Каменные конструкции
несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений из каменной кладки (фундаменты, стены, столбы, перемычки, арки, своды и др.). Для К. к. применяют искусственные и естественные каменные материалы: Кирпич строительный, керамический и бетонные камни и блоки (сплошные и пустотелые), камни из тяжёлых или лёгких горных пород (известняка, песчаника, туфа, ракушечника и т.п.), крупные блоки из обычного (тяжёлого), силикатного и лёгкого бетонов, а также Растворы строительные. Материал для каменной кладки выбирается в зависимости от капитальности сооружения, прочности и теплоизоляционных свойств конструкций, наличия местного сырья, а также исходя из экономических соображений. Каменные материалы должны удовлетворять требованиям прочности, морозостойкости, теплопроводности, водо- и воздухостойкости, водопоглощения, стойкости в агрессивной среде, иметь определённую форму, размеры и фактуру лицевой поверхности. К растворам предъявляются требования прочности, удобоукладываемости, водоудерживающей способности и др. К. к. - один из наиболее древних видов конструкций. Во многих странах сохранилось большое количество выдающихся памятников каменного зодчества. (см. Архитектура). К. к. долговечны, огнестойки, могут быть изготовлены из местного сырья, это обусловило их широкое распространение и в современном строительстве. К недостаткам К. к. относятся сравнительно большой вес, высокая теплопроводность; кладка из штучного камня требует значительного затрат ручного труда. В связи с этим усилия строителей направлены на разработку эффективных облегчённых К. к. с применением теплоизолирующих материалов. Стоимость К. к. (фундаменты, стены) составляет от 15 до 30% общей стоимости здания. В современном строительстве К. к. (главным образом стены и фундаменты из кирпича и камня), являются одним из распространённых видов строительных конструкций (только в больших городах преобладает строительство из крупных панелей). Практика строительства из камня значительно опередила развитие науки о К. к. При проектировании К. к. применялись эмпирические правила и недостаточно обоснованные методы расчёта, не позволяющие использовать в полной мере несущую способность К. к. Наука о прочности и методах расчёта К. к., основанная на обширных экспериментальных и теоретических исследованиях, была создана впервые в СССР в 1932-39. Её основоположником был Л. И. Онищик . Были изучены особенности работы каменной кладки из различных видов камня и раствора, а также факторы, влияющие на её прочность. Установлено, что в каменной кладке, состоящей из отдельных чередующихся слоев камня и раствора, при передаче усилия по всему сечению возникает сложное напряжённое состояние и отдельные камни (кирпичи) работают не только на сжатие, но и на изгиб, на растяжение, срез и местное сжатие. Причиной этого являются неровности постели камня, неодинаковые толщина и плотность горизонтальных швов кладки, что зависит от тщательности перемешивания раствора, степени разравнивания и обжатия его при укладке камня, условий твердения и др. Кладка, выполненная квалифицированным каменщиком, прочнее (на 20-30%), чем выполненная рабочим средней квалификации. Др. причина сложного напряжённого состояния кладки - различные упруго-пластические свойства раствора и камня. Под действием вертикальных сил в растворном шве возникают значительные поперечные деформации, которые ведут к раннему появлению трещин в камне. Наибольшей прочностью при сжатии (при использовании камней правильной формы) обладает кладка из крупных блоков, а наименьшей - из рваного бутового камня и кирпича. Более высокие камни имеют и больший момент сопротивления, что значительно увеличивает их противодействие изгибу. Прочность вибрированной кирпичной кладки при оптимальных условиях вибрирования примерно вдвое выше прочности ручной кладки и приближается к прочности кирпича. Это объясняется лучшим заполнением и уплотнением растворного шва и обеспечением тесного контакта раствора с кирпичом. В каменных зданиях важнейшие элементы - наружные и внутренние стены и перекрытия - связаны между собой в одну систему. Учёт их совместно пространственной работы, обеспечивающей устойчивость здания, позволяет наиболее экономично проектировать К. к. При расчёте К. к. различают две группы каменных зданий: с жёсткой или с упругой конструктивной схемой. К первой группе относятся здания с частым расположением поперечных стен, в которых междуэтажные перекрытия рассматриваются как неподвижные диафрагмы (См. Диафрагма), создающие жёсткие связи для стен при действии на них поперечных и внецентренных продольных нагрузок. Такая схема принимается при расчёте стен и внутренних опор многоэтажных жилых и большинства гражданских зданий. Вторую группу составляют здания большой протяжённости, со значительными расстояниями между поперечными стенами. В этих зданиях перекрытия также связывают стены и внутренние опоры в одну систему, но они уже не могут рассматриваться как неподвижные диафрагмы, вследствие чего при расчёте учитываются совместные деформации связанных между собой элементов здания. По такой схеме рассчитывается большинство промышленных зданий с несущими каменными стенами. Учёт пространственной работы стен при проектировании К. к. позволяет существенно снизить расчётные изгибающие моменты в стенах, значительно уменьшить толщину стен, облегчить фундаменты и повысить этажность. В зависимости от