К ВОПРОСУ ОБ УСИЛЕНИИ ПРОТЯЖЕННЫХ КИРПИЧНЫХ СТЕН АРМИРОВАННОЙ ШТУКАТУРНОЙ ОБОЙМОЙ

Белова Е.М. (КузГТУ, г.Кемерово, РФ)

The results of brick walls reinforce research are given.

При строительстве и эксплуатации кирпичных зданий и сооружений часто наблюдаются случаи повреждения несущих конструкций, снижающие прочность и эксплуатационную надежность как всего сооружения в целом, так и отдельных его частей.

Многолетние натурные обследования, выполнявшиеся кафедрой строительного производства и экспертизы недвижимости Куз ГТУ, показали, что обеспечение надежной работоспособности таких объектов в ряде случаев требует усиление несущих элементов зданий (кирпичных столбов, простенков и стен).

Снижение несущей способности каменных конструкций может явиться следствием различных дефектов и нарушений, допущенных при инженерно-геологических и гидрологических изысканиях на площадках строительства, в частности, связанных с недоучетом возможности перспективного замачивания оснований фундаментов возводимых на просадочных и пучинистых грунтах, что характерно для г.Кемерово. Подобные дефекты могут явиться также следствием надстройки дополнительных этажей над существующими зданиями, когда возрастают нагрузки на несущие конструкции нижних этажей.

Необходимость усиления поврежденных каменных конструкций возникает также при утрате прочности, устойчивости и надежности вследствие значительного физического износа, часто связанного с неудовлетворительной эксплуатацией. Недостаточная несущая способность основных каменных конструкций может быть также связанна с ошибками, допущенными при проектировании или возведении зданий (например, использование материалов, имеющих недостаточную прочность и долговечность, низкое качество кладки и т.п.).

Известно, что наиболее целесообразным методом усиления каменных конструкций является включение кладки в охватывающую обойму. Обойма препятствует поперечным деформациям кладки. Кладка в обойме работает в условиях всестороннего сжатия, что значительно увеличивает ее несущую способность. Кроме того, стальные и железобетонные обоймы могут непосредственно воспринимать часть усилия.


Методы расчета кладки, усиленной обоймами приведены в нормах и технических условиях проектирования каменных и армокаменных конструкций. Разработаны и широко применяются три вида обойм: стальные, железобетонные и армированные растворные.

Основными факторами, влияющими на эффективность использования обойм, являются: процент армирования обоймы поперечными стержнями, марка бетона, состояние кладки, а также схемы передачи усилений на конструкции.

Исследованиями установлено что с увеличением процента армирования поперечными стержнями прирост прочности кладки растет не пропорционально, а по затухающей кривой.

Стальные обоймы выполняются из вертикальных уголков, устанавливаемых на растворе по углам усиливаемого элемента (столба, простенка) и связывающих их планок из полосовой стали или круглых стержней. Расстояние между планками, выполняющих роль хомутов, должно быть не более меньшего размера сечения и не более 50 см. Стальная обойма должна быть защищена от коррозии слоем цементного раствора толщиной 25-30 мм, укладываемого по сетке. Для включения обоймы в работу зазоры между кладкой и уголками следует тщательно зачеканить.

Железобетонные обоймы устраиваются толщиной 10см и армируются продольной арматурой и замкнутыми хомутами. Расстояние между хомутами должно быть не больше 150мм, а марка бетона 150 – 200.

Обоймы из раствора армируются аналогично железобетонным, но арматура покрывается вместо бетона слоем цементного раствора 50 – 100.

Расчет конструкций из кирпичной кладки ведется по формулам, представленным в «Пособии по проектированию каменных и армокаменных конструкций к СниП II –22–84». Эти формулы применимы при соотношении сторон простенков от 1:1 до 1:25.

Если же стенка имеет значительную протяженность, то указанное выше пособие рекомендует осуществлять ее усиление с помощью двусторонних железобетонных обойм с установкой в них дополнительных поперечных связей, пропускаемых через кладку и располагаемых по длине стены на расстоянии 2 d. но не более 100 см, где d – толщина стены. Расстояние между связями по высоте стены должно приниматься не более 75см.

