Дефекты каменных конструкций, вызванные ошибками и недоработками при проектировании

При проектировании каменных конструкций зданий в ряде случаев встречаются решения, которые приводят к дефектному состоянию этих конструкций.

Иногда в проектах предусматривается применение разнородных по прочности, жесткости, водопоглощению и долговечности материалов для кладки стен. Не всегда учитывается влияние температурного воздействия на работу каменных конструкций. Это может привести к нарушению целостности конструкций.

В некоторых проектных решениях несущие кирпичные столбы перерезываются конструкциями из сборного железобетона. При этом для части сечения столба опорой служит железобетонная конструкция, а для другой - кирпичная кладка (рис. 2.1). Так как железобетон значительно жестче кирпичной кладки, то вся нагрузка от столба практически передается только в пределах площади соприкосновения столба с железобетоном. Некратность размеров железобетонной конструкции и рядов кладки из кирпича усугубляет этот дефект. В данном случае лучше было 6ы применить платформенный стык, когда железобетонный элемент пересекает все сечение кирпичного столба.

Облицовка кирпичной кладки керамическими плитками напряжена больше, чем кладка. Это вызвано тем, что керамические облицовочные камни жестче, чем обожженный, и, особенно, силикатный кирпич, а высота их больше, чем высота кирпича и, следовательно, количество горизонтальных швов в облицовке меньше, чем в кладке. Деформация же кладки происходит в значительной своей части за счет деформации швов. Напряжения в облицовке продолжает возрастать с течением времени вследствие деформации ползучести кладки. Во многих случаях по этим причинам происходит разрушение облицовки.

Температурные колебания вызывают в облицовке деформации сдвига, что ускоряет ее разрушение. Появление вертикальных трещин в облицовке свидетельствует о значительном ее перенапряжении. Все это должно учитываться в проекте при разработке конструкции сопряжения облицовки с кладкой.

В наружных стенах кирпичных зданий часто наблюдаются трещины, вызванные сезонными колебаниями температуры воздуха. Эти трещины возникают ниже и выше опорных частей железобетонных перемычек и огибают с торцов последние, затухая в пределах перемычечного пояса и иногда выходя на боковые грани простенков. Из-за разности коэффициентов линейного расширения кладки и железобетона между торцами железобетонных перемычек и кладкой образуется зазор. Трещины не являются сквозными и обычно затрагивают только наружную версту кладки стен.

Практика обследования показала, что температурные трещины возникают в кирпичных стенах, если при проектировании не учтено конфигурации плана здания на появление температурных деформаций.

Так, при наличии выступов участков наружных стен (ризалитов) в местах примыкания продольных наружных стен между ризалитами к поперечным стенам ризалитов развиваются температурные трещины (рис. 2.2). В зданиях с планом в виде кольца из-за разности температуры внутренних и наружных стен появляются трещины в местах сопряжения внутренних стен с наружными (рис. 2.3).

Можно привести и другие примеры появления трещин в кирпичных стенах, когда при проектировании не учитывается влияние температурных деформаций.

Нельзя проектировать облицовку кирпичной стены лицевым кирпичом, связанным с внутренним слоем стены только гибкими связями. Внутренний слой стены испытывает небольшие сезонные и суточные колебания температуры, а на наружный облицовочный слой действуют максимальные сезонные и суточные перепады температуры наружного воздуха и солнечной радиации. Это приводит к тому, что при охлаждении наружного слоя он не может беспрепятственно сокращаться и в нем появляются трещины. К сожалению, подобная конструкция стен появляется в рекламах кирпичных заводов и используется в проектах.

Сезонные температурные перепады являются многоразовым воздействием. Трещины, образовавшиеся в кладке при понижении температуры, не полностью закрываются при ее повышении. Со временем в кладке происходит накопление повреждений, что может привести к частичному обрушению облицовочного слоя стен и выпаду наружного сборного элемента перемычки. В проектах следует предусматривать конструктивное сетчатое армирование кладки выше и ниже опорных концов перемычек, что будет препятствовать темпераryрному разрушению кладки.

Покрытия из железобетонных плит с рулонной кровлей без утеплителя летом сильно нагреваются солнечными лучами. В кирпичных зданиях с такими покрытиями температурные деформации покрытия значительно превышают температурные деформации стен. В связи с этим происходит отрыв торцевых стен в их верхней части от продольных. Образовавшиеся трещины по причинам, рассмотренным выше, растут во времени. Для устранения этого дефекта необходимо в проекте предусматривать соответствующие зазоры между торцами плит покрытия и кладкой стен и укладку под опорами плит рубероида или толи для уменьшения трения плит о кладку во время температурной деформации плит.

В связи с тем, что прочность каменной кладки во многом зависит от однородности растворной постели, а однородную растворную постель можно получить только при пластичном растворе, не следует предусматривать в проекте чисто цементны е растворы без пластификаторов. Чисто цементные растворы, отдавая воду кирпичу, быстро теряют свою подвижность.

Если проектируется наружная цементная штукатурка при пористых материалах стены, то она становится преградой на пути перемещения паров из помещения наружу. Пары конденсируются в слоях стены, прилегающих к штукатурке, увлажняя стену, повышают ее теплопроводность и снижают морозостойкость. То же происходит, если применять расшивку швов цементным раствором при кладке на пористых и легких раствора. Особенно отрицательные последствия в этом случае имеют место для стен, ограждающих сырые помещения (бани, прачечные и др. ).