конструктивной схемы здания каменные стены подразделяются на несущие, воспринимающие нагрузки от собственного веса, от покрытия, перекрытий, строительных кранов и др.; самонесущие, воспринимающие нагрузку от собственного веса всех этажей здания и ветровые нагрузки; навесные, воспринимающие нагрузки от собственного веса и ветра в пределах одного этажа. Каменные стены из штучного камня и кирпича подразделяются на сплошные и слоистые (облегчённые). Толщина сплошных стен принимается кратной основным размерам кирпича: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 и 3 кирпича. Расход материалов, трудоёмкость и стоимость возведения стен зависят от правильно выбранной конструкции и степени использования свойств материалов. Для наружных стен малоэтажных отапливаемых зданий нецелесообразно применять сплошные К. к. из тяжёлых материалов. В этом случае применяют облегчённые слоистые стены с термоизоляцией или стены из пустотелых керамических камней, а также камней из лёгких и ячеистых бетонов. Для зданий средней и повышенной этажности, возводимых из штучного кирпича и камня, предпочтительна конструктивная схема с внутренними поперечными несущими стенами, позволяющая применять наружные стены из облегчённых эффективных материалов (керамических, с утеплителями и др.). Для повышения прочности кладки К. к. усиливают стальной арматурой (см. Армокаменные конструкции), применяют армирование железобетоном (Комплексные конструкции); армирование обоймами - включение кладки в железобетонные или металлические обоймы. Лит.:
Онищик Л. И., Каменные конструкции промышленных и гражданских зданий, М. - Л., 1939; Справочник проектировщика. Каменные и армокаменные конструкции, под ред. С. А. Семенцова и В. А. Камейко, 1968; Поляков С. В. и Фалевич В. Н., Проектирование каменных и крупнопанельных конструкций, М., 1966; Строительные нормы и правила, часть 2, раздел В, гл. 2. Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования, М., 1962. В. А. Камейко.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Стены, колонны, фундаменты и другие части зданий и сооружений, выполняемые из каменной кладки различных видов (кирпич, природные камни, бетонные блоки и т. п.). Для усиления каменных конструкций иногда применяют армирование … Большой Энциклопедический словарь
Несущие или ограждающие конструкции зданий и сооружений, выполненные из каменной кладки. Камень применяется естественный (камни различных горных пород) и искусственный (кирпич, керамические и бетонные блоки). Каменные конструкции – одни из… … Энциклопедия техники
Стены, колонны, фундаменты и другие части зданий и сооружений, выполняемые из природного камня, кирпича, бетонных блоков и т. п. Для повышения прочности каменные конструкции нередко дополняют стальной арматурой. * * * КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ… … Энциклопедический словарь
Несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений (фундаменты, стены, столбы, перемычки, арки, своды и др.), выполненные из природного камня, кирпича или бетонных камней. К. к. долговечны, огнестойки, могут быть изготовлены из местных строит … Большой энциклопедический политехнический словарь
Части зданий и сооружений (фундаменты, стены, перекрытия, арки, дымовые трубы и т.п.), возведенные, как правило, из местного сырья. Источник: Словарь архитектурно строительных терминов … Строительный словарь
Каменные конструкции - Части зданий и сооружений (фундаменты, стены, перекрытия, арки, дымовые трубы и т.п.), возведенные, как правило, из местного сырья … Словарь строителя
Строительные работы, выполняемые при возведении каменных конструкций (См. Каменные конструкции) зданий и сооружений из естественных и искусственных каменных материалов (См. Каменные материалы). К. р. представляют собой комплекс… … Большая советская энциклопедия
Конструкции каменные - – части зданий и сооружений из каменной кладки. Применяются при сооружении фундаментов, наружных и внутренних стен зданий, перекрытий, арок, дымовых труб, мостов, подземных коллекторов, водонапорных башен, элеваторов и других. [Энциклопедия …
конструкции каменные - Строительные конструкции из природных или искусственных штучных каменных материалов [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительные изделия прочие EN masonry structures DE gemauerte… … Справочник технического переводчика
Каменные штукатурки - – представляют собой кварцевую, мраморную, или гранитную крошку, перемешанную со связующими и клеящими составами. Внешне это покрытие напоминает структурную штукатурку с вкраплениями натуральных камешков, которые при свете играют и блестят … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Каменные конструкции - один из наиболее древних видов конструкций. Во многих странах сохранилось большое количество выдающихся памятников каменного зодчества. (см. Архитектура ). Каменные конструкции долговечны, огнестойки, могут быть изготовлены из местного сырья, это обусловило их широкое распространение и в современном строительстве. К недостаткам Каменные конструкции относятся сравнительно большой вес, высокая теплопроводность; кладка из штучного камня требует значительного затрат ручного труда. В связи с этим усилия строителей направлены на разработку эффективных облегчённых Каменные конструкции с применением теплоизолирующих материалов. Стоимость Каменные конструкции (фундаменты, стены) составляет от 15 до 30% общей стоимости здания.
