28. Способы усиления каменных кладок, принципы их проектирования

При проектировании - СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции».

В строительстве применяются следующие виды армирования и усиления каменных конструкций:

- поперечное (сетчатое) с расположением арматурных сеток в го­ризонтальных швах кладки;

- продольное с расположением арматуры в бороздах или каналах, оставляемых в кладке;

- усиление посредством включения в кладку железобетона (ком­плексные конструкции);

- усиление посредством включения элемента кладки в железобе­тонную или металлическую обойму.

Армирование каменных конструкций значительно повышает их несущую способность, монолитность и обеспечивает совместную ра­боту отдельных частей зданий; оно является также основным спосо­бам увеличения сейсмостойкости каменных конструкций и здания в целом.

Для армокаменных элементов применяются кирпич всех видов, керамические щелевидные камни, природные и искусственные камни.

Марка кирпича, применяемая для армокаменных конструкций, должна быть не менее 75 и камня — не менее 35.

Д ля армирования каменных конструкций следует применять:

сталь горячекатаную классов A-I и А-II (ГОСТ 5781—61*);

проволоку обыкновенную арматурную холоднотянутую В-1 (ГОСТ 6727—53*).

Для закладных деталей, соединительных накладок и для конструкций, усиленных стальными обоймами, следует применять поло­совую, листовую и фасонную стали.

При соответствующем обосновании допускается также армирование стержнями из других видов стали, применяемых для железобе­тонных конструкций.

Швы кладки армокаменных конструкций должны иметь толщину, превышающую диаметр арматуры не менее чем на 4 мм.

Марка раствора для армокаменных и комплексных конструкций принимается не ниже 50. Защитный слой цементного раствора для конструкций с арматурой, расположенной снаружи кладки, должен иметь толщину (от внешней грани рабочей арматуры) 10-30 мм. Расстояние между вертикальными и горизонтальными стержня­ми или между армирующими железобетонными или армокирпичными поясами и стойками не должно превышать 8h , где h — толщина стены. При армировании поясами или стойками расстояния между нити могут быть увеличены при условии проверки расчетом прочности па­нели стены на участках между поясами и стойками.

Армирование стен должно выполняться в соответствии с рабо­чими чертежами: горизонтальную арматуру располагают в швах кладки; при однозначной нагрузке устанавливают одиночную продольную арматуру в растянутой зоне стены, а при знакопеременной нагруз­ке — двойную (двустороннюю арматуру); вертикальная арматура, конструктивная, работающая на растя­жение, расположенная снаружи стены, должна быть связана хому­тами не реже чем через 80d , где d — диаметр арматурных стержней; концы горизонтальных и вертикальных стержней должны быть заделаны в прилегающие конструкции (капитальные стены, колонны, обвязочные балки и т. п.) и заанкерены.

Элементы с сетчатым поперечным армированием. Сетчатое поперечное армирование применяется для усиления кладки столбов, простенков и особо напряженных участков стен из кирпича всех видов, а также из керамических камней со щелевидными вертикальными пустотами при высоте ряда не более 150 мм. Сетчатое армирование выполняется .посредством укладки стальных сеток в горизонтальные швы кладки. Применяют квадратные, прямо­угольные сетки и сетки «зигзаг»

Сетчатая арматура, учитываемая в расчете столбов и простенков, Должна составлять не менее 0,1% и не более .1% объема кладки. Для сетчатого армирования кладки внутренних стен в помеще­ниях с сухим и нормальным влажностным режимом (относительная влажность воздуха не более 60%) допускается применение арматуры диаметром менее 3 мм, а также сеток из тонкой проволоки. Не допуск-ся прим-ть сетчатое армир-ние кладки стен в помещениях с относит влажностью более 75 %.

