Проектирование частей зданий из кладки

Лекция 5. Проектирование частей зданий из кладки Перемычки В каменных зданиях применяют перемычки: рядовые, клинчатые, арочные, железокирпичные, сборные из железобетонных балок и брусков. Каменные перемычки применяют из кирпича или камня прочностью, как правило, не ниже марки 75. Пролет перемычки зависит от марки применяемого раствора и марки камня (кирпича). Максимально допустимые пролеты перемычек из неармированной кладки приведены в табл. 4. Таблица 1 - Максимально допустимые пролеты перемычек из неармированной кладки При применении камней марки 35—50 величина максимального пролета снижается на 20%, а при марке камня 15—25— на 30%. Минимально допустимая конструктивная высота перемычки из неармированной кладки приведена в табл. 5.1 Таблица 2 - Минимально допустимая конструктивная высота перемычки из неармированной кладки Кроме того, конструктивная высота перемычки должна быть не менее четырех рядов кирпича или трех рядов камня. За конструктивную высоту перемычки принимают: для рядовой перемычки — высоту пояса кладки на растворе повышенной прочности; для клинчатой и арочной — высоту пояса кладки на ребро. Основным видом каменных перемычек в стенах из мелкоразмерных штучных камней являются рядовые перемычки. В целях предотвращения выпадения кирпичей из нижнего ряда рядовой перемычки под ней в слое раствора толщиной 20—30 мм укладывают не менее одного стержня арматуры площадью сечения 0,2 см2 на каждые 13 см толщины стены (рис. 70, а). Клинчатая, арочная и рядовая перемычки, т. е. перемычки неар- мированные, не допускаются в стенах зданий, которые подвергаются вибрации, ударам или возможной неравномерной осадке фундамента. Если на перемычку в пределах ее конструктивной высоты необходимо опереть балку перекрытия или, если прочность перемычки оказывается недостаточной, рекомендуется устройство сборных железобетонных перемычек. Как видно из табл. 4, рядовые и клинчатые перемычки при пролете более 2 м не допускаются; для таких пролетов следует применять железобетонные, железокирпичные или кирпичные арочные перемычки. Железокирпичные перемычки представляют собой железокирпичные балки, армируемые по расчету продольными стержнями и хомутами. Нагрузки, действующие на перемычку, состоят из собственного веса перемычки, вышележащей кладки, опорных давлений балок, перекрытий и т. д. При определении нагрузки от собственного веса кладки учитывается ее вес от пояса кладки высотой, равном в летних условиях l /3 (пролета), а в зимних в стадии оттаивания, равной l. Вес вышележащей кладки не учитывается. При наличии балок перекрытия или настилов считается, что они действуют как сосредоточенные или распределенные нагрузки; величина изгибающего момента в сечении перемычек определяется по обычным правилам строительной механики. Эти нагрузки не следует учитывать, если они находятся на значительной высоте от верха перемычки — в летних условиях, выше чем на расстоянии, равном l (где l — пролет перемычки), и в зимних условиях в стадии оттаивания, выше чем на расстоянии, равном 2l. Исследования прочности перемычки, проведенные в б. ЦНИПСе, показали, что процесс разрушения неармированной перемычки можно разбить на три стадии (рис. 17, б). В первой стадии разрушения в верхней части перемычки начинают образовываться горизонтальные трещины, отделяющие перемычку на уровне заделки концов балок от Еышерасположенной кладки стены. В этой стадии перемычка работает как балка; в растянутой зоне ее поперечного сечения появляется вертикальная трещина. С увеличением нагрузки горизонтальная трещина начинает развиваться вниз по швам кладки, и перемычка работает уже как арка, — наступает вторая стадия. Наконец, третья стадия характеризуется разрушением перемычки. Рядовые, клинчатые и арочные перемычки рассчитываются как распорные конструкции — арки, распор которых воспринимается простенками или арматурой затяжки. Величина распора определяется по формулам: а) в перемычках без затяжек = ; −2 б) в перемычках с затяжкой = , ℎ − где М — наибольший расчетный изгибающий момент, определяемый как для свободно лежащей балки; с — расчетная высота перемычки; ℎ — расстояние от верха расчетной Рисунок 1. Каменные перемычки: a – рядовая высоты перемычки до оси затяжки; перемычка; б – схема разрушения рядовой r — расстояние от верха расчетной перемычки; 1 - цементный раствор; 2 – части перемычки до центра давления в арматура; 3- кладка на растворе повышенной замке и от низа перемычки до центра марки; 4 - трещина давления в пятах. Под расчетной высотой перемычки понимается расстояние от низа перемычки до уровня опирания элементов перекрытия. При отсутствии нагрузок от перекрытий и других конструкций, кроме собственного веса кладки, расчетная высота с перемычки принимается равной l/3 пролета. Для арочных перемычек расчетная высота принимается от уровня пят до уровня опирания балок (включая высоту подъема арки). Величина r в долях от с принимается по табл. 6. Таблица 3 - Определение величичны r Карнизы В зависимости от величины свеса карнизы в каменных зданиях можно разделить на две группы: а) карнизы, вынос которых не превышает половины толщины стены, образуются путем напуска каждого ряда кладки на б—8 см (рис. 87, а); б) карнизы, свес которых превышает половину толщины стены, возводятся путем заделки в кладку консольных железобетонных плит или выпуском из кладки консольных балок. Если вынос карнизов более 50 см. их делают сборными пустотелыми железобетонными (рис. 87,6 и в). Каменные карнизы с выносом до 20 см выполняются на том же растворе, что и кладка стены, а с выносом более 20 см марка раствора должна быть не-ниже 25. При проектировании карниза следует учитывать, что его значительный вынос не только вызывает большой расход арматуры на изготовление, но и существенно усложняет мероприятия по его закреплению на стене. В связи с этим увеличение выноса карниза без специального обоснования необходимости такого увеличения недопустимо. Рисунок 2. Карнизы: а—при образовании напуском камней; б—к расчету карнизного участка стены в стадии незаконченного здания; в—то же, в стадии законченного здания Значительные нагрузки на карниз и его вынос создают необходимость укрепления карнизных плит анкерами. При этом для уменьшения опрокидывающего момента рекомендуется устройство обратного напуска кладки, не вызывая однако опасных моментов со стороны чердака при незагруженном карнизе. Анкера устанавливают один от другого на расстоянии до 2 л и заделывают в кладку посредством стальных штырей, полос балок легкого профиля или в железобетонное чердачное перекрытие. При закреплении концов анкеров за продольную полосу, балку или за концы прогонов расстояние между анкерами может быть увеличено до 4 м. Анкера принимают такой длины, чтобы их заделка располагалась ниже не менее чем на 15 см того сечения, где они не требуются по расчету. Положение анкера в кладке должно быть таково, чтобы он был бы предохранен от коррозии и от воздействия высокой тем пературы в случае пожара; это обеспечивается заделкой его в кладку на расстояние */г кирпича от поверхности стены. В круп ноблочном строительстве для сокращения типоразмеров блоком карнизные плиты или карнизные блоки часто крепятся анкером снаружи кладки (со стороны чердачного помещения), который по крывается защитным слоем цементной штукатурки толщиной 3 см. Расчет карнизов производится для двух стадий готовности здания: а) для незаконченного здания, когда отсутствуют крыша и чердачное перекрытие — конструкции, повышающие устойчивость карниза; б) для законченного здания. За расчетную единицу длины карниза принимаем длину сборного элемента карниза, но не более 2 м. При расчете карниза для незаконченного здания принимаются нагрузки: а) собственный вес карниза и вес опалубки, если она поддерживается консолями, укрепленными в кладке Ркар; б) нагрузка на край карниза, расчетное значение которой Рр=100 кг на 1 п.