В современном строительстве Каменные конструкции (главным образом стены и фундаменты из кирпича и камня), являются одним из распространённых видов строительных конструкций (только в больших городах преобладает строительство из крупных панелей). Практика строительства из камня значительно опередила развитие науки о Каменные конструкции При проектировании Каменные конструкции применялись эмпирические правила и недостаточно обоснованные методы расчёта, не позволяющие использовать в полной мере несущую способность Каменные конструкции Наука о прочности и методах расчёта Каменные конструкции , основанная на обширных экспериментальных и теоретических исследованиях, была создана впервые в СССР в 1932-39. Её основоположником был Л. И. Онищик . Были изучены особенности работы каменной кладки из различных видов камня и раствора, а также факторы, влияющие на её прочность. Установлено, что в каменной кладке, состоящей из отдельных чередующихся слоев камня и раствора, при передаче усилия по всему сечению возникает сложное напряжённое состояние и отдельные камни (кирпичи) работают не только на сжатие, но и на изгиб, на растяжение, срез и местное сжатие. Причиной этого являются неровности постели камня, неодинаковые толщина и плотность горизонтальных швов кладки, что зависит от тщательности перемешивания раствора, степени разравнивания и обжатия его при укладке камня, условий твердения и др. Кладка, выполненная квалифицированным каменщиком, прочнее (на 20-30%), чем выполненная рабочим средней квалификации. Др. причина сложного напряжённого состояния кладки - различные упруго-пластические свойства раствора и камня. Под действием вертикальных сил в растворном шве возникают значительные поперечные деформации, которые ведут к раннему появлению трещин в камне. Наибольшей прочностью при сжатии (при использовании камней правильной формы) обладает кладка из крупных блоков, а наименьшей - из рваного бутового камня и кирпича. Более высокие камни имеют и больший момент сопротивления, что значительно увеличивает их противодействие изгибу. Прочность вибрированной кирпичной кладки при оптимальных условиях вибрирования примерно вдвое выше прочности ручной кладки и приближается к прочности кирпича. Это объясняется лучшим заполнением и уплотнением растворного шва и обеспечением тесного контакта раствора с кирпичом.
В каменных зданиях важнейшие элементы - наружные и внутренние стены и перекрытия - связаны между собой в одну систему. Учёт их совместно пространственной работы, обеспечивающей устойчивость здания, позволяет наиболее экономично проектировать Каменные конструкции При расчёте Каменные конструкции различают две группы каменных зданий: с жёсткой или с упругой конструктивной схемой. К первой группе относятся здания с частым расположением поперечных стен, в которых междуэтажные перекрытия рассматриваются как неподвижные диафрагмы , создающие жёсткие связи для стен при действии на них поперечных и внецентренных продольных нагрузок. Такая схема принимается при расчёте стен и внутренних опор многоэтажных жилых и большинства гражданских зданий. Вторую группу составляют здания большой протяжённости, со значительными расстояниями между поперечными стенами. В этих зданиях перекрытия также связывают стены и внутренние опоры в одну систему, но они уже не могут рассматриваться как неподвижные диафрагмы, вследствие чего при расчёте учитываются совместные деформации связанных между собой элементов здания. По такой схеме рассчитывается большинство промышленных зданий с несущими каменными стенами. Учёт пространственной работы стен при проектировании Каменные конструкции позволяет существенно снизить расчётные изгибающие моменты в стенах, значительно уменьшить толщину стен, облегчить фундаменты и повысить этажность.
