58. Каменные здания с упругой конструктивной схемой. Основы расчета прочности.

При наличии у стен упругих верхних опор здание рассматривается как система плоских рам со стойками (в виде стен, простенков или

столбов), защемленными в уровне обреза фундамента и шарнирно соединенными с ригелем (рис. 27).

При статическом расчете рамы модуль упругости кладки принимается равным Если нагрузки от ферм и балок значительны, стены усиливаются пилястрами (рис. 28). В стенах с пилястрами или без пилястр ширину стены при расчете

следует принимать:

1) если конструкция покрытия равномерно передает давление на стену, равной ширине между проемами, а в стенах без проемов – равной расстоянию между осями пролетов;

2) если боковое давление от стены передается в местах опирания ферм или балок, то стена рассматривается как стойка рамы с постоянным сечением с шириной полки, равной 1/3H, в каждую сторону от края пилястры, но не более 6h или ширины стены между проемами. Если при сосредоточенных нагрузках пилястры отсутствуют, ширина участка, равная 1/3H , принимается в каждую

сторону от распределительной плиты, установленной

под опорой фермы или балки.

Расчеты стены должны выполняться в стадии незаконченного

строительства на действие собственного веса и ветра без покрытия и в

стадии законченного строительства на действие эксплуатационных

нагрузок.

59. Расчет перемычек

60. Каменные и армокаменные конструкции, возводимые в зимнее время. Особенности возведения и расчета.

Методы ведения зимней кладки

На основании полученных выводов в настоящее время разработаны и применяются три основных метода выполнения кладки в зимнее время.

1. Метод замораживания кладки на растворах марки М50 и выше с противоморозными химическими добавками, обеспечивающими снижение температуры замерзания раствора и частичный набор первоначальной прочности, а затем, после оттаивания кладки, и полной прочности, а также сцепление с камнем и арматурой.

2. Метод замораживания на растворах марки М10 и выше без химических добавок. При этом конструкции должны иметь достаточную прочность и устойчивость как в период их первого оттаивания (при наименьшей прочности оттаявшего раствора), так и в стадии эксплуатации здания. Этот способ позволяет возводить малоэтажные здания высотой до 15 м (4 этажа) без применения дефицитных химических добавок и получать значительную экономию цемента, так как марка раствора может быть меньше марки М50.

3. Метод замораживания на растворах марки М50 и выше без добавок, с искусственным обогревом каменных стен для достижения кладкой прочности, достаточной для возведения вышерасположенных стен.

3. Особенности кладки на растворах с химическими добавками

Введение в растворы небольшого количества (4…10 % от массы воды

затворения) химических добавок дает возможность раствору набрать

прочность до его замерзания и получить хорошее сцепление с камнем и арматурой после оттаивания. Химические добавки понижают температуру замерзания воды. При этом до момента замерзания раствор успевает набрать первоначальную прочность.

Противоморозные добавки в растворы, условия их применения и

ожидаемая прочность раствора приведены в [3, прил. 16].

В качестве химических добавок применяют:

1. нитрит натрия NaNO₂ (сокращенное обозначение НН);

2. калий углекислый, технический K₂CO₃ – поташ (П);

3. нитрит кальция Ca(NO₂)₂ (НК);

4. соединение нитрита кальция с мочевиной CO(NH₂)₂ (НКМ).

Для неармированной кладки допускается применять добавки:

1. хлорид натрия NaCl (ХН);

2. хлорид кальция CaCl₂ (ХК).

Недостатком химических добавок является повышенная

гигроскопичность и теплопроводность растворов и появление пятен

(высолов) на поверхности стен.

Хлористые соли CaCl₂ и NaCL вызывают коррозию арматуры и закладных деталей. Поэтому эти добавки нельзя применять в армокаменных конструкциях и панельном домостроении.

Расчет зимней кладки выполняют в стадии строительства и при действии эксплуатационных нагрузок для законченного здания.

При расчете законченного здания, если кладка выполнялась при температуре ниже минус 15  С, прочность кладки и упругая характеристика α кладки снижается на 10 %.

На рабочих чертежах в случае необходимости, с целью обеспечения требуемой конечной прочности кладки должны быть указаны мероприятия:

 повышение марки раствора;

 применение более прочного кирпича;

 применение сетчатого армирования.

Эти мероприятия предусматриваются, если несущая способность

кладки используется более чем на 90 %. Марки растворов с добавками назначаются:

 равными проектным (летним) маркам раствора, если кладка

выполняется при среднесуточной температуре воздуха не ниже

минус 20  С;

 на одну марку выше проектных, если кладка выполняется при

температуре воздуха ниже минус 20  С.

На различных стадиях готовности здания конструкции рассчитываются по фактически накопленной прочности.

Ожидаемая прочность растворов в зависимости от количества добавок, температуры и времени, при которых проходил набор прочности раствора, приведена в [2, табл. 23].

Скорость набора прочности раствора с добавками на морозе меньше, чем раствора без добавок, набирающего прочность при положительной температуре. Так, через 28 суток раствор с добавками, твердеющий на морозе, набирает от 40 до 60 % марочной прочности.

Ожидаемая прочность раствора, приведенная в [2, табл. 23],должна быть обязательно подтверждена результатами лабораторных испытаний образцов раствора, выдержанных в тех же температурных условиях, что и кладка.

