Міцнісні та деформативні властивості кам’яної кладки
Розділ 1
Матеріали для кам’яних і армокам’яних конструкцій
Матеріалами для кам’яних і армокам’яних конструкцій є поштучне каміння, вкладене на розчин, із включенням, за необхідністю, сталевої арматури. Камені за своїм походженням можуть застосовуватись як природні з гірських порід, так і штучні, виготовлені в автоклавах (силікатні камені, блоки, цегла), випалені керамічні камені та цегла або сформовані з важкого, легкого, ніздрюватого бетону у вигляді суцільних або порожнистих виробів.
При проектуванні кам’яних і армокам’яних конструкцій застосовують такі конструктивні рішення, вироби та матеріали [26]:
а) зовнішні стіни з порожнистих керамічних і силікатних каменів і цегли, бетонних порожнистих блоків і каменів, суцільних каменів і блоків із бетону на пористих заповнювачах, поризованих і ніздрюватих бетонів, багатошарові стіни з полегшеної кладки із заливним утеплювачем, із засипкою з керамзитового гравію, шлаку тощо, а також стіни з облицюванням, з плитковим утеплювачем із полістиролу, поліуретану, мінераловатних плит тощо. Застосування суцільної кладки з повнотілої керамічної або силікатної цегли для зовнішніх стін приміщень із сухим і нормальним режимом вологості допускається лише за необхідності забезпечення їх міцності і при використанні зовнішньої теплоізоляції;
б) стіни з бетонних, цегляних і кам’яних блоків і панелей, виготовлених із цегли або каменів;
в) місцеві природні кам’яні матеріали;
г) розчини з протиморозними хімічними домішками для зимової кладки.
Застосування силікатної цегли, каменів і блоків; каменів і блоків з ніздрюватих бетонів; цегли і керамічних каменів, бетонних блоків з порожнинами; керамічної цегли напівсухого пресування допускається для зовнішніх стін приміщень із вологим режимом за умови нанесення на їх внутрішні поверхні пароізоляційного покриття. Застосування вказаних матеріалів для стін приміщень із мокрим режимом, а також для зовнішніх стін підвалів і цоколів не допускається.
Міцність і стійкість кам’яних конструкцій та їх елементів повинні забезпечуватися при зведенні та експлуатації, а також при транспортуванні та монтажі елементів збірних конструкцій.
Камені
Матеріали, які застосовують для мурування кам’яних і армокам’яних конструкцій, повинні мати наперед задану міцність, морозо- та водостійкість, визначені марками або класами. Для кладки використовують природні або штучні камені марок від 4 до 1000 (за міцністю на стиск) і бетони класів від В3,5 до В30:
а) камені – за межею міцності при стиску (а цегла – за межею міцності при стиску з урахуванням її міцності при згині): 7, 10, 15, 25, 35, 50 – невисокої міцності – легкі бетонні і природні камені; 75, 100, 125, 200 – середньої міцності – цегла, керамічні, бетонні, природні камені; 250, 300, 400, 500, 600, 800, 1000 – високої міцності – цегла, природні, бетонні камені;
б) бетони класів за міцністю на стиск: важкого – В3,5; В5; В7,5; В12,5; В15; В20; В25; В30; на пористих заповнювачах – В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В12,5; В15; В20; В25; В30; ніздрюватого – В1; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В12,5; крупнопористого – В1; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; поризованого – В2,5; В3,5; В5; В7,5; силікатного – В12,5; В15; В20; В25; В30.
Допускається застосування як утеплювачів бетонів, межі міцності яких на стиск становлять 0,7 МПа (7 кгс/см2) і 1,0 МПа (10 кгс/см2); а для заповнення і плит - не менше 1,0 МПа;
в) розчини за межею міцності на стиск – 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200;
г) кам’яні матеріали за морозостійкістю – F10, F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300.
Для бетонів марки за морозостійкістю ті ж самі, окрім F10.
Найчастіше для мурування застосовують цеглу та камені керамічні [13] рядові (Р) i лицьовi (Л). Рядовi вироби використовують для кладки зовнiшнiх i внутрішніх стiн та iнших елементiв будівель i споруд, для виготовлення стiнових панелей i блокiв, а також для кладки фундаментiв. Лицьовi вироби використовують для кладки i одночасного личкування стiн та iнших елементiв будівель i споруд, їхнi лицьовi поверхнi можуть бути гладенькими, рифленими або офактуреними, природного кольору (кольору нормально випаленого черепка), пофарбованими шляхом введення у сировиннi матерiали домiшок або iншими способами. Лицьовi поверхнi офактурених облицювальних виробiв можуть бути одержанi торкретуванням мiнеральним дріб’язком, ангобуванням, глазуруванням, двошаровим формуванням або iншими способами.