В зависимости от конструктивной схемы здания каменные стены подразделяются на несущие, воспринимающие нагрузки от собственного веса, от покрытия, перекрытий, строительных кранов и др.; самонесущие, воспринимающие нагрузку от собственного веса всех этажей здания и ветровые нагрузки; навесные, воспринимающие нагрузки от собственного веса и ветра в пределах одного этажа. Каменные стены из штучного камня и кирпича подразделяются на сплошные и слоистые (облегчённые). Толщина сплошных стен принимается кратной основным размерам кирпича: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 и 3 кирпича. Расход материалов, трудоёмкость и стоимость возведения стен зависят от правильно выбранной конструкции и степени использования свойств материалов. Для наружных стен малоэтажных отапливаемых зданий нецелесообразно применять сплошные Каменные конструкции из тяжёлых материалов. В этом случае применяют облегчённые слоистые стены с термоизоляцией или стены из пустотелых керамических камней, а также камней из лёгких и ячеистых бетонов. Для зданий средней и повышенной этажности, возводимых из штучного кирпича и камня, предпочтительна конструктивная схема с внутренними поперечными несущими стенами, позволяющая применять наружные стены из облегчённых эффективных материалов (керамических, с утеплителями и др.).
Для повышения прочности кладки Каменные конструкции усиливают стальной арматурой (см. Армокаменные конструкции ), применяют армирование железобетоном (комплексные конструкции ); армирование обоймами - включение кладки в железобетонные или металлические обоймы.
Лит.: Онищик Л. И., Каменные конструкции промышленных и гражданских зданий, М. - Л., 1939; Справочник проектировщика. Каменные и армокаменные конструкции, под ред. С. А. Семенцова и В. А. Камейко, 1968; Поляков С. В. и Фалевич В. Н., Проектирование каменных и крупнопанельных конструкций, М., 1966; Строительные нормы и правила, часть 2, раздел В, гл. 2. Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования, М., 1962.
В. А. Камейко.
Статья про слово "Каменные конструкции " в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 10279 раз
Таблицы для определения несущей способности кирпичных стен и столбов (Масловский А.В. 1977) СКАЧАТЬ
Каменные конструкции
несущие и ограждающие конструкции зданий и сооружений из каменной кладки (фундаменты , стены , столбы , перемычки , арки , своды и др .).
Для К . к . применяют искусственные и естественные каменные материалы: Кирпич строительный , керамический и бетонные камни и блоки (сплошные и пустотелые ), камни из тяжёлых или лёгких горных пород (известняка , песчаника , туфа , ракушечника и т .п .), крупные блоки из обычного (тяжёлого ), силикатного и лёгкого бетонов , а также Растворы строительные . Материал для каменной кладки выбирается в зависимости от капитальности сооружения , прочности и теплоизоляционных свойств конструкций , наличия местного сырья , а также исходя из экономических соображений . Каменные материалы должны удовлетворять требованиям прочности , морозостойкости , теплопроводности , водо — и воздухо стойкости , водопоглощения , стойкости в агрессивной среде , иметь определённую форму , размеры и фактуру лицевой поверхности . К растворам предъявляются требования прочности , удобоукладываемости , водоудерживающей способности и др .
К . к . - один из наиболее древних видов конструкций . Во многих странах сохранилось большое количество выдающихся памятников каменного зодчества . К . к . долговечны , огнестойки , могут быть изготовлены из местного сырья , это обусловило их широкое распространение и в современном строительстве . К недостаткам К . к . относятся сравнительно большой вес , высокая теплопроводность ; кладка из штучного камня требует значительного затрат ручного труда . В связи с этим усилия строителей направлены на разработку эффективных облегчённых К . к . с применением теплоизолирующих материалов . Стоимость К . к . (фундаменты , стены ) составляет от 15 до 30 % общей стоимости здания .
