Прочностные характеристики кирпичной кладки
Обновлено: 04.05.2024
Ремонт и отделка квартир в новостройках Москвы и Подмосковья под ключ
Способность кладки воспринимать, не разрушаясь, нагрузку от вышележащих конструкций и других воздействий называют прочностью.
Прочность кладки зависит от свойств кирпича (камня) и раствора, из которых кладка сложена. Предел прочности при сжатии, например, кирпичной кладки, выполненной даже на высокомарочном растворе, при обычных методах возведения составляет не более 40. 50 % предела прочности кирпича. Объясняется это тем, что поверхности кирпича и шва кладки не идеально плоские, плотность и толщина слоя раствора в горизонтальных швах не везде одинакова и вследствие этого давление в кладке неравномерно распределяется по поверхности кирпича и вызывает в нем кроме напряжений сжатия напряжение изгиба и среза. Поэтому каменные материалы, слабо сопротивляющиеся изгибу, разрушаются в кладке раньше, чем сжимающие напряжения в них достигнут предела прочности при сжатии. Например, кирпич имеет в 4. 6 раз меньший предел прочности при изгибе, чем при сжатии.
Напряженное состояние в кладке возникает не только от сжимающих, а и от горизонтальных, изгибающих, вибрационных и других нагрузок. Способность кладки сохранять свое положение при действии этих нагрузок называют устойчивостью. Предельные величины ее предусмотрены "Строительными нормами и правилами". Под воздействием внешних нагрузок в кладке создается напряженное состояние, которое распространяется по схеме, показанной на рис.10.
Рис.10. Схема распространения напряжений в кладке
1 - кладка, воспринимающая нагрузку;
2 - опорная подушка;
Способность кладки сохранять свое положение при действии горизонтальных (например, ветровых) нагрузок называют устойчивостью. Это свойство ограничивает высоту кладки в зависимости от ее толщины и величины ветровых нагрузок. Например, стенка толщиной 250 мм при ветровой нагрузке более 400 Па не должна быть выше 2,25 м .
Если постепенно увеличивать нагрузку на кладку до величины, превышающей предел прочности ее, то сначала в отдельных кирпичах появятся вертикальные трещины (рис.11, а) преимущественно под вертикальными швами, там, где концентрируются напряжения растяжения и изгиба. При росте нагрузки трещины увеличатся, разделяя кладку на столбики (рис.11, б). Окончательное разрушение кладки происходит из-за выпучивания этих столбиков в результате потери ими устойчивости (рис.11, в). Напряженное состояние при осевом сжатии кладок из других каменных материалов аналогично напряженному состоянию кирпичной кладки.
Рис.11. Стадии разрушения кладки под нагрузкой
а - трещины в кирпичах;
б - разделение кладки на столбики;
в - выпучивание и разрушение кладки.
Внешние нагрузки, действующие на кладку, создают в ней напряженное состояние (рис.11). При нормальной эксплуатации (первая стадия) внутренние напряжения не вызывают видимых повреждений кладки. При увеличении нагрузки (вторая стадия) в отдельных кирпичах появляются трещины. Продолжающийся рост нагрузки приводит к развитию вертикальных трещин (третья стадия), однако кладка еще способна воспринимать действующие на нее внешние силы. Дальнейшее нарастание нагрузки расслаивает кладку на тонкие столбики (четвертая стадия). Кладка разрушается из-за выпучивания столбиков, т.е. из-за потери устойчивости конструкции, расчлененной вертикальными трещинами.
Рис.11. Стадии работы кладки при возрастании внешней нагрузки
а - первая; б - вторая; в - третья; г - четвертая; 1 - силы внутреннего напряжения; 2 - появление трещин; 3 - развитие вертикальных трещин: 4 - расслоение кладки
Как видно из графика (рис.12), прочность кладки мало зависит от системы перевязки швов.
Рис.12. График, иллюстрирующий прочность кладки
а - однорядной; б - многорядной; в - трехрядной
Толщина швов. С увеличением толщины швов уменьшается прочность кладки. Это обусловлено тем, что прочность раствора всегда меньше прочности кладочного материала. Однако и уменьшение толщины швов не повышает прочности кладки, так как уложенные кирпичи неровностями граней касаются друг друга и в этих местах вместо сжатия работают на изгиб, что снижает прочность кладки. Чтобы все кирпичи, уложенные в конструкции, работали на сжатие, нормируют толщину горизонтальных и вертикальных швов: толщина горизонтальных швов 10. 15 мм, вертикальных - 8. 15.