Класифікація керамічних виробів за міцністю (маркою) наведена у табл. 1.1, а класифікація виробів залежно від їх розмірів – у табл. 1.2.
Таблиця 1.1
Класифікація керамічних виробів за міцністю (маркою)
| Марка виробу | Межа міцності, МПа (кгс/см2) | |||||||
| на стиск для всіх видів виробів | на згин для | |||||||
| повнотілої цегли пластичного формування | цегли напівсухого пресування і порожнистої цегли | потовщеної цегли | ||||||
| середній для 5 зразків | найменший для окремого зразка | середній для 5 зразків | найменший для окремого зразка | середній для 5 зразків | найменший для окремого зразка | середній для 5 зразків | найменший для окремого зразка | |
| 30,0 (300) | 25,0 (250) | 4,4 (44) | 2,2 (22) | 3,4 (34) | 1,7 (17) | 2,9 (29) | 1,5 (15) | |
| 25,0 (250) | 20,0 (200) | 3,9 (39) | 2,0 (20) | 2,9 (29) | 1,5 (15) | 2,5 (25) | 1,3 (13) |
Закінчення таблиці 1.1
| 20,0 (200) | 17,5 (175) | 3,4 (34) | 1,7 (17) | 2,5 (25) | 1,3 (13) | 2,3 (23) | 1,1 (11) | |
| 17,5 (175) | 15,0 (150) | 3,1 (31) | 1,5 (15) | 2,3 (23) | 1,1 (11) | 2,1 (21) | 1,0 (10) | |
| 15,0 (150) | 12,5 (125) | 2,8 (28) | 1,4 (14) | 2,1 (21) | 1,0 (10) | 1,8 (18) | 0,9 (9) | |
| 12,5 (125) | 10,0 (100) | 2,5 (25) | 1,2 (12) | 1,9 (19) | 0,9 (9) | 1,6 (16) | 0,8 (8) | |
| 10,0 (100) | 7,5 (75) | 2,2 (22) | 1,1 (11) | 1,6 (16) | 0,8 (8) | 1,4 (14) | 0,7 (7) | |
| 75* | 7,5 (75) | 5,0 (50) | 1,8 (18) | 0,9 (9) | 1,4 (14) | 0,7 (7) | 1,2 (12) | 0,6 (6) |
| Для цегли і каменів із горизонтальним розташуванням порожнин | ||||||||
| 10,0 (100) | 7,5 (75) | - | - | - | - | - | - | |
| 7,5 (75) | 5,0 (50) | - | - | - | - | - | - | |
| 5,0 (50) | 3,5 (35) | - | - | - | - | - | - | |
| 35* | 3,5 (35) | 2,5 (25) | - | - | - | - | - | - |
| 25* | 2,5 (25) | 1,5 (15) | - | - | - | - | - | - |
Примітка. Межу міцності порожнистих виробів на стиск визначають за фактичною площею.
* - тільки для рядових виробів.
Таблиця 1.2
Класифікація керамічних виробів залежно від розмірів
| Тип виробу | Номінальні розміри, мм | Коефіцієнт перерахунку на умовну цеглу | ||
| довжина | ширина | товщина | ||
| Цегла звичайних розмірів (умовна) | 1,00 | |||
| Цегла потовщена | 1,35 | |||
| Цегла модульних розмірів | 1,28 | |||
| Цегла модульних розмірів потовщена | 1,79 |
Закінчення таблиці 1.2
| Цегла потовщена з горизонтальним розташуванням порожнин | 2,12 | |||
| Камінь звичайних розмірів | 2,12 | |||
| Камінь модульних розмірів | 2,81 | |||
| Камінь модульних розмірів укрупнений | 3,74 | |||
| Камінь укрупнений | 4,42 | |||
| Камінь укрупнений із горизонтальним розташуванням порожнин | 3,85 |
Примітка. Допускається за погодженням зі споживачами випускати вироби з іншими розмірами за умови додержання обов’язкових вимог ДСТУ Б В.2.7-61-97.
Залежно від середньої густини керамічних виробів, їх поділяють на ефективні, умовно ефективні та звичайні (табл. 1.3). За морозостійкістю цеглу та камені керамічні поділяють на марки F15, F25, F35 та F50 [13].
Таблиця 1.3
Класифікація керамічних виробів за середньою густиною
| Група виробів | Середня густина, кг/м3 | Теплопровідність, Вт/м×К |
| Ефективні | ||
| цегла | не більше 1400 | не більше 0,46 |
| камені | не більше 1450 | |
| Умовно ефективні | ||
| цегла | від 1400 до 1600 вкл. | від 0,46 до 0,58 вкл. |
| камені | від 1450 до 1600 вкл. | |
| Звичайна цегла | більше 1600 | більше 0,58 |
При маркуванні керамічної цегли та каміння застосовують певні умовні позначення виробів (табл. 1.4).