м карниза или на один элемент сборного карниза, если его длина менее 1 м в) ветровая нагрузка Рв на внутреннюю сторону стены на уровне выше соседних стен, которая для этой стадии расчета принимается с коэффициентом перегрузки п= 1. При расчете в соответствии с НиТУ 120-55 принимают, что чердачное перекрытие отсутствует, и стена верхнего этажа рассматривается как консоль, заделанная на уровне нижнего перекрытия верхнего этажа. При расчете карниза для законченного здания принимаются нагрузки: а) вес крыши с уменьшением его на величину отсоса ветра; б) вес чердачного перекрытия, опирающегося на стену; в) ветровая нагрузка. При расчете карнизного участка стены с учетом веса ремонтной люльки ветровую нагрузку снижают на 50%; г) для зданий высотой более 10,5 м — расчетная нагрузка от подвески двух блоков ремонтной люльки на краю карниза (или па специальном устройстве) в 500 кг на один блок (при расположении лебедки внизу) с расстоянием между блоками 2 м; нагрузка от двух блоков может быть распределена на длину карниза до 2 м, если конструкция карниза допускает такое распределение. При высоте зданий менее 10,5 м учитывается на краю карниза нагрузка 150 кг на 1 п. м, или на один сборный элемент. Расчет карниза для незаконченного здания производится так: а) проверяют прочность кладки непосредственно под карнизной плитой, при этом марку раствора принимают равной проектной, если кладка возводится в летний период. Такая прочность раствора допускается потому, что кладка карнизов, закрепляемых анкерами, допускается только после достижения кладкой стены проектной прочности. В проекте такие условия возведения карниза должны быть четко указаны; б) выясняют необходимость устройства анкеров в растянутой зоне; в) если анкера нужны, то определяют их диаметр и глубину. Для обоснования необходимости устройства анкеров определяют величину осевого эксцентрицитета е0 в сечении 1-1, проходящего непосредственно под карнизной плитой, ограничивая его величину 0,8 у, где у — расстояние от сжатого края до центра тяжести сечения. Анкера и связи Для обеспечения совместной работы продольных и поперечных (крупноблочных и из штучных камней) стен друг с другом и с перекрытиями должна быть предусмотрена анкеровка несущих элементов перекрытий (балок, настилов) со стенами. Концы балок должны крепиться не реже чем через 3 м, а площадь сечения анкера должна быть не менее 0,6 см2. При опирании на стены прогонов настилов или ферм анкера крепятся к их концам, причем расстояние между анкерами может быть увеличено до 6 м. Анкера закладываются в расположенные на одном уровне горизонтальные швы или в борозды, предусмотренные в крупных блоках, с последующим замоноличиванием. Расчет анкеров следует производить в случаях: а) если расстояние между анкерами более 3 м\ б) несимметричного изменения толщины стен на уровне перекрытия; в) сильного нагружения простенков при общей величине продольной силы более 1000 кн (100 Т). Расчетное усилие в анкере А слагается из (рис. 19, а): а) горизонтальной опорной реакции стены на уровне перекрытия = Рисунок 3. Схема работы анкера: а — схема расчетных усилий; б — схема работы кладки эт , где М — изгибающий момент в стене на уровне перекрытия; Нэт— высота этажа; б) условной опорной реакции А 2, вызванной возможным производственным отклонением стены от вертикали и неоднородностью кладки А2 = 0,01 N, где N — расчетная продольная сила, приложенная к сечению стены в месте установки анкера. Расчетное усилие в анкере = + . При расчете заделки анкера в кладку исходят из сопротивления только горизонтальных швов кладки на участке стены в плане в виде трапеции с наклоном граней под углом 45° (рис. 19, б). Расчетное усилие в анкере должно быть меньше суммарного сопротивления заделки (трения и среза кладки) ≤2 + ср + 0,8 , где с — глубина заделки анкера; b—длина поперечного горизонтального штыря анкера; 0 — среднее напряжение сжатия в кладке при наименьшей расчетной продольной силе с коэффициентом перегрузки 0,9; f — коэффициент трения кладки по кладке или по бетону; при сухой поверхности трения f=0,7, при влажной поверхности f=0,6; ср — расчетное сопротивление кладки срезу по неперевязанному шву. При анкеровке прогонов, ферм, подкрановых балок анкера заделываются в железобетонные распределительные подушки. Стены и столбы следует крепить к прогонам в каждом этаже. В четырехэтажных и большей высоты зданиях, независимо от вида кладки, во всех углах и пересечениях стен через один этаж должны укладываться стальные связи площадью сечения не менее 1 см2 и длиной по 1,5 м в каждом направлении. Анкера из полосовой стали могут быть заменены сварной арматурной сеткой из круглых стержней. Они не должны пересекать дымовых и вентиляционных каналов 9