Влияние свойств раствора на прочность кладки . Чем ниже марка раствора в кладке, тем легче он сжимается и, следовательно, тем больше общие деформации кладки, а в каждом кирпиче - напряжения изгиба и среза. Поэтому, чтобы получить более прочную кладку, применяют соответственно раствор более высокой марки.
Однако повышение прочности раствора незначительно увеличивает прочность кладки. Гораздо большее значение имеет пластичность раствора. Пластичные растворы лучше расстилаются по постели кирпича, обеспечивая равномерную толщину и плотность шва. Это повышает прочность кладки за счет уменьшения напряжения изгиба и среза в отдельных кирпичах.
Влияние размеров и формы каменных материалов на прочность кладки . С увеличением высоты камня уменьшается количество горизонтальных швов в кладке и увеличивается пропорционально квадрату высоты камня сопротивление его изгибу. В связи с этим при одинаковой прочности камней более прочной оказывается кладка, выполненная из камней большей высоты.
При правильной форме камней швы в кладке заполняются раствором равномернее, чем при неправильной, лучше передается нагрузка от камня к камню, лучше перевязывается кладка и прочность ее более высока. На снижение прочности бутовой кладки, например, влияет главным образом то, что неправильная форма камней обеспечивает их соприкосновение лишь через от дельные участки, не создает хорошей перевязки кладки, значительную часть которой приходится заполнять раствором.
Влияние качества швов кладки на ее прочность . Хорошее заполнение горизонтальных и вертикальных швов раствором, равно мерное уплотнение и одинаковая толщина швов, правильная перевязка обеспечивают высокую прочность кладки. Низкое качество кладки, применение растворов, не соответствующих требованиям проекта, могут привести к разрушению кладки.
Чем толще шов, тем труднее достигнуть равномерной его плотности и тем в большей степени кирпич работает в кладке на изгиб и срез. При толстых швах увеличивается деформация и снижается прочность кладки. Поэтому для каждого вида кладки установлена определенная толщина швов, увеличение которой снижает прочность конструкций. Насколько качество кладки характеризуется равномерностью заполнения раствором и уплотнения горизонтальных швов, можно видеть на примере одного из испытаний. Одновременно из одного и того же кирпича и раствора выполняли кладку высококвалифицированные каменщики и каменщики низкой квалификации. Предел прочности кладки, выполненной высококвалифицированными каменщиками, оказался 5 МПа, каменщиками низкой квалификации - 2,8 МПа, т. е. в 1,8 раза меньше.
Плотность кладки обусловливает такие качества каменных конструкций, как высокая огнестойкость, большая по сравнению с другими материалами химическая стойкость, сопротивляемость атмосферным воздействиям и, как следствие этого, большая долговечность. В то же время большая плотность увеличивает теплопроводность кладки, поэтому нередко наружные кирпичные стены зданий приходится делать намного толще, чем это требуется по условиям прочности и устойчивости.
При уменьшении плотности каменных материалов с 1800 (кладка из керамического кирпича) до 800 (камни из ячеистого бетона) толщина стен и потребность в материалах уменьшаются на 55 %, а масса стен - на 80 %. Это значит, что для кладки выгодно применять материалы более низкой плотности (пустотелые, пористые), обладающие хорошими теплотехническими свойствами.
На теплотехнические свойства каменных конструкций влияет также качество кладки: стены с плохо заполненными раствором швами легко продуваются и промерзают зимой.
ПРОЦЕСС КЛАДКИ. ИНСТРУМЕНТЫ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ
Процесс кладки . Процесс кладки состоит из рабочих операций, выполняемых в такой последовательности: установка порядовок; натягивание причалок для обеспечения правильности укладки кирпичей и рядов; подача и раскладка кирпичей на стене; перелопачивание раствора в ящике; подача раствора на стену и расстилание его под наружную версту; укладка наружной версты; расстилание раствора под внутреннюю версту; укладка внутренней версты; расстилание раствора под забутку; укладка забутки; проверка правильности выложенного ряда кладки. Последовательность укладки верст может быть другой и зависит от системы перевязки и метода организации труда. Кроме этих операций каменщикам приходится рубить кирпич, а также расшивать швы.
Инструменты и приспособления . Каждую рабочую операцию в процессе кладки выполняют определенными инструментами. Основные из них кельма, растворная лопата, расшивка, молоток-кирочка.
Кельма (рис.2, а) -отшлифованная с обеих сторон стальная лопатка с деревянной ручкой - предназначена для разравнивания раствора по кладке, заполнения раствором вертикальных швов и подрезки в швах лишнего раствора.
