Каменные конструкции

4.1. К чему приводит некаче­ственная перевязка швов камен­ной кладки?

При сжатии в каменной кладке, как и в других материалах, возни­кают поперечные деформации, ко­торые приводят к образованию вер­тикальных трещин, затем делению кладки на отдельные столбики и последующему их разрушению. Некачественная перевязка провоци­рует раннее образование таких тре­щин (рис. 29, а, вид сбоку) и снижа­ет несущую способность на вели­чину до 25%.

Качество перевязки, к сожале­нию, не всегда можно проконтро­лировать простым осмотром повер­хности стен. В стенах толщиной 2 кирпича и более при хорошем внешнем виде может полностью от­сутствовать внутренняя перевязка (рис. 29,6, разрез), что обнаружи­вается только тогда, когда стены уже находятся в аварийном состоянии. Еще опаснее забутовка из половняка и кирпичного боя, что редкос­тью на стройках, к сожалению, не является. Поэтому при выполнении кладочных работ необходимо сис­тематически осуществлять не толь­ко приёмочный (выходной), но и опе­рационный контроль качества.

4.2. К чему приводит утолще­ние горизонтальных швов в ка­менной кладке?

При толщине швов более 20 мм прочность кладки снижается на 10...20% в зависимости от марки раствора. Для такого снижения прочности достаточно 3-4-х утолщен­ных швов на 1 м высоты, при боль­шем их количестве прочность сни­жается еще больше.

4.3. К чему приводит плохое заполнение вертикальных швов в каменной кладке?

Приводит не только к резкому снижению теплозащитных свойств наружных стен, но и к снижению прочности кладки не менее чем на 10%, поскольку незаполненные вер­тикальные швы — это "инициаторы" вертикальных трещин. Для каче­ственного заполнения швов кирпич следует укладывать методом «впри­тык» или «вприсык». Многие камен­щики предпочитают более простую «технологию»: раскладывают кирпич и поливают его сверху раствором. К сожалению, брак этот (особенно у иностранных рабочих) стал на­столько массовым, что на него пе­рестали обращать внимание не только мастера и прорабы, но и контролирующие службы. Одна из причин слабого контроля состоит в том, что плохое заполнение верти­кальных швов можно обнаружить только в процессе работы, а не на боковых поверхностях уже готовой кладки (там швы всегда замазаны). Проектировщикам же можем толь­ко порекомендовать: не закладывать в проекты 100%-ное использование расчетного сопротивления кладки сжатию — по крайней мере, до тех пор, пока на стройках в этом воп­росе не будет наведен порядок.

4.4. К чему приводит некаче­ственное армирование каменной кладки?

Сетчатое армирование сдержи­вает поперечные деформации клад­ки и, тем самым, повышает ее проч­ность при сжатии (максимально — в 2 раза). Рост прочности зависит не только от диаметра стержней и раз­меров ячеек арматурных сеток, но и от того, с каким шагом по высоте они установлены. Если расстояние между соседними сетками хотя бы в одном месте оказалось больше проектного, то прочность всего эле­мента определяется прочностью это­го слабого участка, а если хотя бы в одном месте расстояние превы­шает 400 мм (или 5 рядов кладки из стандартного кирпича), то проку от армирования нет вообще. Меж­ду тем именно несоблюдение шага сеток (пропуски) является весьма распространенным браком в рабо­те каменщиков, в результате кото­рого несущая способность стен и простенков резко снижается.

Причина здесь, однако, не толь­ко в нерадивости рабочих, но и в психологическом барьере: для ка­менщика это дополнительная опе­рация, отвлекающая его от более привычных — проверки размеров кладки, ее вертикальности, перевяз­ки швов, горизонтальности рядов и т.п. Не зря поэтому нормы проекти­рования рекомендуют использовать армированную кладку только в тех случаях, когда другие меры исчер­паны. К сожалению, проектировщи­ки далеко не всегда следуют этой рекомендации.

4.5. Чем опасна кладка кир­пича на обледенелую поверх­ность?

