только кир-
пичную. Конструктивная облицовка выполняется параллельно
с кладкой и заключается в укладке по лицевой поверхности
кладки облицовочного кирпича с соблюдением перевязки. При
этом предпочтительнее применение готической перевязки, кото-
рая обеспечивает наибольшее использование поверхностей кир-
пича по сравнению с другими способами перевязки. Как прави-
ло, для улучшения теплоизоляционных свойств кладки в обли-
цовке применяют пустотелые лицевые кирпичи.
Конструктивная облицовка во всех случаях требует полной пере-
вязки с забуткой, так как является неотъемлемой частью самой кладки.
Несмотря на достаточно высокую долговечность керами-
ческих облицовочных материалов, в процессе эксплуатации зда-
387
1
ний под воздействием климатических и атмосферных воздей-
ствий, а также применения неправильного сочетания видов кам- i
ней и растворов для основных и облицовочных слоев кладки :
стен и невыполнения некоторых видов конструктивных мероп-
риятий по обеспечению долговечности облицовки, в ней прояв-
ляются повреждения, локальные разрушения и т. п.
К конструктивным мероприятиям по обеспечению долго-
вечности облицовки относятся выполнение облицовки без длин-
ных совпадающих вертикальных швов; устройство на верхней
поверхности всех карнизов наклонов для предотвращения зате-
кания влаги в толщу стены; правильное сочленение подоконных
досок с наличниками и устройство слезников в выступающих
деталях стен; состав раствора и время года, в которое произво-
дятся работы по кирпичной кладке; ограничение высоты сплош-
ной облицовки, не перерезаемой карнизами, поясами и горизон-
тальными выступами стен во избежание разницы в осадке обли-
цовки и кладки и т. п. Для восстановления и усиления облицо-
вочных слоев стен из каменной кладки применяют различные
способы, некоторые из которых рассматриваются ниже.
При неглубоких повреждениях облицовки ее восстановле-
ние может быть осуществлено путем оштукатуривания по сетке,
закрепленной к стальным ершам, забитым в швы кладки
(рис. 7.35, а). При более глубоком поражении облицовки (на чет-
верть и более кирпича), а также при отслоении облицовочного
слоя от основной кладки, производится ее замена с обеспечени-
ем перевязки с кладкой стены (рис. 7.35, б).
На рис. 7.36 показаны способы усиления и восстановления
облицовочного слоя путем установки стальных связей или заме-
ны облицовки с закреплением стальными связями с существую-
щей кладкой. В первом случае при отслоении облицовки от ос-
новной кладки стены до 20 мм, в облицовке и кладке стены выс-
верливаются отверстия с уклоном к горизонту 30° диаметром
20-30 мм на глубину 350-400 мм с интервалом 600-800 мм
по вертикали и горизонтали, в которые на цементно-песчаной
(или полимерцементной) пасте устанавливаются стальные свя-
зи - арматурные стержни периодического профиля диаметром
10-14 мм. После затвердения раствора в скважинах (через 7 сут.)
производится инъектирование зазора между облицовкой и клад-
кой стены цементно-песчаным раствором (рис. 7.36, а).
388
3
2
Рис. 7.35. Восстановление поврежденной облицовки кирпичных стен:
а - оштукатуриванием; б - заменой поврежденной облицовки путем перевяз-
ки с существующей кладкой; 1 - кладка стены; 2 - цементно-песчаная штука-
турка; 3 - стальные связи (ерши), забиваемые в швы кладки стены через
500 мм по высоте и горизонтали; 4 - арматурная сетка, привязанная к сталь-
ным связям; 5 — русты, имитирующие швы каменной кладки; 6 - новая обли-
цовка, перевязанная с существующей кладкой стены (существовавшая отсло-
ившаяся от кладки более 20 мм облицовка удалена)
389
б
Рис. 7.36. Усиление и восстановление поврежденной облицовки стен:
а - с установкой стальных связей; 6 - заменой облицовки путем крепления
стальными связями с существующей кладкой; 1 - кладка стены; 2 - повреж-
денная (отслоилась от кладки до 20 мм) облицовка толщиной */2 кирпича;
3 - зазор между кладкой и облицовкой; 4 - высверленные в кладке отверстия
диаметром 20-30 мм на глубину 350-400 мм через 600-800 мм по горизонтали
и вертикали; 5 - связь-стержень периодического профиля 010-14 мм длиной
300-350 мм; 6 - цементно-песчаная паста; 7 - инъектирование цементно-пес-
чаным раствором (через 7 суток после установки связей); 8 - новая облицовка
(старая, отслоившаяся от кладки более 20 мм облицовка удалена); 9 - высвер-
ленные отверстия в кладке стены диаметром 20-30 мм на глубину 250-300 мм
через 500 мм по высоте и 1000 мм по горизонтали; 10 - арматурная сетка в го-
ризонтальных швах
390
При отслоении облицовки от основной кладки стены более
20 мм ее усиление осуществляется по схеме на рис. 7.36, б,
а именно с ее заменой.
В некоторых случаях возникает необходимость выполнения
одновременного крепления поврежденной облицовки и усиле-
ния простенка стальной обоймой. Схема такого конструктивно-
го исполнения показана на рис. 7.37.
Рис. 7.37. Крепление поврежденной облицовки с одновременным усилени-
ем простенков стальными обоймами: 1 - кладка, простенка; 2 - облицовка;
3 - стойки обоймы из уголков; 4 - стойки обоймы из полосы; 5 - поперечные
планки; G - поперечные планки в виде стяжных болтов, установленных в швах
между облицовкой и кладкой стены; 7 - сколы «четвертей* для установки
болтов; 8 - стальные связи для крепления облицовки через 600-800 мм по го-
ризонтали и вертикали; 9 - полости, заполненные раствором
391
7>9. Повышение несущей способности
перенапряженной кладки в целом
Если по результатам технического обследования и повероч-
ных расчетов, или в связи с надстройкой здания выявлена необ-
ходимость повышения несущей способности кладки в целом,
то ее осуществляют одним из следующих методов:
- набетонкой или прикладкой;
- инъецированием растворов;
- заменой кладки (перекладкой);
- установкой стальных накладок и стяжных болтов;
- устройством кирпичных замков.
Прикладка или набетонка осуществляется соответственно
устройством новой кладки или бетонного слоя с одной или
с двух сторон перенапряженной стены. Прикладку выполняют
из тех же материалов, что и в основной стене. Для повышения не-
сущей способности кладку армируют сетками и каркасами. Тол-
щина прикладки, определяемая расчетом, составляет 12-38 см
и более. Для обеспечения совместной работы с основной клад-
кой прикладка должна иметь с ней конструктивную связь (пере-
вязка, шпонки, штыри, сквозные стержни и пр.) (рис. 7.38, а).
Набетонка степ выполняется из тяжелого или легкого бето-
нов классов В7,5-В15, армированных сетками диаметром
4-12 мм. Толщина бетонных слоев, определяемая расчетом, ко-
леблется от 6 до 12 см. Набетопку проводят па высоту этажа
в опалубке с вибрированием или послойным бетонированием
методом торкретирования (рис. 7.38, б).
Для улучшения сцепления бетона с кладкой горизонталь-
ные и вертикальные швы предварительно расчищаю!, поверхно-
сти кладки стен насекают и промывают. Арматурные сетки
крепят кетальным штырям диаметром 5-10 мм, заделанным на
цементном растворе М100 в швы кладки или отверстия, насвер-
ленные электродрелью. Глубина заложения штырей 8-12 см, шаг по
длине и высоте 60-70 см, при шахматном расположении - 90 см.
При двусторонней набетопке диаметр сквозных стержней 12-
20 мм. Несущую способность стен, усиленных набетонкой, рассчи-
тывают как многослойные степы с жесткой связью между слоями.
392
Рис. 7.38. Восстановление (усиление) поврежденных наружных участков
• ten устройством прикладки или набетонкой: а - прикладкой; б - набетон*
• mi; 1 - кладка стены; 2 - новая кладка толщиной \/2 кирпича; 3 - анкерные
• к-ржи и периодического профиля 010, устанавливаемые на растворе в выс-
||| рленныс отверстия; 4 - арматурные сетки в горизонтальных швах через
ь рядов кладки; 5 - полость между старой и новой кладкой, заполненная це-
мттно-пссчаным раствором; 6 - перекрытие, не имеющее достаточного опи-
Р.Н1ИЯ на стену: 7 - железобетонная стена; 8 - арматурная сетка; 9 - отверстия
омметром 15 мм. просверленные в кладке на глубину 100 мм (через 700-
пиЮмм ио горизонтали и вертикали); 10 - подготовленная поверхность стены
<'вишенная от штукатурки и промытая)
393
Инъецирование. Основными факторами, определяющими
разрушение каменной кладки при сжатии, являются достижение
предела прочности камней при изгибе, срезе и растяжении ввиду
неровностей растворных швов. Прочность камня при сжатии
кладки используется лишь частично (см. раздел 2.1).
Существенное улучшение работы кладки и повышение
ее однородности достигается инъецированием цементных и по-
лимерцементных растворов. Инъекционная композиция при на-
гнетании в поврежденную или неповрежденную кладку прони-
кает в контактную зону между камнями и раствором, хорошо за-
полняет вертикальные швы, пустоты кладки, трещины. Раствор-
ная постель кладки выравнивается, становится более равномерной,
и при этом в сжимаемой кладке снижаются растягивающие и сре-
зывающие напряжения, что и увеличивает ее несущую способность.
По данным экспериментальных исследований, прочность непов-
режденной кладки при этом увеличивается на 40-75 %.
Достоинством усиления инъецированием является возмож-
ность его осуществления без остановки производства, при не-
больших затратах и без нарушения габаритных размеров конст-
рукций.
В последнее время в практике восстановления и усиления
несущих конструкций, в том числе из каменной кладки, широкое
применение находят полимеррастворы.
Полимеррастворы представляют собой составы на основе
полимерных связующих. Наибольшее применение находят по-
лимеррастворы на основе эпоксидных клеев, достоинством кото-
рых является высокая прочность, демпфирующее свойство,
стойкость к циклическому замораживанию, атмосферным воз-
действиям и нагрузкам. Ввиду высокой стойкости к вибрации
полимеррастворы особенно эффективны в конструкциях, под-
верженных динамическим и сейсмическим нагрузкам.
Для инъецирования применяют портландцемент марки
не ниже М400, песок мелкий с модулем крупности до 1,0-1,5
и тонкомолотый. Применяют также пластифицирующие добав-
ки: нитрит натрия (до 5% массы цемента), полимерацетатную
эмульсию ПВА с П/Ц=0,05 и др.
Полимеррастворы получают введением в эпоксидный клей
наполнителей.
Основой эпоксидного клея служит связующее - эпоксидная
смола или компаунд. Кроме нее могут входить: пластификатор
394
для устранения хрупкости эпоксидного клея (дибутилфталат,
полиэфир); растворитель для снижения вязкости (ацетон); от-
вердитель (полиэтиленполиамин, триэтаноламин и др.); моди-
фикатор для снижения вязкости и обеспечения твердения при
отрицательных температурах (сламор). Повышение вязкости
и снижение текучести клея достигается введением поливинил-
ацетатного клея.
В качестве наполнителя применяются кварцевый песок,
речной песок, цемент и др.
Отвердение эпоксидных клеев и полимеррастворов в зим-
нее время при t < 1 °C (в т. ч. и при отрицательных температурах)
осуществляется с помощью аминофенольного отвердителя
АФ-2 или полиэтиленполиамина с введением в состав клея мо-
дификатора - сламора.
Регулируя количество отвердителей полиэтиленполиами-
на (ПЭПА) и триэтаноламина (ТЭА) соответственно в частях
(10...0) и (0...15), в частях по массе эпоксидной смолы регулиру-
ется жизнеспособность клея от 2 ч до 7 сут.
Для усиления строительных конструкций полимерраство-
ры используются:
- в качестве инъекционного материала, нагнетаемого в по-
врежденные участки каменной кладки с целью восстановления
монолитности или создания новых монолитных элементов;
- в виде армированных шпонок (ПАШ) и армированных
шпонок со скобами (ПАШС) для обеспечения связи между уча-
стками кладки, разделенными трещиной;
- в качестве защитных покрытий.
Полимеррастворы применяют в основном для восстановле-
ния конструкций методом инъецирования, при этом предусмат-
риваются два вида составов - герметизирующий и инъекцион-
ный. Герметизирующий состав предназначен для создания замк-
нутого пространства трещин при инъецировании, инъекцион-
ный состав - для восстановления монолитности поврежденных
трещинами конструкций. Герметизирующие составы должны
обладать достаточной вязкостью и обеспечивать сжатые сроки
твердения, инъекционные - обладать хорошей проникающей
способностью и достаточно большой технологической жизне-
способностью. При необходимости регулирования жизнеспо-
собности в интервале от 1,5-2 ч до 7-8 сут. добавляются поли-
этиленполиамины и триэтаноламины.
395
Помимо полимеррастворов находят применение полимер-
цементные растворы, представляющие собой материал на основе
композиционного вяжущего, включающего органический поли-
мер и неорганическое вяжущее вещество. В качестве композици-
онного вяжущего чаще применяются поливинилацетатный клей
(клей ПВА) и портландцемент. В состав полимерцементного ра-
створа кроме того входят песок и вода, при необходимости уско-
рения твердения в состав вводится гипс или хлористый кальций.
Составы полимерцементных растворов в частях по массе
приведены в табл. 7.15.
Таблица 7.15
Составы полимерцементных растворов
Состав компонентов Компоненты для составов
С-1 С-2 С-3
Поливинилацетатный клей 40 40 50
Портландцемент М400 100 — 100-300
Гипс — 300-400 —
Песок речной 150 — —
Вода 25 50 50
Состав С-t применяется для заделки швов, трещин и замо-
ноличивания стыков; состав С-2 - для герметизации трещин; со-
став С-3 - для инъецирования трещин.
Инъецирование полимеррастворов при восстановлении
каменных конструкций заключается во введении под давлением
через шайбы или штуцера в заранее загерметизированную
трещину высокопрочных клеящих составов (рис. 7.39). Техноло-
гия инъецирования трещин состоит из следующих основных
операций:
- подготовка трещин к инъецированию;
- приклейка инъекционных шайб, уголков или, при необхо-
димости, вклеивание штуцеров в заранее просверленные отверстия;
- герметизация трещин;
- инъецирование трещин.
Подготовка трещин заключается в очистке примыкающих
к трещине участков от отслаивающихся частиц и штукатурки,
очистке от грязи, краски и пыли. Шайбы и уголки с отверстиями
приклеиваются на поверхности с трещиной и через отверстия
наполняется инъекционный состав. При невозможности уст-
ройства шайб или уголков устанавливаются штуцера в предва-
рительно просверленные отверстия (рис. 7.40).
396
б
Рис. 7.39. Способы инъецирования трещин:
а, б - через шайбу или уголок; в - через штуцер; 1 - стена с трещиной; 2 - шай-
ба; 3 - уголок; 4 - штуцер; 5 - герметизация; 6 - трещина; 7 - гибкий шланг
Рис. 7.40. Схема инъектнрования трещин в кладке шириной до 10 мм:
1 - усиливаемая стена; 2 - трещина; 3 - герметизация (пакля на клею);
4 - шайбы; 5 - шланг; 6 - инъекционное устройство; 7 - баллон со сжатым воз-
духом; 8 - отверстия диаметром 30 мм для установки инъекторов; 9 - инверто-
ры; 10 — инъекционный состав
ЗЯ7
После герметизации трещин проверяется сообщаемость с
помощью сжатого воздуха или зажженной свечи, затем нагнета-
ется инъекционный состав с помощью специальных инъекцион-
ных устройств снизу вверх при начальном давлении до 0,2-0,5
кгс/см2 с последующим доведением до 1-3 кгс/см2 (рис. 7.40).
Шаг установки шайб, уголков или штуцеров, количество
наполнителя в герметизирующем составе устанавливают в зави-
симости от категории трещин по табл. 7.16.
Таблица 7.16
Параметры герметизации
в зависимости от категории трещин
Категория трещины Ширина раскрытия трещины, мм Шаг установки шайб, мм Количество наполнителя на 100 частей по массе смолы
I 0,1-0,3 150 0
II 0,3-1,0 200-250 0-100
III 1.0-2,0 300 100-200
IV 2,0 и более 400 300-400
Для усиления кладки с раскрытием трещин до 1,5 мм реко-
мендуется полимерный раствор на основе эпоксидной смолы со-
става (в частях по массе):
- эпоксидная смола ЭД-20 (или ЭД-16) - 100;
- модификатор МГФ-9 - 30;
- отвердитель полиэтиленполиамин - 15;
- тонкомолотый песок - 50
или цементно-полимерный раствор состава: цемент:полимер
ПВА:песок - в соотношении 1:0,15:0,25 при В/Ц=0,6.
Для усиления кладки с раскрытием трещин 1,5 мм и более ре-
комендуются цементно-полимерные растворы состава: цемент:
полимер ПВА:песок - в соотношении 1:0,15:0,3 при В/Ц-0,6; це-
ментно-песчаные растворы состава: цемент:пластификатор нит-
рит натрия:песок - в соотношении 1:0,05:0,3 при В/Ц=0,6.
Нагнетание раствора производится после герметизации
трещин через металлические патрубки при давлении до 0,6 МПа.
Плотность заполнения кладки определяется через 28 суток ульт-
развуковым или другими неразрушающими методами. Ориенти-
ровочная прочность инъекционных растворов при сжатии (мар-
ка раствора) должна составлять 15-25 МПа.
398
Повышение прочности кладки, усиленной инъецировани-
ем, в расчетах учитывается введением поправочного коэффици-
ента Yr» величина которого принимается равной:
1,1 - для кладки с трещинами силового характера, усилен-
ной цементным или цементно-полимерным раствором;
1,3 - то же, усиленной полимерным раствором;
1,0 - для кладки с трещинами от неравномерной осадки стен
или нарушения связи между стенами.
Следует отметить, что нагнетание раствора вначале не-
сколько снижает прочность кладки, т. к. происходит ее смачива-
ние. По опытным данным водонасыщенная кладка теряет проч-
ность на 12-16 %. Поэтому в период усиления инъекционным
способом может оказаться необходимым предварительная раз-
грузка усиляемых участков кладки.
Замена кладки элементов зданий из каменной кладки про-
изводится при надстройке и реконструкции, когда несущая спо-
собность недостаточна, при аварийном состоянии стен
и понижении несущей способности кладки в результате
увлажнения.
Наиболее часто встречающаяся задача замены кладки свя-
зана с увлажнением кладки нижнего пояса первых этажей
до уровня оконных проемов. В первую очередь заменяется учас-
ток кладки под проемами, а затем - под простенками. Для улуч-
шения связи между участками кладки, в швах последовательно
устанавливаются арматурные сетки (рис. 7.41, а).
а
Рис. 7.41. Соединение новой кладки на арматурных выпусках: а - при по-
этапной кладке; б - при соединении со старой кладкой; 1 - новая кладка;
2 - кладка, укладываемая во вторую очередь; 3 - старая кладка; 4 - арматурная
сетка 04 В500 с ячейкой 100x100 мм; 5 - арматурные стержни 06 А240
399
Технологически важно обеспечить разгрузку подпростеноч-
ного участка кладки, выбрать правильный порядок перекладки
для исключения перенапряжений смежных усиливаемому про-
стенков, обеспечить равномерную передачу нагрузок от старой
кладки (простенков) на вновь уложенную кладку. Разгрузка
подпростеночного участка кладки осуществляется установкой
швеллеров в предварительно вырубленные штрабы и стянутых
болтами (рис. 7.42).
Балки устанавливаются на заменяемые, в первую очередь,
подоконные участки кладки через металлические опорные про-
кладки после набора 50%-й прочности раствора (через 5 сут). Во
избежание перенапряжения смежных простенков принято вы-
полнять перекладку подпростеночных участков одновременно не
ближе чем через два простенка, и в количестве не более пяти.
/-/
Рис. 7.42. Разгрузка подпростеночного участка кладки установкой швелле-
ров: 1,2- порядок замены кладки
Равномерная передача нагрузок от старой кладки на новую
обеспечивается заполнением зазора между ними 30-80 мм жест-
ким раствором и бетоном на мелком заполнителе класса не ниже
В7,5. Для обеспечения надежности рекомендуется использова-
ние подклинки стальными пластинами.
Реже встречаются более сложные работы по замене кладки
на высоту этажа или на всю высоту здания. Конструктивно
в этом случае важно обеспечить совместную работу старой и но-
вой кладки путем перевязки швов по всей высоте заменяемого
участка. Для улучшения работы стыка связь дополнительно уси-
ливается устройством анкерующих стержней 06 А240, забивае-
400
мых в отверстия диаметром 4 мм и приваркой к ним арматурных
сеток из проволоки 04 В500 с ячейками 100x100 мм, укладывае-
мых в растворные швы новой кладки (рис. 7.41, б).
При замене кладки несущих стен необходима их разгрузка
от перекрытий. Разгрузка, как правило, осуществляется
устройством опорных стоек на клиньях, устанавливаемых
в непосредственной близости от разбираемой конструкции. В
состав опорных стоек входят брус 150x150 или 180x180 основа-
ний, на которые устанавливается круглый лес 0 160 или 0180, кре-
пежные доски, объединяющие стойки между собой, и деревянные
клинья. Опорные стойки обязательно должны устанавливаться с
разборкой пола до железобетонных плит перекрытий и доводиться
до грунтов или фундаментных балок. Важно обеспечить эффектив-
ное включение разгружающих стоек в работу путем подклинки,
осуществляя разгрузку постепенно, начиная с нижних этажей.
Разгружающие конструкции разбирают после того, как ра-
створ новой кладки наберет не менее 50% проектной прочности.
Установка стальных накладок и стяжных болтов
Свидетельством недостаточной несущей способности элемен-
тов каменных конструкций может быть наличие в них трещин.
Трещины в стенах разделяют на локальные и магистраль-
ные. Подобное деление условно, однако существуют некоторые
ориентиры, уточняющие эти понятия. Так, к локальным обычно
относят трещины, имеющие небольшую протяженность и шири-
ну раскрытия. Они обычно появляются в зонах местной пере-
грузки стен в углах, у мест сопряжения продольных стен с попе-
речными, в перегородках и т. п.
Усиливают стены с локальными трещинами с помощью
стальных накладок, воспринимающих растягивающие напряже-
ния в кладке (рис. 7.43, а).
Так, при появлении трещин в углах здания усиление произ-
водят накладками из швеллера [10-14, уголка или полосовой
стали. Накладки размещают на внутренней и наружной поверх-
ностях стены и соединяют с помощью болтов 0 14-18 мм, пропу-
щенных через заранее просверленные отверстия. Длину накла-
док назначают в пределах 1,5-3 м в зависимости от вида и степе-
ни повреждения. Отверстия в кладке после установки болтов
заполняются раствором.
26 А. И Бедов, А. И. Габитов
401
1-1
Рис. 7.43. Усиление стен из каменной кладки в эоне локальных трещин:
а, 6 - стальными накладками; в - стяжными болтами; t - усиливаемая стена;
2 - трещина в кладке; 3 - стальные накладки; 4 - стяжные болты; 5 - отверстия
в стене для болтов; 6 - продольные накладки; 7 - поперечные накладки;
8 - анкерные балочки
402
Усиление зоны сопряжения продольной и поперечной стен
при отрыве последней осуществляют болтами и накладками. Бол-
ты 018-22 мм располагают по высоте стены с интервалом 0,8-1,5 м.
Усилие сжатия от болтов передают на наружную стену через про-
дольные накладки из швеллера [12-16, а на внутреннюю - через
анкерные балочки из стальных уголков, закладываемые в штрабы,
пробитые в стене и заделанные мелкозернистым бетоном. Для
увеличения жесткости сопряжения продольные накладки соеди-
няют на сварке поперечными элементами - швеллерами или
уголками. Шаг поперечных элементов принимают таким же, как
и стяжных болтов (рис. 7.43, б).
Усиление стен при образовании трещин в углах зданий или
в местах примыкания поперечных стен к продольным может
быть выполнено также внутренними анкерами. Их можно при-
менять даже при неполном затухании процесса неравномерной
осадки фундаментов. Конструкция внутреннего предварительно
напрягаемого анкера показана на рис. 7.44. Внутренние анкеры
устанавливают с интервалом 1 000 мм по высоте здания и заводят
за трещину на 500 мм. Усилие предварительного напряжения
внутренних анкеров должно составлять не менее 30-40 кН.
1
Рис. 7.44. Усиление стен с трещинами в углах зданий или в примыкании по-
перечных стен к продольным: 1 - усиливаемая стена; 2 - трещины в кладке
стены; 3 - внутренний анкер; 4 - четырехугольные шайбы.размером не более
150x150 мм; 5 - отверстия, заполненные цементно-песчаным или полимерце-
ментным раствором
• 403
При напряжении стержней анкеров и сдвиге контактных
поверхностей трещины закрываются. При раскрытии трещин
более 2 мм их следует до создания предварительного напряже-
ния анкеров разделать и зачеканить или заполнить цементно-
песчаным (полимерцементным) раствором методом инъекции.
Для усиления стен могут применяться также внутренние
анкеры, устанавливаемые в отверстия, которые заполняют
раствором не на всю длину, а только на 500 мм (в глубине отвер-
стий за границей прохождения в кладке трещины). В отверстие
вводят обычный арматурный стержень, заостренный на одном
конце и имеющий винтовую нарезку на выходящем из отверстия
конце. После достижения раствором прочности, устанавливае-
мой проектом, стержень напрягают навинчиванием гайки.
Восстановление каменной кладки стен в зонах локальных
трещин может быть осуществлено также с помощью шпонок, из-
готавливаемых из отрезков стального проката или арматурных
стержней (рис. 7.45).
Шпонки работают на растяжение и срез, поэтому эффективно
включаются в работу при возможных деформациях кладки стен
в зоне трещин с шириной раскрытия до 10 мм. Для устройства шпо-
нок в кладке вырезаются фрезой штрабы (пазы), в которые устанав-
ливаются стальные элементы шпонок, при этом шпонки из арма-
турных стержней выполняются в виде скоб, под концы которых
в штрабах высверливаются отверстия для более эффективного
включения шпонок в работу. После установки стальных элементов
шпонок пазы заполняются мелкозернистым бетоном или раство-
ром, а трещина расшивается и зачеканивается раствором. Шпонки
могут быть односторонними или двусторонними и устанавливают-
ся с шагом до 500 мм при изготовлении их из арматурных стержней
и до 1000 мм - из стальных прокатных элементов.
При ширине раскрытия локальных трещин в кладке стен
более 10 мм и имеющих незначительную протяженность ее вос-
станавливают устройством простых кирпичных замков
(рис. 7.46, а) или кирпичных замков с якорем (рис. 7.46, б).
Для этого в зоне трещины производится разборка кладки
с двух сторон стены на глубину !/2 кирпича с последующим ее
восстановлением. Установка стального якоря из отрезков про-
катных швеллеров или двутавров в верхней вершине трещины
будет препятствовать возможному развитию трещины по длине.
404
Рис. 7.45. Устранение локальных трещин в стенах: а - установкой шпонок
из прокатного металла; б - то же скоб из арматурных стержней; 1 - усиливае-
мая стена; 2 - трещина в кладке шириной до 10 мм, инвестированная цемент-
но-песчаным раствором после установки шпонок; 3 - штраба в стене;
4 - шпонка из прокатного металла (швеллер, уголок); 5 - полости, заполнен-
ные бетоном или раствором; 6 - скобы из арматурных стержней; 7 - паз в клад-
ке, выбранный фрезой; 8 - углубления по концам паза, выполненные сверлом;
9 - заполнение раствором пазов и углублений
405
a
Рис. 7.46. Восстановление кладки стен в зонах локальных трещин: а - с ши-
рокими трещинами вставкой простых кирпичных замков; б - то же, вставкой
кирпичных замков с якорем; 1 - усиливаемая стена; 2 - трещина в кладке ши-
риной более 10 мм; 3 - кирпичный замок в ’/2 кирпича; 4 - граница разборки
поврежденной кладки; 5 - якорь из прокатного металла; 6 - анкерные связи
(болты); 7 - полости, заполненные раствором
Элементы якоря, устанавливаемые с двух сторон стены,
стягиваются болтами, а полости вокруг них заполняются цемен-
тно-песчаным (полимерцементным) раствором.
Для усиления участков с разрывами стен могут применять-
ся арматурные сетки в слое торкретштукатурки или торкретбе-
тона. Сетки закрепляют к стене с помощью анкеров, установлен-
ных в предварительно просверленные отверстия. Анкера уста-
навливают в шахматном порядке с шагом не более 600 мм. При
односторонней сетке анкера выполняются Г-образные из арма-
туры периодического профиля, при двусторонней сетке - Z-об-
разные из гладкой арматуры. При наличии трещин сетки заводят-
ся за трещину не менее, чем на 500 мм, при прохождении трещин
вблизи пересечения стен на длину не менее 1000 мм (рис. 7.47).
Толщину торкретбетона принимают по расчету, но не менее 40 мм.
Следует отметить, что при разработке проекта усиления стен в
зоне локальных трещин требуется особая тщательность, а также
подробный анализ причин трещинообразования. Известны случаи,
когда в результате прогрессирующих деформаций здания локаль-
ные трещины перерастали в магистральные большой протяжен-
ности и ширины раскрытия. Кроме того, существует возмож-
406
ность появления трещин той же направленности, что и первона-
чальная, но располагающихся за пределами локального усиления.
Рис. 7.47. Усиление стены с трещиной арматурными сетками в слое торкрет-
бетона (торкретштукатурки): 1 - анкеры 06 мм; 2 - отверстия в стене;
3 - арматурная сетка; 4 - торкретбетон; 5 - трещина в стене
Из-за сложности расчетной схемы стены с локальной тре-
щиной конструкцию усиления обычно не рассчитывают, а при-
нимают в соответствии с рекомендациями, основанными
на практическом опыте. Проектное решение считается удовлет-
ворительным, если принятые размеры усиливающих элементов
примерно равнопрочны и возможность дальнейшего роста тре-
щин исключается.
Временное крепление стен при их перекладке
и устройстве проемов
В качестве временной крепи при перекладке стен и устрой-
стве в стенах проемов используют спаренные швеллеры, опира-
ющиеся на кладку или на металлические стойки. Между собой
407
швеллеры соединяют стяжными болтами, устанавливаемыми
с шагом не более 100 см. Один из швеллеров изготавливают ко-
роче второго на 15 см с каждой стороны, поэтому крайние стяж-
ные болты соединяют с кладкой только один швеллер (рис. 7.48).
Спаренные разгружающие швеллеры рассчитывают как пе-
ремычки на нагрузку от вышележащей кладки.
Стойки рекомендуется изготавливать из двух швеллеров,
примыкающих стенками к усиливаемой стене и соединяемых
стяжными болтами, пропущенными через отверстия, высверлен-
ные в кладке. Шаг стяжных болтов принимается не более 40 ра-
диусов инерции швеллера и не более 100 см. Перекладку стен
рекомендуется вести захватками, так как нагрузка на разгружаю-
щие швеллеры в этом случае значительно уменьшается. Верх
новой кладки не доводят до разгружающих швеллеров на 3-4 см.
К швеллерам прикрепляют сетку и производят тщательную
зачеканку зазора между швеллерами и новой кладкой цемент-
ным раствором марки не ниже 100 на расширяющемся цементе.
Затем швеллера оштукатуривают по сетке.
При установке рам ворот, проемов и т. п. стойки разгрузоч-
ной рамы могут убираться или включаться в работу как конст-
руктивные элементы. Разгрузочные швеллеры остаются в теле
кладки.
Временное крепление стен при устройстве проемов выпол-
няют в следующей последовательности.
В первую очередь размечают расположение отверстий под
анкеры и штрабы. Штрабу располагают со стороны более слабой
кладки, желательно под тычковым рядом. Затем сверлят отвер-
стия под анкеры. Отбойным или рубильно-чеканочным молот-
ком пробивают штрабу глубиной не менее ширины полки швел-
лера. В проектное положение устанавливают более длинный
швеллер и его концы соединяют анкерами с кладкой. Промежу-
ток между стенкой швеллера и кладкой (рис. 7.48) заполняют
цементным раствором состава 1:2 при помощи пневмонагнетате-
ля. Трубку пневмонагнетателя вводят в зазор между верхней
полкой швеллера и кладкой, после чего зазор заделывают жест-
ким цементным раствором состава 1:2.
Через шесть суток после установки и заделки раствором
первого швеллера пробивают штрабу и устанавливают в такой
же последовательности второй швеллер. Затем оба швеллера со-
единяют стяжными болтами (рис. 7.48).
408
Третья
захватка
Первая Вторая
захватка захватка
тггт /7 ////>/////> г? / // 7 //////
Рис. 7.48. Временное крепление при перекладке стен и устройстве проемов:
1 - разгружающие спаренные швеллеры; 2 - зазор между кладкой и полкой
швеллера; 3 - стяжные болты; 4 - стальные опорные пластины; 5 - фасонкн;
6 - соединительные стержни; 7 - опорная стойка; 8 - база стойки
409
Одним из эффективных конструктивных мероприятий для
• н и надстраиваемых зданий является устройство железобетон-
ных и армокирпичных поясов и растворных швов (рис. 7.49).
Сущность метода заключается в то.м, что пояса и швы равно-
мерно распределяют нагрузку от вновь возводимых стен при
надстройке этажей па стены существующего здания, восприни-
мают растягивающие усилия от неравномерных осадок и увели-
чивают прочность стен, способствуя сохранению общей жестко-
<н1 здания.
Пояса располагают на уровне междуэтажных перекрытий
по периметру температурного блока, включая поперечные сте-
ны. обеспечивая надежную связь их со стенами. Каждый пояс
v< граивастся в одной горизонтальной плоскости, представляя
• обой единую систему с жесткими сопряжениями в углах и мсс-
i.ix примыкания отдельных стен.
Усиление стен может быть выполнено устройством армиро-
ванных кирпичных, железобетонных или армированных ра-
< i верных поясов, а также поясов из стальных прокатных профи-
лей (рис. 7.49).
Армирование кирпичных поясов осуществляется кладочными
। стками или отдельными арматурными стержнями диаметром 10 мм.
складываемыми в растворные швы (рис. 7.49, а. б). В местах пересече-
ния стен сетки укладываются внахлестку или устанавливаются
Т-образные сетки. 11рп армировании отдельными стержнями в пере-
сечениях стен устанавливаются ('-образные с тержни через один ряд.
В железобетонных поясах рабочая арматура располагается
как в верхней, так и в нижней частях сечения пояса, поскольку
деформация здания может иметь форму прогиба или выгиба.
( счение арматуры принимают конструктивно диаметром 16...32
мм. В местах пересечения стен арматурные стержни каркасов за-
1пбаются или устанавливаются ('-образные стержни.
При устройстве поясов из стальных прокатных профилей
применяют швеллеры или двутавры, которые в местах пересече-
ния стен свариваются с помощью накладок.
Если деформации незначительны, устраиваются армиро-
ванные растворные швы толщиной в один слой кирпича. Швы
армируют плоским каркасом. Для повышения жесткости устра-
ивают двухрядный шов с интервалом между швами 4-6 рядов
кладки, получая армокирпичный пояс.
411
Одним из эффективных конструктивных мероприятий для
• м н надстраиваемых зданий является устройство железобетон-
ных н армокириичных поясов и растворных твои (рис. 7.49).
Сущность метода заключается в том, что пояса и швы равно-
мерно распределяют нагрузку от вновь возводимых стен при
надстройке этажей па стены существующего здания, восприни-
мают растягивающие усилия от неравномерных осадок и увели-
чивают прочность стен, способствуя сохранению общей жестко-
< in здания.
Пояса располагают на уровне междуэтажных перекрытий
но периметру температурного блока, включая поперечные сте-
ны, обеспечивая надежную связь их со стенами. Каждый пояс
г< । раивается в одной горизонтальной плоскости, представляя
«обои единую систему с жесткими сопряжениями в углах и мес-
iax примыкания отдельных стен.
Усиление стен может быть выполнено устройством армиро-
ванных кирпичных, железобетонных или армированных ра-
( । норных поясов, а также поясов из стальных прокатных профи-
|сй (рис. 7.49).
.Армирование кирпичных поясов осуществляется кладочными
। гтками или отдельными арматурными стержнями днамст]юм 10 мм,
укладываемыми в растворные швы (рис. 7.49, а, б). В местах пересече-
ния степ сетки укладываются внахлестку или устанавливаются
Г -образные сетки. 11рп армировании отдельными стержнями в пере-
сечениях стен устанавливаются Г-образные стержни через один ряд.
В железобетонных поясах рабочая арматура располагается
как в верхней, так и в нижней частях сечения пояса, поскольку
деформация здания может иметь форму прогиба или выгиба.
( ечение арматуры принимают конструктивно диаметром 16...32
мм. В местах пересечения стен арматурные стержни каркасовза-
। ибаются или устанавливаются Г-образиые стержни.
При устройстве поясов из стальных прокатных профилей
применяют швеллеры или двутавры, которые в местах пересече-
ния стен свариваются с помощью накладок.