Відповідно до вимог ДСТУ Б В.2.7-61-97 [13] вироби повинні мати форму прямокутного паралелепіпеда. Поверхня граней виробів повинна бути плоскою, ребра – прямолінійними. Допускається випускати вироби з закругленими вертикальними ребрами з радіусом закруглення не більше 15 мм.
Таблиця 1.4
Умовні позначення керамічних виробів
| Назва виробу | Умовні позначення |
| Цегла керамічна рядова повнотiла, марки за мiцнiстю 100, густиною 1650 кг/м3, марки за морозостiйкiстю F15 | Цегла КРПв-1/100/1650/15 ДСТУ Б В.2.7-61-97 |
| Цегла керамічна рядова порожниста, марки за мiцнiстю 150, густиною 1480 кг/м3, марки за морозостiйкiстю F15 | Цегла КРПр-1/150/1480/15 ДСТУ Б В.2.7-61-97 |
| Цегла керамічна рядова порожниста, ефективна потовщена, марки за мiцнiстю 125, густиною 1350 кг/м3, марки за морозостійкістю F25 | Цегла КРПр-2/125/1350/25 ДСТУ Б В.2.7-61-97 |
| Камінь керамічний рядовий порожнистий, марки за міцністю 100, густиною 1460 кг/м3, марки за морозостiйкiстю F15 | Камінь КР-6/100/1460/15 ДСТУ Б В.2.7-61-97 |
| Камінь керамічний рядовий, модульних розмірів, порожнистий, марки за мiцнiстю 175, густиною 1480 кг/м3, марки за морозостійкістю F15 | Камінь КР-7/175/1480/15 ДСТУ Б В.2.7-61-97 |
| Камінь керамічний рядовий ефективний, укрупнений порожнистий, із горизонтальним розташуванням порожнин, марки за мiцнiстю 50, густиною 1390 кг/м3, марки за морозостійкістю F15 | Камінь КР-10/50/1390/15 ДСТУ Б В.2.7-61-97 |
| Цегла керамічна рядова ефективна, потовщена порожниста, з горизонтальним розташуванням порожнин, марки за мiцнiстю 100, густиною 1350 кг/м3, марки за морозостiйкiстю F15 | Цегла КРПр-5/100/1350/15 ДСТУ Б В.2.7-61-97 |
Примітка. При умовних позначеннях лицьових виробів замість літери „Р” вводиться літера „Л”.
Цеглу виготовляють повнотілою (без порожнин або з технологічними порожнинами об’ємом до 13% для запобігання структурному утворенню завилькуватостi) i порожнистою (рис.1.1), а камені – лише порожнистими (рис.1.2).
Усі вироби, за винятком призначених для кладки фундаментів, можуть виготовлятися пористими. Розміри, форма та розташування порожнин у виробах, а також порожнистість виробів визначені у [13].
Рис. 1.1. Цегла глиняна порожниста: а – з круглими порожнинами; б – зі щілинними порожнинами;
1 – 7 – типи цегли
Рис. 1.2. Камені керамічні порожнисті: а – одинарні;
б – укрупнені (цілий камінь і половинка)
Порожнини у виробах (рис.1.3) повинні розташовуватись перпендикулярно (вертикально розташовані) або паралельно (горизонтально розташовані) до постелі i можуть бути наскрізними i ненаскрiзними. Ширина щiлиновидних порожнин повинна бути не більше 16 мм, а діаметр циліндричних наскрізних i розмір сторони квадратних порожнин – до 20 мм.
а
б
Рис. 1.3. Камені бетонні порожнисті: а – з трьома порожнинами; б – зі щілинними порожнинами; 1 – ложковий камінь; 2 – тичковий; 3 – цілий; 4 – поздовжня половинка
Для укрупнених каменів допускаються порожнини (для захвату при кладці) із загальною площею перерізу не більше 13% від площі основи. Товщина зовнішніх стінок порожнистих виробів повинна бути не менше 12 мм. Лицьові вироби повинні мати дві лицьові поверхні - ложкову та поперечикову. Тріщини на лицьовій поверхні лицьових виробів, а також тріщини та розшарування по контакту фактурного шару з основною масою виробів не допускаються. На лицьових поверхнях не повинно бути вiдколiв, плям вицвітів та інших дефектів, видимих на відстані 10 м на відкритому майданчику при денному освітленні.
Відхилення від номінальних розмірів i показників зовнішнього вигляду виробів не повинні перевищувати на одному виробі величин, наведених у табл. 1.5.