Рис.2. Инструменты для кирпичной кладки
б - растворная лопата;
в - расшивка для выпуклых и вогнутых швов;
г - молоток-кирочка;
д - швабровка.
Растворная лопатка (рис.2, б) служит для подачи и расстилания раствора на стене, перемешивания его в ящике.
Расшивками (рис.2, в) обрабатывают швы, т. е. придают им определенную форму. Профиль поперечного сечения и размеры расшивок подбирают в соответствии с заданной формой и толщиной швов.
Молоток-кирочку (рис.2, г) каменщик использует при рубке целого кирпича на неполномерные и при теске кирпича.
Швабровка (рис.2, д) предназначена для очистки вентиляционных и дымовых каналов от выступившего из швов раствора, а также для более полного заполнения раствором и заглаживания швов в каналах. На стальной ручке швабровки внизу закреплена между фланцами резиновая пластина размером 140 Х 140 Х 10(12) мм, которая является рабочим органом.
Качество кладки проверяют контрольно-измерительными инструментами (рис.3): отвесом, уровнем, правилом, угольником, шнуром-причалкой.
Рис.3. Контрольно-измерительные инструменты
б - рулетка;
в - складной метр;
г - угольник;
д - строительный уровень;
е - дюралюминиевое правило.
Отвесы , состоящие из стального конусообразного корпуса, крученого шнура и алюминиевой планки, (рис.3, а) служат для проверки вертикальности стен, простенков, столбов и углов кладки, т.е. для провешивания кладки. Отвесы массой 200. 400 г предназначаются для проверки правильности кладки по ярусам и в пределах высоты этажа, 600. 1000 г - для проверки наружных углов здания в пределах высоты нескольких этажей.
Строительный уровень применяют для проверки горизонтальности и вертикальности кладки. Длина уровня 300, 500 или 700 мм . Корпус уровня - из алюминиевого сплава, на корпусе укреплены две стеклянные трубки-ампулы, изогнутые по кривой большого радиуса, наполненные незамерзающей жидкостью так, что в них остается небольшой воздушный пузырек. При горизонтальном положении уровня пузырек, поднимаясь вверх, останавливается посредине между делениями ампулы. Смещение пузырька влево или вправо от этого положения показывает, что поверхность, на которую установлен уровень, не горизонтальна, и чем больше ее наклон к горизонту, тем больше смещается пузырек от среднего положения. Благодаря тому, что трубки расположены в двух направлениях, уровнем можно проверять не только горизонтальные, но и вертикальные плоскости.
Правило представляет собой отфугованную деревянную рейку сечением З0 Х 80 мм , длиной 1,5. 2 м или дюралюминиевую рейку специального профиля длиной 1,2 м , предназначенную для проверки лицевой поверхности кладки.
Деревянный угольник 500Х700 применяют для проверки прямоугольности закладываемых углов. Для каменных работ применяют также металлические угольники из уголкового профиля.
Рулетка и складной метр - мерительные инструменты, которыми размечают оси и положения конструкций, делают контрольные замеры кладки.
Для обеспечёния качественного выполнения каменной кладки и повышения производительности труда каменщиков используют малогабаритные ручные приспособления.
Причальные скобы (рис.4, а) для закрепления причального шнура. Скобы П-образной формы из пруткового стального профиля с заостренными концами или из листовой стали (рис.4, б) закрепляют в швах кладки, а скобы из листового металла надевают на кирпич, уложенный плашмя.
Прочностные характеристики кирпичной кладки
КИРПИЧ И КАМЕНЬ КЕРАМИЧЕСКИЕ
Общие технические условия
Ceramic brick and stone. General specifications
Дата введения 2013-07-01
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Ассоциацией производителей керамических материалов (АПКМ), Обществом с ограниченной ответственностью "ВНИИСТРОМ "Научный центр керамики" (ООО "ВНИИСТРОМ "НЦК")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве (дополнение 1 к приложению В протокола N 40 от 4 июня 2012 г.)