Если деформации незначительны, устраиваются армиро-
ванные растворные швы толщиной в один слой кирпича. Швы
армируют плоским каркасом. Для повышения жесткости устра-
ивают двухрядный шов с интервалом между швами 4-6 рядов
кл.тдки, получая армокирпичный пояс.
д
Рис. 7.49. Увеличение жесткости кирпичных стен при надстройке этажей:
а - армированием горизонтальных швов сетками; б - размещением в горизон-
тальных швах арматурных стержней; в - устройством железобетонных поясов
в одном уровне с перекрытием; г, д - то же в уровне низа перекрытия; е - уста-
новкой стальных прокатных балок; 1 - стена надстраиваемого этажа; 2 - эле-
менты перекрытия надстраиваемого этажа; 3 - арматурные сетки в горизон-
тальных растворных швах по периметру наружных и внутренних несущих стен;
4 - арматурные стержни в горизонтальных растворных швах по периметру на-
ружных и внутренних стен; 5 - железобетонный пояс по периметру наружных и
внутренних стен; 6 - продольная арматура каркаса; 7 - арматурные стержни диа-
метром 12 мм, приваренные к монтажным петлям плит перекрытия и заведенные
в пояс; 8 - арматурные сетки; 9 - стальные прокатные балки; 10 - бетон
412
Недостатком данного метода усиления является большая
трудоемкость выполнения, кроме того, не всегда обеспечивается
эффективное включение пояса в работу каменного здания, раз-
деленного на блоки вертикальными трещинами.
Наличие магистральных трещин в стенах здания характер-
но тем, что они распространяются на всю высоту стены, разделяя
ее на отдельные части. Причиной образования таких трещин
обычно является неравномерная осадка фундаментов или боль-
шие температурные деформации здания. С образованием магис-
тральных трещин работа здания как пространственной системы
нарушается и оно разделяется на отдельные блоки, деформируе-
мые самостоятельно при силовых и температурных воздействи-
ях. При образовании трещин в углах здания возможна потеря
устойчивости или отрыв торцевой стены.
Широко применяемым способом усиления стен при потере
ими устойчивости является возведение железобетонных контр-
форсов или контрфорсов из кирпичной кладки, которые устраи-
вают на части высоты стены или на всю ее высоту. Под контр-
форсы устраивают отдельные фундаменты, проверяемые расче-
том на прочность, скольжение и опрокидывание (рис. 7.50, а).
При отклонении стен от вертикали или выпучивании в горизон-
тальной плоскости для их усиления можно применить связи-рас-
порки из прокатных стальных швеллеров или уголков (рис. 7.50, б)
или тяжи из круглой стали (рис. 7.50, в). В связях-распорках и тя-
жах создается предварительное напряжение путем навинчивания
гаек в первом случае и стяжных муфт - во втором. Все отверстия и
ниши в кладке после установки связей-распорок и тяжей заполня-
ются цементно-песчаным или полимерцементным раствором.
При значительных деформациях здания и наличии магист-
ральных трещин, образовавшихся из-за неравномерных осадок
грунта под подошвами фундаментов или некачественной пере-
вязки швов, для усиления стен применяют металлические на-
пряженные пояса, устанавливаемые на уровне перекрытий.
Этим методом можно усиливать как отдельные стены, так и ко-
робку здания в целом. Поясам задается предварительное напря-
жение муфтами с левой и правой резьбами. После установки
на стены здания в напряженных поясах (бандажах) возникают сжи-
мающие усилия, которые погашают растягивающие усилия от вне-
шних нагрузок и отпора грунта, при этом происходит исправление
произошедших деформаций и уменьшение образования трещин.
413
1-1
a - возведением контрфорсов; 6 - установкой поэтажных связей-распорок;
в - установкой металлических тяжей; 1 - стены, отклонившиеся от вертикаль-
ного положения; 2 - покрытие; 3 - контрфорсы из кирпичной кладки или бе-
тона; 4 - трещины в кладке; 5 - перекрытия; 6 - связи-распорки из прокатного
стального профиля; 7 - тяж с резьбой, приваренный к связям-распоркам;
8 - шайба; 9 - гайка д ля натяжения; 10 - отверстия и пиши в стенах; 11 - тяжи;
12 - траверса из швеллера; 13 - натяжная муфта
414
Рис. 7.51. Усиление кирпичных стен здания устройством напряженных
поясов (тяг): а - с наружной стороны стен; б - то же с внутренней стороны;
в - с центрирующими элементами по углам; 1 - деформированное здание;
2 - стальные тяжи; 3- отрезки стальных прокатных уголков 150x150 мм; 4 -стяж-
ные муфты; 5 - сварной шов; б - трещины в кладке стен здания; 7 - штраба в стене
для тяжа; 8 - промежуточный карниз из цементно-песчаного раствора; 9 - сталь-
ные тяжи с гайками; 10 - стальные пластины; 11 - отверстия, просверленные в сте-
нах; 12 - стены усиливаемого здания; 13 - опорные элементы в виде Г-образных
неравноплечих рам; 14 - центрирующие элементы; 15 - распределительные плиты
415
Повышение пространственной жесткости стенового остова
здания перераспределяет нагрузки на грунт и выравнивает их по
всей площади подошвы фундаментов, что значительно сокраща-
ет расходы на усиление стен и фундаментов.
Стальные тяжи для устройства поясов изготавливают
из круглого профиля диаметром 25-40 мм. При усилении от-
дельных стен пояс состоит из тяжей, располагаемых на внутрен-
ней и наружной поверхностях стены, и опорных балок из швел-
леров или коробчатого типа.
Тяжи располагают на поверхности стен или для сохранения
облика фасадов в выбранных в кладке бороздах сечением 70x80
мм, которые после монтажа и натяжения тяжей заделывают ра-
створом (рис. 7.51, а).
При усилении коробки здания в целом металлический пояс со-
стоит из тяжей, прикрепляемых на сварке к вертикально располо-
женным уголкам или швеллерам, которые устанавливаются на це-
ментно-песчаном растворе. Тяжи, как правило, в этом случае распо-
лагают на наружной поверхности стен. Натяжение пояса осуществ-
ляют с помощью стальных муфт, размещаемых в средней части
длины тяжей.
, Применение металлических поясов эффективно для усиле-
ния зданий, износ которых не превышает 50-60 %.
Расчет сечения поясов, как показывает опыт, достаточно слож-
ная инженерная задача, правильное решение которой зависит от
целого ряда параметров, среди которых геологические характерис-
тики грунта основания, вид магистральной трещины, прочностные
характеристики каменной кладки и пр. В практических расчетах
усилие, по которому устанавливают площадь поперечного сечения
тяжей, обычно определяют по приближенной формуле:
= (7.23)
где - расчетное сопротивление кладки на срез по неперевязанному шву;
/, 3 - соответственно длина и толщина стены;
0,2 - эмпирический (понижающий) коэффициент.
Анализ показывает, что при значительной протяженности
здания использование указанной формулы приводит к большо-
му перерасходу металла на усиление. Более экономичное реше-
ние достигается при расчете поясов из условия равновесия мо-
ментов по методике, разработанной на кафедре строительных
конструкций Пензенской ГАСА. Следует, однако, подчеркнуть,
что выбор расчетной схемы и методика решения данной задачи
всегда индивидуальны и зависят, главным образом, от характера
трещин и причин, вызывающих их образование и раскрытие.
Шаг тяжей приближенно можно рассчитать по формуле:
0.2 RJ4- Г
(7.24)
где - расчетное сопротивление кладки на срез;
/ - толщина кладки;
As - площадь сечения тяжа;
7^ - расчетное сопротивление стали тяжа.
При усилении стен напряженными поясами наиболее
ответственной операцией является определение величины
натяжения и ее контроль. По существующей технологии произ-
водства работ натяжение производят с помощью рычага длиной
1,5 м с усилием 300-400 Н после предварительного разогрева
тяжей паяльными лампами, автогеном или электроразогрева.
Ориентировочное усилие натяжения 50 кН. Натяжение считает-
ся достаточным, если тяж не имеет провесов, а при простукива-
нии издает чистый звук высокого тона. Наиболее удобно контро-
лировать усилие натяжения с помощью динамометрических
ключей или прибора ПРД, применяемого на заводах ЖБИ, и ос-
нованного на измерении прогиба тяжа на определенной базе, при
известном значении поперечной силы.
Равнодействующую силу натяжения поясов, Р, можно опре-
делить по формулам, предложенным Р. С. Погосовым, в зависи-
мости от форм деформирования здания (рис. 7.52).
Формулы имеют вид:
- при перегибе (вертикальные или наклонные трещины с на-
чалом у карнизной части стен)
(7.25)
- при перекосе (вертикальные парные трещины между
смежными по высоте проемами)
(7.26)
Э7 А 1л г__
417
Рис. 7.52. Схемы для определения равнодействующей силы натяжения по-
ясов при усилении осевшего диска (заштрихованная часть) от сохранив-
шейся части стены: а - при перегибе; б - при прогибе; в - при перекосе;
г - расчетная схема при усилении преднапряженными тяжами
418
- при прогибе (наклонные и вертикальные или параболическо-
го очертания трещины с началом у цокольной части стен)
Р = ^[бо"(2*0-ьф H (7.27)
где Ьф ~ ширина подошвы фундамента осевшего диска* см;
Иф - плечо силы р относительно центра тяжести сохранившегося се-
чения под трещиной, см;
/ - ширина осевшего диска, м;
/0 - плечо силы Qq , относительно той же точки, м;
Qo - масса осевшего диска, кН;
Я ~ высота осевшего диска, см;
К0=Ык!Н
hk - высота кладки стены между смежными по высоте проемами, см;
R^ - расчетное сопротивление срезу материала заделки, кН/см2;
- коэффициент, зависящий от отношения Н // принимаемый по
табл. 7.17
Таблица 7.17
ни 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0
1,69 1,22 1,07 1,04 1,02
Л,- расчетное сопротивление грунта в зоне повреждения, оп-
ределяемое:
Яг=0,8-^--Д( (7.28)
R, - расчетное сопротивление грунта на здоровом участке основания, МПа;
Ко- коэффициент постели на ослабленном участке основания;
Kf- коэффициент постели на «здоровом» участке основания.
Оптимальная длина уголка определяется по формуле:
k=22’7v? (7-29)
где I - момент инерции уголка;
b - размер полки уголка.
При определении необходимых усилий натяжения тяжей
следует проверить прочность участков стен на действие сил на-
тяжения, а также учитывать потери напряжения от ползучести
кладки вдоль горизонтальных швов и изменение напряжения
419
27*
в тяжах в зависимости от расчетного перепада температуры на-
ружного воздуха.
Учет влияния перепада температуры наружного воздуха
рассчитывают по формуле:
(7.30)
где Кя, Kt - коэффициенты температурного линейного расширения стали и
кладки;
At - перепад температуры;
Е$- модуль упругости стали.
Потери напряжения в стержнях от ползучести кладки вдоль
горизонтальных швов определяются по формуле:
<7-31>
где Ро - начальная величина усилия натяжения пояса, кН;
Е - модуль упругости кладки;
т) - коэффициент, принимаемый по СНиП [5];
kj- коэффициент, принимаемый равным 0,3-0,7 при низких
марках раствора и 0,6-1,0 - при высоких;
h - толщина межоконной кладки, см.
Следует отметить, что в процессе эксплуатации усилие
в поясах непостоянно и изменяется при колебаниях температу-
ры внешней среды. Для стабилизации усилий натяжения пояса
в [61] предложено конструктивное решение и методика расчета
стабилизирующего устройства (рис. 7.53).
В этом случае при наличии в стенах сквозных трещин
со значительной шириной раскрытия их усиливают автономно.
Для этого на усиливаемой стене с внешней и внутренней сторон
устанавливают стальные тяжи, которые посредством
поперечных балок-швеллеров замыкают в пояс. Тяжи натягива-
ют с помощью гаек или стягивающих муфт. Следует отметить,
что при усилении стен неотапливаемых зданий использование
стального пояса оказывается неэффективным из-за больших
температурных деформаций металла, в результате которых из-
меняется усилие натяжения пояса и трещины «дышат». Для ста-
билизации натяжения пояса разработано специальное пружин-
ное устройство (стабилизатор), размещаемое под поперечной
балкой (рис. 7.53),
420
Оно состоит из распределительной плиты 2, упорного угол-
ка 3 и изогнутой стальной пластины-рессоры 4. Стабилизация
усилия натяжения при температурных деформациях пояса дос-
тигается за с чет упругой работы рессоры. Расчет рессоры, обеспе-
чивающей стабилизацию натяжения пояса, рассматривается в [62].
Для стабилизации напряжений стального пояса, располо-
женного по контуру здания, целесообразно использовать стаби-
лизаторы, состоящие из спиральных пружин. При этом пружины
включаются в цепь пояса и располагаются по торцам здания
(рис. 7.54). Способ подбора пружин рассмотрен в примере [61].
IllffffTI
^SS
Рис. 7.54. Стабилизация напряжений в поясе: а - план здания; 6 - фрагмент
фасада; 1 - стальной пояс (тяж); 2 - монтажный столик; 3 - пружинный ста-
билизатор (в сборе); 4 - пружина сжатая; 5 - стальной цилиндр
421
Методы проектирования стальных поясов (бандажей),
предназначенных для усиления кирпичных зданий с образовав-
шимися в их несущих стенах вертикальными или наклонными
трещинами в результате неравномерных осадок ленточных фун-
даментов, приведены в [62].
В основу расчета поясов приняты следующие предпосылки:
- нагрузка на основание фундаментов по длине здания рас-
пределена равномерно;
- сжимаемая толщина грунта основания характеризуется
средним модулем деформации грунта;
- среднее давление под подошвой фундаментов не превыша-
ет расчетного сопротивления грунта основания.
В зависимости от причин, повлиявших на неравномерные
осадки фундаментов, и характера образовавшихся в стенах тре-
щин предложены четыре расчетные схемы зданий [62]:
I схема - неравномерная осадка фундамента обусловлена
относительно низким значением модуля деформации грунта
в торце здания. В вершине трещины (в фундаменте) образован
пластический шарнир. Раскрытие трещины носит затухающий
характер (рис. 7.55);
II схема - неравномерная осадка фундамента происходит
из-за относительно низкого модуля деформации грунта в сред-
ней части здания. Трещина имеет максимальное раскрытие в цо-
коле здания (рис. 7.56);
III схема - неравномерная осадка фундамента в торце зда-
ния вызвана просадкой грунта или оползнем. Трещина (трещи-
ны) отсекает относительно малую часть здания. В вершине тре-
щины образован пластический шарнир (рис. 7.57);
IV схема (характерна для зданий с ленточным фундаментом
из бутового камня) - неравномерная осадка фундамента проис-
ходит из-за относительно низкого модуля деформации грунта
в торце здания. Трещина рассекает стену и фундамент, образуя
своеобразный «деформационный шов» (рис. 7.58).
При рассмотрении напряженно-деформированного состоя-
ния здания по схеме I предполагается, что модуль деформации
грунта на участке A-В, длиной увеличивается от Е“ до Eq,
а на участке В-С, длиной 12, остается постоянным и равным £*
(рис. 7.55, а).
422
a
Рис. 7.55. Напряженно-деформированное состояние основания при расчете
по I схеме: а - эпюры распределения напряжений и модуля деформации при
отсутствии в стенах трещин; 6 - эпюра распределения напряжений и осадок
основания после образования магистральной трещины; в - схема расчетных
усилий для здания, усиленного стальным поясом
423
Рис. 7.56. Напряженно-деформированное состояние основания при расчете
по II схеме: а - эпюры распределения напряжений и осадок основания после
образования магистральной трещины; 6 - схема усилий для здания, усиленно-
го стальным поясом
Рис. 7.57. Расчетная схема усиливаемого здания при просадке грунта (рас-
чет по схеме III): а - эпюра реактивного отпора грунта; б - расчетная схема
424
6в - реактивный отпор грунта
- средние модули деформаций грунта
SB - осадки основания
6,-0,Sfy _ •б„+0,5б/
Et ~ Е?
<5 - bfej-Ej)
’ О^ЁЁ*)
Рис. 7.58. Расчетная схема усиливаемого здания при сквозной трещине,
разрезающей стены и фундамент (схема IV): а - до усиления; 6 - после уси-
ления.
6,-0,56,
S^S'^S
Под воздействием реологических процессов с течением вре-
мени произойдет перераспределение напряжений под подошвой
фундамента. Вследствие этого в кирпичной стене будут нарас-
тать растягивающие напряжения. Если величина растягиваю-
щих усилий достигнет предела прочности кирпичной кладки на
растяжение, то в стене образуется трещина, которая разделит
здание на два блока.
В дальнейших расчетах считается, что эти блоки являются
абсолютно жесткими и деформируются они относительно друг
друга в результате поворота вокруг точки В (рис. 7.55, б).
425
При усилении здания стальными тяжами в некоторый мо-
мент последние будут выполнять роль дополнительных.связей,
препятствующих дальнейшим взаимным деформациям блоков
здания. Однако с течением времени под воздействием релакса-
ции напряжений грунта на участке А-В будет происходить по-
степенное перераспределение усилий, а именно: напряжение
в точках А и С уменьшается до расчетных величин <тв и а на-
пряжения в точке В возрастут до &ь (рис. 7.55, в). Усилия в тяжах
также будут увеличиваться от 0 до NT. Считается, что напряже-
ния под подошвой фундамента s на участках // и I2 меняются
по линейному закону.
Для определения усилий, действующих в тяжах, составля-
ются условия равновесия усилий в блоках здания, из совместно-
го решения которых окончательно определяется величина изги-
бающего момента, воспринимаемого тяжами, и непосредственно
само усилие в них и их площадь сечения:
м = __
/2 (/, +/2)2 +*»•/. (З /,2 +5-/, lt +2-Z’)]; С7-32)
(7.33)
где: ka и - коэффициенты, характеризующие изменение деформационных
свойств в точ ках А и В за период времени от 4? до t - <», определяемые по формуле:
2 2
N=Thf'la' h* = A*-b' <734)
где: v - коэффициент бокового расширения грунта;
h3 - высота эквивалентного слоя грунта;
- коэффициент эквивалентного слоя грунта, который может быть
принят по табл. 5.6 [70];
b - ширина подошвы фундамента;
kf - коэффициент фильтрации;
%. - удельный вес воды.
426
При расчете по схеме II неравномерная осадка фундаментов
обусловлена неоднородностью основания. При этом модуль де-
формации грунта имеет минимальную величину в средней части
здания, а образовавшиеся в стенах трещины получают наиболь-
шее раскрытие в цоколе (рис. 7.56, а).
Исходя из предпосылок, отмеченных при рассмотрении рас-
чета по схеме I, и составляя аналогичные условия равновесия
усилий, действующих на образовавшиеся блоки, величина изги-
бающего момента, воспринимаемого стальным поясом, может
быть определена по формуле (рис. 7.56, б):
________0.667-Z>-/,2Z*-(*a-*J______
° \ {(/2 -/,)•(£ +/,2)+4 /1 /2]+4Л /2 /2 • <7’35)
Обозначения параметров, входящих в формулу (7.35),
см. выше и на рис. 7.56.
Расчет по схеме III производится при проявлении больших
быстро прогрессирующих деформациях грунта основания (от
просадки или оползня) под торцом здания, что приводит к обра-
зованию в несущих стенах магистральной трещины. При этом
ширина раскрытия трещины быстро увеличивается, предвещая
возможное обрушение здания. Предотвратить это возможно уст-
ройством стального пояса (поясов), удерживающего оторван-
ный блок здания от углового перемещения (рис. 7.57).
В зданиях с монолитным ленточным железобетонным фун-
даментом поворот отрывающегося блока происходит относи-
тельно точки В, расположение которой принимается на уровне
центра тяжести сжатой арматуры фундамента.
Если не учитывается реактивный отпор грунта в зоне про-
садки, то усилие в поясе может быть определено из условия рав-
новесия моментов относительно точки В при S Л^=0:
ЛЧ-Сг^О, (7’36)
где Gf - масса оторванного блока здания.
Условие равновесия (7.36) применимо при введении огра-
ничения G2/G( >3 (рис. 7.57).
Четвертая расчетная схема отличается от выше рассмотрен-
ных тем, что трещина рассекает не только стены здания, но также
и фундамент. Отсекаемые трещиной части здания взаимно сме-
щаются. Прекращение роста или частичное закрытие трещины
происходит от усилия натяжения пояса и обусловленного им пе-
рераспределения напряжений в основании деформируемого
блока.
Усилие в поясе определяется из условия равновесия момен-
тов относительно точки О (рис. 7.58) при Z
1ННг=0’ (7.37)
где Р{ - равнодействующая фиктивного отпора грунта, при котором деформа-
ции основания блока выравниваются:
(7.38)
здесь су - напряжение фиктивного отпора грунта, необходимое для выравни-
вания деформаций основания:
а0 (£;-£;)
О,5-(£?+£о“):
сг0- реактивный отпор грунта до усиления:
и0 — —♦
ф
Gf~ масса усиливаемого блока;
Аф - суммарная площадь фундамента под блоком.
(7.39)
(7.40)
Следует отметить, что рассмотренные методы расчета
стальных поясов являются достаточно приближенными и могут
применяться для проектирования усиления зданий из каменной
кладки незначительной протяженности и малой этажности
(1-3 этажа) с жесткой конструктивной схемой.
При значительной протяженности здания (более 30 м) рас-
считывать усиленные поясом стены следует по схеме балки пере-
менного сечения на упругом основании, однако структура рас-
четных формул в этом случае существенно усложняется.
Наряду с представленными методами расчета усиления ка-
менных зданий стальными поясами в [61] приведена методика
поиска их оптимального сечения из рассмотрения многовариан-
тной задачи, в которой учитываются требования минимального
расхода стали из условия обеспечения прочности пояса и проч-
ности на срез каменной кладки усиливаемого здания. Целевая
функция имеет вид
428
С - (х,, х, .. х„) = min(max),
где х, - определяющие параметры конструкции.
(7.41)
Отыскание экстремума целевой функции производится при
наложении ограничений в виде системы неравенств, отражаю-
щих требования действующих норм. Исходя из сказанного целе-
вая функция записывается в виде:
с = Сс-Л-(/,+/2)-/-я, (7.42)
где с - общая стоимость стальных поясов;
Сс- стоимость единицы массы стальных поясов;
А- плошадь поперечного сечения одного стального пояса;
п - количество поясов;
у - плотность стали.
Система ограничений выражается в виде двух неравенств.
Первое неравенство представляет собой условие прочности
стальных поясов:
(7.43)
где Мт - момент, воспринимаемый стальными поясами, определяемый
по формулам (7.32) или (7.35);
Rs - расчетное сопротивление стали;
hj - плечо усилия, воспринимаемого i-тым поясом.
Второе неравенство представляет собой условие прочности
кирпичной кладки на срез:
(7.44)
где R^ - расчетное сопротивление кладки на срез;
1С - длина срезаемой части кирпичной кладки;
d- толщина стены;
п, р- коэффициенты, принимаемые в соответствии с п. 4.20 (1].
В [62] представлена блок-схема оптимизации стальных по-
ясов, составленная на основании приведенной методики.
429
7.11. Повышение тепловой защиты стен зданий
В настоящее время в нашей стране существенно возросли
требования к тепловой защите зданий с целью экономии энерго-
ресурсов при обеспечении санитарио-пн ионических и опти-
мальных параметров микроклимата и долговечности ограждаю-
щих конструкций зданий и сооружений. Эти т реновация отража-
ют также вопросы охраны окружающей среды, рационального
использования невозобновляемых природных ресурсов, умень-
шения влияния «парникового» эффекта и сокращения выделе-
ний двуокиси углерода и других вредных веществ в атмосферу.
Указанные требования отражены в ряде нормативных доку-
ментов IZL.72,73]. В том числе в 172] приведены новые показате-
ли энергетической эффективности зданий - удельного расхода
тепловой энергии на отопление за отопительный период
с учетом воздухообмена, гсплопоступлений и ориентации
зданий, устанавливается их классификация и правила оценки
по показателям энергетической эффективности как при ироек-
гнрованни и строительстве, так в в дальнейшем при эксплуатации.
Нормами установлены три показателя тепловой защиты
здания |72|;
а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных
элементов ограждающих конструкций;
б) санптарпо-пи ненический, включающий температурный
перепал между температурами внутреннего воздуха и па поверх-
ности ограждающих конструкций и температуру на внутренней
поверхности выше температуры точки росы;
в) удельный! расход тепловой энергии па отопление здания,
позволяю mini варьировать величинами теплозащитных свойств
различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом
объемно-планировочных решений здания и выбора систем под-
держания микроклимата для достижения нормируемого значе-
ния этого показателя.
В жилых и общест венных зданиях требования тепловой за-
щиты будут обеспечены при соблюдении требования показате-
лей! «а» и «б» пли «б» и «в», а в производственных - «а» и «б».
Отмеченное повышение требований к тепловой защите от-
носится не только к вновь с троящимся зданиям, но и при рекон-
струкции, модернизации и капитальном ремонте ранее постро-
енных зданий. При этом вопрос этот должен решаться комплекс.-
430
но. включая устройство эффективной теплоизоляции конструк-
ишных элементов зданий, стыков, замену окон и балконных две-
ре-п на более экономичные, организацию вентиляционных сис-
к м. снижающих унос тепла, и т. д.
Пути снижения тсплозатрат и энергосбережения при реконст-
рукции, модернизации и капитальном ремой те могут быть решены
.4>хитектурио-строительными приемами в сочетании с утеплениям
фасадных поверхностей, а также путем автоматизации центрально-
। о теплоснабжения и оснащением реп'ляторами тепла.
Проведение работ по устройству теплозащиты должно осу-
ществляться на основании разработанного проекта, при этом
конструктивное решение должно основываться соответствую-
щими расчетами с учетом имеющегося в практике опыта повы-
шения теплозащиты и технологических возможностей и особен-
ностей проведения работ на каждом конкретном здании. К этому
необходимо добавить также* и то, что с изменением требуемых
сопротивлений теплопередаче мероприятия по дополнительной
геплозащитестси приобретают районный характер.
Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих
конструкций R{/ принимается не менее значения нормативного со-
противления теплопередаче Rret/ и зависящего от величины граду-
го-суток отопительного периода. Это обстоятельство позволяет
учесть особенности различных климатических регионов РФ.
Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих
конструкций Rtrtf в зависимости от показателя градусо-сутокдля
зданий различного назначения приведено в табл. 7.18 [72].
Таблица 7.18
Нормируемые значения
сопротивления теплопередаче стен зданий
Градус о- гутки отопи- тельного периода *С сут К^м^С/Вт.
жилые здания, ле- чебно -профилак- тические и детские учреждения, школы, интернаты, гости- и и цы и общежития общественные, кроме указанных в графе 2. адм и н истрати он ые и бытовые, производ- ственные и другие здания с влажным или мокрым режимом производствен- ные здания с сухим it нормальным режимом.
2000 2.1 1.8 1.4
4000 2.8 2.4 1.8
6000 3.5 3.0 2.2
8000 1.2 3.6 2.G
10000 4.9 4.2 3.0
12000 5.6 *•8 3.1
При реконструкции зданий в соответствии с указаниями
и. 10.2 [73] можно снизить величину /^на 10%,
Необходимая толщина утепляющего слоя для зданий опре-
деляется следующей зависимостью:
<5^V(A*-O,156), (7.45)
где - коэффициент теплопроводности материала утеплителя;
&R - разница старого и нового термического сопротивления.
При утеплении наружных стен расчетная толщина утепли-
теля составляет:
- при минераловатных плитах плотностью 50-225 кг/м3
0,05-0,07 м;
- при пенополистироле плотностью 15-50 кг/м3
0,04-0,085 м;
- при пенополиуретане плотностью 40-80 кг/м3
0,035-0,045 м.
Следует отметить, что в соответствии с п. 10.2 [73] при про-
ектировании дополнительной теплозащиты стен реконструиру-
емых зданий приведенные в табл. 7.18 значения могут быть
снижены на 10%.
В настоящем пособии не рассматриваются вопросы проек-
тирования, вариантной проработки и технологии выполнения
дополнительной теплозащиты стен, а отражены лишь ее конст-
руктивные исполнения из отечественного и зарубежного опыта.
Что касается ответов на указанные выше вопросы, то их можно
почерпнуть из [74].
Утепление наружных стен может осуществляться по не-
скольким технологиям:
- с механическим креплением утеплителя к поверхности
стен и устройством защиты из штукатурного раствора;
- с механическим креплением утеплителя и устройством за-
щитной облицовки на специальном каркасе (вентилируемые фа-
сады).
Подробная классификация технических решений теплоза-
щиты стен приведена на рис. 7.59 [74].
Перед выполнением работ по утеплению стен в соответ-
ствии с требованиями по их теплозащите необходимо проверить:
- герметизацию оконных и дверных блоков, соединений на-
ружных стен с элементами балконов, козырьков, карнизов;
432
433
Рис. 7.59. Классификация технических решений теплозащиты стен жилых зданий
- качество отделки наружных стен;
- целостность кровельного ковра крыши, правильность выпол-
нения примыканий кровельного ковра к выступающим деталям;
- качество установки водоотводящих устройств: водосточ-
ных труб, водоприемных воронок внутреннего водостока, выпус-
ков, оконных покрытий, свесов балконов и карнизов и т.п.;
- исправность вытяжной вентиляции в санузлах и кухнях;
- обеспечение нормальной работы отопления в соответствии
с температурой наружного воздуха;
- исправность теплоизоляции разводящих трубопроводов
центрального отопления, горячего и холодного водоснабжения;
- температурно-влажностный режим чердаков, подвалов и
лестничных клеток.
Повышение теплозащитных качеств стеновых ограждаю-
щих конструкций заключается в увеличении их сопротивления
теплопередаче до нормативных значений. Это достигается утеп-
лением стен теплоизоляционными материалами, которые долж-
ны защищаться от внешних воздействий защитно-декоратив-
ным слоем, способным при необходимости сохранить или улуч-
шить архитектурный облик здания.
Дополнительное утепление стен может выполняться как
с их внутренней или наружной поверхности, а иногда и с распо-
ложением утеплителя с наружной и внутренней стороны стены
одновременно.
Конкретный вариант расположения теплозащиты опреде-
ляется на основании анализа всех возможных способов ее уст-
ройства с учетом их достоинств и недостатков.
Устройство теплоизоляционного слоя на внутренней повер-
хности стены имеет следующие достоинства:
- теплоизоляционный материал, как правило, не имеющий
достаточной способности к сопротивлению воздействиям внеш-
ней среды, находится в благоприятных условиях и, следователь-
но, не требуется его дополнительная защита;
- устройство теплозащиты может производиться в любое
время года независимо от способа крепления, при этом не требу-
ется возведение дорогостоящих подмостей и лесов.
Недостатками внутренней теплоизоляции являются:
- уменьшение площади помещений за счет увеличения тол-
щины стены;
434
- необходимость защиты теплоизоляционного материала
стены от увлажнения путем устройства пароизоляционного слоя
перед теплоизоляционным материалом;
- необходимость устройства, с целью исключения выпаде-
ния конденсата, дополнительной теплозащиты в местах опира-
ний на стены плит перекрытий и в местах примыкания к наруж-
ным стенам внутренних стен и перегородок;
- расположение хорошо аккумулирующего тепло материала
стен из каменной кладки в зоне низких температур, что суще-
ственно снижает тепловую инерцию ограждения;
- невозможность менять архитектурный облик фасада
здания;
- необходимость отселения жильцов;
- сложность устройства теплоизоляции в местах расположе-
ния приборов отопления и в пределах толщины пола.
Учитывая отмеченные недостатки внутренней теплоизоля-
ции стен, ее устраивают, как правило, при реконструкции зданий
с полной заменой санитарно-технического оборудования и кон-
струкций пола.
Устройство дополнительной теплозащиты стен с располо-
жением теплоизоляционного материала с наружной стороны
стены обладает значительными преимуществами, в частности:
- создание защитной термооболочки, исключающей образо-
вание «мостиков холода»;
- исключение необходимости устройства пароизоляционно-
го слоя;
- возможность создания нового архитектурного облика
здания;
- возможность одновременно с устройством теплоизоляции
устранять дефекты и повреждения стен;
- расположение хорошо аккумулирующего тепло материала
стены в зоне положительных температур; . е.
- устройство дополнительной теплоизоляции стен не приво-
дит к уменьшению площади помещений;
- отсутствуют неудобства, связанные с устройством тепло-
изоляции в местах расположения приборов отопления и в преде-
лах толщины пола;
- отсутствие необходимости в отселении жильцов на период
проведения работ.
435
Основными недостатками этого метода являются необходи-
мость устройства по теплоизоляции надежного защитного
слоя и использование при выполнении работ дорогостоящих
подмостей.
Устройство теплозащиты с наружной и внутренней стороны
стены в настоящее время практически не применяется, так как
этот способ является достаточно трудоемким.
Конструкция дополнительной теплозащиты при эксплуата-
ции подвергается внешним (солнечная радиация, атмосферные
осадки, переменные температуры, влажность воздуха, газы, хи-
мические вещества, биологические вредители и т. п.) и внутрен-
ним (различные по продолжительности действия нагрузки, ко-
лебания температуры, морозное пучение и т. п.) воздействиям.
Обеспечить правильную и длительную работу теплозащиты
можно только в том случае, если она будет противостоять ука-
занным воздействиям, а также отвечать конструктивным, техно-
логическим и эстетическим требованиям.
Прежде всего конструкция теплозащиты должна отвечать
требованию долговечности и надежности, определяемому сро-
ком службы. Для этого необходимо, чтобы защищающая конст-
рукция была устойчивой к длительному воздействию темпера-
тур (материал не должен менять свои технические характерис-
тики и форму), химически и биологически стойкой. При распо-
ложении теплозащиты с наружной стороны стены она должна
быть также морозостойкой (морозостойкость защитно-декора-
тивного слоя должна быть не менее F25). Конструктивные эле-
менты теплозащиты должны обладать одинаковой долговечнос-
тью, а также быть огнестойкими и не допускать или ограничи-
вать попадание влаги внутрь конструкции (количество влаги,
попавшей на утеплитель, не должно ухудшать его работу).
Теплозащита стен здания будет удовлетворять эстетичес-
ким требованиям, если она вписывается в окружающую застрой-
ку и имеет архитектурную выразительность.
Для достижения технологических требований конструкция
дополнительной теплозащиты должна быть индустриальной
с максимальным уровнем заводской готовности, транспортабель-
ной, удобной для погрузочно-разгрузочных работ, компактной при
складировании, простой в монтаже, не требующей специальной
подготовки рабочих, ремонтнопригодной, обеспечивающей замену
элементов теплоизоляции без значительных трудозатрат.
436
В практике устройства дополнительной теплозащиты при-
меняют разнообразные теплоизоляционные материалы, к основ-
ным из которых относятся: легкие бетоны (керамзитобетон, пер-
литобетон, шлакобетон, газо- и пенобетон и др.); «теплые» ра-
створы (цементно-перлитовый, гипсо-перлитовый, поризован-
ный и др.); изделия из дерева и других органических материалов
(плиты древесностружечные, фибролитовые, камышитовые
и др.); минераловатные и стекловолокнистые материалы (мине-
раловатные маты, минераловатные плиты мягкие, полужесткие,
жесткие и повышенной жесткости на различных связующих,
плиты из стекловолокна и др.); полимерные материалы (пенопо-
листирол, пенопласт, пенополиуретан, перлитопластобетон
и др.); пеностекло или газостекло, а также другие композицион-
ные материалы и изделия из них.
Использование конкретного материала для теплозащиты
стен зависит от целого ряда факторов, определяющими
из которых являются долговечность, требуемая толщина слоя
теплоизоляции, возможное место расположения материала
на стене, масса теплоизоляционной конструкции, стоимость ма-
териала, трудоемкость устройства и возможность поставки мате-
риала на строител ьную площадку.
Выбор конкретного теплоизоляционного материала произ-
водится с учетом многих факторов, основными из которых явля-
ются отпускная стоимость, эксплуатационная стойкость и тру-
доемкость монтажа.
Одним из важных показателей при выборе теплоизоляци-
онного материала являются его противопожарные свойства. Со-
временные полимерные материалы, такие как пенополистирол
и пенополиуретан, относятся к самозатухающим материалам,
но их применение ограничивается тем, что максимальная темпе-
ратура, которой они могут подвергаться в течение нескольких
минут, равна 95 °C, после чего они теряют свои эксплуатацион-
ные качества. В связи с этим при утеплении стен листами из пе-
нополистирола, расположенными с наружной стороны стены,
вокруг окон следует устраивать рассечки из полос минераловат-
ных плит, являющихся трудносгораемым материалом, с целью
защиты пенополистирола от открытого пламени, которое может
вырваться во время пожара из окон.
В настоящее время отечественная промышленность выпус-
кает также полистирол цементные плиты, которые относятся
ческое, клеевое» комбинированное и послойное нанесение).
Органические теплоизоляционные материалы делятся
на полимерные (пенополистирол, пенопласт и др.) и материалы
с использованием природных растительных заполнителей (пли-
ты фибролитовые, камышитовые и др.).