В современном строительстве К . к . (главным образом стены и фундаменты из кирпича и камня ), являются одним из распространённых видов строительных конструкций (только в больших городах преобладает строительство из крупных панелей ). Практика строительства из камня значительно опередила развитие науки о К . к . При проектировании К . к . применялись эмпирические правила и недостаточно обоснованные методы расчёта , не позволяющие использовать в полной мере несущую способность К . к . Наука о прочности и методах расчёта К . к ., основанная на обширных экспериментальных и теоретических исследованиях , была создана впервые в СССР в 1932 -39 . Её основоположником был Л . И . Онищик . Были изучены особенности работы каменной кладки из различных видов камня и раствора , а также факторы , влияющие на её прочность . Установлено , что в каменной кладке , состоящей из отдельных чередующихся слоев камня и раствора , при передаче усилия по всему сечению возникает сложное напряжённое состояние и отдельные камни (кирпичи ) работают не только на сжатие , но и на изгиб , на растяжение , срез и местное сжатие . Причиной этого являются неровности постели камня , неодинаковые толщина и плотность горизонтальных швов кладки , что зависит от тщательности перемешивания раствора , степени разравнивания и обжатия его при укладке камня , условий твердения и др . Кладка , выполненная квалифицированным каменщиком , прочнее (на 20 -30 %), чем выполненная рабочим средней квалификации . Др . причина сложного напряжённого состояния кладки - различные упруго —пластические свойства раствора и камня . Под действием вертикальных сил в растворном шве возникают значительные поперечные деформации , которые ведут к раннему появлению трещин в камне . Наибольшей прочностью при сжатии (при использовании камней правильной формы ) обладает кладка из крупных блоков , а наименьшей - из рваного бутового камня и кирпича . Более высокие камни имеют и больший момент сопротивления , что значительно увеличивает их противодействие изгибу . Прочность вибрированной кирпичной кладки при оптимальных условиях вибрирования примерно вдвое выше прочности ручной кладки и приближается к прочности кирпича . Это объясняется лучшим заполнением и уплотнением растворного шва и обеспечением тесного контакта раствора с кирпичом .
В каменных зданиях важнейшие элементы - наружные и внутренние стены и перекрытия - связаны между собой в одну систему . Учёт их совместно пространственной работы , обеспечивающей устойчивость здания , позволяет наиболее экономично проектировать К . к . При расчёте К . к . различают две группы каменных зданий: с жёсткой или с упругой конструктивной схемой . К первой группе относятся здания с частым расположением поперечных стен , в которых междуэтажные перекрытия рассматриваются как неподвижные диафрагмы , создающие жёсткие связи для стен при действии на них поперечных и внецентренных продольных нагрузок . Такая схема принимается при расчёте стен и внутренних опор многоэтажных жилых и большинства гражданских зданий . Вторую группу составляют здания большой протяжённости , со значительными расстояниями между поперечными стенами . В этих зданиях перекрытия также связывают стены и внутренние опоры в одну систему , но они уже не могут рассматриваться как неподвижные диафрагмы , вследствие чего при расчёте учитываются совместные деформации связанных между собой элементов здания . По такой схеме рассчитывается большинство промышленных зданий с несущими каменными стенами . Учёт пространственной работы стен при проектировании К . к . позволяет существенно снизить расчётные изгибающие моменты в стенах , значительно уменьшить толщину стен , облегчить фундаменты и повысить этажность .
В зависимости от конструктивной схемы здания каменные стены подразделяются на несущие , воспринимающие нагрузки от собственного веса , от покрытия , перекрытий , строительных кранов и др .; самонесущие , воспринимающие нагрузку от собственного веса всех этажей здания и ветровые нагрузки ; навесные , воспринимающие нагрузки от собственного веса и ветра в пределах одного этажа . Каменные стены из штучного камня и кирпича подразделяются на сплошные и слоистые (облегчённые ). Толщина сплошных стен принимается кратной основным размерам кирпича: 0 ,5 ; 1 ; 1 ,5 ; 2 ; 2 ,5 и 3 кирпича . Расход материалов , трудоёмкость и стоимость возведения стен зависят от правильно выбранной конструкции и степени использования свойств материалов . Для наружных стен малоэтажных отапливаемых зданий нецелесообразно применять сплошные К . к . из тяжёлых материалов . В этом случае применяют облегчённые слоистые стены с термоизоляцией или стены из пустотелых керамических камней , а также камней из лёгких и ячеистых бетонов . Для зданий средней и повышенной этажности , возводимых из штучного кирпича и камня , предпочтительна конструктивная схема с внутренними поперечными несущими стенами , позволяющая применять наружные стены из облегчённых эффективных материалов (керамических , с утеплителями и др .).
Для повышения прочности кладки К . к . усиливают стальной арматурой , применяют армирование железобетоном ; армирование обоймами - включение кладки в железобетонные или металлические обоймы .
КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ — части зданий и сооружений из каменной кладки. Применяются при сооружении фундаментов, наружных и внутренних стен зданий, перекрытий, арок, дымовых труб, мостов, подземных коллекторов, водонапорных башен, элеваторов и др. Каменные конструкции долговечны, огнестойки, повсюду могут быть изготовлены из местного сырья. Наряду с этими преимуществами каменные конструкции имеют существенные недостатки — многие виды кладок обладают большим объемным весом, высокой теплопроводностью; кладка из штучного камня требует больших затрат ручного труда.
