Сетчатое и продольное армирование кладки. Сущность.

Для усиления каменной кладки применяются следующие типы армирования:

сетчатое (поперечное) армирование кирпичной кладки;

продольное армирование любой каменной кладки с расположением арматуры внутри кладки или в штрабе (вертикальном и горизонтальном шве);

армирование железобетоном - включение в кладку железобетона, монолитно с ней работающего (комплексные конструкции);

армирование обоймами - включение кладки в железобетонные или металлические обоймы.

 

Рис.2. Сетчатое (поперечное)

армирование кладки:

 

1 - прямоугольная сетка;

2 - сетка "зигзаг"

 

При сетчатом армировании кирпичной кладки (Рис.2) в горизонтальных швах укладываются стальные сетки из проволоки диаметром 3-6 мм. Размер ячеек сетки и расстояние между сетками по высоте назначаются в зависимости от требуемой прочности кладки. Стальные сетки, обладая более высоким модулем упругости, чем кладка, препятствуют ее поперечному расширению и создают напряжения сжатия в поперечном направлении, а также увеличивают сопротивление кладки на растяжение и срез. Армирование сетками может увеличить прочность кладки при осевом сжатии в 2-3 раза. Совместная работа стальных сеток с кладкой обеспечивается благодаря сцеплению арматуры с раствором и силам трения, возникающим под действием вертикальных сил.

 

Сетчатое армирование кирпичной кладки применяется при центральном сжатии в сильно нагруженных столбах, простенках и отдельных участках кладки при гибкости элементов не более 15. При малых эксцентрицитетах (не выходящих за пределы ядра сечения) эффективность сетчатого армирования снижается, что следует учитывать умножением на коэффициент (I - 2e0/y), в котором e0 - эксцентрицитет продольной силы относительно центра тяжести сечения; у - расстояние от центра тяжести до края сечения в сторону эксцентрицитета. При больших эксцентрицитетах сетчатое армирование не повышает прочности кладки.

 

Рис.3. Продольное армирование кладки:

 

а - внутреннее расположение арматуры;

б - расположение арматуры в штрабе кладки;

1 - хомуты; 2 - вертикальная арматура;

3 - раствор.

 

 

Рис.5. Усиление каменной кладки

железобетоном (комплексные конструкции):

 

а - с внутренним расположением железобетона;

б - с расположением железобетона в открытом канале;

1 - хомуты; 2 - вертикальная арматура;

3 - бетон.

 

Продольное армирование (Рис.3) и армирование железобетоном (комплексные конструкции, Рис.4) применяются:

для повышения несущей способности конструкций, когда в сечении возникают растягивающие усилия, превышающие расчетное сопротивление кладки при растяжении;

в гибких элементах при гибкости более 15;

в тонких стенах и перегородках для повышения их устойчивости и прочности при действии поперечных нагрузок;

в стенах и столбах, подвергающихся значительной вибрации, для придания кладке большей монолитности, трещиноустойчивости и сейсмостойкости.

 

При центральном сжатии армокаменных конструкций с продольным армированием предел текучести арматуры в чисто армокаменном сечении и разрушение железобетона в комплексном сечении наступают раньше, чем предел прочности кладки. В результате, как в комплексном, так и в армокирпичном элементе, коэффициент использования кладки не превышает 0,85. В связи с этим продольное армирование кладки в сжатой зоне мало эффективно. Для обеспечения лучшей совместной работы кладки с продольной арматурой или железобетоном рекомендуется применять сетчатое армирование.

 

Повышение прочности столбов и простенков путем включения кладки в обоймы из металлических уголков или железобетона необходимо, когда в кладке напряжение превышает допустимые нормы или имеются дефекты расслоения, недостаточная перевязка, трещины и пр. Металлическая обойма выполняется из вертикальной арматуры в виде стальных уголков, поставленных на растворе по углам усиливаемого столба или простенков, и поперечной арматуры в виде планок из полосового железа, которые привариваются к уголкам и затем покрываются слоем цементного раствора по сетке. Расстояние между планками по вертикали принимается не более толщины усиливаемого элемента. Возможно повышение прочности кладки железобетонной обоймой, осуществляемой путем бетонирования арматурного каркаса, состоящего из хомутов и вертикальных прутьев. Основную роль в обойме играет поперечная арматура (хомуты), которая препятствует поперечному расширению кладки под действием вертикальной силы и тем самым вызывает всестороннее сжатие кладки, увеличивая несущую способность конструкций. Штукатурная армированная обойма выполняется аналогично железобетонной, но взамен бетонирования арматурный каркас покрывается слоем штукатурки из прочного цементного раствора.

 

Повышение несущей способности кирпичных столбов, простенков эффективно достигается при выполнении предварительного натяжения хомутов или поперечных планок. В этом случае повышение несущей способности столбов, колонн, простенков может быть достигнуто в четыре раза.

 

Для утепления тонких каменных стен применяются легкие термоизоляционные материалы: плиты и камни из ячеистых бетонов, ячеистой керамики, минераловатные плиты, фибролит, камышит и т.п. Пустоты в облегченных кладках заполняют легкими бетонами и минеральной засыпкой (шлаки топливные, доменные гранулированные, минеральная вата и т.п.). Использование сыпучих утеплителей не допускается в зданиях выше двух этажей, а также при динамических воздействиях, которые могут вызвать большую осадку засыпки. В нижних этажах многоэтажных зданий для обеспечения необходимой прочности применяются сплошные стены из кирпича, камней и блоков. Вместо утолщения стен отдельные участки кладки можно усиливать сетчатым армированием или железобетонными элементами.