Однако, устройство железобетонных обойм не всегра оправдано, так как их устройство связано со значительными трудозатратами, повышенной материалоемкостью и часто излишне увеличивает несущую способность усиливаемых стен.

Кафедрой строительного производства и экспертизы недвижимости предложено и широко опробовано усиление протяженных кирпичных стен, физический износ которых не превышает 30–40% с помощью армированных растворных обойм. Поперечные связи в этих обоймах устанавливаются через 50 см по длине стены и на расстоянии не более75см по высоте.

Расчет дополнительных связей производится по формуле (1):

                                                                     (1)

где ? Коэффициент, который при центральном сжатии принимается

?=1, а при в нецентральном сжатии

? – коэффициент продольного изгиба;  ? – коэффициент условий работы связей, принимается ? = 0,5; mq – коэффициент, учитывающий влияние длительного воздействия нагрузки, значение которого при ширине стены h ? 30см принимается mq =1; m к – коэффициент условий работы кладки, принимаемый равным 1 для кладки без повреждений и m к = 0,7, если кладка имеет трещины; ? – коэффициент армирования поперечными стержнями, определяемый по формуле (2):

                                                                                      (2)

где Vs – объем одного поперечного стержня; V к объем кладки, приходящейся на один поперечный стержень; А s – площадь сечения одного стержня; Ds –рабочая длина стержня; h – толщина стены; A – площадь кладки А= Sb ? Sz. здесь Sb b Sz – шаг стержней по горизонтали и вертикали; Rs? – расчетное сопротивление поперечной арматуры обоймы, принимаемое равным 190 МПа для арматуры класса А= II ;

R – расчетное сопротивление кладки;

A – площадь сечения усиливаемой кладки.

Схема усиления протяженной кирпичной стены арматурной обоймой приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема усиления протяженной кирпичной стены, армированной штукатурной обоймой

1 – поперечные стержни диаметром 16 мм, расположенные через 50 см по длине и через 50–75см по высоте стены;

2 – стальная сетка из стержней диметром 4-5 мм с ячейкой 15?15см;

3 – вертикальные прижимные стержни из круглой стали диаметром 14–16 мм через каждые 50 см;

4 – горизонтальные стержни из круглой стали диаметром 12 мм через каждые 50–75 см по высоте стены;

5 – штукатурный слой толщиной 40 мм.

Как видно из этого рисунка, через каждые 50см по длине и через 50–75 см по высоте стены в ней просверливаются отверстия диаметром 18 мм, в которые плотно устанавливаются поперечные стержни 1 диаметром 16 мм. Их длина назначается на 70 мм больше толщины стены. На поперечные стержни 1 одевается арматурная сетка 2. Она плотно прижимается к стене вертикальными прижимными стержнями 3 и горизонтальными стержнями 4. соединение поперечных и прижимных стержней осуществляется дуговой сваркой, затем арматура покрывается слоем цементного раствора М 100 – 150 толщиной 40 мм.

В рассматриваемой штукатурной обойме продольные стержни играют роль конструктивных.

При необходимости вертикальная арматура центрально-сжатых протяженных стен может учитываться в расчете. Процент армирования кладки продольной арматурой в этом случае должен быть не менее 0,1%.

Вертикальная арматура, учитываемая в расчете, должна связываться поперечными стержнями не реже, чем 30 диаметров продольной арматуры и не реже, чем значение толщины стены. Концы продольных стержней следует заделывать в бетон плит перекрытий.

Расчет штукатурной армированной обоймы с учетом работы вертикальной сжатой арматуры ведется по формуле (3):

                                             (3)

По разработанной кафедрой строительного производства и экспертизы недвижимости технической документации выполнено усиление стен ряда зданий продольно-стеновой и перекрестно стеновой конструктивных схем по ул. Мичурина и в поселке Южный, изношенного школьного здания по ул. Красной и ряд других объектов г. Кемерово. Практическое использование штукатурных обойм для усиления протяженных каменных стен подтвердило их технологичность и надежную работоспособность.

Сайт управляется системой uCoz

По материалам сайта: http://science-bsea.narod.ru