Неорганические материалы утеплителя делятся на следую-
щие группы: бетоны и растворы (перлитобетон, пенобетон, це-
ментно-перлитовый раствор и др.); изделия из минеральной
ваты и стекловолокна (плиты и маты минераловатные, плиты
из стекловолокна и др.).
Органические материалы защитно-декоративного слоя
подразделяют на два вида: изделия на основе древесины и поли-
мерные материалы. Неорганические материалы делятся на три
вида: бетоны и растворы; металлические материалы; керамичес-
кие материалы.
Утепление стен с внутренней поверхности
Утепление стен с их внутренней поверхности может выпол-
няться одним из следующих способов: асбоминераловатным на-
пылением и облицовкой древесно-волокнистыми плитами;
асбоминераловатным напылением и нанесением слоя штукатур-
ки; плитами из пенопласта и облицовкой листами сухой штука-
турки; установкой двух слоев древесно-волокнистых плит
и другими.
Конструкция утепления в этом случае состоит из трех слоев:
теплоизоляционного, пароизоляционного и отделочного.
При утеплении промерзающих конструкций с внутренней
стороны помещения, обязательным является обеспечение следу-
ющих условий производства работ:
- плитный теплоизоляционный слой приклеивается без за-
зоров к поверхности стены точками (не допускать сплошной
приклейки);
- по утеплителю обязательно устройство пароизоляционно-
го слоя; #
- обязательно выполнение скоса угла и заводка теплоизоля-
ционного слоя на оконный откос и потолок шириной полосы не
менее 200 мм.
Далее подробно устройство тепловой защиты стен с их внут-
ренней поверхности не рассматривается, так как опыт выполне-
439
ческое, клеевое, комбинированное и послойное нанесение).
Органические теплоизоляционные материалы делятся
на полимерные (пенополистирол, пенопласт и др.) и материалы
с использованием природных растительных заполнителей (пли-
ты фибролитовые, камышитовые и др.).
Неорганические материалы утеплителя делятся на следую-
щие группы: бетоны и растворы (перлитобетон, пенобетон, це-
ментно-перлитовый раствор и др.); изделия из минеральной
ваты и стекловолокна (плиты и маты минераловатные, плиты
из стекловолокна и др.).
Органические материалы защитно-декоративного слоя
подразделяют на два вида: изделия на основе древесины и поли-
мерные материалы. Неорганические материалы делятся на три
вида: бетоны и растворы; металлические материалы; керамичес-
кие материалы.
Утепление стен с внутренней поверхности
Утепление стен с их внутренней поверхности может выпол-
няться одним из следующих способов: асбоминераловатным на-
пылением и облицовкой древесно-волокнистыми плитами;
асбоминераловатным напылением и нанесением слоя штукатур-
ки; плитами из пенопласта и облицовкой листами сухой штука-
турки; установкой двух слоев древесно-волокнистых плит
и другими.
Конструкция утепления в этом случае состоит из трех слоев:
теплоизоляционного, пароизоляционного и отделочного.
При утеплении промерзающих конструкций с внутренней
стороны помещения, обязательным является обеспечение следу-
ющих условий производства работ:
- плитный теплоизоляционный слой приклеивается без за-
зоров к поверхности стены точками (не допускать сплошной
приклейки);
- по утеплителю обязательно устройство пароизоляционно-
го слоя; #
- обязательно выполнение скоса угла и заводка теплоизоля-
ционного слоя на оконный откос и потолок шириной полосы не
менее 200 мм.
Далее подробно устройство тепловой защиты стен с их внут-
ренней поверхности не рассматривается, так как опыт выполне-
439
ния и последующей эксплуатации такой теплозащиты выявил
ряд ее отрицательных свойств, таких как ненадежность и недо-
лговечность, негативное влияние на работу несущих стен из ка-
менной кладки из-за изменения температурно-влажностного ре-
жима и т. д. Поэтому в настоящее время устройство дополни-
тельной теплоизоляции стен с их внутренней поверхности не ре-
комендуется.
Наружная теплоизоляция стен
Наружная теплоизоляция стен преимущественно основы-
вается на использовании различного рода эффективных тепло-
изоляционных материалов в виде плит и матов.
В странах Западной Европы в настоящее время происходит
переориентация от применения способов оштукатуривания по
слою теплоизоляции к способам облицовки штучными материа-
лами. Это связано с тем, что ограничение технологического рег-
ламента по температуре наружного воздуха, влажности и увлаж-
ненности утеплителя делает данную технологию малоэффектив-
ной.
Теплозащита из легких бетонов устраивается по одному
из двух вариантов: путем послойного нанесения на стену и пода-
чей бетона между утепляемой стеной и опалубкой.
Послойное нанесение легких бетонов на утепляемую стену
осуществляется по различным сеткам или натянутой проволоке,
закрепляемой к стене. После высыхания нанесенного слоя теп-
лоизоляции устраивают поверхностный отделочный слой.
Подача легкого бетона между наружной поверхностью сте-
ны и опалубкой осуществляется бетононасосами с последую-
щим уплотнением бетонной смеси. Опалубка применяется двух
типов: съемная и несъемная. Несъемная опалубка выполняется
из декоративно-защитных панелей. При утеплении стен легким
бетоном с использованием съемной опалубки, после распалуб-
ливания по поверхности бетона устраивается защитный слой
из цементно-песчаного раствора. В этих способах необходимо
обеспечивать связь легкого бетона с утепляемой стеной специ-
альным армированием, сеткой или анкерными штырями.
Однако наружная теплоизоляция стен преимущественно
основывается на использовании различного рода эффективных
теплоизоляционных материалов в виде плит и матов, основными
из которых в нашей стране являются:
440
- маты прошивные из минеральной ваты (ГОСТ 21880-94
[42]) марок 75; 100; 125 и толщиной 40,50,60,70,80,100,120 мм
(марка матов определяется их плотностью);
- плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем
(ГОСТ 9573-96 [35]) марок 75; 125; 175; 225 и толщиной 60-120
мм для марки 75; 50-100 мм для марки 125 и 40-80 мм для марок
175 и 225;
- плиты пенополистирольные (ГОСТ 15588-86 [39]) типов
ПСБ-С - с антипиреном и ПСБ - без антипирена марок 15; 25; 35
и 50 и толщиной от 20 до 500 мм с интервалом 10 мм;
- плиты из пенопласта на основе резольных феноло-фор-
мальдегидных смол (ГОСТ 20916-87 [41]) марок 50; 80; 90 и тол-
щиной от 50 до 170 мм с интервалом 10 мм;
- плиты минераловатные повышенной жесткости на синте-
тическом связующем (ГОСТ 22950-95 [43]) типов ППЖ марки
200 и толщиной 40-80 мм и ППЖ-ГС марок 175; 200 и толщиной
50-100 мм.
Возможно также применение и других эффективных тепло-
изоляционных материалов, таких как: плиты из пенополистиро-
ла «Руфмэйт», закрепляемые с внешней стороны стен при помо-
щи холодного, не содержащего растворителя битумного клея,
и особенно эффективные для изоляции стен подвалов, обеспечи-
вая при этом одновременно механическую защиту гидроизоля-
ционного слоя; плиты из экструдированного пенополистирола
«Стайрофом», которые эффективны для устранения мостиков
холода, изолирования стен и цоколей; теплоизолирующие мате-
риалы ISOVER в виде жестких плит из стекловолокна или гид-
рофобизированных плит из минеральной ваты (марки OL-A,
OL-E, POLTERM 80, RKL, RKL-A, VKL и другие); материалы
системы «РУСХЕКК-ТИСС», в качестве теплоизолирующего
слоя в которой используются жесткие минераловатные плиты
из базальтового волокна (стекловолокно не допускается). Эти
плиты выпускаются тремя европейскими фирмами: «Рагос»
(Финляндия) - тип «RAL-4»; «Rockwoll» (Дания) - тип «Fasad
Slab»; «ISOMAT» (Словакия) - тип «Nobasil»; теплоизолирую-
щие изделия системы НЕСК в виде панелей из жесткого пено-
пласта или минераловолокнистых панелей.
Указанные материалы имеют плотность около 30 кг/м3, теп-
лопроводность при 25°С 0,03 Вт/м вС, группа горючести - Г2,
толщина плит 30-120 мм.
441
Характерной особенностью плитных утеплителей являются
их достаточно высокие теплотехнические характеристики»
что позволяет использовать плиты толщиной 60-80 мм. Техно-
логия их крепления к поверхности стен основана на использова-
нии полимерных распорных анкеров или путем приклеивания
синтетическими клеями и пастами. Анкерный метод крепления
позволяет проводить работы по утеплению независимо от кли-
матических условий, т. е. они не связаны с сезонностью.
Различные модификации технологии утепления поверхнос-
ти стен предусматривают последующую защиту утеплителя
от атмосферных воздействий путем оштукатуривания по поли-
мерной сетке или последующей облицовкой металлическими
листами, керамическими плитами, панелями из дисперсно-ар-
мированного бетона, железобетонными тонкостенными плита-
ми или плитами из природного камня.
Соблюдение технологических регламентов обеспечивает
требуемую долговечность и эксплуатационную надежность
утеплителя. Более технологичными следует считать способы
утепления с последующей облицовкой и устройством вентиля-
ционного зазора между наружной поверхностью утеплителя
и облицовочными плитами. Это обстоятельство позволяет уста-
навливать облицовочные плиты с зазором 4-5 мм, что исключает
необходимость компенсации температурных деформаций. Различ-
ные системы крепления облицовочных плит предусматривают уст-
ройство каркаса, на направляющие которого осуществляется наве-
шивание или механическое крепление облицовочных плит.
Использование плит из природного камня, архитектурного
бетона с рельефной поверхностью, вскрытой фактурой или опре-
деленной цветовой гаммой обеспечивает обновление фасадов
зданий и придания им нового архитектурного облика.
Ниже рассматриваются примеры возможных конструктив-
ных исполнений теплоизоляции стен.
Утепление стен плитным утеплителем с листовой облицовкой
по деревянному каркасу
Работам по устройству изоляции предшествуют очистка по-
верхности стен от грязи, пыли, устранение неровностей, заделка
трещин и сколов. Затем производят разметку и с помощью пер-
фораторов производят высверливание отверстий под распорные
442
анкеры. Устанавливают направляющие деревянного антисепти-
рованного каркаса и производят их крепление к поверхности
стен. Пространство между каркасом заполняется минераловат-
ным плитным утеплителем по слою пароизоляции
с креплением распорными анкерами или приклейкой к поверх-
ности стены. Затем устанавливаются облицовочные листы
из металла с помощью винтового крепления.
Каждый ряд установленной облицовки снабжается метал-
лическим водоотводящим фартуком (рис. 7.60, а).
Повышение долговечности несущих частей каркаса обли-
цовки достигается путем использования элементов из алюмини-
евого профиля. Крепление кронштейнов, направляющих и дру-
гих элементов осуществляется с использованием распорных ан-
керов, дюбелей, болтов и пружинных захватов.
Использование кронштейнов с эллиптическими отверстия-
ми способствует получению вертикальных плоскостных поверхно-
стей, компенсирующих неровности и отклонения фасадных стен.
После выполнения подготовительных работ осуществляется
разметка положения кронштейнов, высверливание отверстий под
крепежные детали, установка кронштейнов и направляющих.
После крепления плитного утеплителя производится уста-
новка горизонтальных связевых направляющих и облицовка
алюминиевыми листами (рис. 7.60, б, в, г).
Облицовка стен после утепления керамической пустотелой
плиткой осуществляется по деревянному или металлическому
каркасу с использованием специальных кронштейнов и направ-
ляющих.
Конструктивно-технологические решения утепления и об-
лицовки приведены на рис. 7.61, где даны узлы оформления на-
доконных элементов, исключающих попадание атмосферных
осадков и их отвод за пределы стены (рис. 7.61, а); фрагменты
устройства облицовки по деревянному каркасу (рис. 7.61, б)
и алюминиевому каркасу (рис. 7.61, в). При использовании кар-
каса из алюминиевого профиля крепление керамических плит
осуществляется специальными клямерами, обеспечивающими
их горизонтальное сопряжение с зазором.
Создание вентилируемого пространства обеспечивает вы-
сыхание поверхности утеплителя от случайного попадания ат-
мосферных осадков. Использование керамических плиток повы-
шает долговечность облицовки.
443
г I
а
Рис. 7.60. Конструкция утепления стен с листовой облицовкой:
а - по деревянному каркасу; б, в, г - по металлическому каркасу с закреплени-
ем облицовочных листов соответственно заклепками, пружинными захватами
и самонарезными болтами; 1 - существующая стена; 2 - плитный утеплитель;
3 - элемент деревянного каркаса; 4 - облицовочный лист; 5 - металлический
водоотводящий фартук; 6 - дюбель; 7 - кронштейн; 8 - направляющая;
9 - болт; 10 - самонарезной болт; 11 - заклепка; 12 - пружинный захват;
13 — облицовочная панель
444
4
В
Рис. 7.61. Утепление и облицовка стен с использованиемлсерамических пли-
ток: а - оформление надоконных элементов; б - облицовка по деревянному
каркасу; в - то же по алюминиевому каркасу; 1 - стена; 2 - теплоизоляция;
3 - горизонтальный элемент каркаса; 4 - воздушная прослойка; 5 - керами-
ческая плитка; 6 - держатель; 7 - упругий защитный профиль; 8 - вертикаль-
ный элемент каркаса; 9 - кронштейн; 10 - дюбель
445
В качестве облицовочных изделий могут использоваться
этернитовые или малоразмерные бетонные плиты. Использова-
ние этернитовых плит позволяет снизить нагрузки на кронштей-
ны и увеличить площади плит. В этом случае в качестве каркаса
используется алюминиевый профиль различной конфигурации,
обеспечивающий необходимую пространственную жесткость
конструкции.
Для установки кронштейнов используются распорные ан-
керы, а направляющих - болтовые соединения. Крепление обли-
цовочных плит производится с помощью заклепочных соедине-
ний распорного типа.
Для их установки используется специальный механизм на-
тяжения и развальцовки заклепок. В местах соединения облицо-
вочных панелей устанавливается алюминиевая подложка, ис-
ключающая попадание атмосферных осадков.
Различная цветовая гамма облицовочных панелей обеспечи-
вает разнообразие архитектурных решений сонируемых фасадов.
При облицовке малоразмерными бетонными плитами сна-
чала устраивается деревянный каркас с направляющими в двух
направлениях, пространство между которыми заполняется
плитным утеплителем, затем устанавливаются металлические
направляющие с кронштейнами и навешиваются облицовочные
плиты (рис. 7.62, а).
Характерной особенностью конструктивного решения яв-
ляется использование облицовочных бетонных плит размерами
105x300 мм и толщиной 30 мм с профильным сечением, обеспе-
чивающим геометрически неизменяемое проектное положение
путем установки на профильный кронштейн вертикальных на-
правляющих. Нахлест вышележащих плит на величину 10-16
мм создает водонепроницаемый горизонтальный стык. Исполь-
зование различной цветовой гаммы и вскрытой фактуры бетона
позволяет расширить архитектурную гамму фасада.
Данная технология приемлема для утепления и облицовки
фасадов зданий стен из кирпича, панелей, дерева, блоков и т. п.
Наряду с применением малоразмерных бетонных плит для
облицовки используют также крупноразмерные железобетон-
ные панели толщиной 60-90 мм из архитектурного бетона
(рис. 7.62, б). При двух- или трехрядной разрезке фасадов созда-
ются панели размерами: на ширину и высоту простенка; на габа-
риты подоконной или перемычечной частей и т. д.
446
Монтажный профиль
60 мм_
\с4=/
а
447
б
Рис. 7.62. Утепление стен с облицовкой: а - малоразмерными бетонными
плитами; б - крупноразмерными железобетонными панелями; 1 - стена суще-
ствующего здания; 2 - плитный утеплитель; 3 - деревянный брус; 4 - верти-
кальная направляющая профильного кронштейна; 5 - дюбель для крепления
элементов каркаса; 6 - облицовочная плита; 7 - распорный анкер; 8 - метал-
лическая тросовая подвеска; 9 - анкер облицовочной панели; 10 - кронштейн
фиксатор; 11 - узел стыковки рядовых панелей
Конструктивная схема предусматривает использование
кронштейнов, распорных анкеров, размещаемых в теплоизоли-
руемой стене, тросовых подвесок и других деталей, обеспечива-
ющих проектное положение облицовочных панелей. При этом
создается вентилируемое пространство в пределах 40-50 мм.
Придание панелям рельефной поверхности позволяет разнооб-
разить архитектурную палитру зданий. Для предотвращения по-
падания атмосферных осадков горизонтальные стыки панелей
выполнены наклонными. Данная технология предусматривает
крепление плитного утеплителя с помощью анкеров различных
конструктивных схем, обеспечивающих плотный контакт с изо-
лируемой поверхностью. Отсутствие специального каркаса
из металлоконструкций снижает расход материала и трудоем-
448
кость работ. В то же время использование крупноразмерных па-
нелей требует большего расхода бетона для армирования.
На рис. 7.63 показано конструктивное исполнение утепле-
ния стен, основанное на установке вертикальных направляющих
металлических полос, пространство между которыми заполняет-
ся плитным утеплителем, а на специально созданные прорези на-
правляющих навешиваются облицовочные панели из архитек-
турного бетона. Последовательность работ в этом случае заклю-
чается в подготовке поверхности стен, разметке расположения
крепежных элементов для установки кронштейнов, монтаже на-
правляющих, установке теплоизоляции, монтаже облицовочных
панелей и установке объемных элементов оконного обрамления.
Отличительной особенностью данной технологии является со-
здание вертикальных каналов, обеспечивающих эффективную вен-
тиляцию пространства, а использование вертикальных направляю-
щих способствует значительному снижению расхода металла и рез-
кому снижению трудозатрат при монтаже облицовочных плит.
Крепление направляющих в кладке осуществляется с помо-
щью распорных анкеров, диаметр и глубина заложения которых
определяется с учетом физико-механических характеристик
кладки стен и составляет в пределах 12-18 мм и (6-10)d.
Примером облицовки плитами из природного камня явля-
ется конструктивно-технологическая схема крепления плит, по-
казанная на рис. 7.64, а. Эта схема основана на использовании
фиксирующих прорезей в горизонтальном стыке плит и специ-
ального стержневого фиксатора с пилоном, обеспечивающим
проектное положение облицовочных плит.
Аналогичным примером с облицовкой плитами из природ-
ного камня является система, представленная на рис. 7.64, б.
В этом случае крепежным элементом служит фиксатор, устанав-
ливаемый на распорном анкере, заглубленном в тело плиты.
Фиксатор имеет возможность поворота вокруг оси на 180е, чем
достигается плотный контакт с вертикальной стеной горизон-
тальной направляющей. Кроме этого используется замковое уст-
ройство, располагаемое в нижней зоне плиты, и соединяемое так-
же с элементами горизонтальной направляющей.
Использование зазора между облицовочными плитами
й утеплителем обеспечивает эффект вентилируемого фасада,
что позволяет использовать облицовочные плиты с вертикаль-
ной кромкой и зазором между ними в пределах 3-4 мм.
29 А. И. Бедов, А. И. Габитов
449
2 3
6
Рис. 7.63. Утепление стен с облицовкой плитами из архитектурного бетона:
1 - стена здания; 2 - распорный анкер; 3 - кронштейн; 4 - направляющие;
5 - утеплитель; 6 - расклинивающие дюбели для крепления утеплителя;
7 - облицовочные плиты; 8 - объемный блок облицовки оконного заполнения
450
а б
Рис. 7.64. Конструктивная схема утепления стен с облицовкой плитами:
1 - стена; 2 - дюбель; 3 - кронштейн; 4 - вертикальная направляющая; 5 - го-
ризонтальная направляющая; 6 - утеплитель; 7 - скоба; 8 - стержень; 9 - пи-
лон; 10 - облицовочная плита; И - крепежная деталь; 12 - замок; 13 - болт;
14 - заклепки; 15 - фиксатор на распорном анкере
Еще одним примером дополнительной теплозащиты стен
является система «Броня», показанная на рис. 7.65.
Рис. 7.65. Конструкция теплозвукоизоляции стен системы «Броня»: 1 - не-
сущая стена; 2 - алюминиевый уголок; 3 - дюбель; 4 - шайба; 5 - утеплитель;
6 - воздушный зазор 22 мм; 7 - алюминиевый уголок 50x50x5; 8 - алюминие-
вый уголок 70x50x5; 9 - алюминиевая полоса 3"1,5 мм; 10 - саморезы;
И - облицовочные плиты из листовых материалов; 12 - винты; 13 - адгезив
45/
29*
Фасадная система «Броня» представляет собой вентилиру-
емую многослойную настенную конструкцию многофункцио-
нального назначения, монтируемую на деревянном или металли-
ческом каркасе. Система предназначена для наружного утепления и
декоративной отделки фасадов зданий из глиняного полнотелого
кирпича пластического формования, керамических камней и дру-
гих видов эффективного кирпича, тяжелого бетона и керамзитобе-
тона. Система имеет такие преимущества, как комплексная тепло-
изоляция и декоративная отделка зданий; отсутствие потерь внут-
реннего пространства помещений; высокая декоративность, долго-
вечность и ремонтабельность; вентилируемая система исключает
конденсацию влаги в слое утеплителя; экологическая безопасность.
Использование приведенных механических систем не-
сколько удорожает стоимость облицовки, однако способствует
повышению надежности и долговечности конструкций в целом.
Наряду с рассмотренными конструктивными решениями
дополнительного утепления стен с облицовкой различными ви-
дами плит широкое применение, особенно в прежние годы
в странах Западной Европы, находит утепление стен плитным
утеплителем с устройством разнообразных видов штукатурного
покрытия. В качестве утеплителя используются пенополисти-
рольные, а также полужесткие и жесткие минераловатные пли-
ты. Крепление теплоизоляционных материалов производится
с помощью различных анкеров, дюбелей и клеевых составов.
Оштукатуривание может производиться по полимерной или
стальной сетке.
При оштукатуривании по полимерной сетке или сетке
из стекловолокна на предварительно подготовленную поверх-
ность устанавливают плитный утеплитель с креплением в 3-4-х
местах с помощью полимерных распорных анкеров. Нижний ряд
утеплителя ограничивается алюминиевым уголком, зафиксиро-
ванным с помощью дюбелей к цокольной части здания. Это пре-
дотвращает смещение утеплителя вниз.
Затем с помощью полимерной мастики наклеивается поли-
мерная сетка с ячейками 10x10 мм. После приобретения требуе-
мой прочности наносится от 2-х до 3-х слоев штукатурного
раствора, тем самым осуществляется защита утеплителя
от атмосферных осадков и механических повреждений. Наибо-
лее сложным элементом является утепление и защита зон при-
мыкания оконного проема.
452
Для обеспечения надежности тепловой защиты и механи-
ческой прочности используется: уплотнительная лента, уголко-
вый профиль усиления, армирующий слой со стекловолокном.
Заключительным элементом является штукатурное покрытие из
2-3-х слоев. Примерами рассматриваемой конструктивно-тех-
нологической системы теплозащиты является система «Шуба»,
показанная на рис. 7.66, и система «Serporock», представленная
на рис. 7.67.
Фасадная теплозвукоизоляционная система «Шуба» устра-
ивается с внешним слоем из декоративной полимерной штука-
турки. В качестве утепляющего слоя в ней применяются тепло-
звукоизоляционные плиты из пенополистирола, минеральной
ваты и комбинированного варианта, при этом возможны такие
варианты, как: утепление фасада полностью минераловатными
плитами; утепление фасада плитами пенополистирола с обрам-
лением проемов и межэтажных рассечек (пожароопасные зоны)
негорючей минераловатной плитой. Крепление плит осуществ-
ляется с помощью специального минерального клеевого состава
и дюбелей (рис. 7.66).
Рис. 7.66. Конструкция теплозвукоизоляции стен системы <Шуба>: 1 - не-
сущая стена; 2 - старая штукатурка; 3 - минеральный клеевой состав; 4 - теп-
лоизоляция (плиты пенополистирола - а-0,041 Вт/(м°С); 5 - армирующий
слой из клеевого состава; 6 - сетка из стекловолокна; 7 - дюбели; 8 - грунтов-
ка; 9 - фасадное покрытие (минеральная или декоративная штукатурка)
453
По традиционному методу, в стеновой конструкции каждый
последующий слой, наносимый на несущую стену с ее наружной
стороны, должен быть мягче предыдущего, с тем, чтобы напря-
жения, возникающие в ней, уменьшались по мере смягчения
слоя. В системе «Шуба», наоборот, относительно жесткий
и прочный слой штукатурки наносится на мягкое основание -
теплоизоляционные плиты. Поэтому наружный слой штукатур-
ки армируют стекловолоконной сеткой, которая воспринимает на
себя растягивающие напряжения, возникающие в слое штукатурки.
Система «Serporock» имеет коэффициент тепло-
передачи £-0,29-0,3 W/m2k и сопротивление теплопередаче
К-3,45-3,33 m2k/W.
Рис. 7.67. Конструкция устройства теплозащиты стен по системе
<Serporock>: 1 - кирпичная кладка; 2 - дюбель; 3 - арматура, удерживающая
экран; 4 - теплоизоляция из каменной ваты «PAROC*; 5 - арматурная сетка
из стальной оцинкованной проволоки 01мм; 6 - грунтовка из цементно-изве-
сткового раствора 8 -10 мм; 7 - подвижное покрытие 5 -10 мм; 8 - отделочный
слой; 9 - штукатурный слой из цементно-песчаного раствора
454
Из зарубежного опыта следует отметить теплозащиту на-
ружных стен в Финляндии способом «Parmiterm» (рис. 7.68).
Технологическая последовательность работ при утеплении со-
стоит из следующих операций. В стены устанавливаются кре-
пежные детали, не менее четырех на 1 м2.11а них надевают пли-
ты «Parmiterm» толщиной 50-120 мм, прижимаемые к стене сет-
кой из оцинкованной стали с диаметром проволок 1,1 мм и раз-
мером ячеек 19x19 мм и запорными пластинами. Завершающим
этапом является нанесение по сетке трех слоев штукатурки.
Рис. 7.68. Теплозащита стены методом «Parmiterm» (Финляндия): 1 - ми-
нераловатная плита; 2 - металлическая сетка; 3, 4, 5 - слои штукатурки;
6 - запорная пластина; 7 - качающийся крюк; 8 - специальный шуруп;
9 - пластмассовая втулка; 10-стена
Теплоизоляционные плиты могут приклеиваться к поверх-
ности стены готовыми или смешиваемыми на месте составами.
Их наносят на теплоизоляционный материал точечно, полосами
или комбинированно (рис. 7.69). Нанесение клея полосами про-
изводят при креплении утеплителя к ровной поверхности стены,
а точечно - при ее неровностях до 20 мм. Приклеивание начина-
ют с нижнего яруса так, чтобы первый ряд теплоизоляционных
плит имел прочную опору. Последующие ряды крепят с разбеж-
кой швов, плотно подгоняя друг к другу. Щели между плитами
заполняются кусочками приклеиваемого материала.
455
а б в
Рис. 7.69. Способы нанесения теплоизоляционного состава на теплоизоля-
ционные плиты: а - точечно; 6 - полосами; в - комбинированно; 1 - теплоизо-
ляционный материал; 2 - клеящий состав
Швейцарская фирма «Muggo» и немецкая «Ficher» изготав-
ливают специальные дюбели для теплоизоляционных материа-
лов, которые подразделяются на забивные (рис. 7.70, а) и раскли-
ниваемые (рис. 7.70, б). Обычный расход дюбелей составляет 4-
7 штук на 1 м2. Их расположение при креплении теплоизоляци-
онных плит показано на рис. 7.70, в.
Рис. 7.70. Дюбели для крепления теплоизоляционных плит: а - забиваемые;
б - расклиниваемые; в - положение дюбелей при креплении теплоизоляцион-
ных плит; 1 - стена; 2 - теплоизоляционные плиты; 3 - дюбели
Иногда при большой толщине теплозащиты применяют со-
вместное крепление теплоизоляционных плит дюбелями и клеем.
Механическое крепление жестких теплоизоляционных
плит может осуществляться с помощью поливинилхлоридных
или алюминиевых швеллерных профилей, заанкерованных
в стену и ориентированных в горизонтальном направлении. Же-
сткие теплоизоляционные плиты с прорезями по торцам вдвига-
ются в свободную полку профиля.
456
Помимо обычных изготавливаются специальные теплоизо-
ляционные плиты для теплозащиты наружных стен. Так, фран-
цузская система «Eurothant» выпускает крупноразмерные плиты
из пенополистирола высотой на этаж 2,75 м, армированные
стальными пространственными каркасами, с выпусками, выхо-
дящими на поверхность, которые предназначены для армирова-
ния защитного слоя и крепления плит. Система эффективна для
зданий с большими площадями стен и несложными фасадами.
В Республике Литва производятся теплоизоляционные пане-
ли «Теппо brick», представляющие собой фанерный лист, на кото-
ром закреплен пенополиуретан, защищенный керамической плит-
кой. Толщина панелей 50 мм, а их крепление к стене осуществляет-
ся шурупами через деревянные направляющие (рис. 7.71).
Рис. 7.71. Теплозащита стены панелями «Теппо brick»: 1 - стена; 2 - распор-
ный анкер; 3 - кронштейн; 4 - направляющая; 5 - утеплитель; 6 - фанера;
7 - облицовочная панель «Теппо brick»; 8 - пенополиуретан; 9 - керамичес-
кая плитка
В Чехословакии в качестве теплоизоляционного мате-
риала используются «Комби-плиты», состоящие из слоя
пенополистирола, наклеенного на древесностружечную плиту
или слой цемента толщиной 30 мм. «Комби-плиты» выпускают
размером 2000x500 мм. На фасаде здания их монтируют при по-
мощи специально изготавливаемых тарельчатых шпонок. После
закрепления плит натягивают оцинкованную сетку, прикрепля-
емую к тарельчатым шпонкам с помощью шапочки из ПВХ
и кадмиевого винта. На подготовленную таким образом основу
наносят слой защитной штукатурки толщиной 15 мм.
457
В Германии выпускаются специальные теплоизоляционные
плиты «Styrodur» из экструзионного пенополистирола, покры-
того с обеих сторон раствором, усиленным стеклотканью. При их
монтаже на их поверхность точечно наносят раствор, и через
день в эти места устанавливают дюбели диаметром 8 мм. После
монтажа плит их облицовывают керамической фасадной плит-
кой на тонкодисперсном растворе.
В настоящее время в нашей стране некоторые фирмы пред-
лагают производить утепление стен напылением теплоизоляци-
онного материала. Фирма АОЗТ «ТЕРКОМ» предлагает экова-
ту, представляющую собой рыхлый, очень легкий материал, со-
стоящий из обработанной целлюлозы и специальных добавок.
Нанесение эковаты на поверхность стены осуществляется
по шлангу длиной до 30 м от специальной выдувной установки
мощностью 5,1 кВт. Использование выдувной установки обеспе-
чивает высокую скорость нанесения. В соединении с клеем эко-
вата образует материал «К-30».
Утепление стен может также производиться нанесением
перлитовой штукатурки, напылением пенополиуретана или ас-
боперлитовой смеси.
При утеплении перлитовой штукатуркой поверхность стен
очищается от пыли и грязи щетками, для обеспечения надежного
сцепления, натягивается плетеная сетка ГОСТ 53-36-80 разме-
ром ячейки 20x20 мм или 40x40 мм. Сетка крепится к стене дюбе-
лями в шахматном порядке шагом 300 мм, чтобы не прогибалась
при нанесении штукатурного намета. После закрепления сетки
поверхность стен проверяют на вертикальность плоскости с ус-
тановкой марок и маяков.
Оштукатуривание фасада должно выполняться механизи-
рованным способом. Штукатурка стен фасада выполняется
последовательным нанесением слоя набрызга и нескольких сло-
ев накрывающего намета.
Перед нанесением слоя набрызга поверхность стен смачива-
ют водой. Слой набрызга не выравнивается. После схватывания
набрызга наносится несколько слоев штукатурного намета тол-
щиной 50 мм. Каждый слой наносится после схватывания пре-
дыдущего. Последний слой выравнивается и затирается.
Оштукатуренная поверхность должна быть покрыта крем-
ни йорганическим составом марок ГКЖ-94, ГКЖ-11 или фасад-
ными красками на кремнийорганической основе за три раза.
458
Для предотвращения появления трещин на поверхности
штукатурки должны быть устроены температурно-усадочные
швы на всех фасадах по горизонтали на уровне полов 2-4-6-8 эта-
жей через каждые 5-6 м, а также по вертикали по 1 шву по центру
каждого фасада. Швы зачеканиваются тиоколовым герметиком
типа У МС-50 после набора раствором марочной прочности.
Утеплению стен снаружи посредством напыления пенопо-
лиуретана предшествует очистка и промывка щетками фасадов
с применением моющих средств.
Для обезжиривания поверхности рекомендуется применять
грунт ГФ-32, который наносится набрызгом из пистолета-рас-
пылителя тонким слоем на поверхность напыляемой конструк-
ции.
Сочетание высокой механической прочности и адгезии
обеспечивает механическое упрочнение элементов и конструк-
ций с пенополиуретаном (ППУ), что позволяет использовать
как конструктивные, так и неконструктивные строительные ма-
териалы. При этом обеспечивается высокая тепло-, холодо- и
влагозащита конструкции или помещения. ППУ может нано-
ситься на внутренние или наружные поверхности из дерева, бе-
тона, фанеры, шифера, металла и др. При этом закрытопористая
структура пенопласта и пленка, образующаяся на его поверхности
при напылении, защищает более глубокие слои ППУ, а следова-
тельно, и изделие (поверхность) от действия погодных факторов.
Технология получения IIПУ-13 сводится к следующим опе-
рациям. Приготовленные согласно рецептуре жидкие слои
исходных компонентов, дозируемые с помощью двух шестерен
(или ручным способом, на весах при ручной заливке), перемеши-
вают и наносят методом напыления на поверхность конструк-
ции; происходит быстрое вспенивание и отвердевание пеноплас-
та; продолжительность отвердевания очень невелика - от 5
до 10 мин, хотя окончательные свойства пенопласт приобретает
через 7-14 сут. Напыление и заливку производят с помощью ус-
тановок «Пена-1», «Пена-9», разработанных ВНИИСС г. Влади-
мира по двухкомпонентной схеме. Производительность этих ус-
тановок составляет 3-4 кг/мин, что соответствует приблизитель-
но 60-80 м2/ч. Эти установки состоят из дозирующего устройства,
напылительного пистолета (пистолета-распылителя), расходных
емкостей и электропульта управления. Все узлы, за исключением
пистолета-распылителя, смонтированы на тележке.
459
Сущность процесса напыления ППУ сводится к следующе-
му. Жидкие исходные полиэфирная и изоцианатная композиции
равномерно в строго определенном соотношении подаются к на-
пылительному пистолету, который обеспечивает их смешение,
транспортирование и распыление, в результате чего они покры-
вают обрабатываемую поверхность слоем заданной толщины.
Перемешивание компонентов, транспортирование и распы-
ление осуществляется за счет кинетической энергии сжатого
воздуха, подаваемого в пистолет-распылитель. После вспенива-
ния толщина нанесенного слоя увеличивается приблизительно
в 5-10 раз и он окончательно отвердевает. При напылении пено-
пласты равномерно распределяются по фасонным и кривым по-
верхностям. Для крепления пенополиуретанов к напыляемой
поверхности не требуется клеев.
Толщина слоя 5 см. Слои наносятся за несколько проходов,
толщина каждого слоя составляет 10-20 мм.
При напылении важным условием является напыление ско-
сов оконных и дверных переплетов, для чего к коробке на шири-
ну откоса необходимо установить опалубочную доску, которая
снимается сразу же после напыления, чтобы получилась ровная
поверхность. На качество напыляемого слоя влияют наклон
и длина факела напыления. Для надежной заделки швов,
трещин, щелей, оконных откосов сопло пистолета должно быть
заведено в отверстие. Если при нанесении получился слишком
толстый слой, его следует срезать, но защищенное место напы-
лить, чтобы не была нарушена пароизоляционная пленка.
Для восприятия температурных и других деформаций, при-
мерно через два этажа по горизонтали следует прорезать швы
толщиной в 10-15 мм на глубину утепления. Швы после отвер-
девания пенополиуретана заделывают тиоколовым герметиком.
Разновидностью пенополиуретана является рипор. Техно-
логия нанесения рипора такая же. Установка для нанесения ри-
пора У НПП состоит из агрегата подготовки и дозирования ком-
понентов, штатива для подвески шлангов и пистолета-инъекто-
ра, которым производится напыление.
После окончания утепления обязательно покрытие поверх-
ности фасада гидрофобными составами или окраска красками
па основе кремнийорганических составов.
В экспериментальном порядке утепление стен производи-
лось напылением асбоперлитовой смеси.
460
Тепловая изоляция, выполненная этим методом, представ-
ляет собой высокотемпературостойкую монолитную легковес-
ную массу, хорошо связанную с изолируемой поверхностью
и армирующим каркасом. Преимущество такой теплоизоляции
в ее монолитности, отсутствии швов и тепловых мостиков, высо-
кой механизации метода ее нанесения, простоте производства
монтажа и ремонтов и возможности нанесения ее на поверхности
любой сложной конструкции.
