Армокаменная кладка, используемые материалы и конструирование элементов с сетчатым армированием

3. ВИДЫ АРМОКАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИИ

В целях повышения прочности каменной кладки ее усиливают стальной арматурой, железобетонными включениями, а также стальными, железобетонными и растворными армированными обоймами.

Различают следующие виды армирования и усиления каменных конструкций:

поперечное (сетчатое с расположением арматурных сеток в горизонтальных швах кладки);

продольное с расположением арматуры снаружи, под слоем цементного раствора или в бороздах, оставляемых в кладке;

армирование посредством включения в кладку железобетона (комплексные конструкции);

усиление посредством заключения элемента в железобетонную, армированную растворную или стальную обойму из уголков.

Армирование каменных конструкций значительно повышает их несущую способность и монолитность, обеспечивает совместную работу отдельных частей зданий, а также является основным способом увеличения сейсмостойкости каменных конструкций и здания в целом.

Марка кирпича принимается не менее М75, раствора – не менее М50.

Для армирования каменных конструкций следует применять:

для сетчатого армирования сталь классов A-I и Bp-I;

для продольного армирования сталь классов A-I, A-II и Bp-I.

4. КОНСТРУКЦИИ С СЕТЧАТЫМ ПОПЕРЕЧНЫМ АРМИРОВАНИЕМ

Поперечное армирование кладки сетками применяют для увеличения несущей способности в полтора-два раза сжимаемых элементов из кирпича и керамических камней при высоте ряда до 150 мм при гибкости . в случаях, когда продольная сила не выходит за пределы ядра сечения, применяются марки раствора не ниже М50 (рис. 16).

Не допускается применять сетчатое армирование стен помещений с влажным и мокрым режимами.

Рис. 16. Сетчатое армирование:
1 – арматурная сетка; 2 – выпуски сетки (2...3 мм)

Шаг сеток должен быть см и см рядов кладки. Диаметр арматуры в сварных сетках ограничивается толщиной шва = 15 мм.
В этом случае максимальный диаметр равен 5 мм:

Шаг проволок в сварных сетках назначается в пределах от 3 до 10 см.

Для повышения процента армирования применяют плоские вязаные сетки типа “зигзаг”, в которых можно применять арматуру диаметром 8 мм из стали класса A-I (рис. 17).

Каждую пару сеток “зигзаг” со взаимно перпендикулярным направлением стержней укладывают сверху и снизу одного и того же ряда кирпичей. Затем с шагом устанавливается следующая пара сеток, и так далее. Одной сварной сетке с прямоугольной ячейкой соответствует две сетки “зигзаг”.

Рис. 17. Сетки типа “зигзаг”

В расчет кладки, армированной сетками, введено понятие объемного процента армирования (рис. 18), который представляет выраженное в процентах отношение объема арматуры к объему кладки,

Рис. 18. К определению процента армирования кладки

При прямоугольной ячейке сеток с размерами и объем восьми стержней равен а объем кладки Однако следует уточнить объем арматуры, так как каждый из восьми стержней относится не к одному, а к четырем смежным объемам кладки. Поэтому

Тогда при квадратной ячейке получаем Минимальный процент армирования

Испытания на прочность сжатых столбов с сетчатым армированием показали, что развитие трещин по высоте столбов при их загружении задерживается сетками. Разрушение армированной кладки, в отличие от неармированной, не происходит по схеме, когда кладка расслаивается на отдельные столбики в 1/2 кирпича, которые затем теряют устойчивость. Армированная кладка разрушается в результате полного раздавливания отдельных кирпичей или цельных их рядов

39. Расчёт прочности армокаменных конструкций с поперечным сетчатым армированием при осевом сжатии.

1. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ С СЕТЧАТЫМ АРМИРОВАНИЕМ ПРИ ЦЕНТРАЛЬНОМ СЖАТИИ

Расчет элементов с сетчатым армированием при центральном сжатии выполняется по формуле [1, (26)]

где – расчетное сопротивление армированной кладки при центральном сжатии,

– площадь сечения стержней сеток; – размер квадратной ячейки сетки; – шаг сеток по высоте.

Как видно из формулы, величина складывается из прочности неармированной кладки и второго члена, учитывающего влияние поперечного армирования. Величина добавочной прочности устанавливается на основании следующего. Поперечное армирование примерно в 2 раза эффективнее продольного. Так, если продольная арматура увеличивает прочность кладки на величину то поперечная – на что на единицу площади составляет в раз меньше: – коэффициент продольного изгиба. Определяется в зависимости от гибкости элемента и упругой характеристики армированной кладки

где – упругая характеристика неармированной кладки; – временное сопротивление кладки, ; – коэффициент запаса для кладки из кирпича и камней всех видов (кроме камней из ячеистых бетонов), ;
– расчетное сопротивление кладки сжатию; – временное сопротивление сжатию армированной кладки, .При определении величин расчетного и нормативного сопротивлений арматуры вводятся коэффициенты условий работы по [1, табл. 13].

40. Расчёт прочности армокаменных конструкций с поперечным сетчатом армировании при внецентренном сжатии.

2. Расчет внецентренно сжатых элементов с сетчатым армированием при малых эксцентриситетах, не выходящих за пределы ядра сечения (при )

Расчет выполняется по формуле

,где – площадь сжатой зоны (рис.18). Для прямоугольных сечений получаем

Рис. 18. К расчету кладки на внецентренное сжатие

– коэффициент продольного изгиба при внецентренном сжатии (определяется аналогично коэффициенту неармированной кладки); – коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки, определяемый по формуле [1, (16)], аналогично коэффициенту неармированной кладки; – расчетное сопротивление армированной кладки при внецентренном сжатии, ,

Выражение в скобке (обозначим его k) учитывает снижение эффективности сетчатого армирования с увеличением эксцентриситета.

При прочность соответствует прочности кладки при центральном сжатии и коэффициент При (сила стоит на границе ядра сечения) эффективность снижается в 3 раза и (рис. 19). Из подобия треугольников АВс и аbc следует:

Для сечения прямоугольной формы при коэффициент учитывает повышение прочности неармированной кладки за счет эффекта обоймы; процент армирования должен быть в пределах

При эксцентриситетах, выходящих за пределы ядра сечения (при ), а также при гибкости (или ) сетчатое армирование оказывается неэффективным.