Прочность кладки определяется не только прочностью кирпича и раствора (при соблюдении прочих требований), по и сцеплением меж­ду ними. Если прерванную кладку продолжать по обледенелой повер­хности (а это часто происходит, ког­да накануне шел дождь, а ночью подморозило), то сцепление свежеуложенного раствора со старой кладкой будет отсутствовать — даже при последующем оттаивании на­леди. Столь же негативный резуль­тат — и при использовании обледе­нелого кирпича. Прочность такой кладки настолько резко снижается, что может привести к разрушению колонн и простенков при действии нагрузок, далеко не достигших рас­четных значений (известно немало таких случаев).

Именно этой причиной объясня­ется известное технологическое тре­бование: при перерыве в работе, когда появляется риск образования наледи, горизонтальную поверхность кладки необходимо укрывать рубе­роидом, пленкой или др. водонеп­роницаемым материалом. Понятно, что одновременно надо укрывать и поддоны с кирпичом.

4.6. Как влияет снижение мар­ки кирпича и раствора на проч­ность кладки?

Марка кирпича влияет на проч­ность кладки сильнее, чем марка раствора. Причем, чем выше марка раствора, тем ее влияние слабее. Например, снижение марки кирпи­ча со 100 до 75 снижает прочность кладки на 16...17%, а аналогичное снижение марки раствора — всего на 5...6%. Поэтому для большинства каменных конструкций марку раство­ра выше 75 не назначают. Однако, если в проекте заложен раствор невысокой прочности, то снижение его марки заметно снизит не толь­ко расчетное сопротивление клад­ки, но и упругую характеристику, от которой зависит устойчивость сжатых элементов, а сама кладка может перейти в более низкую группу, для которой многие расчет­ные требования ужесточаются.

Следует также иметь в виду, что чем ниже марка раствора, тем у него более рыхлая структура, тем ниже его морозостойкость, следо­вательно, тем ниже и долговечность самой кладки. Последнее особен­но касается стен подвала, цоколей и карнизов.

4.7. Чем опасно "подмолаживание" раствора?

На строительном жаргоне "подмолаживание" означает повторное разведение водой загустевшего це­ментного раствора. Операция эта столь же распространенная, сколь и недопустимая. В результате нее раствор резко теряет свою проч­ность, что опасно для несущих эле­ментов кладки, становится рыхлым и легко размораживается (выветри­вается), что опасно для конструк­ций, эксплуатируемых на открытом воздухе.

4.8. К чему приводит недоста­точная глубина опирания элемен­тов перекрытий (покрытий) на ка­менные стены, пилястры и колон­ны?

Чем меньше глубина (площадь) опирания конструкций, тем выше напряжения смятия в каменной кладке. Если глубина опирания не­достаточна, напряжения превышают прочность кладки на смятие, в ней образуются опасные трещины, ко­торые вызывают скол кладки и обрушение опирающейся конструкции — фермы, балки, плиты, перемычки (рис. 30). К сожалению, этот опас­нейший дефект является распрост­раненным и нередки случаи, когда он приводит к гибели людей.

4.9. К чему приводит отсут­ствие распределительных железо­бетонных плит под опорами ри­гелей (ферм, балок)?

Распределительные плиты (подуш­ки) выравнивают давление под опо­рами конструкций, уменьшая мак­симальные значения напряжений смятия в кладке. Причем, чем боль­ше толщина подушки, тем более равномерны напряжения. На эти уменьшенные значения напряжений и рассчитывают прочность кладки. Если предусмотренная проектом подушка не установлена, напряже­ния смятия возрастут, что может привести к аварийным последстви­ям (см. предыдущий ответ). Подуш­ки необходимо ставить всегда, ког­да опорная реакция превышает 100 кН (10 т), даже если они не требу­ются по расчету. Толщина подушек назначается не менее 150 мм, а их объемное армирование не менее 0,5%. Следует, однако, помнить о том, что сами подушки непосред­ственно воспринимают опорное дав­ление, поэтому их также нужно рас­считывать на смятие с подбором требуемой арматуры и класса бе­тона.