Нанесение теплоизоляции производится с помощью уста-
новки, созданной комбинатом «Центроэнерготеплоизоляция».
Установка представляет собой комплекс взаимосвязанных
узлов и агрегатов, работа которых обеспечивает непрерывное
воспроизводство технологического процесса по подготовке мате-
риала, дозированию и укладке его на изолируемую поверхность.
Состав утепления асбоперлитовой смеси включает (кг/м3):
асбеста V-VI сорта -110 кг
перлита марки 75 или 100 -70 кг
цемента марки 400 -80 кг
воды -160 кг
Вместо цемента и воды можно применять 140 кг 60% раство-
ра жидкого калиевого стекла. Штукатурку толщиной 4-5 см вы-
полняют не менее, чем за 2 раза.
Технология напыления тепловой изоляции состоит:
из тщательной подготовки материалов, предназначенных для ра-
боты; тщательного их дозирования, смешения и нанесения
на изолируемую поверхность с помощью установки.
Особенностью установки для нанесения тепловой изоляции
является то, что с ее помощью производится как высококаче-
ственная распушка асбеста всех сортов, так и дозирование асбес-
та и других компонентов, и их смешение и транспортирование
сжатым воздухом смеси к месту напыления.
Особенно эффективно нанесение тепловой изоляции мето-
дом напыления на поверхности сложной конфитурации.
Напыления конструкции легко режутся, удаляются и позво-
ляют производить ремонт наращиванием распыленной массы до
проектной толщины.
Нанесение первого слоя изоляции, непосредственно приле-
гающего к месту на толщину 15-20 мм, производится с расстояния
461
0,3 0,4 м. Дальнейшее нанесение распыляемой асбонзоляцнп
производи тся с расстояния 0.8 м от пистолета до изолируемой по
верхности. В труднодоступных местах допускается нанесение
изоляции с более близкого расстояния.
При нанесении изоляции на вертикальные поверхности ин
столп держится в горизонтальном положении и плавно переме
щается в горизонтальном, а затем в вертикальном направлениях.
Необходимо стремиться к тому, чтобы пистолет во время
нанесения изоляции был расположен перпендикулярно изоли
руемой поверхности. При наклонном расположении пистолета
относительно изолируемой поверхности одновременно с новы
шепнем пылеобразоваппя увеличивается количество отскакива-
ющих (рикошетирующих) частиц асбеста и перлита.
За один прием производится нанесение изоляции на площа-
ди 1,5-2 .хг на толщину слоя 15 20 мм. после чего производится
сушка изоляции. После этого поверхность высушенной изоля
ции смачивается раствором жидкого стекла и наносится следую
щий слой изоляции толщиной 80 мм. который также высуши
вается. Операция но нанесению последующих слоев выполняется
аналогичным способом до заданной голщпны.указаииой в проекте.
Поверх высохшей нанесенной изоляции наносится штука
турный слой толщи ной 20 мм.
В процессе нанесения изоляции производится снятие хло-
пьев материала, задерживающихся па штырях и при необходи-
мости выравнивания материала по толщине, для чего установка
на несколько минут выключается с одновременным прекраще-
нием подачи жидкого стекла.
Последний слой выравнивается и затирается. Оштукату-
ренная поверхность должна быть покрыта кремпийорганичес-
ким составом марок ГКЖ-94, ГКЖ-11 пли фасадными красками
на кремнийорганнчсской основе, например, краской
«Сплал-80». 1(окрытие устраиваю г для гидрофобизации поверх-
ности. Оно должно быть • рсхслойным.
Для предотвращения появления трещин на поверхности
штукатурки должны быть устроены температурно-усадочные
швы на всех фасадах ио горизонтали на уровне полов 2-4-6-8 эта
жей через каждые 5-6 м. а также по вертикали по 1 шву но центру
каждого фасада. Швы зачскапиваются тиоколовым герметиком
тина УМС-50 после набора раствором марочной прочности.
462
В заключен не следует отметить, что в настоящее время име-
ется большое разнообразие конструктивно технологических
решений устройства дополнительной теплозащиты наружных
• ген. применяемых как при проектировании новых зданий,
i.iK и при реконструкции и капитальном ремонте эксплуатируе-
мых зданий.
В настоящем разделе о i ражены лишь принципиальные схе-
мы и системы теплозащиты наружных степ. Ио некоторым из
них проходят дискуссии о целесообразности их применения, по-
этому в каждом конкретном случае выбор той или иной системы
теплозащиты должен иметь соответствующее обоснование.
7.12. Контроль качества и обеспечение безопасности
при восстановлении и усилении каменных конструкций
Работы по воссзаловлен ню н усилению каменных конст-
рукций производят с соблюдением требований СНиП 111-18-75,
СНиП 3.03.01-87 и под руководством и выполнением функций
контроля квалифицированных инженерно-технических работ-
ников строительной организации, технического надзора заказ-
чика и авторского надзора проектной организации.
При производстве paooi следует осуществлять поопераци-
онный контроль качества выполнения отдельных видов работ
п их приемку с ведением технической документации в установ-
ленной форме.
Качество и марки материалов, применяемых при восстанов-
лении н усилении каменных конструкций, должны отвечатьтре-
бованиям действующих стандартов и технических условий, что
подтверждается сертификатами заводов-поставщиков. В исклю-
чительных случаях допускается определять качество и марки
материалов лабораторными испытаниями.
При производстве работ ио усилению зданий из каменной
кладки стальными элементами ведут контроль за качеством под-
готовки успляемой поверхности; отклонением от проекта коне г-
рукний усиления при их монтаже: соответствием усилий в на-
прягаемых элементах требуемому значению; наличием обварки
крепежных деталей после создания напряжения; наличием анти-
коррозийной защиты конструкций усиления. Резьбу болтов
и анкеров во время монтажа конструкций предохраняют
463
от повреждения колпачками, войлоком, смазкой и т. д. Обяза-
тельным условием высокого качества усиления кладки стальны-
ми элементами является антикоррозионная защита конструк-
ции усиления. Требования к подготовке защищаемой поверхно-
сти изложены в ГОСТ 9.402-80*.
При приемке смонтированных стальных конструкций уси-
ления предъявляют следующую документацию: рабочие и дета-
лировочные чертежи стальных конструкций; заводские серти-
фикаты; документы о согласовании допущенных отступлений от
чертежей при изготовлении и монтаже; документы, удостоверя-
ющие качество материалов; акты приемки скрытых работ; жур-
налы производства работ; документы о контроле качества свар-
ных соединений; документы о предварительном напряжении
конструкций; акты на защитное покрытие; описи удостоверений
о квалификации монтажников и сварщиков, производивших ра-
боты по усилению.
При производстве опалубочных работ осуществляется кон-
троль за качеством формующей поверхности элементов опалуб-
ки; отклонением от вертикали плоскостей опалубки и линий их
пересечения; смещением осей опалубки от проектного положе-
ния. Отклонения размеров щитов от проектных не должны пре-
вышать следующих значений, мм:
- при длине и ширине до 1 м - 3,0;
- то же, более 1м- 4,0;
- по диагонали - 5,0.
Отклонения кромок щитов от прямой линии не должны
превышать 4 мм, смещение отверстий для соединительных эле-
ментов (болтов, пружинных скоб и др.) - 2 мм.
Армирование монолитных железобетонных конструкций
усиления следует выполнять сетками и каркасами заводского
изготовления.
При производстве арматурных работ контролируют правиль-
ность установки опалубки; зазор между арматурой и опалубкой для
обеспечения необходимой толщины защитного слоя бетона; соот-
ветствие проекту применяемых видов, марок и диаметров арматур-
ной стали, размеры каркасов и расстояние между стержнями.
Смещение арматурных стержней при изготовлении карка-
сов и сеток не должно превышать 1/5 наибольшего диаметра
стержня и 1/4 диаметра устанавливаемого стержня. Отклонение
464
толщины защитного слоя бетона от проектного значения
не должно превышать 3 мм для толщины защитного слоя 15 мм
и 5 мм для толщины защитного слоя более 15 мм.
Приемка смонтированных арматурных изделий осуществ-
ляется до укладки бетона и оформляется актом освидетельство-
вания скрытых работ.
Транспортировать бетонную смесь необходимо специа-
лизированными средствами: автобетоносмесителями, автобето-
новозами. Определение средств, режимов, допустимого времени
и дальности транспортирования бетонных смесей с учетом
сохранения в пути их требуемого качества производится строи-
тельной лабораторией.
При выполнения бетонных работ контролируют соответ-
ствие бетонной смеси требованиям проекта усиления; правиль-
ность установки и закрепления опалубки; наличие смазки повер-
хности съемной опалубки, соприкасающейся при бетонирова-
нии с бетонной смесью; прочность бетона при распалубке уси-
ленной конструкции.
Приемку-сдачу выполненных работ оформляют двусторон-
ним актом.
При выполнении инъекционных работ контролируют глу-
бину просверленных скважин; качество закрепления инъекци-
онных трубок в скважинах; давление, при котором подают
инъекционный раствор; тщательность заполнения трещин
в кладке.
При производстве работ, связанных с реконструкцией зда-
ний и сооружений и восстановлением и усилением каменных
конструкций, необходимо соблюдать требования СНиП, а также
нормативных документов и стандартов по безопасности ведения
работ, пожарной безопасности и производственной санитарии.
Для выполнения строительно-монтажных работ на терри-
тории действующего предприятия и в действующих цехах
необходимо иметь наряд-допуск, оформленный в установлен-
ном порядке. Перед началом работ по наряду-допуску
рабочие строительно-монтажной организации должны быть
проинструктированы руководителями строительно-монтажной
организации и действующего цеха.
Все работы должны выполняться в соответствии с тре-
бованиями проекта производства работ (ППР). При разработке
ЧЛ А (Л Клллй А И ГяЛитпя
465
11П Р необходимо предусмотреть безопасные способы удаления
отходов строительных материалов и продуктов разборки
конструкций; способы защиты технологического оборудования
от механических повреждений; средства защиты рабочих от воз-
действия вредных производственных факторов; совместные ме-
роприятия генподрядчика и заказчика по производству работ на
действующем предприятии; безопасное размещение монтажных
механизмов; обеспыливание и вентиляцию рабочего места, осо-
бенно при разборке кладки, удалении старой штукатурки, свер-
лении отверстий, пробивке борозд и т. в.; ограждение опасной
зоны; схемы передвижения людей к рабочим местам и зоны дей-
ствия грузоподъемных механизмов.
К работам, выполняемым с люлек, лесов и вышек, допус-
каются рабочие не моложе 18 лет, прошедшие специальное
обучение и признанные годными медицинской комиссией для
работы на высоте.
Все электрооборудование и инструменты должны быть за-
землены в соответствии с требованиями для передвижных
установок.
На емкостях, содержащих полимерные материалы
и химические добавки, должны ставиться предупредительные
надписи «Яд».
466
Глава 8. Примеры расчета каменных конструкций
Ос новная часть примеров выполнена для каменных конст-
руктивных элементов многоэтажного административного ка-
менного здания, план перекрытия которого представлен
на рис. 8.1. Длина здания 31,2, ширина - 16,8 м. Наружные стены
здания выполняются из сплошной кирпичной кладки с последу-
ющим устройством теплоизоляции по одной из существующих
современных эффективных систем (54 J. Внутренними опорами
в здании, воспринимающими нагрузку от покрытия и перекры-
тий, являются кирпичные столбы. Поперечный шаг столбов -
5,6 м, продольный - 5,2 м (рис. 8.1). Высота этажа Пят= 3 3 м,
высота подвала НП(н1~ 3,0 м. Количество этажей, включая под-
вальный - 5 (рис. 8.2). Район строительства - г. Москва. Отмет-
ка поверхности грунта (отмостки) - 0,6 м. Ширина оконных про-
емов 1,4 м, высота - 1,6 м. Ширина простенков в наружных про-
дольных стенах 1.2 м (рис. 8.1). Расчетноесопротивление грунта
в основании фундаментов R,p= 0.24 МПа.
Здание относится к II (нормальному) уровню ответственно-
сти - 0,95.
Значения нормативных нагрузок:
а)на 1 м2 покрытия
-постоянная (сборные многопустотные железобетонные
плиты, пароизоляция, утеплитель, асфальтовая стяжка, рулон-
ная кровля) - 4.0 к11/м2;
- временная (снеговая) 0,7-1.8-1,26 кН/м2;
б) на I м2 перекрытия
- постоянная (сборные железобетонные плиты, звукоизо-
ляционная засыпка, стяжка из цементно-песчаного раствора, на-
стил из листов ДСП на битумной мастике, линолеум) - 4,4 кН/м2;
- временная (служебные помещения) (табл. 1.4) - 2.0 к11/м2;
Значения расчетных нагрузок:
а)на 1 м2 покрытия
- постоянная - 4,0-1.15 ~ 4,6 кН/м2, где Yf = 1.15- ус роднен-
ное значение коэффициента надежности по нагрузке;
- временная (снеговая) - 1,8 кН/м2:
б) на 1 м2 перекрытия
-постоянная -- 4,4-1.15 = 5,06 кН/м2;
- временная - 2,0-1,2 = 2,4 кН/м2.
46/
Рис. 8.1. План перекрытия многоэтажного каменного здания: 1- средние
опоры перекрытия - каменные столбы; 2 - плиты перекрытия; 3 - железобе-
тонные ригели; 4 - монолитные участки перекрытия; 5 - грузовая площадь ка-
менного столба; 6 - грузовая площадь простенка и стены подвала
468
8
HK3S8B88SS8&SS888SBSC
8
1
ЮН!»
8
S2888KSSSSBB332ES8S3ZnS3aSZ8SSSS88S
Разрез 1-1
13.200
вавдтаади а
ifloaWHBMMiMugggi
г пи
4-й этаж
3-й этаж
2-й этаж
6.600
3.300
3 И ЕШШИЕ88Ж8ЯЕ8ШВ8Я
9.900
Lsssssss&sraszsssssaa '3 дмядюДн
3)0
200
I -й этаж
0.000
^яодидмииця^цом
Я ” Я
подвал
-3.000
-0.600
5600
5600
16800
-УвОО
5600
Рис. 8.2. Поперечный разрез здания
Грузовая площадь столба А^ в 5,2-5,6 - 29,12 м2; грузовая
площадь простенка, воспринимающего нагрузку от покрытия и
перекрытий - Агр в 5,2-2,8= 14,56 м2.
Каменная кладка наружных стен выполняется из силикат-
ного одинарного рядового кирпича на цементно-известковом
(смешанном) растворе; кладка столбов - из керамического пол-
нотелого одинарного кирпича пластического формования на це-
ментно-известковом растворе.
469
8.1. Неармированпая кладка
Пример 1. Центрально сжатый элемент
Произвести подбор квадратного поперечного сечения стол-
ба подвала (рис. 8.1, 8.2). Расчетная схема столба показана
на рис. 8.3.
Рис. 8.3. Расчетная схема центрально нагруженного каменного столба под-
вала: 1 - каменный столб; 2 - железобетонный ригель; 3 - плиты перекрытия;
4 - монолитные участки перекрытия; 5 - конструкция пола; 6 - бетонный пол
Кладка столба выполняется из кирпича марки 125 на ра-
створе марки 50. Расчетное сопротивление кладки сжатию
R = 1,7 МПа (табл. 2.1), упругая характеристика кладки
10ОО (п. 7 табл. 2.11); группа кладки - I.
Вычисляем нагрузку N, приходящуюся на столб подвала,
как сумму ее компонентов от всех вышележащих этажей с уче-
том собственной массы столбов, принимаемой приблизительно
равной 5% от величины действующей на столб нагрузки,
при этом для временной нагрузки на перекрытиях учитываем ко-
эффициент сочетания ц/н по формуле 1.1.
Решение. При Л,р = 29,12 м2. Л, = 9м2,
V, = 0,4+0,6/729,12/9 = 0,734, = 0,4 + (0,734 - 0,4)/Т4 =0,567 ;
Л' = Мм.)я - ('Л'я„х;, 4 N„f„) %-1,05 - {29,12-1 (4.6 + 1,8)+
4 (5,06 + 0,567-2,4)]) 0,95-1,05= 931,93 кН.
Пользуясь методом последовательного приближения, зада-
емся значением ^=1, тогда (табл. 3.1), т^- 1 (согласно фор-
муле (3.1) и ((р тк)ш! = 1 • 1 ~ 1,0.
Определяем требуемую площадь поперечного сечения стол-
ба из условия прочности
N 931930
тк-<pR ” 1 1 1,7(100)
= 5482 слГ
Требуемый размер поперечного сечения столба
а = \/л = >/5482 = 74,0 см.
Исходя из стандартных размеров кирпича (250x120x65 мм)
и толщины швов между ними (10 мм), принимаем в первом при-
ближении поперечное сечение столба равным 77x77 см.
Площадь поперечного сечения столба Л *=0,77-0,77-
*0,593 м2>0,3 м2 - расчетнсю сопротивление кладки не снижается.
По найденным размерам поперечного сечения столба уточ-
няем значения коэффициентов
=/„//» = 270/77 = 3,5,где /„ =0,9 //,„,= 0,9-300 = 270см;^1.0;
/и,,-1,0, так как размер поперечного сечения столба
Л = 77см> 30см(см.11рпмечан11е2ктабл.3.1);(/п/.^),т,<Г1~ 1’1= 1,0.
('»«>) -(«с. •¥>) 1.1-1-1
п.и-к.гнKV юо%=-LL-L1.ЮО%=о<5%.
11<х ко.п.ку / д и
* * т • иа
полученные в первом приближении размеры поперечного сече-
ния кирпичного столба (77x77 см) считаем окончательными.
Согласно требованиям табл. 5.2, 5.3, размер А поперечного
сечения столба должен быть не менее
Н 300
Л = —=----------«18см< 77 см - условие выполнено.
Р-К„ 25-0.7
Пример. 2. Центрально сжатий.цемент
Требуется проверить прочность кирпичного столба сечени-
ем 51x51 см (2x2 кирпича), расположенного на третьем этаже
здания, рассматриваемого в настоящем разделе. Виды материа-
лов для кладки столба и значения нагрузок приведены
в описании рассматриваемого здания. Для кладки применяется
кирпич марки 125, раствор - марки 50; расчетное сопротивление
кладки R-1.7 МПа. Упругая характеристика кладки сМООО;
группа кладки - /. Коэффициент сочетания для временных на-
грузок определяемый по формуле 1.1, не учитывается, так
как над рассчитываемым элементом располагается одно пере-
крытие. Расчетная схема столба показана на рис. 8.4.
Рис. 8.4. Расчетная схема центрально нагруженного каменного столба тре-
тьего этажа: 1 - каменный столб; 2 - железобетонный ригель; 3 - плиты пере-
крытия; 4 - монолитные участки перекрытия; 5 - конструкция пола
Решение. Расчетное усилие в нижнем сечении столба равно
N- 29,12 [(4,6+1,8) + (5,06+ 2,4)]-
-0,95-1,05-402,6 кН.
Несущую способность столба определяем по формуле (3.2),
где А-51-51=2601 см2; так как й=51 см>30см, тот.,= 1,0. Расчет-
Г*
472
ная высота столба Zq-O,9-3,3- 2,97 м (рис. 8.4), 2,97/0,51-
«=5,82; по табл. 3.2 0,963;
Л =0,2601 м2<0,3 м2 - расчетное сопротивление кладки ум-
ножаем на коэффициент условий работы 0,8.
1-0,963-0,8-1,7-(100)*2601- 340647 Н=340,6кН.
Так как N”402,6 кН > А^-340,6 кН, то несущая способ-
ность (прочность) столба не обеспечивается.
Несущая способность столба может быть повышена увели-
чением прочностных характеристик материалов кладки (марок
материалов) или армированием кладки поперечными сетками.
Размеры поперечного сечения столба удовлетворяют требо-
ванию
-------= 20,3 см < 51 см.
25-0,65
1Щгмер^.ЛнецеН1Р.ёДШОС>К4ТыА^дамеНТ
Проверить несущую способность простенка первого этажа
здания с жесткой конструктивной схемой, рассматриваемого
в настоящем разделе (рис. 8.1,8.2). Сечение простенка прямоу-
гольное с размерами Лхб-51-120 см. Виды применяемых для
кладки стен материалов приведены в описании здания, при этом
принимается марка кирпича 75, марка раствора 25, расчетное со-
противление кладки Я-1,1 МПа (табл. 2.1). Геометрические раз-
меры элементов стены, необходимые для вычисления нагрузок,
действующих на простенок от собственного веса стены, показа-
ны на рис. 8.5, а грузовая площадь для простенка от нагрузки
покрытия и перекрытий - на рис. 8.1. На простенок опирается
сборный железобетонный ригель, воспринимающий нагрузку от
перекрытия; глубина заделки ригеля в стену а - 25 см.
Решение, Определяем расчетное продольное усилие, дей-
ствующее на простенок в уровне верха оконного проема.
При Л^= 14,56 м2, Л^= 9 м2,
у* = 0,4+0,б/#4,56/9 = 0,872, = 0,4+(0,872-0,4)/Л = 0,672.
^ст - {2,6-[(0,5 + 0,7) + (1,0 + 0,7) +. (1,0 + 0,7) + (1,0 +
+0,7)]+3-1,6-1,2}-0,51-18-1,1-0,95 - 212,4 кН,
где р- 1800 кг/м3 (18 кН/м3) - плотность каменной кладки;
Yf— 1,1 - коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса
стены;
473
^р=(^+3-^)гя-14,56-{(4>6+1.8)+3-(5,06+
+0,672-2,4)] 0,95=365,4 кН.
Ni-Ncn+N^ 212,4+365,4=577,8 кН.
Опорная реакция ригеля, приложенная на рассчитываемый
простенок, равна
Р- 0,95(5,06+0,672-2,4) -5,2-5,6/2= 92,3 кН.
Эксцентриситет опорной реакции ригеля равен
е=й/2-п/3 = 0,51/2-0,25/3=0,172 м.
Изгибающий момент в сечении простенка на уровне верха
оконного проема равен
М=РеН^ !Н„ =92,3-0,172-2,6/3,3 = 12,51 кН-м.
Несущую способность сечения простенка определяем
по формуле (3.6).
Эксцентриситет расчетного продольного усилия равен
e0=M/N= 12,51/577,8=0,022 м < 0,7у - 0,7й/2- 0,7-0,51/2=
=0,178 м - расчет по раскрытию трещин в швах кладки не требу-
ется (у - расстояние от центра тяжести сечения до края сечения
в сторону эксцентриситета).
А = 51 • 120- 6120 см2- 0,612 м2 > 0,3 м2 - расчетное сопротив-
ление кладки не снижается.
Ас= А-(1-2-е0Д)= 6120-(1-2-2,2/51)= 5592 см2;
hc-h-l-eo^ 51-2-2,2= 46,6 см; сг=750 (табл. 2.14);
/0= 3,3-0,9= 2,97 м; l0/h= 2,97/0,51=6,0; (р- 0,95 (табл. 3.2);
Л he = Нзт/кс = 3,3/0,4 66 = 7,08; (рс= 0,923; ^ = ( ^ +
+ $.)/2=(0,95+0,923)/2=0,936 (рассчитываемое сечение находит-
ся за пределами средней трети высоты этажа (см. п. 3.2), однако
в запас пренебрегаем незначительным увеличением <р);
При h - 51 см > 30 см т^= 1,0; ar* t+e0/k= 1+ 0,0244/0,51=
-1,048<1,45.
tfm=l,0- 0,936’ 1,1- (100)- 5592- 1,043 - 600509Н -
=600,5 кН > Wj-577,8 кН - несущая способность простенка до-
статочна.
474
2600
i
Рис. 8.5. Грузовая площадь для определения нагрузки на простенок первого
этажа от собственного веса стены: 1 — учитываемые участки стены при опре-
делении нагрузки
475
Пример 4, Внецентренно сжатый элемент
Требуется запроектировать продольную наружную стену
одноэтажного однопролетного производственного здания с уп-
ругой конструктивной схемой. Пролет здания 24 м, длина - 48 м.
По торцам здания располагаются поперечные кирпичные стены.
Несущими конструкциями покрытия здания являются стальные
фермы, расположенные с шагом 6 м и опирающиеся на несущие
простенки стены. По фермам укладываются сборные железобе-
тонные плиты и устраивается теплая кровля. Стена опирается на
каменный фундамент в уровне бетонной подготовки под полы.
Высота стены до уровня опирания на нее ферм покрытия 6 м. В
стене устраиваются оконные проемы шириной 1,84 м и высотой
3,6 м. Низ оконных проемов располагается на отметке 1,0 м, верх
- 4,6 м. Поперечное сечение простенков (несущих, расположен-
ных под опорами стропильных ферм, и самонесущих) 116x51 см
(рис. 8.6). Кладка стен выполняется из полнотелого силикатного
кирпича марки 100 на цементно-песчаном растворе марки 50.
Упругая характеристика кладки а-750. Расчетное продольное
усилие в уровне верха оконного проема от опорного давления
фермы и нагрузки от собственного веса участка стены, располо-
женного выше верха оконного проема, равно N- 530 кН. Стропиль-
ная ферма опирается на стену через опорный стальной лист с разме-
рами bxh в 20-25 см на глубину а = 25 см. Опорная реакция, переда-
ющаяся на стену от стропильной фермы, равна Р = 490 кН. Уро-
вень ответственности здания II (нормальный) - уп - 0,95.
Решение. Выполняем сравнение р = Hjh с предельно допус-
тимым значением, используя данные табл. 5.2,5.3 и 5.4. Свобод-
ная длина стены (длина здания) 7=48 м > 3,5 Н= 3,5-6= 21 м, по-
этому к значению b по табл. 5.2 для I группы кладки вводим по-
правочные коэффициенты по табл. 5.3: а) учитывающий наличие
проемов К, = yjAjA,, = yl2 l,\6 0,Sl/6 0,5l = 0,622;
б) учитывающий, что /-=48 м > 3,5-Н= 3,5-6= 21м, К2= 0,8;
К = К{ • К2 = 0,622-0,8 = 0,498 - полученное значение коэффи-
циента меньше коэффициента снижения гибкости, установлен-
ного для столбов, который при меньшем размере поперечного
сечения столба 50-69 см равен 0,65 (прим. 1 к табл. 5.3). Поэтому
окончательно принимаем К“0,65. Тогда допустимое предельное
отношение составит р = 25 0,65 = 16,25 , что больше принятого
476
в примере р = 6,0/0,51 = 11,76, т. е. требование по гибкости удов-
летворяется.
Рис. 8.6. К расчету простенка одноэтажного производственного здания
Эксцентриситет опорной реакции стропильной фермы равен
е = Л/2-я/3 = 0,51/2-0,25/3=0,172 м.
Изгибающий момент в сечении простенка на уровне верха
оконного проема равен
М = /Нэт = 490-0,172-4,6/6,0 = 64,6 кН-м.
Несущую способность сечения простенка определяем
по формуле (3.6).
Эксцентриситет расчетного продольного усилия равен
е0 = Л//ЛГ = 64,6/530 = 0,122 м< 0,7-^ = 0,7-0,51/2 = 0,178 м -
расчет по раскрытию трещин в швах кладки не требуется.
Л» 51-116» 5916 см2 = 0,5916 м2 > 0,3 м2;
Лс» Л-(1-2-е^Д)= 5916-(1-2 12,2/51)-3085,6 см2;
Лс=А-2-е0» 51-2-12,2» 26,6 см; /0= 1,5-Н=1,5-6» 9 м (см. табл. 3.3);
lo/h- 9,0/0,51= 17,64;.^* 0,639 (см.табл. 3.2); H9m/hc-
=6,0/0,266= 22,55;
(рГ 0,519; ^-(^+^f)/2=(0,639+0,519)/2-0,579;
6^=1+0,122/0,51» 1,239< 1,45; 1,0, так как Л= 51 см >30 см;
477
Расчетное сопротивление кладки равно /?=0,85-1,5
= 1,275 МПа, где №=0,85 - коэффициент по прим. 1 к табл. 2.1.
Nte,-1,0 -0,579 -1,275-( 100)3085,6 1,239= 282227 Н= 282.2 кН
< N=530.0 к! 1 - несущей способности простенка недостаточно.
Повышение несущей способности простенка может быть
осуществлено но двум вариантам:
а) увеличением прочностных характеристик применяемых
для кладки материалов (марки кирпича и раствора);
б) армированием кладки поперечными сетками.
Расчеты, выполненные по варианту а), показывают, что при
принято!'! толщине стены 51 см прочность простенка обеспечива-
ется только при использовании для кладки кирпича марки 250 и
раствора марки 200 (/?-0.85-3.6-3,06 МПа) пли кирпича марки
300 и раствора марки 150 (Я=0.85-3,6=3,06 .МПа). Однако, ука-
занные марки кирпича нашей промышленностью практически
не выпускаются, поэтому этот путь реализовать нереально. Кро-
ме отмеченного пути повышения несущей способности простен-
ка (степы) можно увеличить его толщину.
Рассмотрим вариант повышения несущей способности про-
стенка б), т. е. с армированием его ортогональными сетками из
холоднотянутой проволоки класса В500(Вр-1). Так как
<?0=О,122 м > 0.17-Л=0,17-0,51 =0,0867 см и 4= 17,64 > 15, то попе-
речное армирование прочности кладки не повышает. В связи
с этим увеличиваем толщину стены, принимая ее равной 64 см
(2,5 кирпича) при сохранении первоначально принятых марок
материалов. В этом случае е = 0,64/2 - 0,25/3 = 0,237 м.
Л/=490-0,237• 4,6/6.0=89,03 Мк! I-м; 540.6 кН (с учетом увели-
чения нагрузки от собственного веса степы); с = 89,03/540,6^
=0,165 м > 0,17-/?= 1,17-1,64=0,109 м, поэтому смещаем опорную
пластину стропильной фермы на 8 см от внутренней плоскости
стены.
Тогда в = 0,64/2 - (0.25/3+0,08)=0.157 м;
jV/—490-0,157-4,6/6,0=58.98 к11-м;
^=58,98/540,6=0,109 м=0.17-0,64=0.109 м;
9,0/0,64= 14.06 < 15 применение поперечного армиро-
вания приемлемо. При отсутствии поперечного армирования
с учетом увеличения толщины стены до 64 см ее несущая способ-
ность составит: Д-116-64=7424 см2; Л,.= 7424 (1-2-10.9/64)=
=4895.2 см2; Лг= 64-2-10,9= 42,2 см;
478
Пр» ЯА- 14,06; 0,728: х,»’ 6.0/0.422= 14,21; fl = 0,725;
(РГ( <Р * fl)/2=(0,728+0,725)/2=0,726; со= 1+ 0.109/0,64 =
--1,17< 1,45; nig= 1,0 так как Л-- 64 см > 30 см;
A^v=1.0 0.726-1,275(100)-4895,2-1.17= 530155 Н=
-530,15 кН < Л-540.6 кН - несущая способность простенка
не обеспечивается незначительно, поэтому целесообразно повы-
сить марку раствора до 75 носравнению с применением попереч-
ного армирования, В этом случае расчетное сопротивление клад-
ки /?=• 1,7 М11а и = 706,8 кН > Л'= 540.6 кН - прочность про-
стенка обеспечена.
8. 2. Кладка с поперечной сетчатой арматурой
Пример 5, Ilei ггральносжатый элементе поперечной сетча-
той арматурой (задача 2-го типа)
Требуется выполнить подбор сечения кирпичного столба
подвала, рассмотренного в примере 1, в случае армирования его
поперечными сетками. Данные для расчета по характеристикам
материалов кладки и величине действующих на столб нагрузок
те же, что и в примере 1. Дополняя их необходимыми сведения-
ми по арматуре, отметим, что сетчатое армирование будет осуще-
ствляться из обыкновенной холоднотянутой проволоки класса
В500(Вр-1), расчетное сопротивление которой в кладке
Л\ = 250 М11а (табл. 1.16), а нормативное - /?<и ~ 500 МПа.
Задача сводится к подбору минимально возможных разме-
ров поперечного сечения столба подвала, позволяющих удовлет-
ворить условию (4.1).
Решение. Принимаем максимально возможное значение
расчетного сопротивления армированной сетками кладки сжа-
тию Яхк= 2.0/?- 2-1,7= 3.4 МПа.
По формуле (4.2) определяем необходимый процент арми-
рования. обеспечивающий прочность кладки /?чх
и = 100% = 100% = 0,347%
2R 2-250
Учитывая допустимые границы армирования, можно записать
pmin = 0.1 % < // = 0.347% < // = 50 - R/Rs = 50• 1,7/250 = 0.354%
Принимая диаметр стержней сеток (h 5 мм, 0,196 см2
479
и размер ячеек сетки с= 4,5 см, определяем необходимый шаг се*
ток s по высоте кладки из выражения (4.4)
5=^-100%=^^-100=25,1см.
д-с 0,347-4.5
Выражаем полученное значение $ через эквивалентное чис-
ло п рядов кладки. Значение 5 получаем при суммировании вы-
соты ряда кирпичной кладки hpKJt =“6,5 см (высота кирпича)
и толщины шва 1-1,2 см, т.е. 7,5-7,7 см.
Тогда s=25,l/7,7=3,26п.
Устанавливаем сетки с шагом $, равным трем рядам кладки,
что не выходит за пределы эффективного армирования 2-5 ря-
дов кладки.
Упругая характеристика кладки с сетчатым армированием
по формуле (2.10) равна =1000-3,4/6,87 = 494, где
^=2 -1,7 = 3,4 МПа,
• = 2-1,7+2-0,347-500/100 = 6,87МПа (по формуле 2.12).
Принимая тя -р = 1,0, вычисляем в первом приближении
размеры поперечного сечения армированного столба из условия
прочности (4.1)
А =——-----= -?11930 = 2741 см2, а = -7л =>/2741=52,4 СМ
w, VR* 1-3,4 (100)
(для сравнения смотри размеры поперечного сечения столба
в примере 1).
Исходя из размеров стандартного кирпича и наличия швов
между ними принимаем а - 64 см. Так как А = 0,642 = 0,4096 м2 >
0,3 м2, то расчетное сопротивление кладки не снижается.
По найденным размерам поперечного сечения столба и вы-
численной упругой характеристике кладки уточняем значение
произведения <р, принимая 10 = 0,9 • = 0,9 • 300 = 270 см.
По линейной интерполяции по табл. 3.2 ср = 0,983,
= 1,0 т.к. h - 64 см > 30 см. Тогда
. 100% = 1~1‘0,983100%=1,7% < 5% _
кА, ’1
неравенство удовлетворяется.
480
Расчет по прочности на этом заканчивается.
Согласно требованиям табл. 5.2,5.4 размер поперечного се-
чения столба должен быть не менее 25 0,65 - 16,25 см. Так как
а = 64 см > 16,25 см, требование табл. 5.2,5.4 удовлетворяется.
Пример 6. Центрально сжатый элемент с поперечной сетча-
той арматурой (задача 1-го типа)
Определить несущую способность кирпичного столба
с размерами поперечного сечения 51x51 см первого этажа, рас-
сматриваемого в настоящем разделе здания, используя возмож-
ность увеличения прочности кладки на сжатие за счет попереч-
ного армирования до величины R* = 2,0-7?.
Виды материалов для кладки столба и значения нагрузок
приведены в описании рассматриваемого здания. Для кладки
применяется кирпич марки 125, раствор - марки 50; расчетное
сопротивление кладки R = 1,7 МПа. Упругая характеристика
кладки а = 1000 > группа кладки - I. Высота этажа Нэт =3,3 м.
Решение, При А{р =29,12 м2, А, =9м2, =0,4+0,б/^29,12/9=0,734.
^л| = 0,4+(0,734 - 0,4)/>/3 =0,593.
Расчетное продольное усилие, действующее на столб, равно
= <29,12 • [(4,6+1,8)+3 (5,06+0,593 • 2,4)]} • 0,95 • 1,05 = 751,9 кН.
Несущую способность столба определяем по формуле (3.2),
где А = 51-51 “ 2601 см2; так как h = 51 см > 30 см, то mg = 1,0.
Расчетная высота столба 1о = 0,9-3,3= 2,97 м, =2,97/0,51 =5,82
по табл. 3.2 0,963; А - 0,2601 м2 < 0,3 м2 - расчетное сопротивле-
ние кладки умножаем на коэффициент условий работы ус = 0,8.
МС€Ч=1- 0,963- 0,8- 1,7- (100)- 2601 “ 340647 Н - 340,6 кН <
М=751,9 кН - несущая способность простенка не обеспечивается.
Так как при повышении несущей способности столба попереч-
ным армированием сетками расчетное сопротивление кладки мо-
жет быть увеличено до величины Ra =0,8-2,0-1,7 = 2,72 МПа,
то в этом случае 681,3 кН < М-751,9 кН и несущая способ-
ность столба также не обеспечивается.
31 А. И. Бедов. А. И. Габитов
481
Поэтому, наряду с использованием арматурных сеток, но
вышаем прочность применяемых для кладки материалов, прими
мая марку кирпича 125 и марку раствора 100; расчетное сопро-
тивление кладки R * 2.0 МПа.
