Виды армирования и усиления кладки

Армирование кладки применяют для увеличения ее несущей способности. Армирование бывает поперечным (сетчатым) и продольным (рис. 49.1, 49.2). Кроме армированных применяют также комплексные каменные конструкции, усиленные железобетонными элементами, бетонируемыми одновременно с возведением кладки (рис. 49.3). Усиление кладки узких простенков стен и гибких столбов, особенно при замеченных деформациях в эксплуатируемых зданиях, можно успешно производить постановкой стальных, железобетонных или армированных штукатурных обойм (рис. 49.4). Обоймы препятствуют развитию поперечных деформаций и значительно увеличивают несущую способность кладки.

Сетчатое армирование каменной кладки выполняют укладкой арматурных сеток в горизонтальные швы. Применяют сетки прямоугольные и типа зигзаг. Сетки изготавливают из холоднотянутой проволоки диаметром не менее 3 мм Вр-I или А-I. Диаметр арматуры должен быть не более 5 мм в случае пересечения стержней в швах. Расстояние между стержнями сетки (размер ячеек) рекомендуется принимать 30 … 120 мм. Шаг сеток по высоте элемента должно быть не более 400 мм (или через пять рядов кирпичной кладки). Сетки «зигзаг» обязательно укладывают в двух смежных горизонтальных швах кладки так, чтобы направление стержней в них было взаимно перпендикулярным. Укладку сеток контролируют по выпускам арматуры выступающей на 5 мм за поверхность кладки. Толщина швов кладки должна быть больше диаметра арматуры не менее чем на 4 мм. Марка раствора для армокаменных конструкций прини-

мается не ниже М50.

Количество арматуры в кладке определяется процентом армирования по объему , где объемы соответственно арматуры и кладки. Для квадратной сетки из арматуры сечением с размером ячейки при расстоянии между сетками по высоте процент армирования равен . Количество сетчатой арматуры, учитываемой в расчете, принимается не менее 0,1% и не более 1%. Сетчатое армирование наиболее целесообразно для центрально сжатых элементов. Во внецентренно сжатых элементах эффективность применения сеток зависит от эксцентриситета и гибкости элементов . Чем больше эксцентриситет , тем менее эффективны сетки, поэтому СНиПII-22-81^* не рекомендуется применять сетчатое армирование при , выходящих за пределы ядра сечения (для прямоугольных сечений ), а также при гибкости ( ).

Продольное армирование применяют в каменных конструкциях, подверженных изгибу, растяжению и внецентренному сжатию. Кроме того, продольное армирование может назначаться конструктивно для повышения устойчивости и прочности, а также в конструкциях, подвергающихся значительной вибрации. Продольную арматуру устанавливают внутри кладки или снаружи в слое раствора, наносимого на поверхность кладки или в пазы (рис. 49.2). Для обеспечения совместной работы продольная арматура должна быть связана с кладкой хомутами, расстояние между которыми должно быть не более 15d, где d – диаметр продольных стержней (2 – 3 ряда кирпичной кладки) при расположении арматуры снаружи кладки и не более 25d – при расположении арматуры внутри кладки и не более 500 мм. Толщина защитного слоя цементного раствора должна быть 10 … 12 мм в помещениях с нормальной влажностью и 20 … 30 мм во влажных помещениях.

Количество продольной арматуры для сжатых стержней принимается в количестве не менее 0,1% и для растянутых – не менее 0,05%. При этом диаметры продольной арматуры и хомутов принимаются не менее 8 мм и 3 мм соответственно.

В предельном состоянии при достижении в арматуре предела текучести сопротивление кладки используется не полностью, поэтому для сжатой зоны кладки вводят коэффициент условия работы .

49.2. Расчет прочности центрально и внецентренно

сжатых каменных конструкций с сетчатым армированием

Элементы с сетчатым армированием при центральном сжатии рассчитывают как неармированную кладку, но с учетом повышенного расчетного сопротивления армированной кладки сжатию :

, (49.1) где – при кладке на растворах марки М25 и выше, при высоте ряда не более 150 мм: ; при кладке на растворах марки менее М25: ; расчетное сопротивление арматуры; фактическое расчетное сопротивление сжатию кладки; для кладки на растворе марки М25; определяется в зависимости от гибкости элемента и упругой характеристики кладки с сетчатым армированием , где упругая характеристика для неармированной кладки; средний предел прочности неармированной и армированной сетками кладок , ; коэффициент, учитывающий вид кладки; нормативное сопротивление арматуры, которое принимается с учетом коэффициента условия работы .

При внецентренном сжатии кладки с сетчатым армированием эффективность армирования снижается при увеличении . Условие прочности имеет

вид:

, (49.2) или для прямоугольных сечений при :

, (49.3) где – при кладке М25 и выше, или

.

При этом .

49.3. Расчет прочности центрально и внецентренно

сжатых каменных конструкций с продольным армированием

Несущая способность элементов с продольным армированием складывается из усилий, воспринимаемых каменной кладкой и арматурой. При центральном сжатии из условия равновесия с учетом коэффициентов продольного изгиба и условий работы получаем расчетную формулу

, (49.4) где определяется как для неармированного элемента.

Отметим, что продольная арматура при осевом сжатии применяется в виде исключения, так как выгоднее и проще увеличить сечение неармированной кладки или армировать кладку сетками.

Во внецентренно сжатых элементах по расчету определяется растянутая арматура площадью , воспринимающая напряжения растяжения и предотвращающая раскрытие швов кладки в растянутой зоне сечения. Прочность сжатой зоны сечения, как правило, обеспечивается работой кладки, и устанавливать в этой зоне арматуру по расчету обычно не требуется. Иногда сжатую продольную арматуру площадью устанавливают по конструктивным соображениям в очень гибких конструкциях, а также при действии знакопеременных усилий, когда арматура может быть и растянута и сжата. Различают два случая расчета: а) при больших эксцентриситетах, когда ; б) при малых эксцентриситетах, когда , где статический момент всего сечения кладки относительно центра тяжести условно растянутой арматуры; статический момент сжатой зоны сечения кладки относительно центра тяжести растянутой арматуры.

При больших эксцентриситетах (рис. 49.5) расчетное условие для прямоугольных сечений при имеет вид

, (49.5) где сопротивление кладки сжатой зоны сечения; расчетная высота сжатой зоны сечения; коэффициент, принимаемый для прямоугольных сечений равным .

Высоту сжатой зоны сечения определяют из условия равновесия моментов всех сил относительно точки приложения внешней силы:

. (49.6)

Знак минус перед принимается когда сила приложена между центрами тяжести сжатой и растянутой арматуры. При этом должно выполняться условие . Защитный слой при наружном армировании не учитывается, поэтому можно принять .

При малых эксцентриситетах, когда условие прочности имеют вид:

; (49.7)

, (49.8)

где соответственно расстояние от точки приложения силы до центра

тяжести сечения арматуры и .

С-1 С-1 С-1

Рис. 49.1

1 - продольная арматура;

2 - поперечная арматура

Рис. 49.2.Продольное армирование конструкций из кладки

а)

1-ЖБЭ;

2-каменная кладка.

б)

1- ЖБЭ;

2- капитальная кладка;

3- объединительные

хомуты.

Рис. 49.3