4.10. Какую роль играют ар­матурные сетки в кладке под опо­рами балок, прогонов и перемы­чек?

Если железобетонные подушки уменьшают напряжения смятия в кладке, то сетки увеличивают ее расчетное сопротивление смятию. При смятии разрушение кладки начинается с образования неболь­ших трещин непосредственно под опорами. Сетки предотвращают развитие этих трещин и, тем самым, удерживают кладку от разрушения. Отсюда ясно, что устанавливать сетки следует в самых верхних швах, иначе пользы они не принесут (рис. 31). Отсутствие сеток в тех случаях, когда они необходимы по расчету, может вызвать аварийное состояние кладки и потребовать ее усиления.

4.11. Чем опасны тонкие не­сущие стены?

Если при строительстве допуще­на несоосность стен или колонн одного этажа по отношению к сте­нам или колоннам другого, то на­грузка на нижние конструкции ока­зывается приложенной с дополни­тельным эксцентриситетом е (рис. 32). В результате, уменьшается пло­щадь сжатой зоны сечения и увели­чиваются сжимающие напряжения. Например, в прямоугольном сече­нии эксцентриситет 20 мм умень­шает расчетную высоту сжатой зоны на 40 мм.

Понятно, что чем меньше толщина (высота нормального сечение тем более опасные последствия вызывает несоосность вышерасположенных стен или колонн. Во внутренних стенах толщиной 1 кирпич (250 мм) даже допустимые нормам величины отклонения осей стен смещения перекрытий приводит к увеличению напряжений в кладке на 15% и более. Если к допустимым отклонениям добавить недопустимые (но, увы, распространенные), то в результате перегрузки кладка может прийти в аварийное состояние. Поэтому проектировщикам следует учитывать вероятность смещения, продуманно подходить к выбору толщины внутренних несущих стен, придерживаясь правила: стены толщиной 1 кирпич назначать высотой более одного этажа, толщиной кирпича — не более 3...4 этажей.

4.12. Какой недостаток смежных кровель с уклонами взаиимно перпендикулярного направления?

Если кровля выполнена с перепадом высот, то вода, стекающая с верхней кровли, направляется далее по нижней кровле мощным узким потоком, с которым нижняя кровля не справляется (особенно при неорганизованном водостоке. В результате происходит сильное замачивание смежной стены и мо­розное разрушение кладки (рис 33). Проектирования подобных кровель следует избегать, а если в них воз­никает безоговорочная необходи­мость, следует предусматривать вы­сокие фартуки из оцинкованной стали или другие меры, защищаю­щие смежную стену.

В кровлях без перепада высот при организованном водостоке (в зданиях, сложных в плане) проекти­ровщики часто допускают другую ошибку — неравномерно распре­деляют площадь кровли («бассейн» стока воды) между водосточными трубами. Наибольшая нагрузка, обычно, приходится на трубы, рас­положенные у входящих (внутренних) углов здания — как раз там, где наружный воздух более застойный и проветривание стен затруднено. В результате значительная часть дождевой воды льется мимо труб, сильно замачивает карнизы и верх­ние части стен, а затем и размора­живает кладку. Наилучший способ избежать этого, к сожалению, рас­пространенного недостатка — так организовать водостоки, чтобы во­обще исключить установку водосточных труб в вершинах внутренних углов здания.

4.13. Что может служить при­чинами замачивания стен подва­ла атмосферной водой?

Причин несколько. Во-первых, отсутствие отмостки или некаче­ственное ее выполнение.

Во-вторых, плохая вертикальная планировка прилегающей террито­рии, или, говоря иначе, наличие обратного уклона дневной поверх­ности при отсутствии водоотвода. В этом случае отмостка для атмосфер­ной воды помехой не является. Осо­бенно часто подобное явление встречается не в построенных, а в еще строящихся зданиях, располо­женных на скатах местности, — стро­ители стараются не обременять себя проблемой устройства хотя бы временного водоотвода.