0,963- 0,8- 2,0-(100)- 2601-400762 11=400.8 кН.
Расчетная несущая способность столба N<x.., оказалась в 1,88
раза меньше расчетной продольной силы N.
Определяем необходимое К^-0,8- 2.0- 1,88- 3,01 МПа.
Армирование столба принимается ортогональными сетками
из холоднотянутой проволоки класса В500(Вр-1) с расчетным
сопротивлением /?д = 250 МПа (табл. 1.16).
Процент сетчатого армирования определяем из формулы (4.2)
_ J.01- 0,8 2,0 100% = 0 % > 0
2-250
принимаем х* = 50-
0.8-2.0
" 250
= 0,32%.
2-0.32-250
Уточняем Ra - 0.8 • 2.0 +-—— = 3,2 М11а.
По формуле (2.6) определяем
„ > с 2-500-0,32 , .
2-0,8-2,0i- — -6.4 МПа, глс RM1 = 500 МПа
(табл. 1.16). По формуле (2.10) определяем
20.8-2.0
= 1000 —бТ~ = 500: 5182; °’916'
Проверяем расчетную несущую способность столба по фор-
муле (4.1):
1- 0.916- 3,2- (100)- 2601-= 762,41 кН > N =• 751,9 кН -
следовательно, несущая способность столба, армированного сет-
чатой арматурой, при //= 0,33% достаточна.
Арма! ура в виде сварных сеток из проволоки 04 мм уклады-
вается через три ряда; .$ =3-7,7 = 23,1 см: Asl = 0,126 см2. Согласно
(4.5) при с = С/// = 2-/lw-r-100/r!-.$; отсюда с = 2-As/-100/m-s =
=2-0,126-100/0,33-23,1 * 3,30 см. Укладываем по 1604 В500
(Вр-I) в каждом направлении; тогда с =* 3,3 см (15-3,3=49,0 см).
402
8.3. Каменные элементы, усиленные обоймой
Пример?. Центрально сжатый элемент, усиленный железо-
бетон । ton обоймой
Требуется запроектировать усиление кирпичного столба
подвала здания, рассматриваемого в настоящем разделе, в связи
с надстройкой здания на два этажа. Характеристики материалов
кладки, геометрические размеры поперечного сечения столба и
его размеры по высоте приняты из примера 1 (рис. 8.3). Кладка
столба повреждений не имеет. В надстраиваемых этажах предпо-
лагается сохранение существующей в здании структуры пере-
крытий и действующей на них временной нагрузки. Также со-
храняется и структура покрытия.
Решение. Определяем величину нагрузки, которая будет
действовать на столб после надстройки здания на два этажа.
При Afp = 29,12 м2; А9 м2; ~0,734;
= 0,4+(0.734 - 0,4)/Тб=0,536;
=29.12 [(4.6 +1.8) + 6-(5,06 + 0.536-2.4)] 0,951.05 = 1292,0кП.
Рис. 8.7. Усиление столба подвала железобетонном обоймой
483
Несущая способность столба при окончательно принятых в
примере 1 размерах поперечного сечения 11x11 см равна
Nce4 = 1 • 1 • 1,7(100) -772= 1007930 Н= 1008 кН < W = 1292,0 кН -
прочность столба не обеспечивается.
Необходимое увеличение несущей способности столба осу-
ществляем путем устройства железобетонной обоймы, толщину
которой по конструктивным соображениям принимаем мини-
мальной, равной 6 см. Бетон обоймы тяжелый класса В7,5, про-
дольное армирование из 8 стержней 010 мм класса А240, попе-
речное - из стержней класса А240 диаметром 6 мм с шагом
5 “ 15 см (рис. 8.7).
Несущую способность столба, усиленного железобетонной
обоймой, определяем по формуле (7.12). Принимаем, что про-
дольное усилие (опорная реакция ригеля) непосредственно
на обойму не передается; коэффициент условий работы железо-
бетона принимаем ть • 0,35.
Определяем процент армирования поперечными стержня-
ми (хомутами)
// = r,100/Kf=2 Л,-100-(Л+Ь)/А4>-5 =
= 2-0,283 (77+ 77)-100/77-77* 15 =0,098%
Площадь продольной арматуры л' = 8-0,785 = 6,28см2;
Аь = (85 + 85) *2 *4,0 = 1360 см2
Коэффициент <р принимаем в запас прочности как для кир-
пичной кладки, учитывая высоту сечения с обоймой; а -1000;
^=270/89 = 3,03; $7 = 1,0; /?6=4,5 МПа; по табл. 1.17
=43 МПа; R„ =150 МПа.
Расчетная несущая способность столба с обоймой равна
N
™сеч
3*0,098 150
- .0,5929 +
1+0,098 100J
+0,35*4,5*0,136+43-6,28-10
•10
= 1487,2 кН > N = 1292,0 кН - принятое усилие столба достаточно
484
Пример 8, Внецентренно сжатый элемент, усиленный сталь-
ной обоймой
Требуется запроектировать усиление простенка первого
этажа здания, рассматриваемого в настоящем разделе (рис. 8.1),
в связи с надстройкой здания на два этажа. Характеристики ма-
териалов кладки, геометрические размеры поперечного сечения
простенка и его размеры по высоте приняты из примера 3
(рис. 8.5). В кладке простенка имеются небольшие начальные
трещины в отдельных кирпичах и вертикальных швах, а также
отмечается наличие утолщенных швов низкого качества. Это
свидетельствует о том, что напряжение в кладке достигает при-
мерно 0,7J?u (временного сопротивления). На простенок
до надстройки здания действует вертикальное расчетное усилиё
N = 503,2 кН, приложенное с эксцентриситетом е0 = 0,0248 м
по направлению размера h = 51 см (опорная реакция ригеля со-
храняется).
Решение. Определяем величину нагрузки, которая будет
действовать на простенок после надстройки здания на два этажа
=212,4+[(1,0+0,7)-2+1,6-2-1,2]-0,51-18-1,1 0,95 = 281,85 кН.
При Агр = 14,56 м2; At = 9 м2; = 0,872;
Гя1 = 0,4 + (0,872 - 0,4)Д/5 =0,611;
^=(WmK+5.W„,)r„=14.56[(4,6 + l,8)+5-(5,06 + 0,611-2,4)]-
•0,95 = 539,9 кН,
^ = ^+^=281,85 + 539,9 = 821,75 кН; е - 0,172 м, М -
12,51 кИ-м (см. пример 3); е0 = 12,51/821,75 = 0,0152 м < 0,7-^-
0,178 м - расчет по раскрытию трещин в швах кладки не требует-
ся. А = 0,612 м2 > 0,3 м2 - расчетное сопротивление кладки
не снижается.
Ас- 6120(1 - 24,52/51) - 5755 см2;
hc- 51-2 1,52 = 47,0см; а-750;
10 - 2,97 м; Ah - 6,0; <р- 0,95; ЯАс = 3,33/0,470 - 7,09; <рс - 0,923;
= (^+^.)/2=(0,95 + 0,923)/2 - 0,937;
= 1,0; й) = 1+ 1,52/51 = 1,03 < 1,45;
NC€4 - 1,0-0,937- 1,1- (100) 5755-1,03 = 610963 Н - 611 кН <
=821,75 кН - прочность простенка не обеспечивается.
485
Необходимое повышение несущей способности простенка
осуществляем путем устройства стальной обоймы.
Требуемую величину увеличения несущей способности
простенка за счет поперечной арматуры (планок) обоймы опре-
деляем по формуле (7.11), где ^ = 1-2-0,0152/0,51=0,940;
<р~ (р^ = 0,937; тк = 0,7.
Хомуты обоймы принимаем из полосовой стали (сталь
ВСтЗсп), а вертикальную арматуру обоймы (уголки) по конст-
руктивным соображениям из 41 50x5 мм. Принятые материалы
обоймы аналогичны стали класса А240; ио табл. 1.17 -43 МПа
и Я*. = 150 М Па. По формуле (7.14 ) z; = I - 4 • 0,0152/0,51 = 0,88.
Согласно формуле (7.11)
-т -тк-R- A-R- А -
Л * М у
0,88—±^——-0.612 10’=——1_75--------I 0,71,1 0.612 10’-
I+2,5/7 100 0,940 0,937
-43,0 • 19,2 • 10 1 • 10’,откуда /7 = 0.35 %
!-!
Рис. 8.9. Усиление простенка первого этажа стальной обоймой
Принимаем расстояние между осями планок обоймы
5 = 40 см (кратно высоте простенка) ( <h; <404 уголков; < 50 см)
и определяем их сечение из условия vu -100/гА =0,35% .
486
По формуле (7.15)
2-Л -(51 + 120)100
0.35 =--, A, = 2,50 см2.
51-120-40 х
Принимаем полосу сечением 50x5 мм; ЛА. = 2,5 см2. Учиты-
вая, что Л/Л = 120/51 = 2,35 > 2,0, устанавливаем дополнительные
поперечные связи из стержней 010 Л24О в середине длины сече-
ния с шагом по высоте обоймы 50 см (равен шагу планок). Обой-
ма устраивается на высоту оконных проемов и оштукатуривает-
ся цементно-песчаным раствором толщиной 25-30 мм (рис. 8.8).
8.4. Каменные перемычки
11ример9. Расчет каменной перемычки надоконным проемом
Требуется рассчитать рядовую кирпичную промежуточную
перемычку надоконным проемом шириной / = 120см (рис. 8.1).
Виды .материалов кладки и их характеристики принимаются из
описания рассматриваемого здания и примера 3 (кирпич марки 75,
раствор марки 25, расчетное сопротивление кладки R = 1,1 МПа).
Плотность кладки у- 1.8 т/м2 (табл. 1.2), толщина стены 51 см.
Кладка перемычки производится в летнее время. Па перемычку
действует нагрузка только от собственного веса перемычки и
вышележащей кладки, так как железобетонные ригели, воспри-
нимающие нагрузку от перекрытий, опираются на простенки
(рис. 8.1).
Решение. Конструктивная высота перемычки (табл. 6.3) =
=0,25-1,2 = 0,3 м > 4-7,7 = 29,8 см (4 ряда кладки); расчетная высо-
та перемычки с = 7/3— 1.2/3 = 0,4 м (при отсутствии нагрузок от
перекрытий). Так как с = 0,4 м > Л*= М м. то принимаем с - =
-*0,3 м (только для рядовых перемычек).
Расчетная распределенная нагрузка от 1 п.м. кладки высо-
той //3 равна q = 0,51 0,4-18-1,1*“ 4.04 кН/м.
Изгибающий момент в середине пролета перемычки от рас-
пределенной нагрузки равен
4 04-1.2”
Л/ = -^——=0.727 К11-м
8
Из табл. 6.4 d ” 0,15-е = 0,15-0.3 = 0.045 м, тогда расчетный
487
распор но формуле 6.11 равен Н -- 72700/(40 -2-4.5) = 2345 М, а эк-
сцентриситет его приложения е. = - 0.045 = 0,105 м.
Так как оба размера расчетного сечения перемычки (шири-
на b = 51 см, высота с- 30 см) больше или равны 30 см, то незави-
симо от характера нагрузки = 1,0.
Расчетное сопротивление кладки R = 0,8-1,1= 0,88 Ml 1а, где
0,8- коэффициент условий работы %, учитывающий, что сечение
перемычки Д= 0,51-0,3=0,153 м2 < 0,3 м2; площадь сжатой части
сечения равна Лг = 51-30(1 - 2-10,5/30) - 459 см2; коэффициент
по формуле (табл. 3.4) си = I-НО,5/30 = 1.35< 1.45.Коэффициент
продольного изгиба (р = 1,0 (небольшой пролет и перемычка за-
жата в кладке).
Определяем несущую способность перемычки
Л; = 1-1-0,88-(1оЬ)-459-1.35 = 54529 Н - 54,5 кН > /V = II =
=2,345 кН - прочность перемычки обеспечена.
8.5. Каменный фундамент под столб
Пример 10. Центрально загруженный каменный фундамент
под кирпичный столб
Требуется запроектировать каменный фундамент. Кладка
фундамента выполняется из бутобетона. Марка бутового камня
100, класс бетона по прочности на сжатие В3,5. Расчетное
сопротивление бутобетона сжатию /?= 1,8 МПа (табл. 2.8). Рас-
четное сопротивление грунта основания /?г/>=0,24 МПа.
На фундамент опирается кирпичный столб сечением 64x64 см
(см. пример 5), расчетная нагрузка от которого на фундамент
равна Л'тя,= 931,93 кН.
Решение. Определяем нормативное значение нагрузки, дей-
ствующей на фундамент, при среднем значении коэффициента
надежности по нагрузке = 1,15
/V. = <,///' =931,93/1,15 = 810,37 кН.
488
Принимая приближенно собственную массу фундамента
к грунта на его обрезах равной 10% от Nu, находим размер по-
дошвы квадратного в плане фундамента
аФ
1J 810370
0,24 (100)
= 192.7 см.
Принимаем a;j = 200 см.
Из табл. 6.1 для бутобетона при расчетном давлении
на грунт
p = l,b/V/^=l,1-931,93 10э/2002-(100) = 0>256 МПа > 0,250 МПа
получаем k= 1,5.
Определяем высоту фундамента по формуле (6.4)
-1,5 = 102 см.
„ 200-64
Округляем высоту фундамента до Нф=\ 10 см, принимая тем
самым к^2 НфЦа( -b) = 2-110/(200-64) = 1,617.
В соответствии с рис. 8.10 конструируем фундамент.
По найденным вф и Нф строим «пирамиду сжатия», а затем, раз-
бив высоту на три ступени, описываем контуры фундамента.
Проверяем прочность фундамента на местное сжатие под
подошвой кирпичного столба из условия N<NC, где Л'- определя-
ется по формуле (3.9);
4=й:=0,642=0,41 м2; Л = (6 + 2-с/Л)2 =(64 + 2-40/1,617)2 =1,287 м2;
г = lfA/A^ = ^/1,287/0.41 = 1,464< £ = 1.5 (табл. 3.5);
яс = г-/? = 1.464-1.8 = 2,635 МПа;
1,0; d = 1,5- 0,5-^= 1,5 - 0,5-1 = 1,0;
Nc = !,()• 1,0- 2,635- (100)4100 = 1080432 Н - 1080,4 кН > N=
= 931,93 кН - прочность фундамента на местное сжатие доста-
точна.
Примечание. При недостаточной прочности фундамента
на местное сжатие в основании столба следует устроить распуш-
ку с обоснованием расчетом достаточности ее размеров в плане.
489
490
Рис. 8.10. Фундамент под каменный столб
ы
1140
1570
2000
8.6. Стена подпала
Пример 11. Расчет стены подпала
Проверить несущую способность стены подвала рассматри-
ваемого здания. Расчет выполняется для глухою участка стены
с длиной, равной расстоянию между поперечными осями,
т. е. В = 5,2 м.
Расчетная схема стены подвала принимается в виде одно*
пролетной балки с шарнирными опорами на уровне низа пере-
крытия над подвалом и на уровне подошвы фундамента (бетон-
ный пол в подвале устраиваемся после засыпки пазух грунтом)
(рис. 8.11).
Кладка стены выполняется из крупных пустотелых бетон-
ных блоков высотой 58 см и толщиной 40 см (блоки марки
ФБС). Превышение толщины стены первого этажа толщины
стены подвала: 51 - 40 = 11 см < 20 см (и. 6.65 [ I)). Нормативная
объемная масса бетона (плотность) р - 22 кН/м1 (2200 кг/м1).
Пустотность блоков по среднему горизонтальному сечению со-
ставляет 22%, а по объему - 20%. Блоки изготовлены из тяжело-
го бетона класса В7,5, кладка из них выполняется на цементно-
песчаном растворе марки 50. Упругая характеристика кладки
а-1500.
Расчетное сопротивление кладки сжатию равно
/?= 1,1-2,7- 0,5= 1,485МПа.
где Xе 1,1-коэффициент условий работы (ем раздел 2.3);
к = 0.5 - коэффициент, учитывающий наличие пустот
волоках (и. 3.12 (1'|).
Высота подвала 3,0 м; глубина заложения подошвы фунда-
мента от пола подвала 0.8 м ( > 50 см); уровень отмостки (грунта)
ниже уровня пола первого этажа 0,6 м; толщина стоны пазом ион
части здания (первого этажа) 51 см (2 кирпича), внутренняя
плоскость которой совпадает с плоскостью стены подва-
ла (рис. 8.10).
Объемная масса грунта pz// = 1600 кг/м* (16 к! 1/м*); расчет-
ный угол внутреннего трепня грунта (р^ 33°; временная норма-
тивная нагрузка на поверхности земли р=10 кН/мл коэффици-
ент надежности для этой нагрузки yf•= 1,2; коэффициент надеж-
ности ио нагрузке для грунта у{'р - 1,2.
491
д
Рис. 8.11. К расчету стены подвала: а - разрез стены; б - расчетная схема;
в - эпюры изгибающих моментов; г - суммарная эпюра изгибающих моментов;
д - вспомогательный чертеж к определению балочного момента
Расчетная высота стены 10 = 3,25 м (рис. 8.11).
Гибкость элемента (стены) Ah = l0/h • 3,25/0,4 ~ 8,125;
0,946 (табл. 3.2).
Решение. Приведенная толщина грунта от временной
нагрузки = p/rw - 10/16 - 0,625 м.
Нагрузки, действующие на стену:
вертикальные:
-сумма всех расчетных нагрузок, расположенных выше
уровня верха стены (см. пример 3)
492
=[2-152,6+3-(5,.06+0,672-2,4)-14,56-0,95+
+(4,6+l,8)-14,56-0,95+2-1,6-1,2-0,51-18-1,1-0,95+
+(1,0 +0,55) 5,2-0,51-18-1,1-0.95J = 784.8 кН,
где =0,4+0,6714,56/9 = 0,872; F/>| =0,4+(0,872 -0,4)/>/3 =0,672.
При определении Уучтена удвоенная нагрузка от собственно-
го веса стены из примера 3, так как расчет стены подвала выполня-
ется для участка длиной 5,2 м, а также учтена нагрузка от собствен-
ного веса простенков и подоконной части стены первого этажа.
- опорное расчетное давление перекрытия над подвалом
Р = 0,95 • (5,06+0,636 • 2,4) • 5,2 • 5,6/2 = 91,1 кН,
где = 0,4+0,6^/14,56/9 =0,872 ; у<я1 = 0,4+(0,872 -0,4)/Т4 =0,636 .
горизонтальные:
-боковое давление грунта с учетом временной нагрузки
на его поверхности. Верхнюю и нижнюю ординаты эпюры боко-
вого давления грунта надлине расчетного участка стены опреде-
ляем по формулам (6.7,6.8).
q} = 1,2 • 16 • 0,625 • 5,2 • tg2 (45° - 0,5 • 33°) = 18,4 кН/м;
q2 = 16 • (1,2 • 0,625+1,2 • 3,2) • 5,2 • tg2 (45° -0,5 • 33°) = 112,65 кН/м.
Определяем изгибающие моменты в стене подвала от верти-
кальных нагрузок. Так как толщина стены подвала меньше тол-
щины стены, расположенной непосредственно над ней, необхо-
димо учесть случайный эксцентриситет е=4 см, который должен
суммироваться с величиной эксцентриситета равнодействую-
щей продольных сил. Ось стены первого этажа не совпадает с
осью стены подвала, поэтому изгибающий момент на уровне вер-.
ха стены подвала определяем по формуле
М, =М„ +Мр = N, -(e+eJ+P-e,,
где в] - 0,51/2 - 0,4/2 “ 0,055 м;
в2 - 0,4/2 - 0,25/3 = 0,116 м, 0,25 - глубина заделки железобе-
тонного ригеля в кирпичную ютадку стены.
Тогда = -784,8 (0,04 +0,055)+91,1 0,116 = -64,0кН-м.
Изгибающие моменты в стене подвала от горизонтальных
493
нагрузок определяем из расчетной схемы рис. 8.10, применяя
формулы, приведенные в таблице к данному примеру.
Величина изгибающего момента от трапециевидной нагруз-
ки в любом сечении, расположенном на расстоянии х от поверх-
ности земли, определяется по формуле
9г х*
2
M° = Rs(x+b)
b-a
a2 3 22
где RS=TT (91+2-9,)-—7— (112,65+2-18, 4) = 78,5kH;
o * <Q v * 25
в нашем случае l0 =* 3,25 м; a - 3,2 м; b = 0,05 м.
Максимальный изгибающий момент, действующий на рас-
стоянии х0 от поверхности земли:
112,65-18,4
(112,65-18,4)(112,65 + 2-18,4)-3,2
3-3,25
-18,4 =1,77
м.
=78,5(1,77+0,05)-18,4,1,77' —-LZZ_(i 12,65-18,4) = 86,83 кН-м.
2 6 • 3,2
Сечение, в котором действует М°пах> находится от подошвы
фундамента на расстоянии Я, = Я-х0-6 = 3,25-1,77-0,05 = 1,43 м.
Суммарный расчетный изгибающий момент от вертикальных и
горизонтальных нагрузок, расположенный на расстоянии Н\ от
нижней опоры, равен
4=WL-4~- = 86,83 + 64,0-|g = 115,0KH-M.
п. з,2э
Расчетная продольная сила в том же сечении равна
N2 = 784,8 + 91,1 + 5,2-1,82-0,4-22-0,80-1,1-0,95 = 945,5 кН,
где к = 0,80 учитывает пустотность блоков по объему.
Расчет прочности стены выполняем как внецентренно сжа-
того элемента по формуле (3.6). При h - 40 см > 30 см - 1.
В нашем случае суммарная эпюра изгибающих моментов от
всех действующих на стену нагрузок получилась однозначной
(рис. 8.11).
При знакопеременной эпюре изгибающего момента (рис. 3.2,
б) расчет производится в сечениях с максимальными изгибающими
моментами различных знаков. Положение нулевой точки суммар-
ной эпюры изгибающих моментов находится из решения кубичес-
кого уравнения относительно г- расстояния от поверхности грунта
до нулевой точки. Общий вид кубического уравнения имеет вид
^°-Л/1[/о-(х+*)]Ч=О.
Коэффициент продольного изгиба <pt в этом случае опреде-
ляем для части элемента в пределах однозначной эпюры изгиба-
ющего момента при гибкостях Ahtf ~Hi/hci> Ahci-fy/hc?, где Hi
иН2- соответственно расстояния от верхней и нижней опоры до
нулевой точки в суммарной эпюре изгибающих моментов, най-
денной из решения кубического уравнения, приведенного выше;
hc1 и ^с2 ~ высоты сжатой части элементов в сечениях с макси-
мальными изгибающими моментами. Значения hc1 и опреде-
ляют через величины эксцентриситетов для тех же сечений. Для
этих же сечений определяют и значения коэффициента со.
В нашем примере эксцентриситет продольных сил в сече-
нии с максимальным изгибающим моментом М2 равен (рис. 8.11)
еО2=ЛГ2/Л^2 =115,0/945,5 = 0,122 M.
Тогда =й-2-е0 =0,4-2-0,122 = 0,156 м;
3 25
=7П77 = 20ЛЗ; Фс =0,713; fl =(0,946+0,713)/2 = 0,830;
0,156 с ' ”
co = \+ejh = l +0,122/0,4 = 1,3 < 1,45;
Проверяем прочность стены
= 1-0,830-1,485-5,2-0,4 11-2 -0;122|-1,3-10э =1299,8КН-
\ 0,4 ) ’
1299,8 кН > N2= 9455 кН - прочность стены обеспечена.
Относительный эксцентриситет
еа2 “ 0,122 м < 0,7-у - 0,70,4/2 = 0,14 м, поэтому согласно п. 5.1 [1]
расчет по второй группе предельных состояний не производится.
Учитывая, что толщина стены первого этажа больше толщи-
ны стены подвала, необходимо участок стены первого этажа, рас-
положенный непосредственно над обрезом стены подвала
из блоков, заармировать кладочными сетками не менее, чем
в трех швах по всей толщине стены.
495
96?
К расчету стены подвала на действие горизонтальных нагрузок
= 0,064 qll
х0 = 0,578 /0
ф
т(я +2’fc)
А’
R- ь
7*
ч«
R.
X
—
7y[(9i+2g2)-a+
6*/0
“7“ few
-91
77fe+2-ft)
о70
ХажЧж>о=——
Я1~Ч\
<h-<h
Пример 12, Расчет каменного Фундамента под наружную
стену (под стену поддала)
Требуется запроектировать каменный фундамент под
стену подвала. Кладка фундамента выполняется из бутобетона.
Марка бутового камня 100, класс бетона по прочности на сжатие
В3,5. Расчетное сопротивление бутобетона сжатию R ж 1,8 МПа
(табл. 2.9). Расчетное сопротивление грунта основания 0,24
МПа. На фундамент опирается стена подвала, расчет которой
выполнен в примере 11. Как и при расчете стены подвала, расчет-
ная длина участка фундамента принимается равной расстоянию
между поперечными осями, т.е. В = 5,2 м.
Решение. Определяем нагрузку, действующую на фунда-
мент, добавляя к нагрузке в расчетном сечении стены подвала
Ni - 945,5 кН нагрузку от собственного веса участка стены под-
вала ниже указанного сечения и принимая предварительно вы-
соту фундамента равной 60 см (см. пример 11)
N = 945,5 + 5,2-0,83-0,4-22-0,8-1,1-0,95 = 977,25 кН.
Нормативное значение нагрузки, действующей на фунда-
мент, при среднем значении коэффициента надежности по на-
грузке =1,15 равно
=977,25/1,15 = 849,8 кН.
Принимая приближенно собственную массу фундамента и
грунта на его обрезах равной 5% от находим размер подошвы
фундамента
А _k’Nn 1,05-849800
ф~ Rv 0,24 (100)
= 3717,8 см2.
При расчетном участке фундамента В = 5,2 м его ширина
Аф 3717,8 .
равна я =—=----------=71,5см.
F ф В 520
Конструктивно принимаем ширину фундамента
аф- 80 см, устраивая выступы по 20 см в каждую сторону от гра-
ней стены подвала.
Из табл. 6.1 для бутобетона при расчетном давлении
на грунт
р = 1,05-977,25-103/520-80-(100)=0,246 МПа < 0,25 МПа,
получаем к * 1,25.
'>*> Л М ГA tjt г^;..
497
Определяем требуемую высоту фундамента
,. 80-40 ,
Н, -------1.25 = 2э см.
Высота ряда при кладке из бутобетона должна быть не менее
30 см, поэтому в данном случае можно принять высоту Нф^ЗО см
или сохранить предварительно принятую Нф=60 см с устрой-
ством одной ступени.
Проверяем прочность фундамента на местное сжатие под
подошвой стены подвала но формуле (3.9)
Д. - 40-520 - 20800 см2; /1 = 80-520= 41600 м
£ = = </41600/20800 = 1,26 <<, = 1.5; у= 1,0; /•/= 1,0;
Л,. = х-К = 1,26 1,8 = 2.268 М11а;
/V, - 1-Ь2,268-20800 (100) - 4717440 И = 4717,4 кН > N=
=977.25 к11 - прочность фундамента на местное сжатие обеспе-
чена.
•J
8.7. Висячие стены
Пример 13.
Требуется проверить прочность кладки висячей стены без
проемов в стадии эксплуатации, опирающейся на фундаментную
железобетонную балку, при следующих данных (рис. 8.12). Вы-
сота стены 7,2 м, толщина - 0,38 м. Балка изготовлена из тяжело-
го бетона класса В15; длина балки 5.96 м, высота поперечного се-
чения h^\2 см, момент инерции приведенного сечения
£>,/=2,79-10’ см1. Балка опирается на обрезы железобетонных
фундаментов, имеющих размер вдоль стены </=90 см. Стена воз-
ведена из керамического кирпича пластического формования
марки 75 на цементно-песчаном растворе марки 50.
При указанных исходных данных /?=1,3 МПа, R,=2 1,3 =
=2,6 МПа. <2=1000, £=0.5 £„ = 0,5-<z-/?w = 0,5-1000-2,6 = 1300 МПа,
£/, = 20,5-103 М Па (стсрмовлажпостиой обработкой).
Решение. Расчетная опорная реакция балки без учета на-
грузки от се собственного веса Л'= 1,1-18-0,38-7.2-5,96/2 = 161.4 к 11.
Жесткость балки по формуле (6.30)
£=0.85-20,5-10*-2,79-10л-1(Г*==48,6 МН/м2, а высота эквивалент-
ного по жесткости условного пояса кладки по формуле (6.29)
498
^0=2Ч’
48.6
---------- 0.92 м
1300 0.38
Длина основания эпюры распределения давления по фор-
муле (6.33) при длине опирания рандбалки
#1=0,43 м< 1,5/f= 1,5-0,42=0.63 м равна ( =0.43 + 0.83 = 1,26м,
где 5^0,9 % = =0,90,92 = 0.83 м.
Площадь смятия At ~ 1,26-0,38~0,478 м2. Так как приданном
расположении эпюры Л= Л,.» =/?=1,3 М Па.
Несущая способность кладки па смятие по формуле (3.9)
при улг/=0,75 (и. 4.13 [ 1 ]) будет
y.=0,75 1.3-(100)-4780=466050 Н ==466.0 кН > W=l61t4 кН,
т.с. прочность кладки на смятие обеспечена.
Для расчета фундаментной балки необходимо определить
величину напряжения а- по формуле (6.34)
а =-----2 |6|4----. = 674.2 кН/м2 (0,674 МПа)
В дальнейшем расчете балка рассматривается как шарнир-
но опертая и загруженная равномерно распределенной нагруз-
кой от собственного веса и треугольными эпюрами давления у
каждого из опорных участков. Максимальная ордината этой
эпюры находится над расчетной опорой, расположенной па рас-
стоянии от торнов балки 2-43/2=28,6 см, и равна
п 1.26-0.286
q = 674.2------------
Чп,м 1.26
•0,38 = 198 кН/.м.
499
Пример 1-4-.
Проверить прочность наружной кирпичной стены коттеджа
толщиной 0,51 м. Стена опирается на стальную однопролетную
рандбалку, состоящую из трех, рядом установленных, стальных
прокатных двутавров 140. Балка расположена в уровне перекры-
тия над подвалом и опирается на стены подвала, выложенные из
крупноразмерных блоков марки ФБС. Длина рандбалки /=6,0 м.
Стена выложена из керамического утолщенного кирпича марки
125 на цементно-песчаном растворе марки 50. Высота стены -
три этажа, высота этажа - 3,0 м. В стене над рандбалкой имеются
два ряда симметрично расположенных оконных проемов шири-
ной 1,3 м. Расстояние от проемов до краев рандбалки 0,9 м. Ши-
рина межоконного простенка 6/" 1,6 м; расстояние между осями
проемов 6=2,9 м (рис. 8.13).
Опорная реакция рандбалки с учетом расчетных нагрузок,
приходящихся на несущую висячую стену, за исключением на-
грузки от собственного веса, равна AM 10 кН. Усилие, приходя-
щееся на межоконный простенок, с учетом понижающего коэф-
фициента 0,3 равно Nf-(0,3-2-410-2,9)/6=l 18,5 кН.
9.000
Рис. 8.13. К расчету прочности кирпичной стены , опирающейся на сталь-
ную однопролетную рандбалку
500
Решение. Момент инерции рандбалки
/-319062= =57,186-Ю'5 м4; £,-210103 МПа;
жесткость рандбалки £,-/=210-103-57,186-10 “5= 120,1М Н/м2.
Расчетное сопротивление кладки /2=0,85-1,7 - 1,445 МПа;
упругая характеристика кладки о-1000; временное
сопротивление кладки /2Ц=2-1,445“ 2,89 МПа. Модуль упругос-
ти кладки по (2.7) равен
£=0,5-1000-2,89= 1,445-Ю3 МПа.
Высоту пояса кладки Но, эквивалентного по жесткости ран-
дбалке, определяем по формуле (6.29)
о
- 120;‘ =1,09
1,445-10’-0,51
м.
Длина участка распределения давления от граней опоры
равна 5у=0,9 Яо=0,91,09-0,98 м. Длина опорного участка
рандбалки ci=0,6 м - 1,5-Л$ = 1,5-0,4=0,6 м. Основание эпюры
распределения давления над опорой рандбалки равно
/с= 0,98+0,6-1,58 м. Площадь смятия Лс-0,8056 м2.
Наибольшее напряжение над опорой рандбалки
= 2-410+118,5 = 955 кПа 0 955мп
' 1,58-0,465
где Ь=0,465 м - суммарная ширина полок двутавров рандбалки.
Напряжение в межоконном простенке равно
118,5
1,6 0,465
= 159,3 кПа (0,16 МПа).
Вследствие наличия проемов в пролете расчетная пло-
щадь при местном сжатии равна площади смятия,
т. е. RC^R =1,445 МПа.
Расчетная несущая способность кладки над опорой ранд-
балки определяется по формуле (3.9)
^=0,75-1,445-0,8056 = 0,873 МН = 873 кН > N=410 кН.
Расчет на действие изгибающего момента и поперечной
силы в рандбалке в данном примере не приводится. Необходимо
отметить, что при определении величины поперечной силы сле-
дует учитывать только часть эпюры давления, расположенную
между точками пересечения верхней грани рандбалки с невыгод-
ным наклонным сечением у опор.
50 /
8.8. Опирание элементов конструкций на кладку
Пример 15. Местное сжатие (смятие) каменной кладки
Требуется проверить прочность кирпичной кладки стены
под опорой сборного железобетонного одиопролстного ригеля
междуэтажного перекрытия над первым этажом здания, рас-
сматриваемого в настоящем разделе (рис. 8.1,8.2). Характерис-
тики материалов кирпичной кладки стены и величина опорной
реакции ригеля Р = 92,3 кН принимаются из примера 3. Ригель
имеет тавровое поперечное сечение со свесами (полкой) в растя-
нутой зоне для опирания плит перекрытия. Класс бетона ригеля
В15. « 20,5-103 МПа (подвергнутый тепловой обработке при
атмосферном давлении); момент инерции поперечного сечения
ригеля /р = 210060 см1; ширина полки ригеля b = 40 см; расчет-
ный пролет 1(г 5.55 м; длина опорных участков (глубина заделки
ригеля в стену) а ~ 25 см.
Решение. ’Гак как Р - 92,3 кН < 100 кН, то укладка опорных
распределительных плит в случае, если это не требуется по рас-
чету. не обязательна.
Коэффициент постели для затвердевшей кладки по форму-
ле (6.21) равен
с = 50-2-1,1/0,4 = 275 МН/м3 = 0,275 кН/см3. Прогиб ригеля
при отсутствии в нем нормальных трещин определяем
по формуле
f_ * _ 5______ 0,3296-555“* _ (
’ 384 0,85-Eh Ip 384 0.85-20,5-10‘-210060 ’ " см’
где q = 2 Р/1 = 2-92,3/5.6 = 32,96 кН/м.
Тангенс угла наклона оси ригеля в середине опорного участ-
ка равен ц>а = 16 /75-4, = 16-1,02/5-555 = 0,00588.
Полезная длина опоры по формуле (6.19) равна
- 53,4 см > а- 25 см - эпюра распре-
деления напряжений подлине опирания будет по трапеции с ко-
эффициентом полноты по формуле (6.24), равным
] 2-92.3
у 0,275-40 0.00588
502
I
= 0275^25 0,00588
1 * 2-0, 0923
= 0.82.
где л\,= 92.3/25-40 = 0,0923 кН/см2 (0,923 Mila).
Расчетная плошальсечения J = (2-51 + 40)-25 = 3550 см", пло-
щадь смятия Л = 25-40 ~ I 000 СМ . £=-^/3550/1000 = 1,525 < £. =2,0,
R = 1.1 1,525 = 1.677 МПа.
Несущая способность кладки при смятии по формуле (3.9)
равна У = 0.82-1.09-1.67 (100)10 ’• 1000 = 149.89 кН,
где d = 1,5 - 0,5 0.82 = 1.09 •
N, = 149.89 кН > Р * к11 “ прочность кладки при местном
сжатии (смятии) под опорой ригеля достаточна.
При недостаточной прочности кладки при местном сжатии
под опорой ригеля на кладку должна устанавливаться опорная
распределительная железобетонная плита марки ПН. Высота
плиты минимальная 15 см, а при Р> 100 к! I она должна оыть нс
менее 22 см. Размеры плиты в плане определяются исходя из ве-
личины напряжений в кладке под плитой.
Распределительная плита должна быть рассчитана па мест-
ное сжатие, изгиб и скалывание при действии местной нагрузки,
приложенной сверху, и реактивно! о давления кладки снизу.
Пример 16. Местное сжатис\(смяхие.кклаД.К1»
Проверить прочность кладки при местном сжатии (смятии)
под опорами одпопролетной с гальной балки перекрыл ия, выпол-
ненной из прокатного двутавра 124. Момент инерции поперечно-
го сечения балки I = 3460-10 5 м \ длина балки 6,6 м, пролет 6,2 м
(в cbctv между поверхностями стен), ширина полки b ~ 0,11э м
(ГОСТ 8239-89), длина опорных концов а -= 0.2 м. Балка нагру-
жена равномерно распределенной расчетной нагрузкой
q = 8,8 кН/м (896 кге/м). включая се собственный вес. Балки
опираются па кирпичные стены толщиной 0,51 м (2 кирпича),
выполненные из силикатного кирпича марки 100 па цементно-
известковом растворе марки 50. Расчетное сопротивление клад-
ки R = 1,5 МПа. Расстояние между балками 1,6 м. Опорная реак-
ция балки Q = 28,0 кН.