За принятие стандарта проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа государственного управления строительством
Государственный комитет градостроительства и архитектуры
Агентство по делам строительства и жилищно-коммунального хозяйства
Министерство строительства и регионального развития
Министерство регионального развития
Агентство по строительству и архитектуре при Правительстве
4 Настоящий стандарт соответствует основным положениям следующих европейских региональных стандартов*:
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
EN 771-1:2003 Definitions concerning wall stones - Part 1: Brick (Определения, касающиеся стеновых камней. Часть 1: Кирпич) в части требований к средней плотности, пустотности, теплотехническим свойствам, скорости начальной абсорбции воды, кислотостойкости;
EN 772-1:2000 Methods of test for masonry units - Part 1: Determination of compressive strength (Методы испытаний строительных блоков. Часть 1. Определение прочности при сжатии);
EN 772-9:1998 Methods of test for masonry units - Part 9: Determination of volume and percentage of voids and net volume of clay and calcium silicate masonry units by sand filling (Методы испытаний строительных блоков. Часть 9. Определение объема и процентной доли пустот, объема нетто керамического кирпича и силикатных блоков посредством заполнения песком);
EN 772-11:2000 Methods of test for masonry units - Part 11: Determination of water absorption of aggregate concrete, autoclaved aerated concrete, manufactured stone and natural stone masonry units due to capillary action and the initial rate of water absorption of clay masonry units (Методы испытаний строительных блоков. Часть 11. Определение капиллярного водопоглощения строительных блоков из бетона, автоклавного ячеистого бетона, искусственного и природного камня, начального водопоглощения керамического кирпича) в части метода определения скорости начальной абсорбции воды.
Перевод с английского языка (en).
Степень соответствия - неэквивалентная (NEQ)
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты".
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты"
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на кирпич и камень керамические (далее - изделия), применяемые для кладки и облицовки несущих, самонесущих и ненесущих стен и других элементов зданий и сооружений, а также клинкерный кирпич, применяемый для кладки фундаментов, сводов, стен, подверженных большой нагрузке, и кирпич для наружной кладки дымовых труб, промышленных и бытовых печей.
Настоящий стандарт устанавливает технические требования, правила приемки, методы испытаний изделий.
Настоящий стандарт не распространяется на кирпич для мощения дорог, кирпич для кладки внутренней поверхности дымовых труб и промышленных печей, огнеупорный и кислотостойкий кирпич.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 473.1-81 Изделия химически стойкие и термостойкие керамические. Метод определения кислотостойкости
ГОСТ 3749-77 Угольники поверочные 90°. Технические условия
ГОСТ 7025-91 Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости
ГОСТ 8462-85 Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе
ГОСТ 18343-80 Поддоны для кирпича и керамических камней. Технические условия
ГОСТ 25706-83 Лупы. Типы, основные параметры. Общие технические требования
ГОСТ 26254-84 Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций
ГОСТ 30244-94 Материалы строительные. Методы испытания на горючесть
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов на территории государства по соответствующему указателю стандартов, составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 кирпич: Керамическое штучное изделие, предназначенное для устройства кладок на строительных растворах.
3.2 кирпич нормального формата (одинарный): Изделие в форме прямоугольного параллелепипеда номинальными размерами 25012065 мм.
3.3 камень: Крупноформатное пустотелое керамическое изделие номинальной толщиной 140 мм и более, предназначенное для устройства кладок.
3.4 кирпич полнотелый: Изделие, в котором отсутствуют пустоты или с пустотностью не более 13%.
3.5 кирпич пустотелый: Изделие, имеющее пустоты различной формы и размеров.
3.6 фасонный кирпич: Изделие, имеющее форму, отличающуюся от формы прямоугольного параллелепипеда.
3.7 доборный элемент: Изделие специальной формы, предназначенное для завершения кладки.
3.8 кирпич клинкерный: Изделие, имеющее высокую прочность и низкое водопоглощение, обеспечивающее эксплуатационные характеристики кладки в сильно агрессивной среде и выполняющее функции декоративного материала.
3.9 кирпич лицевой: Изделие, обеспечивающее эксплуатационные характеристики кладки и выполняющее функции декоративного материала.
3.10 кирпич рядовой: Изделие, обеспечивающее эксплуатационные характеристики кладки.
3.11 камень с пазогребневой системой: Изделие с выступами на вертикальных гранях для пазогребневого соединения камней в кладке без использования кладочного раствора в вертикальных швах.
3.12 рабочий размер (ширина) камня: Размер изделия между гладкими вертикальными гранями (без выступов для пазогребневого соединения), формирующий толщину стены при кладке в один камень.
3.13 нерабочий размер (длина) камня: Размер изделия между вертикальными гранями с выступами для пазогребневого соединения, формирующий при кладке длину стены.
3.14 постель: Рабочая грань изделия, расположенная параллельно основанию кладки (см. рисунок 1).
1 - ширина; 2 - длина; 3 - толщина; 4 - ложок; 5 - постель; 6 - тычок
Рисунок 1 - Фрагмент кладки
3.15 ложок: Наибольшая грань изделия, расположенная перпендикулярно к постели (см. рисунок 1).