Таблиця 1.5
Граничні відхилення від номінальних параметрів
керамічних виробів
| Найменування показників | Значення відхилень | ||
| для рядових виробів і нелицьових поверхонь лицьових виробів | для лицьових поверхонь лицьових виробів | ||
| для виробів пластичного формування із лесів, трепелів, діатомітів | для виробів пластичного формування і напівсухого пресування | ||
| Відхилення від розмірів, мм, не більше: - за довжиною - за шириною - за товщиною – для цегли - за товщиною – для каменю | ± 7 ± 5 ± 3 ± 4 | ± 5 ± 4 ± 3 ± 4 | ± 4 ± 3 + 3 – 2 |
| Відхилення від прямолінійності ребер і площинності граней, мм, не більше: - за постелею - за ложком - за поперечником | не нормується | не нормується | – |
| Неперпендикулярність граней і ребер, віднесена до довжини 120 мм, не більше | не нормується | ||
| Відбитості кутів глибиною від 10 до 15 мм, шт. | не допу-скаються | ||
| Відбитості і притупленості ребер завглибшки не більше 10 мм і завдовжки від 10 до 15 мм, шт., не більше | не допу-скаються |
Закінчення таблиці 1.5
| Тріщини завширшки більше 0,5 мм, протяжністю до 30 мм за постелею повнотілої цегли і порожнистих виробів не більше, ніж до першого ряду порожнин (завглибшки на всю товщину цегли або на ½ товщини поперечикової або ложкової грані каменів), шт., не більше: на ложкових гранях на поперечикових гранях | не допу-скаються | ||
| Окремі посічки завширшки до 0,5 і завдовжки до 40 мм на 1дм2 лицьової поверхні, шт., не більше | не нормується |
Водопоглинання рядових виробів, які висушені до постійної маси, повинно бути для повнотілої цегли не менше 8% за масою, порожнистих виробів - не менше 6% за масою. Водопоглинання лицьових виробів повнотілих i порожнистих повинно бути не менше 6% за масою. Водопоглинання лицьових виробів залежно від використаної сировини повинне бути не більше, у відсотках за масою: 12% - із бiлопалених глин; 18% - із каолінових глин або шихт із домішкою каоліну понад 20%; 20% - із карбонатомісних глин (із вмістом карбонатів у перерахунку на СаСО3 понад 10%) і з глин із домішкою трепелів i дiатомiтiв; 28% - із трепелів i дiатомiтiв; 14% - з інших видів глин.
Вироби повинні бути морозостійкими i в насиченому водою станi витримувати без ознак видимих пошкоджень (розшарування, злущення, розтріскування, викришування) не менше 15, 25, 35 i 50 циклів поперемiнного заморожування i відтавання для марок за морозостійкістю відповідно F15, F25, F35 i F50. Лицьові вироби повинні мати марку за морозостійкістю не нижче F25. Маса цегли у висушеному станi повинна бути не більше 4,3 кг, каменів - не більше 16 кг.
Вибирають марку каменю або клас бетону залежно від необхідної несучої здатності конструкції. Мінімальні марки каменю для зовнішніх стін будівель наведені у табл. 1.6.
Таблиця 1.6
Кам’яні матеріали для стін будівель
| Матеріали | Мінімальні марки матеріалів при ступені довговічності | ||
| І | ІІ | ІІІ | |
| Для зовнішніх стін будівель із приміщеннями сухими та з нормальною вологістю (до 60 % ) | |||
| Камені бетонні всіх видів: - суцільні - порожнисті Цегла порожниста: - напівсухого пресування - пластичного пресування - пориста - трепельна Цегла глиняна звичайна: - пластичного пресування - напівсухого пресування Цегла силікатна Цегла шлакова Каміння керамічне з порожнинами: - вертикальними - горизонтальними Камені природні з g>16,0 кН/м3 g £ 16,0 кН/м3 | 75 50 — — — | 50 35 50-75 | 35-50 35-50 |
| Для зовнішніх стін будівель із вологими приміщеннями (W=60–75%) | |||
| Камені легкобетонні суцільні Камені бетонні з важкого бетону, g > 18,0кН/м3: - суцільні - порожнисті Цегла глиняна порожниста і пориста пластичного пресування Цегла глиняна звичайна пластичного пресування Цегла силікатна Камені природні: - g < 16,0 кН/м3 - g ³ 16,0 кН/м3 | – 100 75 – – | – – |
Закінчення таблиці 1.6
| Матеріали | Мінімальні марки матеріалів при ступені довговічності | ||
| І | ІІ | ІІІ | |
| Для зовнішніх стін із мокрими приміщеннями, а також відкритих водонасичених конструкцій будівель і споруд, які знаходяться під впливом атмосферних опадів | |||
| Камені бетонні суцільні з важкого бетону, g > 18,0кН/м3 Цегла глиняна звичайна пластичного пресування Камені природні важкі |
Примітки: 1. При захисті стін вологих і мокрих приміщень із внутрішньої сторони пароізоляційним або гідроізоляційним шаром і при зовнішньому облицюванні стін приміщень сухих і з нормальною вологістю, а також цоколів будівель плитами товщиною понад 35 мм мінімальні марки матеріалів можуть бути знижені на одну позицію. 2. Мінімальні марки каменів, вказані у таблиці, можуть не поширюватися на природні і ґрунтові кам’яні матеріали, достатня довговічність яких встановлена при попередньому будівництві в умовах певного району в аналогічних конструкціях. Такі матеріали можна використовувати за місцевими технічними умовами.