503
Решение. Полезную длину опоры определяем по формуле
(6.19). Коэффициент постели с при смятии под концом балки
для затвердевшей кладки определяется по формуле (6.21)
с=50 2 1,5/0,115=1,ЗОМ^МН/м3 (1,ЗО41О5тс/м3).
При равномерно распределенной нагрузке тангенс угла на-
клона оси балки в середине опорного участка определяется
по формуле (6.22)
8,8-6,4310~3
24-2,110’ •346010-’
= 0,0132
* •
2-28-10’
1,304-Ю3 0,115-0,0132
= 0,168 м < а « 0,2 м.
Расчет кладки на смятие под опорами балки производится
по формуле (3.9). Так как полезная длина опоры ад меньше ее по-
лезной длины а, то эпюра распределения напряжений в кладке
под балкой принимается по треугольнику с коэффициентом пол-
ноты у =0,5; J = 1,5-0,5-0,5 = 1,25.
Расчетная площадь сечения
А = (0,115+2 0,51) ♦ 0,168 = 0,19 м2. Площадь смятия
Лс = 0,115-0,168 = 0,0193 м2; £ = ^/о, 19/0,0193 =2,14 >£ =2
(табл.3.5); Rc =2-1,5 = 3,0МПа.
Расчетная несущая способность затвердевшей кладки при
смятии по формуле (3.9) равна
Nc = 0,5-1,25-3,0-0,0193-10’ =36,0кН > Q-28,0 кН - затвер-
девшая кладка под опорой балки удовлетворяет требованиям
прочности.
Аналогично определяется, в случае необходимости, несу-
щая способность свежей кладки при смятии, при этом прочность
раствора принимается равной 0,2 МПа.
Пример 17. Местное сжатие (смятие) кладки
Проверить прочность кирпичной кладки стены под опорами
сборного железобетонного однопролетного ригеля междуэтаж-
ного перекрытия. Кирпичная кладка стены выполнена из кера-
мического полнотелого кирпича пластического формования
марки 75 на цементно-песчаном растворе марки 50. Расчетное
504
сопротивление кладки Л* 1,3*0,85е 1,1 МПа. Толщина стены
51 см. Ригель имеет тавровое поперечное сечение со свесами
(полкой) в растянутой зоне для опирания плит перекрытия.
Класс бетона ригеля В20, Еь^24-103 МПа; момент инерции попе-
речного сечения ригеля 1р=210060 см4. Ширина полки ригеля
6-40 см; расчетный пролет /^-5,65 м, длина опорных участков
(глубина заделки ригеля в стену) Cj-25 см. Ригель нагружен рас-
четной равномерно распределенной нагрузкой #=58,8 кН/м
(включая собственный вес ригеля). Расстояние между осями ри-
гелей 6,0 м. Опорная реакция ригеля Q-166 кН.
Решение. Коэффициент постели для затвердевшей кладки
по формуле (6.21) равен с-50-2-1,1/0,4-275 МН/м3-
=0,275 кН/см3. Прогиб ригеля при отсутствии в нем нормальных
трещин определяем по формуле
/=J_. ----W65^_ =
384 0,85-ЕА-/р 384 0,85-2,4-I03-210060
Тангенс угла наклона оси ригеля в середине опорного участ-
16/ 16-1,82 ЛЛ1
ка равен tga = —— = — = о,и J.
Полезная длина опоры по формуле (6.19) равна
в° у 0,275-40 0,01 =54’9 СМ > а'=25 СМ " ЭПК>РЭ
распределения напряжений по длине опирания будет по трапе-
ции с коэффициентом полноты по формуле (6.24), равным
w =--------!------= 0,828,
* ! t 0,275-25-0,01 ’ ’
+ 2-0,166
где = 0,166 кН/см2 (1,66 МПа).
Расчетная площадь сечения А-(2-51+40)-25°3550 см2; Пло-
щадь смятия Ас-25-40=1000 см2; £ = Л/3550/1000 = 1,525 < <£ = 2,
Яс-1,1-1,525=1,677 МПа.
Несущая способность кладки при смятии по формуле (3.7)
равна ^=0,828-1,086-1,677-(100)-10’3-1000=150,8 кН,
где 1,5 - 0,5-0,828= 1,086.
505
Ncx 150,8 кН < Q = 166 кН - прочность кладки при смятии
под опорой ригеля недостаточна. Для повышения несущей спо-
собности опорного участка кладки устанавливаем сборную же-
лезобетонную распределительную плиту (марки ПП) с размера-
ми в плане 38 х 51 см. Фиксирующая прокладка под опорой риге-
ля отсутствует.
Устанавливаем характер распределения напряжений вдоль
площадки опирания ригеля на кладку и находим положение цен-
тра тяжести эпюры напряжений (положение линии действия
опорной реакции ригеля).
Краевые напряжения по формулам (6.20) равны
О 275-25
amax=l,66+^^y^-0,01 = 1,694 МПа;
0 275-25
= 1,66-^ -0,01 = 1,625 МПа.
Лл
Эпюра напряжений и положение ее центра тяжести показа-
ны на рис. 8.13, а.
Проверим размеры основания ригеля по условию
1,694 МПа< 0,8-1,525*2-1,1 =2,684МПа
В расчетной схеме распределительную плиту заме-
няем поясом кладки, имеющим размеры в плане те же,
что и распределительная плита с эквивалентной по жесткости
высотой, определяемой по формуле (6.16)
Н = = 2 • V204-102 -4,53-КГ*/1 100 0,51 = 0,51М,
где Ер =0,85-£4 = 0,85-24 106 = 20,4 кН/м2 (204-М2 МПа).
7,,-67г?/12='0,51 0,223/12=4,53 10’4 м4 (й=22 см - предвари-
тельно принятая высота плиты);
модуль упругости кладки Е=0,5-Ео = 0.5 a-Rv =0,5 1000*
•2*1,1=1100 МПа.
Проверим достаточность длины распределительной
плиты L, принимая положение равнодействующей давления
от конца ригеля на плиту непосредственно на его торце
(рис. 8.13, б).
Радиус влияния местной нагрузки равен $=^-77/2=
=лг*Нр/2=1,57*0,51-0,8 м.
Используем формулы п.З табл. 6.5
506
а б
в
Рис. 8.13. Распределение напряжений вдоль площади опирания ригеля
на кладку
=13 см; Д2“25 см; а<=13 см < 5=80 см; Я|=13 см; > д2/2-
-25/2-12,5 см;
(а,+аг)4 (0,13+0,25)'
8-(а,3+а’) 8-(0,13э + 0,25э)
Q _ 16610”
|,+ ’ Н*)" 2-0,146 0,51
• „ ., 0,'146
1 + 0,41 —т—-
0,5 5
= 1,152 МПа
2-£ дг Стр (а, +аг) 2-16610'3-0,25
1 “ (а, +а2) а, d 2-а, “(0,13+0,25) 0,13 0,51
1,152 (0,13 + 0,25)
20,13
= 1,61 МПа
507
= 2>Qa2 _<у(д,+«2) = 2-166-10~3-0,25
~ (а, +а2)-а2 d 2 а2 ” (0,13+0,25)-0,25-0,51
1,152 (0,13 + 0,25)
---------------—^ = 0,837 МПа
2-0,25
оу” 1,61 МПа > Я- 1,1 МПа - длины распределительной
плиты недостаточно.
По конструктивным соображениям длина опорной плиты
не может быть увеличена, поэтому увеличиваем ее ширину. Пос-
ледующие расчеты показывают, что достаточными размерами
опорной плиты являются 38 х 77 см, при этом о^-0,763 МПа;
1,066 МПа < Я- 1,1 МПа.
Определяем напряжения вдоль оси опорной плиты, перпен-
дикулярной оси стены по формулам п. 4 табл. 6.5 (рис. 8.13, в),
уточнив величину Я:
Of-12,4 см < s=80 см; ^=12,4 см < а2/2-25,6/2=12,8 см;
«0=1,125- «г1,125-12,4=13,95 см;
2-166-10'3
0,124-0,77
0,796-(0,124 + 0,242)
------= 1,12МПа
0,124
а, =1,12 МПа «Я=1,1 МПа; Г, = .To'^Xn ™ =0’506-
Напряжения вдоль оси опорной плиты, параллельной оси
стены, определяем по формулам п. 8 табл. 6.5:
q~Q/b - 166/0,4- 415 кН/м; 6-0,4 м; 0,38 м; «-0,385 м.
По формуле (6.16) находим (рис. 8.13, г)
Иа = 2• ^2О4-1О1-4,53-10“‘/1100-0,38 = 0,56 м;
166 I0~J
2-0,1395-0,77
• 1+0,41-
0,1395
0,512
= 0,796 МПа;
^2.0 “
4-166-10"3-0,124
0,796-0,77
-0,124 = 0,242 м;
2 а 2-0,385
л- Я+б” 3,14-0,56+0,4
= 0,357;
508
О| =
415-0,4-10~3
2-0,385 0,38
(1+0,357*) = 0,64 МПа;
415-0,4-Ю'3
2-0,385-0,38
(1-0,3572) = 0,495 МПа;
166-10’3 поо,
-----------------= 0,886 •
2 0,64 0,77 0,38
Vх = ^Г^2 = 0,506 0,886 = 0,45.
Расчетную несущую способность определяем по формуле
(3.7) = 0,573 4,1-2926-(100) = 184425 Н = 184,4 кН > Q-166 кН,
где 1,5-0,5-0,45= 1,275; И = 0,454,275= 0,573; Rc-£R =
=1-1,1=1,1 МПа; Лс= 77-38= 2926 см2.
Так как Q= 166 кН > 0,8-^=0,8484,4= 147,5 кН, необходимо
под распределительной плитой выполнить армирование сетками
с ячейкой размером 60 х 60 мм и диаметром стержней 3 мм, укла-
дываемых не менее чем в трех верхних (под плитой) горизон-
тальных швах.
Распределительная плита должна быть рассчитана
на местное сжатие, изгиб и скалывание при действии местной на-
грузки, приложенной сверху, и реактивного давления кладки снизу.
Пример 18- Расчет анкеровки стен
Требуется запроектировать анкеровку перекрытий в кладке
стен. В рассматриваемом здании связь перекрытий и покрытия
со стенами осуществляется через сборные железобетонные риге-
ли, опирающиеся на стены и столбы (рис. 8.1,8.2). В данном слу-
чае анкеровкой служит как трение и сцепление в опорах железо-
бетонных ригелей, так и специальные анкеры, привариваемые к
закладным деталям, установленным в опорных частях ригелей.
Характеристики материалов каменной кладкИ стены принима-
ются из примера 3 (марка кирпича 75, марка раствора 25). Рас-
четное сопротивление анкера из арматурной стали класса А240
Rs = 195 МПа (табл. 1.16).
Решение. Изгибающий момент, действующий на простенок,
в уровне опирания ригеля равен М = Р • е = 92,3 • 0,172 = 15,87 кН -м
(см. пример 3).
509
Растягивающее усилие в анкере определяем ио формуле
(6.26), где А,= М/Н.„, = 15,87/3,3 = 4,81 кН.
Расстояние между анкерами равно шагу ригелей
5,2 м > 3,0 м. т. е. расчет анкеров обязателен.
Определяем расчетное продольное усилие в стене на уровне
опирания ригеля с участка степы длиной 5,2 м
Л;7 ={[(0.5+0.7) + 3 (1.0+0,7)]-5.2^61.61,2} 0.5Ы8-1,10.95 =424,8 кН.
/Уи#7, 365,4 к! I (см. пример 3); /V = 424.8 + 365,4 = 790,2 кН.
Условная опорная реакция Л> = 0,01 -790.2 ~ 7.9 к! I, а растя-
гивающее усилие в анкере Л\= 4,81"? 7,9" 12,71 кН. Требуемое
сечение анкера равно ЛЛ = М/К\ = 12,71 • 10”/200-(100) = 0,636 см2
> 0,5 см*. Принимаем анкер 010 Л240, который приваривается
к опорной закладной детали ригеля. Расчет сварных швов, при-
крепляющих анкер к ригелю, в данном примере не выполняем.
Проверяем прочность заделки анкера (с учетом опорного
участка ригеля) в стену по формуле 6.28, при этом принимаем
а = 30 см и b = 30 см (в качестве поперечного штыря анкера при-
нимается отрезок стального уголка);
V, - 0,9-92.3-10 725-40= *83.0 Н/см2 (0,83 М 11а);
0,11 МПа (табл. 2.9).
2-30 (30 + 30)-|0.11(100) + 0,8-1-0,7-0,83-(100)| = 206928 Н=
=206,9 кН > Ns = 12,71 кН - прочность кладки при срезе по гори-
зонтальным швам достаточна, при этом анализ представленного
выражения показывает, что условие прочности выполняется
даже за счет сил трения по опорной части ригеля.
Примср 19. Расчет пружины для с габплизатора 162]
Требуется подобрать пружину для стабилизатора, обеспе-
чивающего усилие натяжения пояса в пределах от 15 до 20 кН
(ДР = 20 - 15 = 5 кН). Максимальная длина тяжей пояса /=30 м.
Удлинение тяжа относительно кирпичной стены при изменении
температуры наружного воздуха на 40 С Д/=8,4 мм.
Решение. Задаемся наружным диаметром пружины
100 мм с максимальным усилием сжатия в пределах 20-25 к! I.
Пользуясь справочником, выбираем пружину 11 класса
№5417 со следующими геометрическими и рабочими характери-
стиками: диаметр заготовки (проволоки) сс= 20 мм, шаг пружины
510
г = 27,3 мм, максимальная деформация пружины /*\ = 84 мм, рабо-
чая деформация F-2 = 63 мм; сила пружины при деформации: мак-
симальной - Р?= 22,4 к11; рабочей - Pj = 16,8 к! I; высота пружи-
ны U() = 334 мм.
Определяем падение усилия в сжатой пружине при удлине-
нии тяжа Д/-8,4 мм ио формуле:
ЛР =
Л/-Л 8.4-22.4
о — - 2.24 кн <5 кН.
то есть условие выполняется.
Для стабилизации значительных (70 80 кН) усилий натя-
жения пояса эффективно применение стабилизатора, состояще-
го из двух пружин «одна в другой». 11апример, пружины №7108
(диаметр 170 мм) и №5417 (диаметр 100 мм) обеспечивают ста-
билизацию усилия порядка 76 кН. Важным требованием ври
выборе пары пружин является их одинаковая высота.
При отсутствии стандартных могут использоваться и не-
стандартные пружины, рассчитываемые на работу в парс но ус-
ловию совместное'! и деформаций.
8.9. Расчет каменных и армокаменных конструкций
с использованием ЭВМ
Ниже приводятся примеры расчетов ряда каменных и ар-
мокаменных конструкций, выполненных на ЭВМ но програм-
мам и программным комплексам, описанным в разделе 6.9.
Программа «КАМИН» |76]
Пример 1. I (ентралыю сжатый столб.
I Необходимо проверить достаточность несущей способнос-
ти столба из кирпичной кладки, которая выполняется из полно-
телого керамического кирпича пластического формования мар-
ки 100 па цементно-известковом растворе марки 50. Сечение
столба 51x51 см. Здание относится к II (нормальному) уровню
ответственности. Высота этажа 4,2 м. Расчетная продольная
сила, действующая на столб и приложенная в центре тяжести его
сечения, 288,0 кН. Столб имеет шарнирное опирание.
511
Решение:
Коэффициент надежности по ответственности 0,95
Возраст кладки - более года
Срок службы 50 лет
Камень - кирпич глиняный пластического прессования
Марка камня -100
Раствор - обычный цементный с минеральными пластификаторами
Марка раствора - 50
Конструкция
“ZS 51 -32 : * • j • , . .. 2 • • г г = * ‘ 1 — с Высота столба 4,2 м Продольная сила 288 kN Коэффициент длительной части нагрузки 1
Расчетная высота в плоскости XoY Расчетная высота в плоскости XoZ
н т ч
Схема раскрепления Перекрытия сборные Расстояние между поперечными жесткими конструкциями 18 м Коэффициент расчетной высоты 0,9 Схема раскрепления Перекрытия сборные Расстояние между поперечными жесткими конструкциями 18 м Коэффициент расчетной высоты 0,9
Результаты расчета
Проверено по СНиП Проверка Коэффициент использования
п. 4.1 СНиП П-22-81 Устойчивость при 0,888
- центральном сжатии -
Коэффициент использования 0,888 - Устойчивость при
центральном сжатии
512
Пример 2, Внецентренно сжатый столб (простенок),
Оценить несущую способность кирпичного столба внецен-
тренно загруженного расчетной продольной силой Ne295 кН,
приложенной с эксцентриситетом ^*=25 см (эксцентриситет в
сторону ребра). Столб имеет тавровое поперечное сечение высо-
той 103 см, шириной полки 103 см, высотой полки 38 см и шири-
ной ребра 51 см. Кладка столба выполняется из силикатного пол-
нотелого кирпича марки 100 на цементно-песчаном растворе
марки 25. Высота столба 760 см. Столб имеет шарнирное опира-
ние. Уровень ответственности здания II (нормальный).
Решение:
Коэффициент надежности по ответственности 0,95
Возраст кладки - более года
Срок службы 50 лет
Камень - кирпич силикатный сплошной
Марка камня - 100
Раствор - обычный цементный с минеральными пластификаторами
Марка раствора - 25
Объемный вес кладки 1,8 Т/м3
Конструкция
103
Эксцентриситет
продольной силы 25 см
вдоль оси Y
Высота столба 7,6 м
Продольная сила 295 kN
Коэффициент
длительной части
нагрузки 1
Учитывается
собственный вес столба
Расчетная высота в плоскости XoY Расчетная высота в плоскости XoZ
Коэффициент расчетной высоты 0,93 Коэффициент расчетной высоты 1
33 А. И. Бедов. А. И. Габитов
513
Результаты расчета
Проверено по СНиП Проверка Коэффициент использования
п. 4.7 СНиП П-22-81 Устойчивость в плоскости эксцентриситета при внецентренном сжатии 0,822
п. 4.11 СНиП П-22-81 Устойчивость из плоскости эксцентриситета при центральном сжатии 0,41
Коэффициент использования 0,822 - Устойчивость в плос-
кости эксцентриситета при внецентренном сжатии
Примерз. Наружная стена.
Произвести оценку несущей способности наружной стены,
возводимой из кирпичной кладки с применением полнотелого
силикатного кирпича марки 150 на цементно-известковом ра-
створе марки 75. Высота этажа - 330 см, толщина перекрытия -
20 см, расстояние от верха оконных проемов до низа перекры-
тия - 30 см. Оконные проемы в стене высотой 190 см и шириной
120 см. Размеры поперечного сечения простенков: толщина -
51 см; ширина 181 см.
Стена загружена расчетной нагрузкой от перекрытия, не-
посредственно расположенного над рассматриваемым этажом
М=6,32 т/м, приложенной с эксцентриситетом е^”1,8 см. Нагруз-
ка на стену рассматриваемого этажа от вышележащих этажей со-
ставляет 50 т/м.
Решение:
Коэффициент надежности по ответственности 0,95
Возраст кладки - более года
Срок службы 50 лет
Камень - кирпич силикатный сплошной
Марка камня -150
Раствор - обычный цементный с минеральными пластификаторами
Марка раствора - 75
Объемный вес кладки 1,8 Т/м3
514
Конструкция
Высота этажа в свету Н = 3,3 м
Толщина перекрытия t = 0,2 м
Толщина простенка Нпр = 0,51 м
Высота проема h - 1,9 м
Ширина проема d = 1,2 м
Расстояния между проемами
b = 1,81 м
Расстояния от проема до низа
перекрытия е = 0,3 м
Расчетная высота
Коэффициент расчетной высоты 0,95.
Нагрузки по длине стены
Нагрузка от ветра q -
Нагрузки от этажа над стеной
N. - 6,32 Т/м
Еэ - 0,018 м
Коэффициент длительной части нагрузки 1
Нагрузки от вышележащих перекрытий
N-50T/M
Коэффициент длительной части нагрузки 1
Результаты расчета
Проверено по СНиП Проверка Коэффициент использования
п. 4.20 СНиП П-22-81 Срез в швах 0,002
п. 4.20 СНиП П-22-81 Срез в камне (кирпиче) 0,003
п. 4.7 СНиП П-22-81 Устойчивость при внецентренном сжатии среднего сечения 0,881
п. 4.7 СНиП П-22-81 Устойчивость при внецентренном сжатии сечения под перекрытием 0,915
п. 4.7 СНиП П-22-81 Устойчивость при внецентренном сжатии нижнего сечения 0,89
Коэффициент использования 0,915 - Устойчивость при вне-
центренном сжатии нижнего сечения.
575
зз
Пример 4. Центрально сжатый ар минированный столб.
Определить несущую способность армвмированного кирпично-
го столба с поперечным сечением 51x51 см и рн расчетной высотой 300
см. Столб загружен расчетной продольной ой силой N-710 кН. Для
кладки столбов применяется полнотелый одрдинарный силикатный
кирпич марки 150 и цементно-известковый pji раствор марки 100.
Армирование столбов осуществляется гя ортогональными сет-
ками, изготавливаемыми из холоднотянут мтой проволоки класса
В500 (Вр-I) диаметром 4 мм. Размеры ячееюек сеток 40x40 мм. Сет-
ки устанавливаются через три ряда кладки хи.
Решение:
Коэффициент надежности по ответственности 1
Возраст кладки - более года
Срок службы 25 лет
Камень - кирпич силикатный сплошной
Марка камня - 150
Раствор - обычный цементный с минеральными плалластификаторами
Марка раствора - 100
516
Сет ки п рям оугс )ЛЬН ые Арматура класса В500 (Вр-1) Диаметр стержней 4 мм Шаг стержней в сетках 40 мм Число рядов кладки между сетками 3
Результаты расчета
Проверено по СНиП Проверка Коэффициент использования
п. 4.30 СНиП П-22-81 Устойчивость при центральном сжатии 0.956
Коэффициент использования 0,956 - Устойчивость при цен-
тральном сжатии
Пример 5. Внецентренно сжатый армированный столб.
Оценить несущую способность армированного внецент-
ренно загруженного столба сечением 64x77 см. Кладка столба
выполнена из одинарного полнотелого керамического кирпича
пластического формования марки 35 на смешанном растворе
марки 25. Высота столба 300 см. Расчетная продольная сила ве-
личиной 700 кН приложена к столбу с эксцентриситетом е= 10 см
вдоль короткой стороны его сечения. Столб имеет шарнирное
опирание в уровне перекрытий.
Армирование столбов осуществлено прямоугольными сет-
ками, изготовленными из горячекатаной стали класса А240 диа-
метром 6 мм и установленными с шагом 100 мм. Шаг сеток в
кладке 2 ряда.
Решение:
Коэффициент надежности по ответственности 1
Возраст кладки - до года
Срок службы 25 лет
Камень - кирпич глиняный пластического прессования
Марка камня - 35
Раствор - обычный цементный с минеральными пластификаторами
Марка раствора - 25
Конструкция
Эксцентриситет
продольной силы 10 см
вдоль оси Y
Высота столба 3 м
Продольная сила 700 kN
Коэффициент
длительной части
нагрузки 1
Расчетная высота в плоскости XoY
Расчетная высота в плоскости XoZ
Схема раскрепления
Коэффициент расчетной высоты 1
асчетной высоты 1
Армирование
Сетки пря [мо; frw 1ЬН1 ые Арматура класса Л240 Диаметр стержней 6 мм Шаг стержней в сетках 100 мм Число рядов кладки между сетками 2
Результаты расчета
Проверено по СНиП Проверка Коэффициент использования
п. 4.20 СНиП П-22-81 Срез в швах 0,057
п. 4.20 СНиП П-22-81 Срез в камне (кирпиче) 0,158
п.4.31 СНиП П-22-81 Устойчивость в плоскости эксцентри- ситета при внецентренном сжатии 1,015
п. 4.30 СНиП П-22-81 Устойчивость из плоскости эксцен- триситета при центральном сжатии 1,015
518
Коэффициент использования 1,015 - Устойчивость в плос-
кости эксцентриситета при внецентренном сжатии
Пример 6. Усиление обоймой внецентренно загруженного
столба.
Требуется запроектировать усиление внецентренно загру-
женного кирпичного столба сечением 51x64 см, к которому при-
ложена продольная расчетная сила ЛГ-640 кН с эксцентрисите-
том е~5 см по направлению короткой стороны сечения. Высота
столба 330 см. Кладка столба выполнена из полнотелого керами-
ческого кирпича пластического формования марки 125 на це-
ментно-известковом растворе марки 75.
По архитектурным соображениям усиление столба прини-
мается посредством его включения в стальную обойму, состоя-
щую из 4L50x5 и поперечных планок сечением 3x40 мм, устанав-
ливаемых с шагом S=50 см (<Л; <40: уголков; <50 см).
Решение:
Коэффициент надежности по ответственности 1
Возраст кладки - более года
Срок службы 25 лет
Камень - кирпич глиняный пластического прессования
Марка камня -125
Раствор - обычный цементный с минеральными пластификаторами
Марка раствора - 75
Конструкция
Эксцентриситет про-
дольной силы 5 см вдоль
оси Z
Высота столба 33 м
Продольная сила 640 kN
Коэффициент длитель-
ной части нагрузки 0,7
5/Р
Усиление
Ширина планки 4 см
Шаг планок 50 см
Толщина планки 3 мм
Уголок L50x5 (Уголок равнополочный
по ГОСТ 8509-93)
Уголок из стали с расчетным
сопротивлением Ry - 23445,464 Т/м2
Расчетная высота в плоскости XoY Расчетная высота в плоскости XoZ
Коэффициент расчетной высоты 1 Коэффициент расчетной высоты 0,95
Результаты расчета
Проверено по СНиП Проверка Коэффициент использования
п. 5.38 Пособия к СНиП П-22-81, п. 5.45 Руко- водства к СНиП П-В-2-71 Устойчивость в плоскости эксцентриситета при вне- центренном сжатии 0,576
п. 5.38 Пособия к СНиП П-22-81, п. 5.45 Руко- водства к СНиП П-В-2-71 Устойчивость из плоскости эксцентриситета при цен- тральном сжатии 0,514
Коэффициент использования 0,576 - Устойчивость в плос-
кости эксцентриситета при внецентренном сжатии
Пример 7. Усиление обоймами стены здания»
Необходимо запроектировать усиление наружной стены
здания, выполненной из каменной кладки с применением оди-
нарного полнотелого керамического кирпича марки 35 и сме-
шанного раствора марки 4. Высота этажа в свету 300 см, толщина
перекрытий 20 см, толщина стены 51 см, длина усиливаемого
участка 113 см. Перекрытия в здании устроены из сборных желе-
зобетонных элементов, поперечные жесткие конструкции распо-
ложены с шагом 6 м. Усиливаемый участок стены загружен вер-
520
тикальной нагрузкой от вышележащего этажа ЛМОО кН/п.м.,
приложенной с эксцентриситетом е=5 см, и от ветрового давле-
ния 4=0,3 кН/м2. Усиление стены осуществляется путем взятия
ее в стальную обойму, устраиваемую из вертикальных стальных
полос сечением 6x60 мм и горизонтальных стальных планок се-
чением 5x50 мм, расположенных с шагом 50 см.
Решение:
Коэффициент надежности по ответственности - 1
Возраст кладки - до года
Срок службы 25 лет
Камень - кирпич глиняный пластического прессования
Марка камня - 35
Раствор - обычный цементный с минеральными пластификаторами
Марка раствора - 4
Объемный вес кладки - 1,8 Т/м3
Конструкция
Расчетная высота
Перекрытия сборные
Расстояние между поперечными жесткими конструкциями 6 м
Коэффициент расчетной высоты 0,9
527
Нагрузки по длине стены
Нагрузка от ветра q - 0,03 Т/м2
Нагрузки от этажа над стеной
N, - 40 Т/м
Е, -0,05 м
Коэффициент длительной части
нагрузки 0,7
Усиление
Результаты расчета
Проверено по СНиП Проверка Коэффициент использования
п. 5.38 Пособия к СНиП П-22-81, п. 5.45 Руко- водства к СНиП П-В-2-71 Устойчивость при внецентренном сжатии сечения под перекрытием 1,019
п. 5.38 Пособия к СНиП П-22-81, п. 5.45 Руко- водства к СНиП П-В-2-71 Устойчивость при внецентренном сжатии нижнего сечения 0,717
п. 5.38 Пособия к СНиП П-22-81, п. 5.45 Руко- водства к СНиП П-В-2-71 Устойчивость при внецентренном сжатии среднего сечения 0,865
Коэффициент использования 1,019 - Устойчивость при вне-
центренном сжатии сечения под перекрытием
522
Пример 8. Стена подзола.
. Проверить несущую способность стены подвала жилого
дома со стенами из кирпичной кладки. Расчетная схема стены
подвала - однопролетная балка с шарнирными опорами на уров-
не низа перекрытия над подвалом и на уровне подошвы фунда-
мента. Расчетная высота стены 485 см, толщина стены 600 мм.
Кладка стены выполняется из бетонных блоков 200 мм < Я < 300
мм марки 100 на цементно-песчаном растворе марки 50. Плот-
ность кладки 2200 кг/м3.
Толщина стены, расположенной над стеной подвала, 51 см.
Нагрузка от нее составляет Ne225,4 кН/м, которая приложена к
стене подвала с эксцентриситетом е-4,5 см. Доля длительной
нагрузки от полной составляет 0,7. Равномерно распределенная
нагрузка на поверхности грунта с внешней стороны стены подва-
ла 10 кН/м2. Объемный вес грунта 1,6 т/м3, угол естественного
откоса ^“34°. Коэффициент длительной нагрузки 0,7. Расчетная
нагрузка на стену от перекрытия над подвалом величиной
ЛГ/7=38,3 кН/м приложена с эксцентриситетом ея~21,6 см.
Решение:
Коэффициент надежности по ответственности 1
Возраст кладки - более года
Срок службы 25 лет
Камень - бетонные камни 200 мм <Н< 300 мм
Марка камня - 100
Раствор - обычный цементный с минеральными пластификаторами
Марка раствора - 50
Объемный вес кладки 2,2 Т/м3
Конструкция
523
Погонные нагрузки
q X N *Nn Нагрузка на поверхности 1 Т/м2 Объемный вес грунта 1,6 Т/м3 Угол естественного откоса грунта 34 град Коэффициент длительной части нагрузки 0,7 Nn - 3,83 Т/м Еп-0,216 м
Нагрузки от вышележащих перекрытий
N - 22,54 Т/м Е - 0,045 м
Коэффициент длительной части нагрузки 0,7
Результаты расчета
Проверено по СНиП Проверка Коэффициент использования
п. 4.20 СНиП П-22-81 Срез в швах 0,097
п. 4.20 СНиП П-22-81 Срез в камне (кирпиче) 0,744
п. 5.13 СНиП П-22-81 Раскрытие швов кладки 1,055
п. 4.7 СНиП П-22-81 Устойчивость при внецентренном сжатии сечения под перекрытием над подвалом 0,994
п. 4.7 СНиП П-22-81 Устойчивость при внецентренном сжатии среднего сечения 0,835
п. 4.1 СНиП П-22-81 Устойчивость при центральном сжатии нижнего сечения 0,161
Коэффициент использования 1,055 - Раскрытие швов кладки.
Пример 9* Рядовая перемычка.
Необходимо запроектировать рядовую перемычку над
оконным проемом шириной 170 см в стене из кирпичной кладки
толщиной 51 см. Кладка стены выполняется в летнее время из
керамического кирпича пластического формования марки 100
на цементно-известковом растворе марки 25. На перемычку кро-
ме нагрузки от собственного веса стены, равной 5,75 кН/п.м, дей-
ствует нагрузка от перекрытия, расчетное значение которой со-
ставляет 42,75 кН/п.м.
524
Решение:
Коэффициент надежности по ответственности 1
Возраст кладки - более года
Время строительства - летнее
Срок службы 25 лет
Камень - кирпич глиняный пластического прессования
Марка камня - 100
Раствор - обычный цементный с минеральными пластификаторами
Марка раствора - 25
Объемный вес кладки 1,8 Т/м3
Конструкция
Н-0,561м
Ь“1.7м
Ширина перемычки 0,51 м
Перекрываемый пролет - средний
Нагрузки
Коэффициент длительной части нагрузки 1.
Высота приложения нагрузки 0,561 м.
Результаты расчета
Проверено по СНиП Проверка Коэффициент использования
п. 4.7 СНиП П-22-81 Устойчивость перемычки 0,362
Коэффициент использования 0,362 - Устойчивость пере-
мычки.
525
Пример 10. Местная прочность армированных конструкций.
Проверить прочность армированной кирпичной кладки сте-
ны толщиной 90 см на местное сжатие (смятие) под опорой желе-
зобетонной балки. Кладка стены выполнена из полнотелого ке-
рамического кирпича пластического формования марки 35 на
смешанном растворе марки 25. Балка с шириной опорной части
6-1 см опирается на стену по всей ее толщине. Опорная реакция
балки равна 700 к! I. Кладка под опорой балки заармирована пря-
моугольными сетками, изготовленными из стержней 06 класса
А240. Шаг стержней в сетках 60 мм. Сетки установлены через
три ряда кладки.
Решение1
Коэффициент надежности по ответственности 1
Возраст кладки - до года
Срок службы 25 лет
Камень - кирпич глиняный пластического прессования
Марка камня - 35
Раствор - обычный цементный с минеральными пластификаторами
Марка раствора - 25
Расчетная местная нагрузка
1 и - и & Р- 700 kN
Местная нагрузка по всей ширине элемента
а = 0,64 м
Ь - 0.9 м
526
Армирование
Сет КП п рям оу п XI ы ые Арма гура класса А24О Диаметр стержней 6 мм Шаг стержней в сетках 60 мм Число рядов кладки между сетками 3
Результаты расчета
Проверено по СНиП Проверка Коэффициент использования
п. 4.13 СНиП П-22-81 Смятие пол действием 0.868
местно»! нагрузки
Коэффициент использования 0,(468 - Смятие под действием
местной нагрузки.
Пакет прикладных программ NormCAD (78J
Пример 11. Расчет внецентренно сжатой иеармированной
кладки таврового сечения
Исходные данные'.
Усилия:
- Нормальная сила Л’= 16 тс = 16/0.001 = 16000 кгс;
- Изгибающий мо.мсчп М ~ 7,2 тс-м -= 7.2 /0.00001 =
= 720000 ктс см;
Размеры прямоугольного сечения:
- Толщина сечения h ~ 103.0 см:
Размеры элемента:
- Длина элемента fl ~ ‘478 см;
Размеры таврового сечения:
Ь1 =|ЙК см
h = [Тбз см{ е^3 * с = pi см
‘t Ь2 = [й СМ
527
- высота таврового сечения h - 103 см;
- высота полки с = 51 см;
- ширина полки bi = 116 см;
- ширина стенки Ь2 = 64 см;
Прочность кладки:
- расчетное сопротивление кладки сжатию R = 1,5 МПа
(15 кгс/см2^;
Результаты расчета.
Сечение - тавровое.
Определение границы расчетной сжатой зоны (прил. 6 [2]).
Расстояние: d=h-c~ 103 - 51 = 52 см.
Статический момент; Sx~bi‘ с2/2 + b2-d-(c + d/2) =
=416 • 512/2 + 64 • 52 - (51+52/2) - 407114 см3.
Площадь сечения: А = с • bi+d • b2 - 51 • 116 + 52 • 64 = 9244 см2.
Расстояние: yi = Sx/A = 407114/9244 - 44,04 см.
Момент инерции: I - Ь^ с3/\2 + с-(у 1 - с/2)2 +
+ Ь2 • с*/12 + Ь2 • d • (d/2 + с - yi)2 -116- 513/12 +
+116-51- (44,04089 - 51/2)2 + 64 - 513/12 + 64 • 52 • (52/2 +
+ 51 - 44,04089)2 - 7638692,54 см4.
Радиус инерции сечения: i = JT/A - J7638693/9244 - 28,74 см.
Учет случайного эксцентриситета. Стена - несущая. Сече-
ние - тавровое. Случайный эксцентриситет: ^“0 см.
Свободная длина элемента. Нагрузкой является не только
собственная масса элемента в пределах рассчитываемого участка.
Расчетная схема - заделка в стены сборных железобетон-
ных перекрытий.
Свободная длина элемента: 10 - 0,9 • Н = 0,9 • 478 = 430,2 см.
Эксцентриситет: е0 - M/N + ev - 720000/16000 + 0 = 45 см.
Эксцентриситет - в сторону ребра.
Расстояние: y2-h- yf-103 - 44,04089 - 58,96 см.
Расстояние от ц.т. до наиболее сжатого волокна: у~у2=58,96 см.
