5.5. Расчет кирпичных (каменных) столбов и стен

5.5.1. Область распространения и простейшие конструкции кирпичных столбов

Кирпичные или каменные столбы применяются при строительстве жилых домов, гражданских зданий, одноэтажных производственных зданий без мостовых кранов и в сельскохозяйственном строительстве. Большие поперечные размеры столбов, I их небольшая несущая способность по сравнению со стальными I и железобетонными колоннами, большие затраты труда при изготовлении ограничивают применение таких столбов (колонн).

Наиболее простым и в то же время широко распространенным примером является колонна, приведенная на рис. 5.26, а. Ее возможные сечения приведены на рис. 5.26, б, распространенным является квадратное сечение, наиболее экономичное при центральном сжатии, а для кирпичных столбов гражданских зданий случай центрального сжатия встречается достаточно часто.

При расчете кирпичных столбов могут различаться следующие [ расчетные случаи:

1. неармированная кирпичная кладка;

2. армированная кирпичная кладка, которая, в свою очередь, разделяется по способу выполнения армирования:

• с поперечным армированием, когда арматурные сетки из стержней небольшого диаметра, обычно 3—5 мм, укладываются в горизонтальных швах кладки в каждом ряду или через несколько рядов кирпича (см. рис. 5.29). Такой прием позволяет увеличить несущую способность кладки в 1,8—2 раза;

• с продольным армированием, когда арматурные стержни диа­метром не менее 12 мм проходят в вертикальных швах на всю высоту столба (как в железобетонных колоннах). В современном строительстве такой способ армирования практически не приме­няется.

Как и колонны, выполненные из других материалов, кирпич­ные столбы могут быть центрально-сжатыми и внецентренно сжа­тыми. Столбы могут выполняться как из кирпича, так и из камня правильной формы (природного или искусственного). В данном курсе в дальнейшем рассматриваются только кирпичные столбы.

5.5.2. Особенности работы кирпичных столбов под нагрузкой и предпосылки для расчета

В кирпичных столбах основной причиной разрушения является появление вертикальных трещин. Вследствие большей пластичности раствора, чем кирпича, в растворе возникают растягивающие уси­лия, которые и приводят к появлению трещин — сначала по верти­кальным швам, а затем и по кирпичу (рис. 5.27). В заключительной стадии столб как бы расчленяется на отдельные «малые» столбы, ко­торые разрушаются быстрее вследствие их большей гибкости. При этом надо помнить, что кирпич (камень) в кладке испытывает сложное напряженное состояние — сжатие, изгиб и растяжение, что при-I водит зачастую к более раннему разрушению его в кладке, чем в ла­бораторных условиях при испытании на те же виды деформаций. Каменная кладка работает упругопластично, пластические деформации.

Степень влияния каждого из факторов:

а) прочность камня имеет решающее значение для прочности кладки, обычно прочность кладки составляет 40—50% от прочно­сти камня, но может при определенных условиях (вибрированная каменная кладка, использование высоких марок раствора) дости­гать 70—100%; увеличение прочности марки кирпича в 2 раза по­вышает прочность кладки в 1,5—1,7 раза;

б) размеры камня: с увеличением размеров камня увеличивает­ся прочность кладки (так как уменьшается количество горизонталь­ных швов, а также высота камня ведет к увеличению его сопротив­ления изгибу и срезу). Так, кладка, выполненная из керамических камней высотой 19 см, при прочих равных условиях прочнее в 1,4 раза, чем кладка, выполненная из одинарного кирпича;

в) форма камня: прочность кладки из камней правильной формы выше, чем из неправильной. Кладка из рваного бута М1000—900 на растворе М100 составляет 5—8% от прочности клад­ки из камня правильной формы;

г) прочность раствора: с увеличением прочности раствора растет прочность кладки, особенно резко при изменении марки ра­створа от 0 до 25, а затем более слабо;

д) качество кладки: вибрированная кладка в 1,7—2 раза проч­нее кладки среднего качества. Кладка, выполненная высококва­лифицированным каменщиком, в 1,6—1,7 раза прочнее, чем вы­полненная неквалифицированным каменщиком;

е) подвижность раствора: каменная кладка на жестких раство­рах получается менее прочной, чем на пластичных. Разброс проч­ности до 14%;

ж) перевязка швов: уменьшение количества перевязочных ря­дов в 1,5 раза вызывает понижение прочности кладки на 10%, особенно понижается прочность кладки при перевязке реже, чем через 5 рядов;

з) полное заполнение вертикальных швов увеличивает проч­ность кладки до 8%.