Довговічність каменів і бетонів значною мірою залежить від морозостійкості, яка характеризується маркою за морозостійкістю F. Використовують кам’яні матеріали таких марок: F10, F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300. Бетони використовують тих же марок, окрім F10.
Проектні марки кам’яних матеріалів за морозостійкістю для кладки зовнішньої частини стіни (завтовшки 120 мм) і для фундаментів (на всю товщину) вибирають за табл. 1.7 залежно від передбачуваного терміну служби будівлі чи ступеню її довговічності ( термін служби 100 років - І ступінь, 50 років - ІІ ступінь, 25 років - ІІІ ступінь).
Таблиця 1.7
Марки каменів за морозостійкістю
| Вид конструкцій | Значення марки за морозостійкістю при терміні служби, років | ||
| 1. Зовнішні стіни або їх облицювання у будівлях із вологовим режимом приміщень: а) сухим і нормальним б) вологим в) мокрим 2. Виступаючі горизонтальні та похилі елементи кон-струкцій і облицювань, не захищені водонепроникни-ми покриттями (парапети, зовнішні підвіконня, кар-низи, пояски, зрізи, цоколі та інші частини будівлі, що зволожуються від дощу і танучого снігу) | |||
| 3.Фундаменти та підземні частини стін: а) із цегли глиняної пластичного пресування, штучних каменів б) із природного каменю |
Примітки: 1. Марка за морозостійкістю для глиняної цегли пластичного пресування може бути знижена на одну позицію, але не нижче F10 у випадках: а) для зовнішніх стін із сухим і вологим режимами (п.1,а), захищених із зовнішньої сторони облицюваннями завтовшки понад 35 мм, які задовольняють вимоги за морозостійкістю таблиці; морозостійкість лицьової цегли та керамічного каменю має бути не меншою за F25 для конструкцій усіх термінів служби; б) для зовнішніх стін із вологим і мокрим режимами приміщень (пп.1,б; 1,в), захищених із внутрішньої сторони гідроізоляційними або пароізоляційними покриттями; в)для фундаментів і підземних частин стін будівель із тротуарами або мощеннями, зведених у маловологих ґрунтах, якщо рівень ґрунтових вод нижчий за планувальну відмітку землі на 3 м і більше (п. 3). 2. Марки за морозостійкістю кам’яних матеріалів (п.3), які використовують для фундаментів і підземних частин стін, слід підвищувати на одну позицію, якщо рівень ґрунтових вод нижчий за планувальну відмітку землі менш, як на 1м.
Для зовнішніх стін багатошарової кладки при товщині зовнішнього шару до 120 мм, за яким розташований утеплювач, марку за морозостійкістю лицьового шару необхідно приймати на одну ступінь вищою, ніж для основної кладки.
Проектні марки за морозостійкістю встановлюють лише для матеріалів, із яких виконують верхню частину фундаментів (до половини розрахункової глибини промерзання ґрунту).
Марки за морозостійкістю каменів, блоків і панелей, виготовлених із бетонів усіх видів, необхідно приймати за СНиП із проектування бетонних і залізобетонних конструкцій [25].
Розчини
Розчини для кам’яної та армокам’яної кладок – цементні, вапняні, змішані - поділяються на важкі (середня густина в сухому стані 1500 кг/м3 і більше) та легкі (середня густина до 1500 кг/м3). Заповнювачами для важких розчинів є кварцові, польовошпатні і вапнякові піски, для легких – туфові, пемзові та інші легкі піски. Для покращення легковкладальності розчину до його складу вводять пластифікатори (вапняне або глиняне тісто). Для мурування стін найчастіше використовують розчини марок 10, 25, 50, 75, 100. Вибір марки розчину виконують залежно від ступеню довговічності будівлі та умов експлуатації конструкції. Мінімальні марки розчину наведені в табл. 1.8 та 1.9.