В чертежах домов повышенной этажности (более 5 этажей), возводимых зимой, следует указывать требуемую промежуточную прочность раствора поэтажно для различных стадий готовности здания.

Растворы с добавками поташа не допускается применять в стенах из силикатного кирпича марки ниже М100 и по морозостойкости марки ниже М25, так как поташ обладает коррозирующим действием на пористые силикатные материалы.

В следующих случаях допускается применение только нитрита натрия в качестве противоморозной добавки:

 при выполнении каменных конструкций влажных цехов, бань, прачечных, а также помещений с повышенной температурой (ниже

минус 40  С);

 при выполнении конструкций, расположенных в зоне переменного

уровня воды и под водой, не имеющих гидроизоляции.

4. Кладка, выполняемая методом замораживания без добавок

Различают три стадии состояния кладки.

1. Замерзание свежеуложенного раствора, который не успевает

набрать прочность. Замерзший раствор обладает криогенной

прочностью, превышающей прочность летней кладки.

2. Стадия оттаивания кладки, когда прочность раствора снижается до нуля, а кладка имеет минимальную прочность при данной марке кирпича. Конструкции при этом могут оказаться в опасном состоянии. Поэтому необходимо раскрепление конструкций временными стойками и подкосами.

3. Стадия последующего набора раствором прочности. Конечная прочность раствора оказывается тем меньшей, чем ниже была температура воздуха при ведении кладки. Например, если температура была минус 5  С, конечная ожидаемая прочность раствора составляет 94 % от марочной, если температура минус 15

 С, конечная прочность – 72 %, а если температура минус 25  С, конечная прочность – 60 %. При этом расчетные сопротивления сжатию кладки в законченном здании после оттаивания и твердения раствора учитываются с понижающими коэффициентами:

 при среднесуточной температуре воздуха, при которой выполнялась кладка, до минус 15  С понижающий коэффициент равен 0.9, при температуре до минус 30  С – 0.8;

 для кладки из крупных блоков расчетные сопротивления не

снижаются.

Расчет прочности стен в стадии оттаивания должен производиться

(при растворе на портландцементе):

а) при расчетной прочности оттаявшего раствора, равной 0.2 МПа,

если толщина стен и столбов равна или более 38 мм;

б) при расчетной прочности оттаявшего раствора, равной 0 МПа, если

толщина стен и столбов менее 38 см.

При расчете в стадии оттаивания учитывается понижение сцепления

раствора с камнем и арматурой введением коэффициентов условий

работы кладки и сетчатой арматуры [1, табл. 33].

При кладке, выполняемой методом замораживания, марка раствора

для стен должна быть не менее М10, для столбов – М25, для карнизных

участков стен – М50. При этом высота стен не должна превышать 4

этажа для кирпичных и 5 этажей для панельных зданий при обеспечении

достаточной прочности стен в стадии оттаивания при нулевой прочности

раствора.

Для возведения стен большей высоты возможно применять:

 растворы с добавками;

 способ замораживания с последующим обогревом нижних этажей;

 смешанный способ: нижние этажи выполнять с применением в

растворе химических добавок, верхние этажи выполнять методом

замораживания.

При выполнении кладки методом замораживания растворы применяют

подогретыми (от 5 до 25  С) в зависимости от температуры воздуха и

скорости ветра. При этом подогревают воду или песок. Кирпич и

бетонные панели очищаются от снега и льда.

Если по расчету несущая способность стен используется более 70 %,

необходимо повысить марки кирпича и раствора, применять сетчатое

армирование.

Кладку, выполненную способом замораживания на растворах без

химических добавок, нельзя применять для конструкций:

 из бутобетона и рваного бута;

 на которые действует вибрация или динамические нагрузки в

стадии оттаивания;

 в случае действия поперечных перерезывающих сил, больших по

величине 1/10 от вертикальной нагрузки;

 при эксцентриситетах в стадии оттаивания – для

свободно стоящих и – для имеющих верхнюю опору;

 при отношениях при величине β принятой для IV группы

кладки.

5. Кладка, выполняемая способом замораживания с обогревом

Сущность метода заключается в том, что замерший раствор и кладку

обогревают до тех пор, пока их несущая способность не достигнет

уровня, необходимого для восприятия нагрузки от вышевозводимых

этажей.

Расчет прочности выполняется в стадии оттаивания с учетом

упрочнения искусственным отогреванием. При отогревании кладки во

внутренних помещениях домов прочность кладки стен, отогретых с двух

сторон, определяется расчетом в соответствии с фактически набранной

прочностью раствора.

Ожидаемая прочность раствора в зависимости от средней

температуры и длительности периода обогрева помещений

устанавливается по [2, табл.1].

Прочность кладки на сжатие для наружных стен, отогреваемых с

одной внутренней стороны, определяется в зависимости от глубины

оттаивания стен и прочности раствора на внутренней грани стены по

формуле

где –R_y расчетное сопротивление зимней кладки наружных стен

сжатию,

упрочненной односторонним отогреванием; R_o – расчетное

сопротивление сжатию зимней оттаявшей кладки на растворе нулевой

прочности; ω^’ – коэффициент упрочнения кладки наружных стен при

одностороннем отогревании, определяемый по [2, табл. 24] в

зависимости от глубины оттаивания наружных стен

(определяемой по [3, табл. 30]) и от прочности отогретого раствора на

внутренней грани наружной стены, определяемой лабораторными

испытаниями.