Проверка условия применения формул прил. 6 [2]
у2 - е0-58,96 - 45 - 13,96 > 0 см ~ условие выполнено.
Расстояние: е2 - у2 - е0 - 58,95911 - 45 - 13,95911 см.
Так как 13,96 см <d/2 = 52/2 - 26 см:
Расстояние от точки приложения силы до границы сжатой
зоны: х - е2 =13,96 см.
528
Высота сжатой зоны: hc = 2 • е2 - 2 • 13,96 - 27,92 см, hc > 0 -
условие выполнено.
Площадь сжатой части сечения: Ас - 2е2 Ь2° 2-13,96 • 64 *
-1786,76 см2.
Момент инерции сжатой зоны: 1С - 8 е23 Ь2/12=
- 8 • 13,9591 Г • 64/12 = -116054,48 см4.
Определение упругой характеристики для неармирован-
ной кладки.
Материал каменной конструкции - не является бутобето-
ном. Марка раствора - 50. Вид кладки - 7а - из кирпича глиня-
ного пластического прессования.
Упругая характеристика по табл. 15 [ 1 ] а - 1000.
Раствор - легкий (р<1500 кг/м3).
Для кладки на легких растворах значения упругой характе-
ристики следует принимать по табл. 15 [1] с коэффициентом 0,7.
Упругая характеристика неармированной кладки:
а = 0,7-а-0,7 • 1000 - 700.
Гибкость: Дt- = l0/i - 430,2 / 28,74 в 14,96.
Коэффициент продольного изгиба по табл. 18 [1] в зависи-
мости от Ai и а (р - 0,98.
Гибкость: Лкс -H/hc- 478/ 27,92 - 17,12.
Коэффициент продольного изгиба для сжатой части сече-
ния по табл. 18 [1] в зависимости от Я/^ и а (рс = 0,63.
Радиус инерции сжатой зоны:
V44 е >/ПбО54,5 / 1786,766 =8,06 см.
Коэффициент: = (^ + (рс) / 2 - (0,98+0,63)/2 - 0,8107
(формула (15); п. 4.7 [1]).
Определение коэффициента со (табл. 19 [1]).
Кладка - из кирпича пустотностью кладки - до 25%.
Сечение - тавровое.
Так как h -103 см <2 • у - 2 • 58,96 = 117,92 см:
Коэффициент гу- 1 + е0 / (2 • у) - 1 + 45 / (2 ♦ 58,96) - 1,38.
гу < 1,45 (95,28414% от предельного значения) - условие
выполнено.
1) Продолжение расчета по табл. 19 [1]
Сечение - тавровое.
Так как: £ 8,7 см коэффициент: mg - 1.
Определение расчетного сопротивления кладки сжатию
Расчетная прочность кладки - известна.
34 А. И. Бедов. А. И. Габитов
529
2) Продолжение расчета по п. 4.7(1]
АГ-16000 кгс <mg & R Ас со- 1 • 0,81 • 15 • 1786,76 • 1,38 «
- 30019,79 кгс (53,3 % от предельного значения) - условие
выполнено (формула (13); п. 4.7 [1]).
Так как е0 - 45 см > 0,7 * у=0,7 • 58,96 41,27 см: требуется
проверка трещиностойкости и деформаций.
Расчет по раскрытию трещин (прямоугольное сечение)
Кладка - внецентренно нагруженная. Предполагаемый
срок службы конструкций - 50 лет.
Характеристика и условия работы кладки - без повышен-
ных архитектурных и гидроизоляционных требований.
Коэффициент условий работы по табл. 24 [1] уг - 2.
Вид кладки - неармированная. Марка раствора - 50.
Расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе
по табл. 10 [1] R& - 0,12 МПа (1,2 кгс/см2).
Сечение - тавровое. Так как Л > 25 см, расчетное сочетание
нагрузок - основное.
е0=45 см < 0,9 ♦ у-0,9 • 58,96 - 53,06 см (84,8 % от предельно-
го значения) - условие выполнено.
3) Продолжение расчета по п. 5.3 [1]
N=16000 кгс £ к • RtI) • А / ((4 • (Л - у) • е0/Г) - 1) =
- 2 • 1,2 • 9244 / ((9244 • (103,33 - 58,96) • 45 / 7638693) - 1) -
= 15662,45 кгс (102,15 % от предельного значения) - требу-
емое условие не выполняется! (формула (33); п. 5.3 [1]).
Пример 12. Расчет внецентренно сжатой неармированной
кладки таврового сечения
Исходные данные:
Усилия:
- нормальная сила N = 85 тс - 85/0,001 - 85000 кгс;
- изгибающий момент М = 10,2 те м - 10,2 / 0,00001 -
1020000 кгссм;
Размеры элемента:
- длина элемента Н - 478 см;
Размеры таврового сечения:
- высота таврового сечения h т 103 см;
- высота полки с = 51 см;
- ширина полки b 1 = 116 см;
- ширина стенки Ь? я 64 см;
530
Прочность кладки:
- расчетное сопротивление кладки сжатию R = 1,5 МПа *
=15 кгс/см2;
Результаты расчета:
Сечение - тавровое.
Определение границы расчетной сжатой зоны (прил. 6 [2])
Расстояние: d = h - с = 103 - 51 = 52 см.
Статический момент: Sx • bi • с2/2 + b2-d(c + d/2) * 116 •
512/2 + 64 • 52 (51 + 52/2) - 407114 см3.
Площадь сечения: А = с • 6, + d • b2 = 51 • 116+52 • 64 = 9244 см2.
Расстояние: yi = Sx/A - 407114/9244 = 44,04 см.
Момент инерции: / = Ь1 • с^/12 + bj- с • (^ - с/2)2 +
+Z>2 ♦ с3/12 + Ь2 • d ♦ (d/2 + с - у/)2 = 116 - 513/12 +
+116 • 51 • (44,04 - 51/2)2 + 64 - 513/12 + 64 • 52 • (52/2 +
+ 51 44,04)2 - 7638692,54 см4.
Радиус инерции сечения:
i = Л7а = s/7638693/9244 = 28,74 см.
Учет случайного эксцентриситета
Стена - несущая. Сечение - тавровое. Случайный эксцент-
риситет: ео=0 см.
Свободная длина элемента
Нагрузкой является - не только собственная масса элемен-
та в пределах рассчитываемого участку.
Расчетная схема - заделка в стены сборных железобетон-
ных перекрытий.
Свободная длина элемента: 10 = 0,9 • Н=0,9 • 478 = 430,2 см.
Эсцентриситет: еб ^M/N+ev= 1020000/85000 + 0= 12см.
Эксцентриситет - в сторону ребра.
Расстояние: y2-h - ^ = 103 - 44,04 - 58,96 см.
Расстояние от центра тяжести до наиболее сжатого волок-
на: у =у2 =58,96 см.
531
34*
Проверка условия применения формул прил. 6 [2]
У2 “ ео “ 58,96 - 12 * 46,96 > 0 см - условие выполнено.
Расстояние: е2 я у2 ~ ео “ 58,96 - 12 * 46,96 см.
Так как в 46,96 см > d/2 - 52/2 - 26 см.
Расстояние отточки приложения силы до границы сжатой
зоны: x~ylb2-d/bf-(2 е2 -d) + (е2 -d)2 -
- 764 • 52 / 116 • <2 46,96 - 52) + <46,96 - 52/ = 35,04 см.
Площадь сжатой части сечения: Ас = А - (h - е2 - х) • bi -
9244 - (103 - 46,96 - 35,04) • 116 - 6808,27 см2.
Ас>0 - условие выполнено.
Высота сжатой зоны: hc = е2 + х - 46,96 + 35,04 - 82,00 см.
Статический момент сжатой зоны: Sc~b2-(f /2^ bi-(hc-
- d) • (hc + d)/2 = 64 • 522 / 2 + 116 • (82,00 - 52) • (82,00 +
+ 52)/2 = 319710,54 см3.
Расстояние до центра тяжести: ус - 5С/Лсвв 319710,54 /
6808,27 - 46,96 см.
Момент инерции сжатой зоны:
1С - Ь2 <?/ 12 + Ь2 d-(d/2 - ус)2 + Ь, • (hc - J)3/12 +
+ br(hc - d) ((hc + J)/2 -&)2 - 64 • 523/12 +
+ 64 • 52 • (52 / 2 - 46,96)2 + 116- (82,00 - 52)3 /12 +
+ 116- (82,00 - 52) • ((82,00 + 52) / 2 - 46,96)2 -
- 3870882,75 cm4.
Определение упругой характеристики для неармирован-
ной кладки.
Материал каменной конструкции - не является бутобето-
ном. Марка раствора - 50. Вид кладки - 7а - из кирпича глиня-
ного пластического прессования.
Упругая характеристика: по табл. 15 [1] а= 1000.
Раствор - легкий (р< 1500 кг/м3).
Для кладки на легких растворах значения упругой ха-
рактеристики следует принимать по табл. 15 с коэффициентом
0,7. Упругая характеристика неармированной кладки: а = 0,7 • а
-0,7 • 1000 - 700.
Гибкость: Л “ l0/i “ 430,2 / 28,74 = 14,96.
Коэффициент продольного изгиба: по табл. 18 [1] в зависи-
мости от Л, и а (р « 0,988.
Радиус инерции сжатой зоны:
4 “ “ V3870883 / 6808,275 “ 23,84 см.
532
Гибкость: А* = Н/ ic - 478 / 23,84 » 20,04.
Коэффициент продольного изгиба для сжатой части сече-
ния по табл. 18 [ 1 ] в зависимости от А^ и a <рс w 0,949.
Коэффициент: "(^+ Ю/2" (0,988 + 0,949)/2 - 0,969
(формула (15); п. 4.7 [1]).
Определение коэффициента ш(табл. 19 [1])
Пустотность материала кладки - до 25%. Кладка-из кирпича.
Сечение - тавровое.
Так как h- 103см<2-у“ 2-58,96= 117,92 см -коэффициент:
1 + е0/(2-у)- 1 + 12/(2 -58,96) - 1,102.
69< 1,45 (75,98 % от предельного значения) - условие вы-
полнено.
1) Продолжение расчета по табл. 19 [1]
Сечение - тавровое.
Так как: >8,7 см - коэффициент: 1.
Определение расчетного сопротивления кладки сжатию.
Расчетная прочность кладки - известна.
2) Продолжение расчета по п. 4.7 [1]
ЛИ 85000 кгс < mg & R Ас (о- 1 • 0,969 • 15 • 6808,27 • 1,102 -
* 109023,63 кгс (77,96 % от предельного значения) - усло-
вие выполнено (формула (13); п. 4.7 [1]).
Так как е0-12 см < 0,7 • у " 0,7 • 58,96 “ 41,27 см - проверки
трещиностойкости и деформаций не требуется.
Пример 13. Расчет на смятие свежей неармированной клад-
ки под опорами балок
Исходные данные. Размеры прямоугольного сечения:
- толщина сечения h я 51 см;
- ширина сечения b - 100 см;
Параметры смятия:
- продольная сжимающая сила от местной нагрузки
Nc - 1,5 тс в 1,5 / 0,001 “ 1500 кгс;
533
Параметры смятия изгибаемыми элементами:
(Профиль балки - Двутавры стальные горячекатаные по
ГОСТ 8239-89):
- шаг балок b - 150 см;
- ширина балки b - 10 см;
- момент инерции сечения балки I » 1840 см4;
- модуль упругости материала балки Е “ 2100000 кгс/см2;
- равномерно-распределенная нагрузка на балку
q = 0,5 тс/м = 0,5 / 0,1е в 5 кгс/см;
- пролет балки /в 600 см;
- опорная реакция балки Q в 13 тс - 1,5 / 0,001 в 1500 кгс;
- фактическая длина опоры ai« 20 см;
Результаты расчета:
1) Расчет на смятие свежей неармированной кладки под
опорами балок_(начало расчета)
Схема смятия - в (в1) (рис. 9 [1]) - при опирании на стену
концов прогонов и балок.
Нагрузка - местная.
Материал кладки - полнотелый кирпич.
Коэффициент: по табл. 21 [1] - 2.
В соответствии с п. 4.17 [1] длина опорного участка прини-
мается по расчету. Расчет производим по п. 4.15 (2].
При равномерно-распределенной нагрузке на балки:
Тангенс угла наклона оси балки:
tg a=q-(l + а,)7(24 •£•/)-
= 5 • (600 + 20)3/ (24 • 2100000 • 1840) = 0,01285.
Определение расчетного сопротивления кладки сжатию.
Расчетная прочность кладки - определяется в расчете.
Определение расчетного сопротивления кладки сжатию.
Кладка- кроме бутовой, из бутобетона и силикатного кирпича.
534
Высота ряда кладки - 50-150 мм.
Материал кладки - кирпич.
Определение расчетного сопротивления сжатию кладки из
кирпича всех видов и керамических камней со щелевидными
вертикальными пустотами шириной до 12 мм.
Кладка - из кирпича всех видов и из керамических камней
со щелевидными вертикальными пустотами шириной до 12 мм
пустотностью до 15% при высоте ряда кладки 50-150 мм.
Марка раствора - при прочности раствора (0,2 МПа) 2 кг/см2.
Марка кирпича или камня - 100.
Расчетное сопротивление кладки сжатию с учетом понижа-
ющих коэффициентов: по табл. 2 [1] R = 0,8 МПа (8 кгс/см2).
Марка раствора - при прочности раствора 0,2 МПа (2 кг/см2).
Прочность кладки определяется без понижающих коэффи-
циентов.
Учет коэффициентов условия работы
Сечение - прямоугольное.
Площадь сечения: Л-б-й’-ЮО-З^бЮО см2.
Так как А > 3000 см2 - коэффициент условий работы
по п. 3.11 а [1] /^=1,0.
Сечение - прямоугольное.
Коэффициент условий работы по п. 3.11 б [1] - ус//-1,0.
Период твердения раствора (п. 3.11 г [1]) - до 1 года.
Коэффициент условий работы по п. 3.11 г [1] - Кл/в1,0.
Материал кладки (п. 3.11 в, д [1]) - кроме материалов по п.
3.11 в,д[1].
Коэффициент условий работы по п. 3.1 в, д [1] - Ус/у~1,0.
Коэффициент условия работы:
Yc ~ УсГ Ус!Г Ус11Г Ус1У~ 1 • 1 • 1 • 1 “ 1.
Кладка - незимняя.
Коэффициент условий работы по табл. 33: %/ -1А
Расчетное сопротивление кладки сжатиир.с учетом понижа-
ющих коэффициентов:
Я = ус • ус1 • R e 1 • 1 • 0,8 = 0,8 МПа (8 кгс/см2).
Вид кладки - из кирпича.
Коэффициент: по табл. 14 [1] k в 2.
Временное сопротивление кладки сжатию: Ru - k • R e
= 2 - 0,8 - 1,6 МПа (16 кгс/см2) (формула (3); п. 3.20 [1]).
2) Продолжение расчета по п. 4.17 [1]
Кладка - свежая.
535
Коэффициент постели:
с - 35 • Ru/Ь - 35 • 1,6 / 10 - 5,6 МПа (56 кгс/см2).
Полезная длина опоры:
а„ -у]2 Q/(с b tg а) -у/2 1500/(56 10 0,01285) -20,42 см.
Так как = 20 см < а0~ 20,42 см - эпюра напряжений под
концом балки принимается по трапеции.
Среднее напряжение под концом балки: сг0 ~ Q/ (ai - Ь) -
1500/(20-10)-7,5 кгс/см2.
Коэффициент: у = 1 / (1 + (с • at • tg а) / (2 • о0)) =
-1 / (1 + (56 • 20 • 0,01285) / (2 • 7,5)) - 0,51.
Расчетная площадь смятия: Ас - ai b = 20 • 10 = 200 см2.
Так как b -150 см > 2 - h=2 • 51-102 см - площадь смятия:
А - Лс + 2 • h • a, - 200 + 2 • 51 • 20 - 2240 см2.
3) Продолжение расчета по п. 4.17 [ 1J
Продольная сжимающая сила от местной нагрузки:
Nc - Q “ 1500 кгс.
Коэффициент: (А/Лс)(1/3) - (2240/200)(1/3) - 2,23 (фор-
мула (19); п. 4.14(1]).
Так как х = 2,23 кгс/см2 > x-j - 2 кгс/см2 - коэффициент:
& “2 (формула (19); п. 4.14 [1]).
Расчетное сопротивление кладки при смятии:
Rc = /?-2 0,8 - 1,6 МПа (16 кгс/см2) (формула (18);
п. 4.14 [1]).
Вид кладки - неармированная.
Кладка - кирпичная.
Коэффициент: d - 1,5 - 0,5 • 1,5 - 0,5 • 0,51 - 1,24.
Nc - 1500 кгс < у* d • Rc • Ас = 0,51 -1,24 • 16 • 200 -
- 2032,91 кгс (73,78 % от предельного значения) - условие
выполнено.
Пример 14. Расчет на смятие затвердевшей неармирован-
ной кладки под опорами балок
Исходные данные-.
Размеры прямоугольного сечения:
- толщина сечения h - 51 см;
Прочность кладки:
- расчетное сопротивление кладки сжатию
R - 1,5 МПа (15 кгс/см2);
536
Параметры смятия:
- продольная сжимающая сила от местной нагрузки
Nc “ 1,5 тс - 1,5 / 0,001 - 1500 кгс;
Параметры смятия изгибаемыми элементами:
(Профиль балки - Двутавры стальные горячекатаные
по ГОСТ 8239-89):
- шаг балок b = 150 см;
- ширина балки b - 10 см;
- момент инерции сечения балки I- 1840 см4;
- модуль упругости материала балки Е - 2100000 кгс/см 2;
- равномерно-распределенная нагрузка на балку
q - 0,5 тс/м “ 0,5 / 0,1-5 кгс/см;
- пролет балки / - 600 см;
- опорная реакция балки Q - 1,5 тс - 1,5 / 0,001- 1500 кгс;
- фактическая длина опоры = 20 см;
Результаты расчета:
1) Расчет на смятие затвердевшей неармированной кладки
под опорами балок (начало расчета)
Схема смятия - в (в1) (рис. 9[1]) - при опирании на стену
концов прогонов и балок.
Нагрузка - местная.
Материал кладки - полнотелый кирпич.
Коэффициент: по табл. 21 [ 1] £ - 2.
В соответствии с п. 4.17 [1] длина опорного участка прини-
мается по расчету. Расчет производим по п. 4.15 [2].
537
При равномерно-распределенной нагрузке на балки:
Тангенс угла наклона оси балки:
Ща-д(1 + а,)3/(24ЕГ)-
-5 • (600 + 20)3/(24 2100000 • 1840) = 0,01285.
Определение расчетного сопротивления кладки сжатию
Расчетная прочность кладки - известна.
Вид кладки - из кирпича.
Коэффициент: по табл. 14 [ 1 ] к = 2.
Временное сопротивление кладки сжатию:
Ru = k• R = 2 • 1,5 = 3,0 МПа (30 кгс/см2 )
(формула (3); п. 3.20 [1]).
2) Продолжение расчета по п. 4.17 [ 1 ]
Кладка - затвердевшая.
Коэффициент постели:
с = 50 • Ru/b = 50 • 30 / 10 = 150 кгс/см.
Полезная длина опоры:
а0-y{2~Q7(c~b~7gaj -^2 1500 / fl50 10• 0.01285?-12,47см.
Так как /2^=20 см > а0 = 12,47 см - эпюра напряжений под
концом балки принимается треугольной.
Коэффициент: 0,5.
Расчетная площадь смятия:
Л(. = а0 - Ь = 12,47 • 10 = 124,75 см2.
Так как b = 150 см > 2 • h = 2 • 51 = 102 см - площадь смятия:
А = Ае + 2 • h • а0 = 124,7566 + 2 51 12,47566 » -1397,27 см2.
3) Продолжение расчета по п. 4.17 [ 1)
Продольная сжимающая сила от местной нагрузки:
4'2" 1500 кгс.
Коэффициент: (Л/Л, )(,/3> - (1397,27/ 124,75)<|/ч> = 2,23
(формула (19); п. 4.14 [1 ]).
Так как £= 2,23 >^в2- коэффициент: f - & = 2 (формула
(19); п. 4.14 [1]).
Расчетное сопротивление кладки при смятии:
Rc ~ ' А’ = 2 • 1,5 = 3,0 М Па (30 кгс/см2 ) (формула (18); п.
4-14 [1]).
Вид кладки - нсармированная.
Кладка - кирпичная.
Коэффициент: J = 1.5 - 0,5 • ? =1,5 - 0,5 • 0,5 » 1,25.
Nc - 1500 кгс <^- d - Rc • Ас = 0.5 • 1,25 • 30 • 124,75 = 2339,18 кгс
(64,12 % от предельного значения) - условие выполнено.
538
Программы института Башкирграждаипроект [77]
Пример 15. Программа LORA
1!еобходимо определить несущую способность столба из кир-
пичной кладки, которая выполняется из полнотелого керамическо-
го кирпича пластического формования. Сечение столба 51x51 см.
Здание относится к II (нормальному) уровню ответственности.
Высота этажа 4,2 м. Упругая характеристика кладки 10ОО.
Решение:
L - 420.0 CM ALFA = 1000
Нормированная ! Несущая способность 1 п.м.
кирпич, кладка ! стены( столба) в тоннах при
Н= 51.0 см ! экцентриситете ЕО в см
Марка ! R ! 1 ! 2 ! 3 ! 4 !
Мк/Мр ! кгс/см2 'силик. глин.!силик. глин.'силик. глин.!силик.глин.!
50/25 9.0 41.00 39.93 38.78 37.56
75/25 11.0 50.12 48.80 47.40 45.91
75/50 13.0 59.23 57.67 56.01 54.25
100/50 15.0 68.34 66.55 64.63 62.60
100/75 17.0 77.45 75.42 73.25 70.95
100/100 18.0 82.01 79.85 77.56 75.12
125/100 20.0 91.12 88.73 86.18 83.47
150/100 22.0 100.23 97.60 94.79 91.81
150/150 24.0 109.35 106.47 103.41 100.16
200/100 27.0 123.01 119.78 116.34 112.68
200/150 30.0 136.68 133.09 129.26 125.20
200/200 32.0 145.79 141.96 137.88 133.55
250/150 33.0 150.35 146.40 142.19 137.72
250/200 36.0 164.02 159.71 155.12 150.24
300/200 39.0 177.69 173.02 168.04 162.76
Понижающие коэффициенты п.п. 3.1..6.16.
СНиП 2-22-81 * не учитываются
539
1=420.0
см ALFA = 1000
Неармированная кирпич, кладка Н = 51.0 см 1 1 1 Несущая способность 1 п.м. стены(столба) в тоннах при
экцентриситете ЕО в см
Марка ! R I 5 J 6 _! 7 _! 8 !
Мк/Мр ! кгс/см2 • 1 сил и к. ГЛИН.1СИЛИК. глин.!силик. глин.!силик. глин, !
50/25 9.0 36.27 34.91 33.48 31.98
75/25 11.0 44.33 42.67 40.92 39.09
75/50 13.0 52.39 50.43 48.36 46.20
100/50 15.0 60.45 58.19 55.80 53.30
100/75 17.0 68.51 65.95 63.25 60.41
100/100 18.0 72.54 69.82 66.97 63.96
125/100 20.0 80.60 77.58 74.41 71.07
150/100 22.0 88.66 85.34 81.85 78.18
150/150 24.0 96.72 93.10 89.29 85.29
200/100 27.0 108.82 104.74 100.45 95.95
200/150 30.0 120.91 116.37 111.61 106.61
200/200 32.0 128.97 124.13 119.05 113.72
250/150 33.0 133.00 128.01 122.77 117.27
250/200 36.0 145.09 139.65 133.93 127.93
300/200 39.0 157.18 151.29 145.09 138.59
Понижающие коэффициенты п.п.3.1., СНиП 2-22-81* не учитываются 6.16.
540
L = 420.0
CM ALFA = WOO
Нсармированная ! Несущая способность 1 п.м.
кирпич, кладка ! стены(столба) в тоннах при
Н = 51.0 см 1 экцентриситете ЕО в см
Марка ! R !9!10!11!12!
Мк/Мр ! кгс/см2 !силик. глин.!силик. глин.!силик. глин. !силик.глин.!
50/25 9.0 30.35 28.64 26.86 25.01
75/25 11.0 37.09 35.01 32.83 30.57
75/50 .13.0 43.84 41.37 38.80 36.13
100/50 15.0 50.58 47.74 44.77 41.68
W0/75 17.0 57.32 54.10 50.74 47.24
100/100 18.0 60.70 57.28 53.73 50.02
125/100 20.0 67.44 63.65 59.69 55.58
150/100 22.0 74.18 70.01 65.66 61.14
150/150 24.0 80.93 76.38 71.63 66.70
200/100 27.0 91.05 85.93 80.59 75.03
200/150 30.0 101.16 95.47 89.54 83.37
200/200 32.0 107.91 101.84 95.51 88.93
250/150 33.0 111.28 105.02 98'50 91.71
250/200 36.0 121.39 114.57 107.45 100.04
300/200 39.0 131.51 124.11 116.40 108.38
Понижающие коэффициенты п.п. 3.1. ,6.16.
СНиП 2-22-8Г не учитываются
541
----------------------------------------------------L = 420.0
см ALFA = 1000
Неармированная ! Несущая способность 1 п.м.
кирпич, кладка ! стены( столба) в тоннах при
Н = 51.0 см ! экцентриситете ЕО в см
Марка ! Мк/Мр ! R 1. кгс/см2 13 ! 14 1 15 ! 16 / /силик. глин.!силик. глин.!силик. глин.!силик.глин.!
50/25 9.0 23.14 21.23 19.20 17.11
75/25 11.0 28.29 25.95 23.47 20.91
75/50 13.0 33.43 30.67 27.74 24.71
100/50 15.0 38.57 35.38 32.01 28.51
100/75 17.0 43.71 40.10 36.27 32.31
100/100 18.0 46.29 42.46 38.41 ~ 34.21
125/100 20.0 51.43 47.18 42.68 38.01
150/100 22.0 56.57 51.90 46.94 41.81
150/150 24.0 61.71 56.61 51.21 45.62
200/100 27.0 69.43 63.69 57.61 51.32
200/150 30.0 77.14 70.77 64.01 57.02
200/200 32.0 82.29 75.49 68.28 60.82
250/150 33.0 84.86 77.84 70.41 62.72
250/200 36.0 92.57 84.92 76.82 68.42
300/200 39.0 100.29 92.00 83.22 74.13
Понижающие коэффициенты п.п. 3.1.,6.16.
СНиП 2-22-81* не учитываются
542
L = 420.0 см ALFA = 1000
Неармированная ! Несущая способность 1 п.м.
кирпич, кладка ! стены(столба) в тоннах при
Н = 51.0 см ! экцентриситете ЕО в см
Марка ! R !17 1 18!19!20 I
Мк/Мр ! кгс/см2 !силик. глин.!силик. глин.!силик. глин. !силик.глин.!
50/25 9.0 14.94
75/25 11.0 18.26
75/50 13.0 21.58
100/50 15.0 24.90
100/75 17.0 28.21
100/100 18.0 29.87
125/100 20.0 33.19
150/100 22.0 36.51
150/150 24.0 39.83
200/100 27.0 44.81
200/150 30.0 49.79
200/200 32.0 53.11
250/150 33.0 54.77
250/200 36.0 59.75
300/200 39.0 64.73
Понижающие коэффициенты п.п. 3.1.,6.16.
СНиП 2-22-81* не учитываются
543
Пример 16. Программа LORA2
Определить несущую способность армированного кирпич-
ного столба с поперечным сечением 51x51 см и расчетной высо-
той 300 см. Для кладки использован силикатный кирпич высо-
той 65 мм. Упругая характеристика кладки а=750.
Армирование столбов осуществляется ортогональными сет-
ками, изготавливаемыми из холоднотянутой проволоки класса
В500 (Вр-I) диаметром 4 мм. Размеры ячеек сеток 40x40 мм. Сет-
ки устанавливаются через три ряда кладки.
Решение:
L = 300.0 см ALFA = 750
Размер кирпича по высоте НК=65.0мм размер ячейки арм.сетки C=40t0 мм
4 -диам.арм.мм / Несущая способность 1 п.м. армир. кирпичной
3 - чис.ряд.кл. ! кладки стены (столба) в тоннах (столба)
0.2720% арм.- 2! в тоннах при экцентриситете ЕО в см
Н = 51.00 см !
А1 - 1, ВР1 - 2!
Марка ! R ! 1 ! 2 ! 3 ! 4 I
Мк/Мр ! кгс/см2 !силик. глин.!силик. глин.!силик. глин.!силик.глин.!
50/25 9.0 81.27 78.79 76.12 71.05
75/25 11.0 99.34 93.58 86.73 79.98
75/50 13.0 110.24 103.06 95.94 88.90
100/50 15.0 119.86 112.42 105.02 97.68
100/75 17.0 129.42 121.72 114.05 106.42
100/100 18.0 134.20 126.37 118.56 110.79
125/100 20.0 143.74 135.66 127.58 119.52
150/100 22.0 153.28 144.94 136.59 128.24
150/150 24.0 162.82 154.22 145.60 136.97
200/100 27.0 177.11 168.14 159.11 150.05
200/150 30.0 191.39 182.04 172.62 163.14
200/200 32.0 200.91 191.31 181.62 171.86
544
250/150 33.0 205.66 195.94 186.12 176.22
250/200 36.0 219.93 209.84 199.62 189.29
300/200 39.0 234.20 223.73 213.12 202.37
Понижающие коэффициенты п.п. 3.1. ,6.16.
СНиП 2-22-81* не учитываются
L = 300.0 см ALFA = 750
Размер кирпича по высоте НК=65.0 мм размер ячейки арм.сетки С-40. Омм
4 - диам.арм.мм ! Несущая способность 1 п.м. армир. кирпичной
3 - чис.ряд. кл. 1 кладки стены (столба) в тоннах (столба)
0.2720% арм.- 2 I в тоннах при экцентриситете ЕО в см
Н = 51.00 см !
А1 - 1,ВР1 -21
Марка ! R !_________5_____!____6_____!____7____I____8___
Мк/Мр 1 кгс/см2 'силик. глин.!силик. глин.'силик. глин. !силик.глин.!
50/25 9.0 64.73 58.57 52.59 46.82
75/25 11.0 73.34 66.85 60.52 54.38
75/50 13.0 81.95 75.14 68.47 61.96
100/50 15.0 90.43 83.29 76.28 69.41
100/75 17.0 98.86 91.40 84.04 76.82
100/100 18.0 103.07 95.45 87.93 80.52
125/100 20.0 111.50 103.56 95.69 87.93
150/100 22.0 119.93 111.66 103.47 95.34
150/150 24.0 128.35 119.77 111.24 102.75
200/100 27.0 140.99 131.93 122.90 113.88
200/150 30.0 153.62 144.10 134J56 125.01
200/200 32.0 162.04 152.20 142.34 132.43
250/150 33.0 166.25 156.26 146.23 136.14
250/200 36.0 178.89 168.42 157.89 147.28
300/200 39.0 191.52 180.58 169.56 158.42
Понижающие коэффициенты п.п. 3.1.,6.16. СНиП 2-22-81* не учитываются 35 А. И. Бедов, А. И. Габитов 545
Пример 17. Программа SMS
Проверить прочность армированной кирпичной кладки стены
толщиной 90 см на местное сжатие (смятие) под опорой железобе-
тонной балки. Кладка стены выполнена из полнотелого керамичес-
кого кирпича пластического формования марки 35 на смешанном
растворе марки 25. Балкасшириной опорной части 64 см опирается
на стену по всей ее толщине. Опорная реакция балки равна 70 т.
Кладка под опорой балки заармирована прямоугольными сетками,
изготовленными из стержней 06 класса А240. Шаг стержней в сет-
ках 60 мм. Сетки установлены через три ряда кладки. Кладка зат-
вердевшая. Расчетная площадь сечения 2,2 м2.
Решение:
Исходные данные:
Задаете значение тангенса угла поворота ?:
Да - 1
Нет - 0 Т= 1
Значение тангенса угла поворота балки Величина продольной сжимающей силы тс TG =0.00500000 0= 70.00
Марка кирпича Марка раствора Ширина опорного участка балки, плиты настила или распределительной плиты под концом балки см Мк= 35 Мр= 25 b = 64.00
Длина опоры балки см а1 = 90.00
Для затвердевшей кладки Для свежей кладки - 1 - 0 KL = 1
Значение коэффициента К по таблице 14
• Из кирпича и камней всех видов - 2.00
- Из крупных и мелких блоков из
ячеистого бетона -2.25 К = 2.00
Коэффициент понижения расчетного сопро-
тивления кирпичной кладки по Таблице 2
СНиП 2-22-81 *:
- 1.00
- 0.90
- 0.85 Кр = 1.00
Коэффициент понижения расчетного сопротивления
для кладки из силикатного кирпича на растворе
с добавками поташа п. 3.11. СНиП 2-22-81
- 1.00
• - 0.85 Kz = 1.00
Расчетное сопротивление кладки сжатию кгс/см2 R = 7.00
Временное сопротивление сжатию кладки кгс/см2 Ru = 14.00
Коэффициент постели кгс/см Ср = 10.94
Полезная длина опоры см 30= 200.00
546
Краевые напряжения при эпюре трапецией - 1
Краевые напряжения при треугольной эпюре - О TR = 1
Напряжения кгс/см2 GO « 12.15
Вид кладки для определения величины D:
- для кирпичной и виброкирпичной кладки, а также кладки
из сплошных камней или блоков, изготовленных из тяжелого
и легкого бетона D-1.5-0.5*PSI; - О
- для кладки из пустотелых бетонных камней или сплошных
камней и блоков из крупнопористого и ячеистого бетона
D-1; — 1 Dk= 0
Коэффициент полноты эпюры давления кгс/ы л2 PSI = 0.83
Кладка армированная:
Да - 1
Нет - (. КО = 1
Диаметр сетчатой арматуры мм D= 8.00
Размер ячейки сетчатой арматуры мм С= 80.00
Вид стали А240
ВР1 St = 1
Высота кирпича Hk = 65
Число рядов кладки Nk - 3
Расчетное сопротивление сетчатой
арматуры кгс/см2 Bs = 1725.00
Процент армирования % MU= 0.41
Расчетная площадь сечения м Ap = 2.20
Площадь смятия м Ac = 0.58
по таблице 21, СНиП 2-22 81 Ks1 = 2.00
Коэффициент Ks = 1.56
Расчетное сопротивление кладки
на смятие кгс/см 2 Be = 14.00
Величина PSD = 0.90
Краевые напряжения при кгс/см2 Gmax= 14.61
эпюре трапецией кгс/см2 Gmin = 9.69
Краевые напряжения при
эпюре трапецией кгс/см2 Gmax = 14.61
Максимальные краевые напряжения кгс/см2 Gmax = 14.61
превышают расчетные сопротивления
кладки ВС на смятие
Измените исходные данные
Рис.8.14 Эпюра напряжений в кладке под опорой балки
35
547
Глава 9. Задания для практических занятий
Задание 1
Подобрать сечение центрально нагруженного каменного
столба I этажа многоэтажного здания. Концы столба оперты не-
смещаемо. Исходные данные приведены в табл. 9.1,9.2. Времен-
ные нагрузки принимаются в соответствии с назначением зда-
ния по табл. 1.4. Район строительства - г. Москва.
Таблица 9.1
№ п/п Кол-во этажей Сетка колонн (столбов), м Высота этажа, м Постоянная нагрузка от веса перекрытия и покрытия, кПа (кге/м2) Назначение здания
1 2 3 4 5 6
1 4 6.0 х 6,0 2.7 3,2 (320) Жилой дом
9 4 5,6 х 6,8 3.0 3.4 (340) Детский сад
3 Г 4 5,6 х 6,0 3.3 3.6 (360) Общежитие
4 4 5,6 х 6,4 3.6 3,8 (380) Гостиница
5 4 5,2 х 4.8 3.9 4.0 (400) Аудитории вуза
6 4 5,2 х 5,2 4.2 4.2 (420) Лаборатории НИИ
7 4 5,2 х 5,6 4,5 4,4 (440) Школа (классы)
' 8_ 5 6.0 х 6,0 4,8 1.6 (460) Залы института
9 5 5.6 х 6,8 4,5 1.8 (480) Музей
10 5 5,6 х 6.0 1.2 3,2 (320) Столовая
11 5 5,6 х 6.4 3.9 3.4 (340) Залы ресторана
12 5 5,2 х 4,8 3.6 3.6(360) Архив
13 5 5.2 х 5.2 3.3 3.8 (380) Офисы
14 5 5.2 х 5.6 3.0 4,0(400) Читальные залы
15 6 6.0 х 6,0 3.0 4,2 (420) Жилой дом
16 6 5.6 х 6.8 3.3 4.4 (440) Детский сад
17 G 5,6 х 6.0 3.6 4.6 (460) Бытовые помещения
18 6 5,6 х 6.4 3.9 4.8 (480) Аудитории института
19 6 5.2 х 4.8 4.2 3.2 (320) Поликлиника
20 6 5,2 х 5,2 4.5 3.4 (340) Книгохранилище
21 6 5,2 х 5.6 4.8 3.6 (360) Залы ресторана
22 7 6.0 х 6,0 4.5 3.8 (380) Выставочные залы
23 7 5.6 х 6,8 4,2 4,0 (400) Архив
24 7 5,6 х 6.0 3.9 4.2 (420) Палаты больницы
25 7 5,6 х 6,4 3,6 4,4 (440) Спальный корпус санатория
548
Таблица 9.2
Лй п/п Материал кладки № п/п Материал кладки
1 Кирпич керамический пластического формования 6 Камни бетонные из тяжелого бетона пустотностью 25%
2 Кирпич керамический полусухого прессования 7 Камин бетонные сплошные из легкого бетона
3 Кирпич силикатный 8 Камни бетонные сплошные из легкого бетона пустотностью 25%
4 Камни керамические пустотностью 48 -50% 9 Камни пиленые из вулканических туфов
5 Камни бетонные сплошные из тяжелого бетона 10 Камни шлакобетонные сплошные
Примечание: Вид раствора, его марка и марка камней принимаются студен-
том самостоятельно.