Таблиця 1.8
Мінімальні марки розчинів для мурування зовнішніх стін
| Конструкції | Відносна вологість повітря у приміщенні | Розчини | Ступінь довговічності будівель | ||
| І | ІІ | ІІІ | |||
| Зовнішні стіни будівель із приміщеннями сухої і нормальної вологості | 60% | Цементно-вапняні Цементно-глиняні Вапняні | – | ||
| Зовнішні стіни будівель із вологими приміщеннями | 61-75% | Цементно-вапняні Цементно-глиняні |
Закінчення таблиці 1.8
| Зовнішні стіни будівель із мокрими приміщеннями; відкриті водонасичені конструкції | понад 75% | Цементно-вапняні Цементно-глиняні |
Таблиця 1.9
Мінімальні марки розчинів для підземного мурування і мурування цоколів нижче гідроізоляційного шару будівлі
| Вологісні характеристики ґрунту | Розчини | Ступінь довговічності будівель | ||
| І | ІІ | ІІІ | ||
| Маловологий (при заповненні водою до 50% всього об’єму пор) | Цементно-вапняні Цементно-глиняні Вапняні | – | – | |
| Досить вологий (при заповненні водою від 50 до 80% всього об’єму пор) | Цементно-вапняні Цементно-глиняні Цементні | |||
| Насичені водою (при заповненні водою понад 80% всього об’єму пор) | Цементно-вапняні Цементно-глиняні | – – | – – |
Арматура
Для армокам’яних конструкцій використовують арматурні вироби зі сталі класів [11]:
для сіткового армування – А240С (А-І) та Вр-І діаметром 3...8 мм, (за наявності перетинів арматури у швах кладки діаметр стержнів повинен бути не більшим за 6 мм);
для поздовжньої і поперечної арматури, анкерів і в’язей – А240С (А-І), А300С (А-ІІ), Вр-І діаметром від 3 мм (для розтягнутої арматури), і понад 8 мм (для стиснутої арматури). Хомути виконують із дроту діаметром 3…6 мм Вр-І або зі сталі класу А240С (А-І).
Для збільшення несучої спроможності існуючих кам’яних конструкцій (колон, стовпів, простінків) може застосовуватися обойма, яка буде перешкоджати поперечному розширенню кладки, що збільшить опір кладки впливу поздовжньої сили. Найпоширеніші види обойм - металеві, а також у вигляді армованої штукатурки. Металева обойма складається із вертикальних кутиків, які встановлюються у кутах, і планок, що є хомутами.
Обойма у вигляді армованої штукатурки складається із вертикальних стержнів з арматури класу А240С (А-І), А300С (А-ІІ), А400С (А-ІІІ) діаметром 8…12 мм, і спіральної обмотки, яка охоплює ці стержні.
Види кладок
Вибір типів несучих стін будівлі здійснюють із урахуванням кліматичних умов району будівництва, температурно-вологісного режиму приміщень, наявності місцевих кам’яних матеріалів: природного каменю, цегли, пустотного керамічного та бетонного каменів; цегляних панелей і крупних блоків, теплоізоляційних матеріалів.
Застосовують кладки з каменів правильної форми (суцільні з цегли та каменю, суцільні з крупних блоків, полегшені з цегли та каменю) і з каменів неправильної форми (бутові, бутобетонні).
Суцільні кладки виконують із матеріалу одного виду, багатошарові – з одного або різних матеріалів; у полегшених кладках поряд із несучим шаром може бути повітряний прошарок, теплоізоляційні плити, мінеральні засипки, кладка з легких бетонів тощо.
Міцність кладки досягається за рахунок її монолітності, що забезпечується зчепленням каменю з розчином і перев’язкою каменю у горизонтальних рядах. При недостатній перев’язці вертикальних швів поперечні деформації викликають розрив каменів, що перекривають шов, внаслідок чого виникає розшарування кладки на ряд тонких стовпців із втратою стійкості і подальшим руйнуванням. Особливо це небезпечно при позацентровому стиску, згині, зрізі, розтягу, місцевому стиску. До перев’язки висувають такі вимоги: для кладки з суцільної цегли завтовшки 65 мм – один тичковий ряд на шість рядів кладки; з цегли завтовшки 88 мм і порожнистої цегли завтовшки 65 мм – один тичковий ряд на чотири ряди кладки; з каменю при висоті ряду до 200 мм – один тичковий ряд на три ряди кладки; тички можуть бути як в окремих тичкових рядах, так і чергуватися з ложковими.