В связи с этим усилия строителей направлены на разработку эффективных облегченных каменных конструкций с применением теплоизолирующих материалов. Каменные конструкции широко используются в жилищно-гражданском и промышленном строительстве; несут нагрузки от собственного веса, от перекрытий и ветра, выполняют функции ограждающих конструкций — теплоизоляционные и звукоизоляционные.
Стоимость каменных конструкций (фундаменты, стены) составляет от 15 до 30% общей стоимости здания, вес — до 60%.Для каменных конструкций применяют искусственные и естественные камни: кирпич глиняный (обыкновенный, пустотелый, пористо-пустотелый и легковесный), кирпич силикатный и шлаковый, камни сплошные и пустотелые, крупные блоки и панели из обычного (тяжелого), силикатного и легкого бетона, а также растворы (цементные, известковые, гипсовые и смешанные — цементно-известковые, цементно-глиняные).
Материал для каменной кладки выбирается в зависимости от необходимой капитальности сооружения, прочности и теплоизоляционных свойств конструкций, наличия местного сырья и экономических соображений. Каменные материалы должны удовлетворять определенным требованиям по прочности, морозостойкости, теплопроводности, водостойкости, водопоглощению, воздухостойкости и устойчивости в агрессивной среде, по форме, размерам и фактуре лицевой поверхности.
К растворам дополнительно предъявляются требования по удобоукладываемости и водоудерживающей способности.В СССР первые научно обоснованные нормы проектирования каменных конструкций были приняты в 1939. Расчет каменных конструкций до 1943 производился по допускаемым напряжениям. Напряжения в кладке определялись по формулам сопротивления материалов, выведенным для идеально упругих тел. Этот метод расчета не соответствовал действительной работе каменных конструкций, так как кладка не является идеально упругим телом.
В последующие годы научно-исследовательскими и проектными институтами проводились обширные экспериментальные и теоретические исследования физико-механических свойств и действительной работы каменных конструкций из различных материалов. В результате в 1943 был разработан метод расчета каменных конструкций по разрушающим усилиям, положенный в основу применяемого с 1955 расчета по предельным состояниям. При проектировании каменных зданий в прошлом пространственная работа стен не учитывалась, что приводило к их утяжелению. Проф. JI. И. Онищик предложил метод расчета зданий с учетом совместной работы стен и перекрытий, обеспечивающий значительную экономию материалов. При расчете стен по этому методу различают здания с жесткой и упругой конструктивной схемой.
К первым относятся здания с часто расположенными поперечными стенами, причем междуэтажные перекрытия рассматриваются как диафрагмы, создающие жесткие опоры для стен при действии поперечных и внецентренных продольных нагрузок. Такая схема принимается при расчете стен и столбов жилых и большинства общественных зданий. При этом жесткость и прочность зданий должна обеспечиваться поперечными стенами, стенами лестничных клеток или другими конструкциями. Изгибающие моменты и поперечные силы от горизонтальной (ветровой) нагрузки на участке между поперечными стенами воспринимаются продольной стеной и передаются перекрытиями на поперечные стены, которые рассчитываются на внецентренное сжатие и скалывание с учетом действующих в них продольных сжимающих сил и рассматриваются как консоли, заделанные в грунт.
При перевязке поперечных стен с продольными посредством гибких связей ветровая нагрузка воспринимается только поперечными стенами. При конструктивной перевязке продольные и поперечные стены работают совместно, с одним общим сечением в плане. К зданиям с упругой конструктивной схемой относятся здания, у которых жесткие поперечные конструкции располагаются на расстояниях, превышающих допустимые по нормам для зданий с жесткой конструктивной схемой. В частности, к ним относится большинство производственных и складских зданий. Стены и столбы этих зданий рассчитываются с учетом заделки их в грунт и шарнирной связи с покрытиями.
Прочность кладки при сжатии зависит от свойств камня и раствора, качества и способов изготовления кладки, толщины швов, температуры, твердения кладки, способов перевязки и др. Основное значение имеют прочность и вид камня и раствора, а также качество кладки. В СССР были изучены особенности работы каменной кладки из различных видов камня и раствора и факторы, влияющие на ее прочность. Каменная кладка состоит из отдельных чередующихся слоев камня и раствора. Даже при передаче усилия равномерно по всему сечению в кладке возникает сложное напряженное состояние, и отдельные кирпичи работают на изгиб, растяжение, срез и местное сжатие.
Причиной этого, прежде всего, служат неровности постели камня, неодинаковая толщина и плотность горизонтальных швов кладки, что зависит от тщательности перемешивания раствора, степени разравнивания и обжатия его при укладке камня, условий твердения и др. Кладка, выполненная квалифицированным каменщиком, на 30% прочнее, чем выполненная рабочим средней квалификации. Другая причина сложного напряженного состояния кладки — различные упруго-пластичные свойства раствора и камня. Под действием вертикальных сил в растворном шве возникают значительные деформации, которые ведут к раннему появлению трещин в камне.