3.16 тычок: Наименьшая грань изделия, расположенная перпендикулярно к постели (см. рисунок 1).
3.17 пустотность: Доля пустот в объеме изделия, выраженная в процентах.
3.18 трещина: Разрыв изделия без разрушения его на части, шириной раскрытия более 0,5 мм.
3.19 сквозная трещина: Трещина, проходящая через всю толщину изделия, протяженностью более половины ширины изделия.
3.20 посечка: Трещина шириной раскрытия не более 0,5 мм.
3.21 отбитость: Механическое повреждение грани, ребра, угла изделия.
3.22 откол: Дефект изделия, вызванный наличием карбонатных или других включений (см. приложение Б).
3.23 шелушение: Разрушение изделия в виде отслоения от его поверхности тонких пластинок (см. приложение Б).
3.24 выкрашивание: Осыпание фрагментов поверхности изделия (см. приложение Б).
3.25 растрескивание: Появление или увеличение размера трещины после воздействия знакопеременных температур (см. приложение Б).
3.26 половняк: Две части изделия, образовавшиеся при его раскалывании. Изделия, имеющие сквозные трещины, относят к половняку.
3.27 контактное пятно: Участок поверхности изделия, отличный по цвету, возникающий в процессе сушки или обжига и не влияющий на характеристики изделия.
3.28 высолы: Водорастворимые соли, выходящие на поверхности обожженного изделия при контакте с влагой.
3.29 черная сердцевина: Участок внутри изделия, обусловленный образованием в процессе обжига изделия оксида железа (II).
3.30 незащищенная кладка: Кладка, не защищенная от внешних атмосферных воздействий и проникновения воды в условиях эксплуатации.
Прочностные характеристики кирпичной кладки
КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Masonry and reinforced masonry structures
Дата введения 2013-01-01
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛИ - Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им. В.А.Кучеренко (ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко) - институт ОАО "НИЦ "Строительство"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет.
Изменения N 1, 2, 3 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2017; М.: Стандартинформ, 2019
Введение
Актуализация выполнена авторским коллективом ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко - институтом ОАО "НИЦ "Строительство":
кандидаты техн. наук А.В.Грановский, М.К.Ищук (руководители работ), В.М.Бобряшов, Н.Н.Кручинин, М.О.Павлова, С.И.Чигрин; инженеры: A.M.Горбунов, В.А.Захаров, С.А.Минаков, А.А.Фролов (ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко); кандидаты техн. наук А.И.Бедов (МГСУ), А.Л.Алтухов (МОСГРАЖДАНПРОЕКТ). Общая редакция - канд. техн. наук О.И.Пономарева (ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко).
Изменение N 1 к своду правил СП 15.13330.2012 разработано авторским коллективом ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко АО "НИЦ "Строительство" (канд. техн. наук М.К.Ищук - руководитель работы, канд. техн. наук А.В.Грановский, канд. техн. наук О.К.Гогуа, инж. Е.М.Ищук, инж. И.Г.Фролова) при участии ЦНИИЭПжилища (канд. техн. наук Э.И.Киреева), МГСУ (А.И.Бедов, Д.А.Алехина, Д.Ш.Файзова).
Изменение N 3 к СП 15.13330.2012 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко: канд. техн. наук М.К.Ищук - руководитель работы, канд. техн. наук А.В.Грановский, канд. техн. наук O.К.Гогуа, канд. техн. наук О.И.Пономарев, Е.М.Ищук, И.Г.Фролова, В.А.Черемных, Х.А.Айзятуллин, при участии ГП МО "Институт "Мосгражданпроект" - А.Л.Алтухов; НИУ МГСУ - канд. техн. наук А.И.Бедов.
1 Область применения
Настоящий свод правил распространяется на проектирование каменных и армокаменных конструкций новых и реконструируемых зданий и сооружений различного назначения, эксплуатируемых в климатических условиях России.
Нормы устанавливают требования к проектированию каменных и армокаменных конструкций, возводимых с применением керамического и силикатного кирпича, керамических, силикатных, бетонных блоков и природных камней.
Требования настоящих норм не распространяются на проектирование зданий и сооружений, подверженных динамическим нагрузкам, возводимых на подрабатываемых территориях, вечномерзлых грунтах, в сейсмоопасных районах, а также мостов, труб и тоннелей, гидротехнических сооружений, тепловых агрегатов.
2 Нормативные ссылки
Нормативные документы, на которые в тексте настоящих норм имеются ссылки, приведены в приложении А.