Найчастіше у будівельній практиці застосовують дві системи перев’язки: ланцюгову та багаторядну (рис. 1.4).
| Рис. 1.4. Системи перев’язок кладки з цегли та керамічного каменю: а, б – ланцюгова перев’язка кладки з цегли; в, г – багаторядна перев’язка кладки з цегли; д – те ж, із керамічного каменю |
У суцільних кладках середня товщина горизонтальних швів становить: для кладки з цегли, керамічного і бетонного каменю – 12 мм, але не менше 8 мм і не більше 15 мм; для кладки з природних каменів правильної форми – 15 мм, але не більше 20 мм.
Середня товщина вертикальних швів: для кладки з цегли, керамічних і бетонних каменів правильної форми – 10 мм, для кладки з природних каменів правильної форми – 15 мм.
Бутова кладка з природного каменю неправильної форми має бути виконана горизонтальними рядами висотою до 300 мм – при кладці „під лопатку” з рухливістю розчину 40 – 60 мм; до 200 мм – при кладці „під заливку” з рухливістю розчину 130 – 150 мм.
Двошарові кладки складаються із шару суцільної кам’яної кладки та оздоблювального шару - лицьової або рядової цегли, керамічного, бетонного або природного каменю і плит (рис. 1.5, рис. 1.6). Облицювальний шар кріпиться до основної кладки стіни тичковими рядами цегли, прокладними цегляними рядами, металевими в’язями. Облицювання із керамічних плит і каменю, залежно від їх конструкції, кріпиться до стіни закладними виступаючими частинами, закладними каменями, сталевими корозійностійкими анкерами, приклеюванням на розчин.
Лицьова цегла, камінь, облицювальні плити можуть укладатися із перев’язаними або неперев’язаними по фасаду вертикальними швами. Товщина швів облицювання з лицьової цегли або керамічного каменю така ж, як і в основній кладці.
Шви в облицюванні заповнюють розчином і розшивають у процесі кладки стіни.
У каркасних будівлях і будівлях із поперечними внутрішніми несучими стінами зовнішні стіни проектують самонесучими або навісними. Несуча здатність у цьому випадку має менше значення, оскільки при меншому навантаженні на стіни міцність є забезпеченою при меншій товщині стіни. Суцільна кладка є недоцільною у будівлях до 4 – 5 поверхів та у верхніх 3 – 4 поверхах багатоповерхівок. Конструкція зовнішніх стін у таких будівлях визначається необхідним опором теплопередачі. З цією метою застосовують полегшені види кладки, де частину кладки замінюють мінераловатними виробами, ніздрюватим бетоном, бетоном на пористих заповнювачах, поропластами тощо.
Рис.1.5. Облицювання стін лицьовою цеглою: а, б – із цегли завтовшки 65 мм; в – із цегли завтовшки 88 мм; г – зі стінового керамічного каменю; 1 – лицьова цегла; 2 – цегла рядова глиняна або силікатна завтовшки 65 мм; 3 – силікатна цегла завтовшки 88 мм; 4 – стінові керамічні камені
а
б
Рис. 1.6. Облицювання стін лицьовими керамічними каменями:
а – із цегли завтовшки 65 мм; б – із лицьового керамічного каменю; 1 – лицьові керамічні камені; 2 – глиняна або силікатна цегла завтовшки 65 мм; 3 – керамічні камені
Залежно від кліматичних умов, виду теплоізоляційного матеріалу, товщини несучого шару тощо, теплоізоляція може розташовуватися із внутрішнього або зовнішнього боку стіни або між двома її шарами.
Зовнішні стіни з полегшеної кладки застосовують у будівлях із сухим і нормальним вологісним режимом приміщень. Допускається застосування полегшених кладок у приміщеннях із вологим режимом за умови захисту внутрішньої поверхні стін пароізоляційним шаром.
Кладка типу А (рис. 1.7, а) складається із двох шарів цегли завтовшки у півцеглини, між якими щільно до внутрішньої стінки укладено плитний утеплювач. Якщо при розрахунку стіни за несучою здатністю виникне потреба збільшити її товщину, то товщина внутрішнього шару може бути збільшена до 1 – 2 цеглин. Зв’язок між цегляними стінками забезпечується вертикальними поперечними діафрагмами шириною у півцеглини, відстань між якими має бути не більше 1200 мм. Для зменшення впливу „містків холоду” у діафрагмах є повітряні прошарки, розташовані у шаховому порядку.
Кладка типу Б (рис. 1.7, б), як і кладка типу А, виконана з двох цегляних шарів завтовшки у півцеглини, з’єднаних вертикальними цегляними діафрагмами, відстань між якими не більше 1200 мм. Простір між шарами заповнюють мінеральними засипками завтовшки 270 або 400 мм.
Розрахунок стін типів А та Б, у яких поздовжні цегляні шари з’єднані жорсткими в’язями, виконують як елементів суцільного двотаврового перерізу.
