Армокаменные конструкции

Для повышения несущей способности каменные конструкции армируют: поперечной арматурой в виде сеток, укладываемых в горизонтальных швах кладки (рис. 16.1, а); продольной арматурой, устанавливаемой внутри кладки (рис. 16.1, б) или с внешней стороны в слое раствора и соединенной поперечными хомутами (рис. 16.1, г).

■ Сетчатое армирование (рис. 17.3). Это армирование получило наибольшее распространение, так как престо в производстве работ и эффективно применяется в кирпичных столбах и простенках малой гибкости l₀/h≤15 при небольших эксцентриситетах е₀≤0,17h. Усиление каменных сжатых элементов поперечным армированием происходит благодаря тому, что арматурные стержни, работая на растяжение, препятствуют расширению кладки в поперечном направлении, повышая ее несущую способность. Опыты показывают, что в центрально-сжатой кладке сетчатое армирование значительно эффективнее, чем продольная арматура, взятая в том же количестве.

Рис. 17.3. Косвенное армирование каменной кладки:

а — прямоугольными сетками; б — сетками «зигзаг»

Поперечную арматуру применяют в виде прямоугольных сеток (рис. 17.3, а) и сеток типа «зигзаг» (рис. 17.3, б) из сталей классов A-I и Вр-I. Прямоугольные сетки требуют для своей укладки большой толщины шва и применяются при диаметре проволоки 3...6 мм. Сетки «зигзаг» укладывают в двух смежных горизонтальных швах так, чтобы направление стержней в них было взаимно перпендикулярным. Две такие сетки равноценны одной прямоугольной, наибольший диаметр проволоки в них 8 мм. Расстояние между стержнями (с₁, с₂) должно быть не более 12 см и не менее 3 см. С увеличением расстояния между сетками по высоте кладки s эффективность их работы падает, поэтому сетки укладывают не реже чем через 5 рядов кладки из обыкновенного кирпича или 40 см для других видов камней. Степень насыщения кладки сетчатой арматурой характеризуется процентом μ армирования кладки по объему. Для сеток с квадратными ячейками для арматуры сечением A_st с размером ячейки с

Минимальный процент армирования μ=0,1%, максимальный μ = 1,0%. Марка раствора для армокаменных конструкций должна быть не ниже 50.

Расчет элементов с поперечным армированием при центральном сжатии производят аналогично расчету неармированых элементов по формуле

где N — расчетная продольная сила; m_g — коэффициент снижения несущей способности вследствие ползучести (17.3); φ — коэффициент продольного, изгиба, определяемый в зависимости от приведенной гибкости и упругой характеристики кладки с сетчатым армированием [5]; R_sk — расчетное сопротивление при центральном сжатии для армированной кладки из кирпича при растворе марки 25 и выше

а для кладки на растворах марки ниже 25

где R₁ — расчетное сопротивление сжатию неармированной кладки в рассматриваемый срок твердения раствора; R_s — расчетное сопротивление арматуры, определяемое согласно [1] с учетом коэффициента условий работы γ_cs; для арматуры класса A-I γ_cs = 0,75, для Вр-I γ_cs=0,6; R₂₅ — расчетное сопротивление кладки при марке раствора 25.

■ Продольное армирование. Цель продольного армирования каменных конструкций (см. рис. 16.1, б) — повысить сопротивляемость кладки растягивающим усилиям и обеспечить монолитность и устойчивость отдельных конструкций и всего сооружения в целом. Продольная арматура может быть установлена внутри кладки или снаружи, в пазах или на поверхности в слое раствора (см. рис. 16.1, г). Марку раствора в целях защиты арматуры применяют не ниже 50. Во всех случаях продольная арматура связывается с кладкой хомутами, расстояние между которыми в сжатых элементах при расположении арматуры снаружи кладки должно быть не более 15d, а при расположении арматуры внутри кладки — не более 20d. Для армирования кладки применяют арматурную сталь классов A-I...A-III и обыкновенную арматурную холоднотянутую проволоку класса Вр-I. Работа армокаменных конструкций с продольным армированием аналогична работе железобетонных конструкций такого же типа, поэтому расчет их производят по той же методике, что и железобетонных. Однако в отличие от последних в центрально-сжатых и изгибаемых элементах к моменту достижения в стали предела текучести сопротивление кладки используется лишь на 85%, после чего совместная работа арматуры и кладки нарушается и начинается разрушение элемента. В связи с этим сопротивление кладки вводят в расчет с коэффициентом работы, равным 0,85. Расчетная формула для центрально-сжатых элементов с продольным армированием имеет вид

В центрально-сжатых элементах продольная арматура применяется в виде исключения, выгоднее и проще увеличивать сечение неармированной кладки или армировать кладку сетками.

Наряду с армированием усиление кладки может выполняться с помощью железобетона (см. рис. 16.1, в). При возведении такой комплексной конструкции кладка служит опалубкой для бетона. Применяют бетон класса В7,5...В10, продольную арматуру классов А-II и A-III. Площадь сечения продольной арматуры должна быть не менее 0,2% и не более 1,5% площади сечения бетона. Расчет комплексных конструкций аналогичен расчету элементов с продольным армированием. Центрально-сжатые элементы комплексных конструкций рассчитываются по формуле

Комплексные конструкции ввиду их повышенной трудоемкости применяются редко, например при строительстве в сейсмических районах.