В результате анализа многочисленных исследований, проведенных в СССР и за рубежом, профессор Л. И. Онищик вывел формулу, выражающую зависимость прочности кирпичной кладки от прочности раствора и камня. Эта формула, в общем виде, справедлива для всех видов кладки, причем для каждого вида принимаются свои численные значения коэффициента, установленные опытным путем
Более высокие камни имеют и больший момент сопротивления, что значительно увеличивает их сопротивление при изгибе. Сопротивление камня растяжению и срезу пропорционально площади его сечения. Кладка из бутового рваного камня неправильной формы отличается наиболее низкой прочностью. Прочность вибрированой кирпичной кладки при оптимальных условиях вибрирования примерно вдвое выше прочности ручной кладки и приближается к прочности кирпича. Это объясняется лучшим заполнением и уплотнением растворного шва и обеспечением лучшего контакта раствора с кирпичом.
Повышение температуры твердения кладки ускоряет процесс ее упрочения на 75—100%. Однако конечная прочность кладки при этом мало изменяется. Твердение при пониженной температуре замедляет нарастание прочности кладки. Кладка, замороженная в процессе возведения, приобретает большую прочность, но после оттаивания возвращается к первоначальной прочности на свежем не отвердевшем растворе. В результате последующего твердения при положительной температуре (15—20°) прочность оттаявшей кладки возрастает, но конечное ее значение остается ниже, чем у кладки, не подвергавшейся замораживанию, что объясняется разрыхлением раствора под воздействием низкой температуры.
В среднем прочность при осевом сжатии, отвердевшей после оттаивания кирпичной кладки ниже, чем кладки, полученной в нормальных условиях, на 12%, если замораживание произошло при температуре до — 20°, и на 25%, если температура была ниже — 20°. Замораживание кладки на обыкновенных растворах не допускается для конструкций из рваного бута и бутобетона, а также для конструкций, подвергающихся, в стадии оттаивания, воздействию вибрации или значительным динамическим нагрузкам.
Прочность кладки при растяжении значительно ниже, чем при сжатии, поэтому каменную кладку применяют в основном в конструкциях, работающих на сжатие. Различают растяжение по не перевязанному и по перевязанному сечениям кладки. В первом случае усилие передается перпендикулярно горизонтальным швам кладки, во втором — параллельно. Растяжение по не перевязанному шву зависит от сцепления раствора с камнем, от прочности, вида, состава, подвижности и водоудерживающей способности раствора, вида и конструкции камня, его способности всасывать воду режима твердения кладки, возраста раствора в кладке и др. При растяжении по перевязанному сечению разрыв происходит по штрабе (вертикальному и горизонтальному швам). Сопротивление вертикального шва в расчет не принимается, т. к. растягивающее усилие воспринимается только горизонтальными швами. Опытами установлено, что предел прочности кладки при растяжении по не перевязанному сечению в два раза ниже, чем по перевязанному, и в среднем равен 1,8 кг/см2 для кладки на растворе прочностью 50—100 кг/см2.
Предел прочности кладки при местном сжатии, когда сжимающее усилие передается только на часть сечения, значительно выше (до 200%), чем при равномерном сжатии по всей площади сечения, так как незагруженная часть кладки препятствует поперечным деформациям загруженной части, создавая для нее обойму.
Внецентренное сжатие кладки в каменных конструкциях — основной вид напряжения. Опытами установлено, что действительный резерв прочности каменных конструкций при внецентренном сжатии больше, чем расчетный, определяемый по классической теории сопротивления материалов. При внецентренном сжатии, как и при местном, менее напряженные участки кладки помогают более напряженным. Это позволило при больших эксцентриситетах увеличить расчетные усилия на конструкции из кирпичной кладки в 1,5—2 раза.
Расчет каменных конструкций по предельным состояниям производится: по несущей способности (прочности и устойчивости) — для всех конструкций; по деформациям — для конструкций, возможность применения которых лимитируется величиной деформаций; по появлению или раскрытию трещин — для конструкций, в которых по условиям эксплуатации трещины не допускаются или их раскрытие должно быть ограничено. Расчет по несущей способности производится на основе расчетных нагрузок, по деформациям — нормативных нагрузок, по появлению или раскрытию трещин — расчетных или нормативных нагрузок с учетом наиболее невыгодных условий работы конструкций.