Расстояния между стержнями сетки должны быть не более 120 и не менее 30 мм. При продольном армировании стены (например, в армокаменных поясах) допускается применение стержней арматуры диаметром до 12 мм. С утолщением шва до 25 мм. Сетки прямоугольные и «зигзаг» должны укладываться не реже чем через пять рядов кирпичной кладки.

Э ффективность сетчатого армирования при расположении сеток реже чем через пять рядов кладки снижается. Такое армирование может применяться как конструктивное с расположением сеток по высоте элемента на расстоянии 1 —1,5 м, в сильно нагруженных стол­бах, простенках. Сетки в этом случае в расчет не вводятся, но пре­пятствуют расслоению кладки и внезапному ее разрушению.

Элементы с продольным армированием. Продольное армирование каменных конструкций применяется в стенах, столбах, перемычках, подпорных стенах и т. п. для восприятия растягивающих усилий во внецентренно-сжатых (при больших эксцентриситетах) и изгибаемых элементах, а также для повышения прочности и устойчивости тонких стен при l₀/h ≥ 15.

Продольное армирование каменных конструкций применяется с целью повысить сопротивляемость кладки растягивающим усилиям и обеспечить монолитность и устойчивость частей здания и всего сооружения в целом.

При продольном армировании каменных конструкций арматура укладывается в штрабу кладки и заделывается раствором или снаружи в слое цементного раствора. Количество арматуры, учитываемой при расчете столбов и простенков, должно составлять, %, не менее: сжатой - 0,1, растянутой - 0,05.

Э лементы, усиленные обоймами. Одним из наиболее эффективных методов повышения несущей способности каменной кладки является усиление ее обоймами я этом случае кладка работает в условиях всестороннего сжатия и ограничения свободы поперечного расширения, что значительно увеличивает сопротивляемость кладки воздействию продольной силы

Применяются три вида обойм: стальные, железобетонные и армированные растворные.

Основными факторами, влияющими на эффективность примене ния обойм, являются: процент поперечного армирования обоймы (хомуты), марка бетона или штукатурного раствора и состояние кладки, а также схема передачи усилия на конструкцию.

При увеличении процента армирования хомутами увеличение прочности кладки растет не пропорционально, а по затухающей кии вой.

Стальная обойма составляется из вертикальных уголков, устанавливаемых на растворе по углам усиливаемого элемента, и хому­тов из полосовой стали или круглых стержней, приваренных к угол­кам. Расстояние между хомутами должно быть не более меньшего размера у силяемого сечения и не более 50 см . Стальная обойма должна быть защищена от коррозии слоем цементного рас­твора толщиной 26—30 мм. Для надежного сцепления раствора стальные уголки закрываются металлической сеткой.

Схемы усиления кирпичных столбов обоймами

а — металлической; б — железобетонной; в — армированной штукатуркой; 1 —

стальные планки; 2 — сварка; 3 — кладка; 4—бетон; 5 - штукатурка раствором марок 50—100; 6 - хомуты; 7 - стержни диаметром 6 - 12 мм.

Железобетонная обойма выполняется из бетона марок 150, 200 с армированием вертикальными стержнями и хомутами. Расстояние между хомутами должно быть не более 150 мм. Толщина обоймы назначается по расчету и м. б. 40 - 120 мм .

Растворная обойма армируется аналогично железобетон­ной, но вместо бетона арматура покрывается слоем цементного рас­твора (штукатуркой) марки 75—100 .

С увеличением размеров сечения элементов при соотношении их сторон от 1 : 1 до 1 : 2,5 эффективность усиления обоймами несколь­ко уменьшается, однако это уменьшение столь незначительно, что практически его можно не учитывать.

Когда одна из сторон элемента, например стена имеет значительную напряженность, то необходима постановка дополни­тельных поперечных пропускаемых через кладку связей, располагае­мых друг от друга по длине и высоте стены на расстоянии не более Id и не более 100 см (где d — толщина стены) и по высоте не бо­лее 75 см. Связи должны быть надежно закреплены.