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим сводом правил следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил приняты термины и определения, приведенные в приложении Б.
4 Общие положения
4.1 При проектировании каменных и армокаменных конструкций следует применять конструктивные решения, изделия и материалы, обеспечивающие требуемую несущую способность, долговечность, пожаробезопасность, теплотехнические характеристики конструкций и температурно-влажностный режим (ГОСТ 4.206, ГОСТ 4.210, ГОСТ 4.219).
4.2 При проектировании зданий и сооружений следует предусматривать мероприятия, обеспечивающие возможность возведения их в зимних условиях.
4.3 Проектируемые каменные и армокаменные конструкции должны удовлетворять требованиям по безопасности, эксплуатационной пригодности и иметь такие начальные характеристики, чтобы при различных расчетных воздействиях не происходило деформаций и других повреждений, затрудняющих нормальную эксплуатацию зданий.
Безопасность, эксплуатационная пригодность, долговечность, энергоэффективность каменных и армокаменных конструкций и другие требования, установленные заданием на проектирование, должны обеспечиваться выполнением требований к кирпичу, камню, блокам, тяжелым и легким растворам, клеевым растворам, клеям, арматуре, конструктивным решениям, а также требований по эксплуатации.
Нормативные и расчетные значения нагрузок и воздействий, предельные деформации, расчетные значения температуры наружного воздуха и относительной влажности помещения, защита конструкций от воздействий агрессивных сред и др. устанавливаются соответствующими нормативными документами (СП 20.13330, СП 28.13330, СП 22.13330, СП 131.13330).
4.4 Конструктивное исполнение строительных элементов не должно являться причиной скрытого распространения горения по зданию, сооружению, строению.
При использовании в качестве внутреннего слоя горючего утеплителя предел огнестойкости и класс конструктивной пожарной опасности строительных конструкций должны быть определены в условиях стандартных огневых испытаний или расчетно-аналитическим методом.
Методики проведения огневых испытаний и расчетно-аналитические методы определения пределов огнестойкости и класса конструктивной пожарной опасности строительных конструкций устанавливаются нормативными документами по пожарной безопасности.
4.5 Применение настоящего документа обеспечивает выполнение требований Технического регламента "О безопасности зданий и сооружений".
5 Материалы
5.1 Кирпич, камни и растворы для каменных и армокаменных конструкций, а также бетоны для изготовления камней и крупных блоков должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов: ГОСТ 28013; ГОСТ 4.233; ГОСТ 530; ГОСТ 379; ГОСТ 4001; ГОСТ 6133; ГОСТ 9479; ГОСТ 31189; ГОСТ 31357; ГОСТ 4.210; ГОСТ 4.219; ГОСТ 25485; ГОСТ Р 51263; ГОСТ 8462; ГОСТ 5802; ГОСТ 13579; ГОСТ 24211; ГОСТ 30459 и применяться следующих марок или классов:
а) камни - по среднему пределу прочности на сжатие (кирпич - сжатие с учетом его среднего значения предела прочности при изгибе): М7, М10, М15, М25, М35, М50, М75 - камни малой прочности - легкие бетонные и природные камни, керамические, в том числе крупноформатные; M100, M125, M150, М200 - кирпич и камни средней прочности, в том числе крупноформатные, керамические, бетонные и природные; М250, М300, М400, М500, М600, М800 и M1000 - кирпич и камни высокой прочности, в том числе клинкерные природные и бетонные;
б) бетоны классов по прочности на сжатие:
тяжелые - В3,5; В5; В7,5; В12,5; В15; В20; В22,5; В25; В30;
на пористых заполнителях - В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В12,5; В15; В20; В25; В30;
ячеистые - В1; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В12,5;
полистиролбетон - В1,0; В1,5; В2,0; В2,5; В3,5;
крупнопористые - В1; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5;
поризованные - В2,5; В3,5; В5; В7,5;
силикатные - В12,5; В15; В20; В25; В30.
Допускается применение в качестве утеплителей бетонов, предел прочности которых на сжатие 0,5 МПа и более; а для вкладышей и плит не менее 1,0 МПа;
в) растворы по среднему пределу прочности на сжатие - 0,4 МПа, и по маркам по прочности на сжатие - М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150, М200;
г) каменные материалы по морозостойкости - F10, F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300.
Для бетонов марки по морозостойкости те же, кроме F10.
5.2 Проектные марки по морозостойкости каменных материалов для наружной части стен (на толщину 12 см) и для фундаментов (на всю толщину), возводимых во всех строительно-климатических зонах, в зависимости от предполагаемого срока службы конструкций, но не менее 100, 50 и 25 лет, приведены в 5.3 и таблице 1.