При проектировании зданий на слабых грунтах часто проектом предусматриваются монолитные железобетонные пояса по кирпичным стенам. Технология железобетона —значительно отличается от технологии каменной кладки, поэтому применение монолитных железобетонных поясов затрудняет ведение строительных работ. В летнее время трудно обеспечить должный уход за уложенным бетоном и часто допускается его пересушка. В зимнее время сложно обеспечить обогрев относительно тонких железобетонных поясов. И, как правило, устанавливают опалубку, армируют пояс и укладывают бетон каменщики, ведущие кладку стен и не являющиеся специалистами в этих работах. В связи с этим качество поясов, а отсюда и стен, получается низким.

В то же время монолитные железобетонные пояса легко заменить на армокаменные. На рис. 2.4 показаны сечения железобетонных монолитных поясов, обычно предусматриваемых в проектах, и равные им по прочности армокаменные. Армокаменные конструкции технологичны для каменной кладки, обладают высокими прочностными свойствами и не требует ухода ни в летнее, ни в зимнее время. Отсюда следует вывод, что во всех случаях, когда есть потребность в устройстве армированных поясов, следует вместо железобетонных проектировать армокаменные пояса. Исключение можно сделать только для зданий, строящихся в сейсмических районах, в которых работа армокаменных поясов недостаточно изучена.

Недопустимо предусматривать в проекте в пределах одного этажа, несколько марок кирпича и раствора. В реальных условиях строительной площадки это приводит к появлению элементов с заниженной против проекта прочностью. На рис. 2.5 а показан фрагмент плана неудачного проектного решения стен здания четырехэтажной кухни-столовой, когда в пределах одного этажа применены три марки кирпича и две марки раствора. В то же время, применив в отдельных элементах здания поперечное сетчатое армирование (рис. 2.5 б), можно было предусмотреть в пределах этажа только одну марку кирпича и одну марку раствора.

Учитывая большое влияние на прочность кладки квалификации каменщиков и отсутствие резерва прочности в кладке стен и столбов первых этажей многоэтажных зданий (9 и более этажей), следует в участках стен и столбах, где их прочность используется более, чем на 80о/о, применять поперечное сетчатое армирование по конструктивному минимуму (µ=0,1 °/о). При этом прирост прочности кладки составит около 25о/о, что компенсирует снижение прочности кладки, вызванное работой каменщиков невысокой квалификации.

Из сказанного выше следует сделать вывод, что уже на стадии проектирования можно избежать появления многих дефектов каменной кладки, если учесть условия ее возведения и эксплуатации.

В настоящее время в многоэтажных домах с монолитными железобетонными перекрытиями и внутренними Стенами применяются навесные наружные стены.

Конструкция стен различная, но все они обладают серьезными недостатками. Навесные стены, как правило, имеют внутренний слой из газобетонных камней. Наружный слой этих стен выполняется по-разному. Он может быть из лицевых керамических кирпичей или из слоя легкого минерального утеплителя. Слои стен из газобетонных камней и керамических кирпичей должны скрепляется стальными сетками, укладываемыми с шагом 500 мм по высоте. Стена должна иметь анкеровку к поперечным железобетонным стенам.

В проектах первых домов с монолитными железобетонными внутренними конструкциями применялись в основном навесные стены с наружным слоем из облицовочного керамического кирпича (рис. 2.6). Наружный слой этих стен имеет опору только на краю плиты перекрытия, так как деформация кладки определяется только деформацией растворных швов, а между облицовочным слоем и железобетонной плитой расположен только один растворной шов, а за пределами плиты - три растворных шва.

При точном выполнении конструкций плиты междуэтажного перекрытия глубина опирания кирпичной облицовки на плиту составляет всего 80 мм. Устойчивость стен при этом обеспечивается только анкеровкой ее к поперечным стенам.

Обследования показали, что края плит перекрытий находятся не в одной вертикальной плоскости, а смещены относительно друг друга на несколько сантиметров. При этом опирание кирпичного облицовочного слоя на край плиты может оказаться меньше 80 мм.

При опирании наружной кирпичной облицовки навесных стен на плитку перекрытия по всей толщине облицовки из-за смещения краев плит из одной вертикальной плоскости часть краев плит перекрытий выступает за наружную плоскость стен, часть оказывается утопленной внутрь стен. В первом случае облицовка увлажняется атмосферными водами, что приводит к разрушению пустотелого кирпича облицовки. Во втором случае растворное заполнение борозды в стене ненадежно связано с горцами плиты и кладкой, что грозит выпадением участков раствора.

В проектах двухслойных стен обычно указывается, что связующие метки должны укладываться через 500 мм по высоте. Но известно, что расстояние между горизонтальными швами кирпичной кладки не может быть равным 500 мм. При нормальной толщине горизонтальных швов ближайший размер равен 539 мм. В результате связующие сетки укладывают с перегибом, что резко снижает связь слоев стены. Понимая это, в некоторых проектах предлагают делать швы толщиной 7 мм, но это нереально выполнить, а при невысокой квалификации каменщика при этом резко снизится прочность кладки.

При навесной стене из газобетонных камней и утеплением стен снаружи, например, плитами АоскИоо1 долговечность нарушен ного слоя по сравнению с долговечностью остальных конструкций дома оказывается незначительной.

Таким образом, до настоящего времени не разработана конструкция навесных стен м когоэтажных домов с монолитными стенами, отвечающая требованиям надежности и долговечности, что является большим недостатком этих домов.