Усилия в каменных конструкциях определяются по упругой стадии работы. В отдельных случаях при специальном обосновании разрешается учитывать перераспределение усилия, вызываемое раскрытием швов или пластичными деформациями. Несущая способность элементов в необходимых случаях определяется с учетом ползучести и раскрытия швов в растянутой зоне.
При сетчатом армировании кирпичной кладки 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.
Продольное армирование и армирование железобетоном (комплексные конструкции) 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, трещино-устойчивости 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.
К усилению столбов и простенков путем включения кладки в обоймы из металлических уголков или железобетона прибегают, 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 простенка, 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.
Усиление кладки железобетонной обоймой осуществляется 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.
В зависимости от конструктивной схемы здания различаются каменные стены: несущие, воспринимающие нагрузки от собственного веса, от покрытия, перекрытий, кранов и др.; самонесущие, воспринимающие нагрузку от собственного веса по всем этажам здания и ветровые нагрузки; ненесущие, воспринимающие нагрузки от собственного веса и ветра в пределах одного этажа. Каменные стены бывают крупнопанельные и крупноблочные (из кирпича, камней и бетона), а также из штучного камня (кирпича и камней) сплошной и облегченной кладки.
Расход сырья, трудоемкость и стоимость стен зависят от степени использования свойств материалов. При выборе конструкции стены и конструктивной схемы здания следует руководствоваться его назначением и этажностью. Для наружных стен малоэтажных отапливаемых зданий применять тяжелые материалы, обладающие большой теплопроводностью, нецелесообразно; возведение тяжелых сплошных стен оправдано лишь в тех случаях, когда полностью используется их несущая способность. Для жилых и гражданских зданий средней этажности (3—5 этажей) рекомендуются стены из легких крупных панелей и блоков, позволяющих индустриализировать строительство.
Крупные блоки и панели изготовляются из ячеистых бетонов, керамзитобетона, котельных и металлургических шлаков, силикатобетона, легких естественных камней и кирпича всех видов (см. Крупноблочные конструкции, Крупнопанельные конструкции панель). Хотя среди используемых строительных материалов доля кирпича в строительстве сокращается, в ряде районов он остается основным стеновым материалом. Поэтому индустриализация возведения стен из кирпича имеет большое народно- хозяйственное значение.
Одно из возможных решений этой задачи — применение крупных кирпичных блоков и панелей взамен ручной кладки. При использовании кирпичных блоков трудоемкость возведения стен уменьшается примерно в 3 раза, сроки строительства сокращаются летом на 10—15%, зимой приблизительно вдвое, стоимость снижается на 6—9%. Однако толщина и вес стены остаются такими же, как при ручной кладке. Разработана конструкция виброкирпичных панелей для наружных и внутренних стен толщиной в 2 кирпича и 1 кирпич, с применением для наружных стен утеплителя. К наиболее рациональным типам стен из штучного камня следует отнести: стены из пустотелых бетонных камней, легких камней, ячеистых бетонов, легкого многодырчатого
и пористо-дырчатого кирпича; облегченные стены из обыкновенного красного и силикатного кирпича, в которых часть камней кладки заменяется легким бетоном и термоизоляционными плитами; тонкие стены из обыкновенного кирпича, бетонных камней, плит и естественных камней, утепленные с внутренней стороны термоизоляционными плитами.
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.
В случае применения несущих каменных стен для отапливаемых одноэтажных промышленных зданий значительной высоты и с крановыми нагрузками их рекомендуется проектировать в виде несущих кирпичных столбов или простенков с пилястрами, промежутки между которыми заполнены легкими каменными материалами или облегченной кладкой. Наиболее напряженные участки несущих столбов могут быть усилены сетчатым армированием или включением в кладку элементов железобетона. Для экономии каменных материалов в стенах, несущих значительные нагрузки, следует применять кладку из кирпича и камней, повышенных марок на прочном растворе.
В соответствии с задачами максимальной индустриализации строительства в нашей стране, кладка из штучных камней заменяется крупноразмерными сборными элементами (панелями, блоками) из легких бетонов, ячеистых бетонов, пустотелой керамики (для наружных стен), из силикатных бетонов, обычного тяжелого бетона и сплошного глиняного и силикатного кирпича (для внутренних несущих стен). Заводы силикатного кирпича постепенно переводятся на изготовление крупноразмерных элементов.
Лит.: СН и П, ч. 3, разд. В, гл. 4, М., 1963; Поляков С. В. и Фалевич В. Н., Каменные конструкции, М., 1960; Дмитриев А. С. и Семенцов С. А., Каменные и армокаменные конструкции, М., 1958.