Примечание - Проектные марки по морозостойкости устанавливают только для материалов, из которых возводится верхняя часть фундаментов (до половины расчетной глубины промерзания грунта, определяемой в соответствии с СП 22.13330.
Значения морозостойкости F кладочных материалов при предполагаемом сроке службы конструкций, лет
1 Лицевой слой кладки наружных однослойных стен в зданиях с влажностным режимом помещений:
Дефекты каменных конструкций
Дефекты каменных конструкций зданий и сооружений классифицируются по следующим основным видам:
- деформации стен (прогибы, отклонения от вертикали);
- сколы, раковины, выбоины и другие нарушения сплошности кладки;
- увлажнение кладки стен, выветривание и вымывание раствора;
- повреждение защитных и отделочных слоев;
- разрушение несущего слоя стен и столбов.
Основными причинами возникновения дефектов каменных конструкций являются:
- ошибки проектирования (неправильный учет нагрузок, неудачное решение узлов сопряжения, потеря устойчивости из-за недостаточного количества связей, неучтенный эксцентриситет, неполная информация по инженерно-геологической оценке грунтов основания);
- низкое качество материала (искривление граней камней, отклонения в размерах, низкая прочность и морозостойкость);
- низкое качество выполнения работ (нарушение горизонтальности, толщины и правил перевязки швов, отклонения несущих стен и столбов от вертикали, нарушение анкеровки);
- неудовлетворительные условия эксплуатации (замачивание и увлажнение, агрессивное воздействие окружающей среды);
- неравномерные осадки фундаментов стен и столбов при недооценке инженерно-геологических условий, нарушении правил производства земляных работ, авариях коммунальных сетей водопровода и канализации, нарушении водоотвода от зданий и сооружений;
- отсутствие или нарушение гидроизоляции стен;
- отсутствие или разрушение карнизов и водосточных труб.
Наиболее характерные признаки наличия дефектов каменных конструкций, места и причины их появления, а также возможные последствия приведены ниже.
Характеристики кирпичной кладки
При строительстве кирпичного дома важно знать о свойствах кирпичной кладки:
- прочность;
- плотность;
- сопротивление теплопередаче.
Прочность кирпичной кладки
зависит от свойств кирпича и раствора. Так, прочность на сжатие кирпичной кладки с использованием достаточно прочного раствора и стандартных методов возведения – не более 40-50% от прочности самого кирпича. Причина в следующем: поверхность кирпича, а также шва кладки не является идеально плоской; толщина и плотность слоя раствора горизонтального шва – неравномерна. По этой причине неравномерно распределяется и давление по поверхности кирпича, вызывая тем самым напряжения изгиба. Кирпич же, подобно бетону, хорошо сопротивляется сжатию, но плохо растяжению, изгибу – предел прочности кирпича на изгиб в 4-6 раз меньше предела прочности на сжатие. В результате разрушение кирпичной кладки происходит раньше достижения напряжением предела прочности кирпича на сжатие.
Разрушение кирпичной кладки начинается с появления в отдельных кирпичах вертикальных трещин в местах, расположенных под вертикальными швами, так как именно в них наблюдается концентрация напряжений растяжения и изгиба (рисунок а). Рост нагрузок приводит к увеличению трещин и разделению кирпичной кладки на столбики (рисунок б). В последствии столбики теряют устойчивость, выпучиваются, происходит окончательное разрушение кладки (рисунок в).
а – возникновение трещин в кирпиче;
б – расчленение кирпичной кладки на столбики;
в – выпучивание и разрушение кладки.
Свойства раствора также влияют на прочность кладки. Более слабый раствор легче сжимается, вызывая большие деформации кладки. Поэтому для повышения прочности используют раствор более высокой марки. Вместе с тем, повышение прочности раствора увеличивает прочность кладки незначительно. Большее влияние оказывает пластичность раствора, которая позволяет лучше расстилаться раствору по постели кирпича. В результате можно получить шов равномерной толщины и плотности, что повысит прочность кладки посредством уменьшения напряжений изгиба в отдельных кирпичах.
Влияние размера и формы кирпича на прочность кладки . При увеличении толщины кирпича количество горизонтальных швов кладки уменьшается, а сопротивление кирпича изгибу, наоборот, увеличивается. Поэтому при прочих равных условиях кладка из кирпичей большей толщины является прочнее. В свою очередь правильная форма кирпича позволяет лучше заполнять раствором шов кладки, лучше передавать нагрузки, лучше перевязывать кладку. В результате прочность кирпичной кладки увеличивается.