Задание 2
Проверить несущую способность простенка наружной сте-
ны одноэтажного однопролетного промышленного здания, на-
груженного продольной силой N и изгибающим моментом М.
Кладка выполнена на тяжелом цементно-известковом растворе.
Высота простенка от уровня пола до опоры фермы \ м. Осталь-
ные исходные данные приведены в табл. 9.3 и 9.4.
Таблица 9.3
Ns п/г Расчетная продольная сила. кН (тс) Расчетный изгибающий момент. кН м (те м) Ширина сечения простенка, см Высота сечения простенка, см
1 2 3 4 5
1 250(25) 20,0 (2.0) 103 38
2 300 (30) 28.0(2,8) 103 51
3 350 (35) 36.0 (3.6) 103 64
4 290(29) г 20.0(2.0) 116 38
5 340 (34) 32.0 (3.2) 116 51
6 380(38) 36,0 (3.6) 116 64
7 360(36) 25,0(2,5) 129 38
8 400(40) 32.0(3.2) 129 51
* 9 480 (48) 44.0 (4.4) 129 64
10 380 (38) 26.0 (2.6) г 142 38
II 420 (42) 33,0 (3.3) 142 51
12 460 (46) 45.0 (4.5) 142 G4
13 400 (40) 28.0 (2.8) 120 40
14 450 (45) 35.0 (3.5) 120 50
15 500(50) 40.0 (4.0) 120 60
549
Таблица 9.4
№ н/п Материал кладки Марка кирпича, камня или класс бетона Марка раствора
1 Кирпич керамический пластического формования 125 100
2 Кирпич керамический полусухого прессования 200 75
3 Кирпич керамический пластического формования пустотшктью до 30% 150 50
4 Керамические камни пустотностью 48- 50% 100 50
5 Кирпич силикатный 200 100
6 Кирпич силикатный пустотностью до 25% 100 75
7 Керамические камни со щелевидными вертикальными пустотами шириной 10 мм 125 75
8 бетонные камни сплошные из тяжелого бетона (< 300 мм) 100 75
9 Бетонные камни из тяжелого бетона пустотностью до 25% (< 300 мм) 125 50
10 Бетонные камни из крупнопористого бетона (керамзптобетона) сплошные (< 300 мм) 75 75
11 Бетонные камни из безавтоклавиого ячеистого бетона сплошные (< 300 мм) 100 50
12 Бетонные камни из автоклавного ячеистого бетона сплошные (< 300 мм) 125 75
13 Бетонные камни из автоклавного ячеистого бетона сплошные (= 400 мм) В5; 75 50
14 Бетонные камни из тяжелого бетона сплошные (< 300 мм) 150 75
15 Бетонные камни из керамзптобетона пустотностью до 25% 100 50
16 Рваный бут 600 50
17 Рваный бут 400 75
18 Постелистый бут (200 - 300 мм) 10 50
19 Постелистый бут (<150 мм) 25 25
20 Блоки пиленые из известняка ракушечника (200 - 300 мм) 10 25
Примечание: Для кладки применяется це иснтно-известковый тяжелый раствор.
Задание 3
Проверить несущую способность простенка наружной сте-
ны одноэтажного многонродстного здания, нагруженного про-
дольной силой Nh изгибающим моментом А/. Высота простенка
от уровня чистого пола до опоры фермы Л м. Остальные исход-
550
ные данные - но табл. 9.3 и 9.5.
Таблица 9.5
1 № п/п Материал кладки Класс бетона или марка камня Марка раствора
1 Крупные блоки сплошные из тяжелого бетона (250 мм) 150 50
2 Крупные блоки из тяжелого бетона пустотелые (пустотность 18%) 75 25
3 Крупные блоки из тяжелого бетона пустотелые (пустотность 25%) 100 25
4 Крупные блоки из тяжелою бетона пустотелые (пустотность 32%) В 7.5 25
5 Крупные блоки из крупнопористого бетона (сплошные) В 7.5 25
6 Крупные блоки из крупнопористого бетона пустотелые (пустотность 20%) В 7.5 25
7 Крупные блоки из крупнопористого бетона пустотелые (пустотность 28%) В 7.5 25
8 Крупные блоки из крупнопористого бетона пустотелые (пустотность 34%) В 7,5 25
9 Крупные блоки из плотного силикатного бетона (сплошные) В 12.5 50
10 Крупные блоки из плотного силикатного бетона (сплошные) В 15 50
11 Блоки из крупнопористого бетона (сплошные) В 20 25
12 Крупные блоки из плотного силикатного бетона пустотелые (пустотность 20%) В 15 25
13 Крупные блоки из плотного силикатного бетона пустотелые (пустотность 26?4) В 15 25
14 Крупные блоки из плотного си л и каткого бетона пустотелые (пустотное ть 32%) В 15 25
15 Крупные блоки из безантокланного ячеистого бетона В 5 25
16 Крупные блоки из автоклавного ячеистого бетона В 12,5 25
17 Крупные блоки из автоклавного ячеистого бетона В 7.5 25
18 Камни пиленые из вулканических туфов (200 - 300 мм) 200 75
19 Камни пиленые из вулканических туфов (200 - 300 мм) 10 50
20 Камни получветой тески из вулканических туфов (200 - 300 мм) 10 25
Примечание: Для кладки применяется цементночшееткгмый тяжелый раствор.
551
Задание 4
Проверить несущую способность простенка одноэтажного
промышленного здания, нагруженного продольной силой N
и изгибающим моментом М. Высота простенка от уровня чистого
пола до опоры фермы 4 м. Остальные исходные данные прини-
мать по табл. 9.4 и 9.6. Эпюру принять однозначной по всей высо-
те элемента.
Таблица 9.6
№п/п Расчетная продольная сила, кН (тс) Расчетный изгибающий момент, кН-м (тем) Ширина сечения простенка, см Высота сечения простенка, см
1 250 (25) 26,0 (2,6) 103 38
2 300 (30) 38,0 (3,8) 103 51
3 350(35) 55,0 (5,5) 103 64
4 290 (29) 30,0 (3,0) 116 38
5 340 (34) 44,0 (4,4) 116 51
6 380 (38) 59,0 (5,9) 116 64
7 360 (36) 35,0 (3,5) 129 38
8 400 (40) 49,0 (4,9) 129 51
9 480 (48) 82,0 (8,2) 129 64
10 380 (38) 40,0 (4,0) 142 38
И 420(42) 55,0 (5,5) 142 51
12 460 (46) 71,0(7,1) 142 64
13 400 (40) 44,0 (4,4) 120 • 40
14 450(45) 58,0 (5.8) 120 50
15 500 (50) 75.0 (7.5) 120 60
16(10) 550 (55) 80,0 (8,0) 160 40
17 (11) 600 (60) 85,0 (8,5) 160 50
18(12) 650 (65) 90,0 (9.0) 160 60
19(13) 400 (40) 80,0 (8,0) 120 40
20(14) 500 (50) 60,0 (6,0) 160 50
Примечания: 1. В скобках первой вертикальной графы табл. 9.6 указаны номе-
ра из табл. 9.4;
2. Для кладки стен применяется пементно-песчаный тяжелый раствор.
Задание 5
Определить несущую способность центрально сжатого кир-
пичного столба, армированного сетками. Данные о материале
столба и об армировании приведены в табл. 9.7 и 9.8. Раствор -
цементно- известковый.
552
Таблица 9.7
№ п/п Материал кладки Марка кирпича Марка раствора Сечение столба, см Расчетная высота столба, м
1 Кирпич керамиче- ский пластического формования 200 75 51x51 4,8
2 Тоже 125 50 64x64 5,0
3 Камии керамические с вертикальными пустотами до 12 мм 150 50 64x64 5,6
4 Тоже 75 25 77x77 6,1
5 Кирпич керамиче- ский полусухого прессования 75 75 51x51 4.8
6 Тоже 125 50 64 x 64. 5,0
7 Камни керамические пустотностью до 48- 50% 100 50 64x64 5,6
8 Тоже 75 25 77x77 6,1
9 Кирпич силикатный 200 75 51x51 4,8
10 Тоже 150 75 64x64 5,0
И Камни бетонные пус- тотностью до 25%, высотой 200 мм 100 50 64x64 5,6
12 Тоже 75 25 77x77 6,1
Таблица 9.8
№ п/п Класс арматуры Диаметр арматуры, мм Размер ячейки, см Шаг сеток по высоте, см
1 А240 (сетки типа «зигзаг») 6 5x5 15,0
2 Тоже 6 5x5 22,5
3 » » 6 5x5 30,0
4 » » 7 5x5 37,5
5 » » 7 6x6 < 15,0
6 » » 7 6x6 30,0
7 3 4,0 х 4,0 15,0
8 Обыкновенная ар- 4 4,0 х 4,0 22,5
9 10 И 12 матурная проволока класса В50О (Bp-1) (прямоугольные сетки) 4 4 5 5 4,0 х 4,0 4,5 х 4,5 5,0 х 5,0 5,5 х 5,5 30,0 15,0 22,5 30,0
36 А. И. Бедов. А. И. Габитов
553
Задание 6
Подобрать сетчатую арматуру для армирования кирпично-
го столба, центрально нагруженного силой N. Исходные данные
приведены в табл. 9.9.
Для армирования кладки используется: 1 - арматурная
сталь класса А240; 2 - обыкновенная арматурная проволока
класса В500Вр-1.
Таблица 9.9
№ Сила. Материал кладки Марка Марка Сечение Расчетная
п/п кН (тс) кирпи- раство- столба, см высота lo,
ча ра м
1 650 (65) 200 75 51x51 4.8
2 1050 (105) 200 50 64x64 5.2
3 600 (60) Кирпич керами- 150 75 51x51 5.2
4 900(90) ческий пластине- 150 50 64x64 5,4
5 640(64) ского формова- 125 75 51x51 5.2
6 850 (85) ния; тип армату- 125 50 64x64 5,0
7 720 (72) ры - 1 (сетки типа 100 50 64x64 5,6
8 930 (93) «зигзаг») 100 25 77x77 6,3
9 880 (88) 75 50 64x64 6.6
10 750 (75) 75 25 77x77 6,1
И 600(60) 200 75 51x51 4,8
12 900 (90) 200 50 64x64 5.2
13 520 (52) Кирпич керами- 150 75 51x51 5.2
14 740 (74) ческий полусухо- 150 50 64 х 64 5.4
15 490(49) го прессования; 125 75 51x51 5.2
16 800 (80) тип арматуры - 2 125 50 64x64 5,0
17 620 (62) (прямоугольные 100 50 64 х64 5,6
18 700 (70) сетки) 100 25 77x77 6,3
19 560 (56) 75 50 64x64 5,8
20 650 (65) 75 25 77x77 6,1
21 1150(115) 200 75 51x51 4,8
22 1000(100) 200 50 64x64 5,2
23 700 (70) Кирпич силикат- ный; тип армату- 150 75 51x51 5,2
24 800(80) ры - 2 (прямо- угольные сетки) 150 50 64x64 5,4
25 600(60) 125 75 51x51 5.6
26 900 (90) 125 50 64x64 6.3
Задание 7
Определить несущую способность внецентренно сжатого
кирпичного простенка, армированного сетками. Продольная
554
сила N приложена на расстоянии е, от края сечения. Расчетная
высота столба 5 м, остальные данные приведены в табл. 9.10 и 9.8.
- точка приложения силы N
Таблица 9.10
№ п/п Материал кладки Марка кир- пича Марка раство- ра Ширина сечения простенка, см Высота сечения простен- ка, см СМ
1 Кирпич керамиче- ский пластического формования 200 75 103 38 13
2 Тоже 100 25 103 38 14
3 » > 200 75 103 51 18
4 100 25 103 51 19
5 > > 200 75 103 64 22
6 100 25 103 64 23
7 Кирпич керамиче- ский полусухого прессования 200 75 116 38 13
8 Тоже 100 25 116 38 14
9 200 75 116 51 18
10 > > 100 25 116 51 19
и >> 200 75 116 64 22
12 > » 100 25 116 64 23
13 Кирпич силикатный 200 75 129 38 13
14 Тоже 100 25 129 38 14
15 »» 150 50 129 38 16-
16 200 75 129 51 18
17 > » 100 25 129 51 20
18 » » 200 75 129 64 22
19 > > 100 25 129 64 24
20 Камни керамиче- ские пустотностью до 48-50% 125 75 142 38 13
21 Тоже 75 25 142 38 15
22 Бетонные камни высотой 250 мм пус- тотностью 20% 125 75 142 51 18
23 Тоже 75 25 142 51 1 20
555
36
Задание 8
Запроектировать наружную стену 1 этажа здания с жесткой
конструктивной схемой на действие вертикальной нагрузки. Зда-
ние с плоской кровлей. Расстояние от низа покрытия до верха пара-
пета 1,2 м. Плиты перекрытия опираются на стену на 12 см. Осталь-
ные данные приведены в табл. 9.11 и 9.12.
Таблица 9.11
№ п/п Число этажей Высота этажа, м Размер пролета перекры- тия, м Ширина простенков, см Ширина проемов, см Высота проемов, см
1 4 3,0 6,0 103 120 160
2 4 3,6 5,6 116 140 200
3 4 4,2 6,4 129 160 260
4 4 4.8 6,8 116 180 340
5 4 4,5 6,0 103 200 310
6 5 3,0 6,8 129 120 160
7 5 3,3 6,4 116 140 180
8 5 3,6 6,0 129 160 200
9 5 3,9 5,6 142 180 250
10 Г 5 4,2 5.2 129 200 280
И 5 1 4,5 5,6 116 220 300
12 5 4.8 6,0 103 200 340
13 6 3,0 6,4 155 120 160
14 6 3,3 6,0 142 140 180
15 6 3,6 5,6 129 180 200
16 6 3,9 5,2 116 160 250
17 6 4,2 5,6 103 200 280
18 6 4,5 6,0 103 220 300
19 6 4,8 6,8 116 180 340
20 7 3,0 5,6 116 120 160
21 7 3,3 6,8 129 140 180
22 7 3,6 6,4 103 160 200
23 7 3,9 6,0 129 180 250
24 7 3,6 6,8 142 200 200
25 7 3,3 5,6 103 200 180
556
Таблица 9.12
№ i/n Собственный вес покрытия, кН/м2 (кгс/м2' Снего- вой район Собственный вес перекрытия, кН/м2 (кгс/м2) Назначение здания Материал стены
1 3,0 (300) 11 3,4 (340) Жилой дом Кладка из керами* ческих камней с вертикаль- ными пустотами до 12 мм
2 3,2 (320) III 3,6(360) Общежитие
3 3,4 (340) IV 4,0 (400) Школа
4 3,6 (360) V 4.2 (420) Столовая
5 3,8 (380) II 4,4 (440) Аудитории вуза
6 4,0 (400) III 4,6 (460) Архив
7 4,2 (420) IV 4,8(480) Торговое здание Кладка из керами- ческого кирпича на тяжелом растворе
8 4,4 (440) V 5,0 (500) Выставочные залы
9 4,6(460) 11 4,8 (480) Книгохранилище
10 4,8 (480) III 4,6 (460) Гостиница
11 4,5 (450) IV 4,4 (440) Архив
12 4,1(410) V 4,3 (430) Жилой дом
13 3,9 (390) I 4,1 (410) Школа Кладка из керамиче- ского кирпича на легком растворе
14 3,6 (360) III 4,4 (440) Столовая
15 3,3 (330) IV 4,2 (420) Аудитория вуза
16 4,3 (430) V 4,6(460) Общежитие
17 4,7 (470) H 4,1 (410) Книгохранилище
18 4,9 (490) in 4,4 (440) Гостиница Камни из автоклав- ного ячеи- стого бето- на
19 5.1 (510) IV 4,7 (470) Больница
20 3,7 (370) V 5.1 (510) Санаторий
21 3,4 (340) 11 4,8(480) Архив
22 3,9 (390) 111 4,6(460) Жилой дом
23 3,8 (380) IV 4,3 (430) Офисы Кладка из сили- катного кирпича
24 4,3 (430) V 4,8 (480) Пансионат
25 4,8(480) 11 4,5 (450) Читальные залы
Примечания: 1. Временная нагрузка на перекрытиях принимается по табл. 1.4
в соответствии с функциональным назначением здания; величина снеговой на-
грузки принимается в соответствии с указанным районом строительства;
2. Вид раствора и его прочность для каменной кладки, а также прочность ка-
менных материалов выбираются студентом самостоятельно.
557
Задание 9
Произвести расчет анкеров стальных балок перекрытия
над 2 этажом, опирающихся на наружные продольные стены
и внутренние столбы из каменной кладки. Балки изготовлены
из прокатных двутавров 130. Исходные данные приведены
в табл. 9.1 и 9.4. Шаг балок равен шагу столбов. Временные на-
грузки принимаются в соответствии с назначением здания.
Задание 10
Произвести проверку прочности кладки наружной продоль-
ной стены на смятие под опорами свободно лежащих балок пере-
крытия, изготовленных из стальных прокатных двутавров
130 (ГОСТ 8239 - 89; /в 7080 см4, b = 135 мм). Исходные данные
приведены в табл. 9.1 и 9.4. Временные нагрузки принимаются
в соответствии с назначением здания. Шаг балок равен шагу
столбов. Глубина заделки балок в стену а - 25 см.
Задание 11
Проверить несущую способность стены подвала кирпично-
го здания. Внутренняя грань стены подвала совпадаете внутрен-
ней гранью вышележащей стены (см. рис. 5.4). Перекрытие
над подвалом опирается на стену подвала на 12 см. Высота Нгр
равна высоте подвала. Угол внутреннего трения грунта 30*. Ос-
тальные данные - по табл. 9.13 и 9.14.
Таблица 9.13
№ п/п Материал стены Марка камня или класс бетона Марка раствора или класс бетона Толщина стены, см
1 2 3 4 5
1 Бетонные блоки сплошные при высоте ряда 500-1000 мм В 7,5 25 30
2 Тоже В 7,5 25 40
3 В 7,5 25 50
4 В 7,5 25 60
5 Блоки пустотелые (коэффи- циент пустотности 22%) из неавтоклавного ячеистого бе- тона В 12,5 50 40
6 Блоки пустотелые (коэффи- циент пустотности 26%) из крупнопористого бетона 8 12,5 50 50
558
Окончание табл. 9.13
1 2 3 4 5
7 Блоки пустотелые (коэффициент пустотности 32%) из автоклавного ячеистого бетона В 12,5 50 50
8 Блоки пустотелые (коэффициент пустотности 32%) В 12,5 50 60
9 Бетонные блоки пустотелые, коэффициент пустотности 24% В 12,5 50 60
10 Бетонные блоки пустотелые, коэффициент пустотности 22% В 12,5 50 40
11 Бетонные блоки сплошные при высоте ряда 300 мм В 7,5 50 30
12 Бутовая кладка 500 50 40
13 Тоже 400 50 50
14 > > 300 50 60
15 » > 600 50 60
16 400 75 50
17 Бутобетон 300 В 7,5 35
18 Тоже 300 В 7,5 40
19 200 В 7,5 45
20 > > 150 В5 50
21 ► > 300 В 12,5 35
22 300 В 12,5 40
Примечание: В строках таблицы 5-10 высота ряда кладки 500-1000мм.
Таблица 9.14
№ п/п Высота стены подва- ла, м Расчетная нагрузка на 1 п.м. от вышеле- жащей стены, кН/м (тс/м) Толщина выше- лежащей стены, см Нагрузка от пере- крытия над под- валом, кН/м (тс/м) Вид грунта г
1 2 3 4 5 6
1 2,5 100(10) 38 10(1.0) Песок крупнозернистый
2 2,6 130(13) 51 16(1,6) Песок мелкозернистый сухой
3 2,7 160(16) 64 20 (2,0) Песок мелкозернистый влажный
4 3,0 120 (12) 38 12(1,2) Песок мелкозернистый, насыщенный влагой
559
Окончание табл. 9.14
1 2 3 4 5 6
5 3,3 160(16) 51 18(1,8) Галька угловатая
6 3.6 190(19) 64 22 (2.2) Щебень
7 3,9 150(15) 38 14(1.4) Насыпной грунт разрыхленный сухой
8 2,5 190(19) 51 20 (2,0) Насыпной грунт разрыхленный влажный
9 2,6 220 (22) 64 24 (2,4) Насыпной грунт утрам- бованный сухой
10 2,7 180 (18) 38 16(1,6) Насыпной грунт утрам- бованный влажный
И 3,0 220(22) 51 22 (2,2) Суглинок разрыхленный сухой
12 3,3 260(26) 64 26 (2,6) Суглинок разрыхленный влажный
13 3,6 210(21) 38 18(1,8) Суглинок утрамбован- ный сухой
14 3,9 240(24) 51 24 (2,4) Суглинок утрамбован- ный влажный
15 3,0 300 (30) 64 28 (2,8) Галька округлая
Примечание: Характеристики грунтов приведены в табл. 13.
Задание 12
Запроектировать центрально нагруженный фундамент под кирпич-
ную стену многоэтажного здания без подвала. Исходные данные
для проектирования приведены в табл. 9.15 и 9.16. Средний коэффи-
циент надежности по нагрузке следует принять равным ^-1,15.
Таблица 9.15
№ п/п Норматив- ная нагруз- ка, кН/м (тс/м) Ширина вышеле- жащей стены, см Материал фунда- мента Марка бутово- го камня Марка раствора или класс бетона Отметка подошвы фундамента, м
1 160(16) 38 Бутовая кладка 600 25 -1,8
2 180(18) 51 500 50 -1.6
3 400(40) 64 400 25 -1,4
4 220(22) 38 300 50 -1,7
5 300(30) 38 500 25 -2,2
6 250(25) 38 400 50 -1,5
7 340 (34) 38 600 25 -1,2
8 240(24) 51 200 50 -1.6
9 260(26) 64 400 25 -1,7
10 280 (28) 38 300 50 -2.0
560
Окончание табл. 9.15
1 2 3 4 5 6 7
11 300 (30) 51 500 В5 -2,1
12 320 (32) 38 300 В 3.5 -1,8
13 230 (23) 38 200 В5 -1,6
14 250 (25) 51 100 В 7,5 -1,9
15 270 (27) 51 400 В 3,5 -1,3
16 290(29) 38 Бутобетон 300 В5 -1,4
17 310(31) 51 200 В 7,5 -1,5
18 430(43) 64 100 В 3,5 -1,6
19 250 (25) 38 400 В5 -1,7
20 370 (37) 51 200 В 3,5 -1,8
21 490 (49) 64 300 В 2.5 -1,9
Таблица 9.16
№ п/п Расчетное сопротивление грунта, МПа (кгс/см2) № п/п Расчетное сопротивление грунта, МПа (кгс/см2)
1 0,100(1,00) 5 0,200 (2,00)
2 0,125 < 1,25) 6 0,225 (2,25)
3 0,150(1,50) 7 0,250 (2,50)
4 0,175(1,75) 8 0,275 (2,75)
Задание 13
Запроектировать центрально нагруженный каменный фун-
дамент под кирпичный столб 1-го этажа многоэтажного здания
(здание без подвала). Поперечное сечение столба и величину
продольного усилия, действующего в нем, принять из решения
задачи задания 1. Расчетное сопротивление грунта назначается
из табл. 9.16. Средний коэффициент надежности по нагрузке для
постоянной нагрузки следует принять равным yf 1,15.
Задание 14
Требуется оценить несущую способность каменной пере-
мычки над промежуточным оконным проемом. Кладка пере-
мычки и вышележащей стены выполняется из керамического
кирпича пластического формования на цементно-известковом
растворе в летнее время. На перемычку действует нагрузка от ее
собственного веса, веса вышележащей кладки и опорное давле-
ние стальной балки перекрытия, приложенное в середине проле-
та перемычки. Высоту подъема арочной перемычки принять рав-
ной 1 /8 пролета. Исходные данные для расчета перемычки пред-
ставлены в табл. 9.17.
561
Таблица 9.17
№ п/п Тип перемы чки Тол- щина стены, см Шири- на оконно- го про- ема, м Мар- ка кир- пича Марка раст- вора Опор- ное давле- ние балки, кН Расстояние от низа пере- мычки (от пят) до опоры балки, см
1 Рядо- вая 38 1.2 75 25 24 38
2 38 1.3 75 50 28 46
3 51 ... t,4 100 25 32 54
4 51 1.5 100 50 36 62
5 51 1.6 125 50 40 70
6 64 1,8 125 75 44 55
7 64 2,0 150 75 48 70
8 Клин- чатая 38 1.2 75 25 24 38
9 38 1.3 75 50 28 46
10 51 1,4 100 25 32 54
И 51 1.5 100 50 36 62
12 51 1.6 125 75 40 70
13 64 1.8 125 50 44 55
14 64 2,0 150 75 48 70
15 Ароч- ная 51 2,0 75 25 32 54
16 51 2,2 75 50 38 54
17 51 2,4 100 25 44 62
18 51 2.6 100 50 50 69
19 64 2.8 125 50 54 76
20 64 3.0 125 75 60 91
21 64 3,2 150 50 66 99
562
Литература
1. СНиП 11-22-81*. Каменные и армокаменные конструкции/ Гос-
строй России.- М.: ФГУП ЦПП. 2004.
2. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструк-
ций (к СНиП П-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции.
Нормы проектирования»)/ ЦНИИ СК им. Кучеренко Госстроя
СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.
3. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные. конструкции. Ос-
новные положения/ Госстрой России. - М.: ФГУП ЦПП, 2004.
4. СП 52-101-2003- Бетонные и железобетонные конструкции без
предварительного напряжения арматуры. - М.: ФГУП ЦПП, 2004.
5. СНиП2.01.07 85*. Нагрузки и воздействия/Госстрой России.- М.:
ГУ П ЦПП. 2003.
6. СНиП П 23-81*. Стальные конструкции/ Госстрой России.- М.:
ГУП ЦПП, 2000.
7. СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции/ Гос-
строй СССР.- М..ЦИТП Госстроя СССР, 1988.
8. ГОСТ 4.206-83. СПКП. Строительство. Материалы стеновые ка-
менные. Номенклатура показателей.
9. ГОСТ 530-95- Кирпич и камни керамические. Технические условия.
10. ГОСТ 379-95. Кирпич и камни силикатные. Технические условия.
11. ГОСТ 7484-78. Кирпич и камни керамические лицевые. Техничес-
кие условия.
12. ГОСТ 13579-78. Блоки бетонные для стен подвалов. Технические
условия.
13- ГОСТ 19010 82*. Блоки стеновые бетонные и железобетонные
для зданий. Общие технические, требования.
14. ГОСТ 21520-89. Блоки из ячеистых бетонов стеновые мелкие.
Технические условия.
15. ГОСТ 6133-84. Камни бетонные стеновые. Технические условия.
16. ГОСТ24594-81. Панели и блоки стеновые из кирпича и керамичес-
ких камней. Общие технические требования.
17. ГОСТ 4001-84. Камни стеновые из горных пород. Технические ус-
ловия.
18. ГОСТ 7025-91. Кирпич и камин керамические и силикатные. Ме-
тоды определения водоноглощения. платности и контроля морозо-
стойкости.
19. ГОСТ 13580-85. Плиты железобетонные ленточных фундамен-
тов. Технические условия.
20. ГОСТ 948-84. Перемычки железобетонные для зданий с кирпич-
ными степами. Технические условия.
21. ГОСТ 9479-84*. Блоки из природного камня для производства об-
лицовочных изделий. Технические условия.
22. ГОСТ 9480-89. Плиты облицовочные пиленые из природного кам-
ня. Технические условия.
563
23- ГОСТ 13996 93. Плитки керамические фасадные и ковры из них.
Технические условия.
24. ГОСТ 17057-89. Плитки стеклянные облицовочные коврово моза-
ичны > и ковры из них. Технические условия.
25. ГОСТ 25485-89. Бетоны ячеистые. Технические условия.
26. ГОСТ8462-85. Материалы стеновые. Методы определения проч-
ности при сжатии и изгибе.
27. ГОСТ24332-88. Кирпич и камни силикатные. Ультразвуковой ме-
тод определения прочности при сжатии.
28. ГОС г 6427-75. Материалы стеновые и облицовочные. Методы
определения плотности.
29. ГОСТ 28013-89. Растворы строительные.. Общие технические
требования.
30. ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний.
31. ГОСТ 5781-82*. Спишь горячекатаная для армирования железо-
бетонных конструкции. Технические условия.
32. ГОСТ 6727-80*. Проволока из низкоуглеродистой стали холодно-
тянутая для армирования железобетонных конструкций. Техни-
ческие условия.
33. ГОСТ 16381-77*. Материалы и изделия строительные теплоизо-
ляционные. Классификация и общие технические требования.
34. ГОСТ 5 742-76. Изделия из ячеистых бетонов теплоизоъяццонные.
35. ГОСТ 9573-96. Плиты из минеральной ваты на синтетическом
связующем теплоизоляционные. Технические условия.
36. ГОСТ 10140-80. Плиты теплоизоляционные из минеральной ваты
на битумном связующем. Технические условия.
37. ГОСТ’ 10832-91. Песок и щебень перлитовые вспученные. Техни-
ческие условия.
38. ГОСТ 12865-67. Вермикулит вспученный.
39. ГОСТ 15588-86. Плиты пенополистирольные. Технические усло-
вия.
40. ГОСТ 16136 80. Плиты перлитобитумные теплоизоляционные.,
ехнические условия.
41. ГОСТ 20916-87. Плиты теплоизоляционные из пенопласта на ос-
нове резольных фенолформальдегидных смол Технические условия.
42. ГОСТ 21880-94. Маты прошивные из минеральной ваты тепло-
изоляционные. Технические условия.
43. ГОСТ22950-95. Плиты минераюватные повышенной жесткости
на синтетическом связующем. Технические условия.
44. ГОСТ 4640-93. Вата минеральная. Технические, yi ювия.
45. Бедов А.И. Методические, указания и справочные материалы
к дипломному проектированию «Технико-экономическая оценка
вариантов конструктивных решений железобетонных и камен-
ных конструкций зданий и сооружений».- М.: МГСУ, 2090.
46. Типовая документация на строительные с истемы и изделия зда-
ний и сооружений. Серия 2.130-1. Детали стен и перегородок нск-
564
пых зданий.- Вып. 23. Наружные кирпичные и каменные стены
облегченной кладки. Материалы для проектирования и рабочие
чертежи. - М.: ЦИТП, 1982.
47. Типовые конструкции и детали зданий и сооружений. Серия
2.130-1. /(стали стен и перегородок жилых зданий. - Вып. 1. Кир-
пичные стены сплошной кладки. - М.: ЦИТП, 1970.
48. Рекомендации по усилению каменных конструкций зданий и со-
оружений / ЦП И ИСК им. В.А. Кучеренко. - М.: Стройиздат, 1984.
49. Рекомендации по обследованию и оценке технического состояния
крупнопанельных и каменных зданий / ЦПИИСК им. В.Л. Кучерен-
ко. - М., 1988. -57 с.
50. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных
конструкций зданий и сооружений / Госстрой России. - М.: ГУП
ЦПП, 2004.
51. Методические рекомендации по усилению каменных конструкций
/ ИИИСП Госстроя УССР. - Киев, 1985. -49с.
52. Обследование и реконструкция железобетонных и каменных кон-
струкций эксплуатируемых зданий и сооружений /АН. Бедов.
В.Ф. Сапрыкин. - М.: Изд-во АСВ. 1995. - 192 с.
53. А.И. Бедов. Техническое обследование зданий и сооружений. Учеб.
- метод, пособ. для обучения руководителей и специалистов пред-
приятий строительного комплекса Москвы. - М.: ООО "НИЦ" Ал-
фей”, 2003. - 216 с.
54. Бедов А.И., Щепетьева Т.А. Проектирование' каменных и армока-
менных конструкций: Учеб, пособие.- М.: Изд-«о АСВ, 2003 (2002).
- 240 с.
55. Кутуков В.И. Реконструкция зданий: учебник для строительных
ВУЗов. - М.: Высш. школа. 1981. - 263 с.
56. ('околов В.К. Основные методы и принципы реконструкции жилых
зданий. - М.: Стройиздат. 1)69. - 232 с.
57. Посельский Ф.Ф. Усиление конструкций зданий: Учебное пособие.
Якутск. Изд-во Якутского гос. ун-та, 1995. - 196 с.
58. Мартемьянов А.И.. Ширин В.В. Способы восстановления зданий и
сооружений, поврежденных землетрясением. - М.: Высш, школа,
1981. -263 с.
59. Нечаев И.В. Капитальный ремонт жилых зданий. - М.: Стройиз-
дат, 1990. - 207 с. (Б-ка работника жил.-комун. хоз-ва).
60. Ройтман А.Г. Предупреждение аварий жилых зданий.- М.:
Стройиздат. 1990. - 240 с. (Б-ка работника мил. -коммун, хоз-ва).
61. Матвеев Е.П., Мешечек В.В. Технические решения по усилению и
теплозащите конструкций жилых и общественных зданий. - М.:
Издтпцентр «Старая Басманная». 1998. - 209с.
62. Гучкип И.С. Диагностика повреждений и восстановлен иг' эксплуа-
тационных качеств конструкции: Учебное пособие. - Пенза: ПГА-
СА, 2000. 173 с.
63. Малъганов А Н., Плевков В.С.. Полищук А.И. Усиление, железобе-
тонных и каменны.х конструкций зданий и сооружений. г\тлас
565
схем и чертежей. - Толк к: Изд-во Том. ун-та, 1989. -91с.
64. Основания и фундаменты: ('правочник/ Г.И. Швецов, И.В. Носков,
Л.Д. Слободян, Г.С. Госькова; Под ред. Т.П. Швецова. - М.: Высш,
школа, 1991. - 383 с.
65. Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зда-
ний. 2-е изд. перераб. и доп. - Л/.; Стройиздат. 1988. - 286 с.
66. Каталог конструктивных решений по усилению и восстановле-
нию строительных конструкций промышленных зданий
/ ЦНИИпромзданий. М., 1987. - 333 с.
67. Козлов В.В.. Чумачепко АН. Гидроизоляция в современном строи-
тельстве: Учебное пособие. - Л/.: Издательство АС В, 2003. - 120 с.
68. Грачев И.А., Жинкип Г.Н.. Рабинович /.А/. Гидроизоляция подвалов
и стен зданий. - Л.: Стройиздат, 1970. - 72 с.
69. Комисарчик Р Г. Методы технического обследования ремонтиру-
емые зданий. - М.: Стройиздат, 1975. - 88 с.
70. Цытович П.А. Механика грунтов (краткий курс) - М.: Высш,
школа. 1983. - 288 с.
71 CHuil П-3-79*. Строительная теплотехника /Минстрой Рос-
сии/. - М.: ГН ЦПП, 1995. - 29 с.
72. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий/ Госстрой России. -
М.: ФГУП ЦПП. 2004 - 25 с.
73. СП 23-101 2004. Проектирование тепловой защиты зданий/ Гос-
строй России. - М.: ФГУП ЦПП. 2004 - 95 с.
74. Монастырей 11.В. Технология устройства дополнительной тепло-
защиты степ жилых зданий: Ученное пособие. - М.: Издательство
ЛСВ, 2000. - 160с.
75. Программный комплекс проектирования железобетонных конст-
рукций многоэтажных каркасных зданий «Мономах*. Раздел 8
Кирпич. Программа проектирования кирпичных стен зданий. Ру-
ководство пользователя. НИИЛСС. Киев, 2003.
76. Программа «Камин*. Версия 1.3.0.115. SCAD Soft. Киев, 2003.
77. Программа для конструктивных расчетов и проверок элементов
казненных и армокаменных конструкций. Вашкиргражданпроект.
Уфа. 2003.
78. Пакет прикладных программ NormCAD. Версия 3.2. СНиП П-22-
81. К/1менные и армокгеменные конструкции. ООО «Центр разви-
тия систем автоматизированного проектирования «Сапротон*,
2003.
79. Семенив Л.А., Габитов Л.И. Проектно-вычислительный комплекс
SCAD в учебном процессе: Учебное пособие. - М.: Издательство
АС В ,2005. - 152с.
566