Кладку стін типів А та Б здійснюють на розчинах марки не нижче 50. Для попередження можливого просідання плит утеплювача або засипок у межах одного поверху на рівні перекриття влаштовують випуски двох рядів тичкових цеглин із внутрішнього та зовнішнього шарів.
а
б
Рис. 1.7. Типи стін полегшеної кладки: а – тип А; б – тип Б;
1 – цегла; 2 – плитний утеплювач; 3 – повітряні прошарки;
4 – мінеральна засипка
Кладка типу В (рис. 1.8, а) складається із зовнішньої цегляної стіни, товщина якої визначена розрахунком за несучою здатністю, і суміжного з нею із внутрішнього боку шару з жорстких теплоізоляційних плит. Плити утеплювача встановлюють на гіпсових маяках із утворенням повітряного прошарку шириною не менше 20 мм. Кріплення теплоізоляційних плит передбачають двома способами: з опиранням на виступаючі горизонтальні ряди цегляної кладки або з кріпленням плит на металевих клямерах, які забивають у шви цегляної кладки.
Кладку типу Г (рис. 1.8, б) виконують із легкобетонних або ніздрюватих каменів марки не нижче 25 із зовнішнім облицюванням цеглою у півцеглини. З’єднання облицювання з кладкою забезпечується прокладними цегляними рядами. Кладка такого типу поєднує у собі несучі та теплоізоляційні функції стіни. З урахуванням розмірів каменів для кладки прийнято два типорозміри стін – 420 і 520 мм. Кладку застосовують для будівель до 5 поверхів включно. Розрахунок кладки виконують як багатошарової стіни з жорсткими в’язями.
| а | б |
Рис. 1.8. Типи стін полегшеної кладки: а – тип В; б – тип Г;
1 – цегла; 2 – теплоізоляційні плити; 3 – повітряні прошарки;
4 – горизонтальні виступаючі ряди кладки; 5 – гіпсові маяки;
6 – повітряні прошарки; 7 – клямер; 8 – легкобетонні камені;
9 – лицювальна цегла
Для забезпечення термічного опору конструкції зовнішньої стіни розроблені та застосовуються у будівництві ефективні системи теплозвукоізоляції стін (рис. 1.9, рис. 1.10), що дають можливість знизити навантаження від власної ваги стін при забезпеченні необхідної несучої здатності.
а б
Рис. 1.9. Конструкція зовнішньої багатошарової стіни багато-поверхового будинку з цегляної кладки: а – переріз по вікну;
б – переріз по простінку; 1 – несучий шар із цегляної кладки;
2 – лицьовий шар із лицьової керамічної цегли; 3 – утеплювач
із пінополістиролу; 4 – монолітний пояс із керамзитобетону;
5–пружна прокладка; 6–плита перекриття; 7–арматурні сітки;
8 – перемички; 9 – армований шар розчину; 10 – прокатний
кутик 125×10
Рис. 1.10. Конструкція зовнішньої стіни з внутрішнім утеплювачем: 1 – керамзитобетонні блоки; 2 – лицьова цегла;
3 – рядова керамічна цегла; 4 – арматурні сітки; 5 – утеплювач;
6 – пароізоляція; 7 – внутрішнє оздоблення
Контрольні запитання
1. Які властивості повинні мати матеріали для кам’яних і армокам’яних кладок ?
2. Бетони яких класів застосовують для виготовлення елементів кладки?
3. Які камені і цеглу за міцністю застосовують для мурування?
4. Які показники враховують при виборі матеріалу для кладки?
5. Які особливості вибору матеріалу для кладки конструкцій будівель із вологими приміщеннями?
6. Як впливає вологість приміщень на вибір марки каменю за морозостійкістю? Навести приклади.
7. Які розчини використовують для мурування?
8. Яку арматуру застосовують для армування кладки?
9. Яку роль виконують горизонтальні сітки?
10. З якою метою ставлять вертикальну арматуру?
11. Для чого служить обойма? Які матеріали застосовують для створення обойм?
12. Які є види кладок?
13. Для чого необхідна перев’язка кладки? Які є системи перев’язки?
14. З яких матеріалів виконують суцільні кладки?
15. Які особливості конструювання зовнішніх стін у каркасних будівлях?
16. У чому полягають особливості конструювання полегшених кладок?
17. Яку роль виконує повітряний прошарок у зовнішній стіні?
18. Які властивості легкобетонного каміння визначальні при виборі матеріалів для зовнішніх стін?
19. Як забезпечують стійкість елементів багатошарових стін?
20. Чи можливо конструювати зовнішні стіни з внутрішнім утепленням? Яких умов необхідно при цьому дотримуватися і чому?
Розділ 2
Міцнісні та деформативні властивості кам’яної кладки