В-третьих, плохая вертикальная гидроизоляция стен подвала. Неред­ко строители обмазывают стены не битумом, как положено, а только т. н. “праймером”, состоящим на 80...85% из солярки и на 15...20% из биту­ма, который не изолирует стены, а лишь придает им черный цвет.

В-четвертых, применение раство­ров низких марок в швах между бе­тонными блоками. Как правило, та­кие растворы имеют рыхлую струк­туру и через них легко фильтруется влага. Еще более опасен другой, не менее частый дефект: плохое запол­нение раствором вертикальных швов между бетонными блоками — имен­но через такие швы вода беспре­пятственно проникает внутрь стен и замачивает их на всю толщину (а при отсутствии бетонного пола — также и фундаменты с основанием). Даже после устранения всех пере­численных дефектов стены подвала еще много лет остаются сырыми.

4.14. Что может служить при­чинами выдавливания стен подва­ла?

Главная причина — в чрезмер­ном боковом давлении грунта Q, которым засыпаны пазухи котлова­на (рис. 34). Боковое давление за­висит от коэффициента внутренне­го трения (угла естественного отко­са) грунта: чем меньше значение коэффициента, тем больше давле­ние. Минимальное значение коэф­фициента — у водонасыщенного (разжиженного) грунта. Отсюда по­нятно, почему выдавливание стен подвала происходит в тех случаях, когда пазухи котлована были засы­паны мерзлым грунтом, сильно на­сыщенным водой до замерзания (ко­торый при оттаивании превращает­ся в жижу), или когда атмосферная вода интенсивно замачивает уже засыпанный грунт — обычно, при плохом его уплотнении и наличии обратного уклона без водоотвода. Выдавливанию способствует также отсутствие бетонного пола в подва­ле, служащего нижней горизонталь­ной опорой для стен, и небольшая этажность здания, при которой мала вертикальная нагрузка N (сила при­жима, повышающая сопротивление сдвигу стен).

4.15. Что может служить при­чиной обрушения кирпичных карнизов?

Наиболее часто кирпичные кар­низы обрушаются при наличии со­вмещенных кровель. Причина обру­шения состоит в нарушении герме­тичности кровли: атмосферная вода проникает в утеплитель, стекает по поверхности плит покрытия к кар­низу, там постепенно накапливает­ся и замачивает каменную кладку (рис. 35). Мокрая кладка подверга­ется попеременному заморажива­нию и оттаиванию и теряет проч­ность. Для предотвращения этого явления (или, по крайней мере, для смягчения его воздействия) можно порекомендовать заподлицо с верх­ней плоскостью плит покрытия в кар­низах устраивать продухи, которые одновременно могут служить слива­ми для накопившейся в утеплителе воды. Однако самое надежное ре­шение — вообще не применять со­вмещенные невентилируемые кров­ли, особенно малоуклонные.

4.16. Как быть, если несущей способности перекрытия недостаточно для восприятия нагрузок от кирпичных перегородок?

При реконструкции зданий ста­рые деревянные перегородки зача­стую заменяют более тяжелыми кир­пичными, нагрузку от которых пере­крытия воспринимать не в состоя­нии. В результате нередки случаи появления значительных трещин и прогибов в конструкциях перекры­тий, свидетельствующих о перегрузке последних.

Для уменьшения нагрузки на перекрытия можно поступить следу­ющим образом. В нижние ряды клад­ки уложить продольную арматуру, затем выложить перегородку на не­большую высоту (последняя опреде­ляется расчетом), дать выдержку не менее 7 суток, а затем довести клад­ку до конца. Такой порядок ограни­чивает нагрузку на перекрытие толь­ко весом нижней части перегород­ки. После набора раствором опре­деленной прочности нижняя часть работает как армированная кирпич­ная балка и передает на перекры­тие нагрузку от вышележащей час­ти только по концам, вблизи опор, т. е. работает как висячая стена. Разумеется, такой прием имеет смысл применять лишь тогда, когда перегородки ориентированы в на­правлении пролета балок или плит перекрытий, а сами они являются глухими (без дверных проемов).

Глава 5.