Для выявления зависимости прочности кладки от качества швов был проведен эксперимент: одновременно двумя каменщиками была выполнена кладка с использованием одинаковых материалов. Каменщики имели разную квалификацию – высокую и низкую. В результате прочность кладки, выполненной высококвалифицированным каменщиком, составила 5 МПа, кладка низкоквалифицированного каменщика имела прочность 2,8 МПа, что в 1,8 раза меньше.
Плотность и теплосопротивление кирпичной кладки.
С одной стороны, долговечность кирпичных домов, их огнестойкость, бо’льшая химическая стойкость обусловлены плотной структурой кирпича. С другой стороны, большая плотность кирпича увеличивает теплопроводность кладки. Поэтому часто наружные кирпичные стены дома необходимо делать толще, чем требуется по расчетам прочности и устойчивости. При уменьшении плотности кирпича с 1800 кг/см 3 до 800 кг/см 3 толщина стен /потребность в материалах сокращаются на 55%, а масса стен уменьшается на 80%. Таким образом, кладка из кирпича более низкой плотности обладает более лучшими теплотехническими свойствами и требует меньшего количества строительных материалов.
Ниже приведены теплотехнические характеристики сплошных кирпичных кладок в соответствии с таблицей Г.2 ГОСТ530-2007:
Качество швов также влияет на теплотехнические свойства кирпичной кладки: стена, у которой плохо заполнены раствором швы, легко продувается и промерзает зимой.
Предел прочности кладки
3.8. Предел прочности всех видов кладок при кратковременном загружении определяется по формуле профессора Л.И. Онищика:
Коэффициент А (конструктивный коэффициент) определяется по формуле
Величины коэффициентов a, b, m и n приведены в табл. 2.
Примечание. При определении прочности кладки из сплошных легкобетонных крупных блоков принимается коэффициент А = 0,8, а из крупных блоков тяжелого бетона А = 0,9.
Если прочность кирпича при изгибе меньше предусмотренной ГОСТ 530-80, то конструктивный коэффициент А для кладки определяется по формуле
3.9. Предел прочности вибрированной кирпичной кладки, в которой обеспечено плотное и равномерное заполнение швов раствором, значительно (в 1,5-2 раза) выше обычной кладки.
3.10. Предел прочности кладки и бетона зависит также от длительности загружения. Пределом длительного сопротивления кладки или бетона является максимальное напряжение, которое может выдержать кладка или бетон неограниченное время без разрушения. Величина для тяжелых бетонов равна , а для ячеистых бетонов неавтоклавного твердения . Для кирпичной кладки на прочных растворах марок 50 и выше ориентировочно , марок и для кладок на известковом растворе .Следует однако учитывать, что после длительного периода твердения раствора под нагрузкой (более года) вследствие его пластических деформаций происходит выравнивание поверхности раствора в швах кладки, что уменьшает местные концентрации напряжений и позволяет повысить расчетное сопротивление кладки на 15%, см. п. [3.11г].
Расчетные сопротивления
3.11. Принятое в стандарте СЭВ 384-76 понятие нормативного сопротивления материалов, связанное с контрольной или браковочной их характеристикой, устанавливаемой государственными стандартами на материалы, не применяется к кладке, так как она является композитным материалом и ее прочность не установлена стандартами.
При установлении расчетных сопротивлений для каменных конструкций принята следующая система коэффициентов. Коэффициент изменчивости прочности кирпичной кладки на основании статистических данных принят равным С = 0,15, а условное нормативное сопротивление , при этом обеспеченность величины С равна 0,98. Вероятное понижение прочности кладки по сравнению с уровнем, принятым в нормах, учитывается делением на коэффициент 1,2, а другие второстепенные факторы, не учитываемые расчетом, и дефекты (ослабление кладки пустошовкой, гнездами, небольшие отклонения столбов и стен от вертикали и т. п.) - на коэффициент 1,15. Таким образом, дополнительный коэффициент надежности для кирпичной кладки принят равным 1,2 х 1,15 = 1,4 и расчетное сопротивление .Расчетные сопротивления кладки сжатию из всех видов каменных и бетонных изделий приведены в табл. 8, пп. [3.1-3.14]. Средние ожидаемые пределы прочности кладки могут быть определены, в случае необходимости, умножением расчетных сопротивлений на коэффициенты безопасности, приведенные в п. [3.20].
для кладки из кирпича (ГОСТ 530-80, черт. 15-17):
Читайте также: