Деркач Валерий Николаевич «Армированные каменные кладки

АРМИРОВАННЫЕ КАМЕННЫЕ КЛАДКИ.
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В СООТЕТСТВИИ С ЕВРОКОДОМ 6
В.Н. ДЕРКАЧ, канд. техн. наук, Филиал РУП «Институт БелНИИС»
НТЦ Брест, Беларусь
Продольное и поперечное армирование кладки
1-продольное армирование;
2- поперечное армирование в виде хомутов
3-поперечное армирование в виде стержней
4- продольное армирование в изгибаемых
элементах
Примеры продольного армирования
DIN 1053-3
Арматурные стержни должны устанавливаться в раствор класса
прочности на сжатие не менее М5,0 или бетон класса не ниже С12/15
ПРИМЕРЫ ПРЕДНАПРЯЖЕННЫХ КЛАДОК
АРМИРОВАНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ШВОВ СОГЛАСНО
ЕВРОКОДА 6
а) повышение несущей способности каменных конструкций:
 элементов изгибаемых в своей плоскости (перемычки, балки –стенки);
 элементов изгибаемых из плоскости (наружные стены, подпорные
стенки);
 элементов подверженных усилиям среза (диафрагмы жесткости);
б) анкеровки слоев каменной кладки или соединения поперечных и
продольных стен;
в) повышения трещиностойкости кладки при воздействиях вызванных
температурой, усадкой или набуханием кладочных материалов;
г) предотвращения образования трещин или ограничения ширины их
раскрытия в зонах концентрации напряжений (углы оконных или
дверных проемов, стены или перегородки, опирающиеся на гибкие
диски перекрытий, зоны передачи сосредоточенных нагрузок и т.д.).
Армирование горизонтальных швов кладки
столбов и простенков согласно СНиП II-22-81
сварные сетки
зигзагообразные сетки
Арматурные сетки, применяемые для армирования
горизонтальных швов каменной кладки: а), б)-сварные сетки, в)плетенная сетка, г)-просечно-вытяжная сетка
Арматурные сетки должны укладываться в
раствор класса прочности на сжатие не
менее М2,5
Арматурные изделия для армирования горизонтальных швов
каменной кладки согласно СТБ EN 845-3
сварные сетки
плетенная сетка
просечно - вытяжная сетка
Описание и обозначение
СТБ EN 845-3-2009
В описании и обозначении производитель подтверждает или устанавливает
данные, указанные в таблице 1, для каждого поставляемого продукта.
Таблица 1. Указываемые данные арматуры для горизонтальных швов кладки в несущих
конструкциях
СТБ EN 845-3-2009
Таблица 2. Указываемые данные арматуры для горизонтальных швов кладки в ненесущих
конструкциях
СТБ EN 846-2-2009
Испытание прочности сцепления арматурной сетки
зигзагообразного типа с фрагментом каменной кладки
Создаваемое напряжение в диапазоне 0.05 Н/мм2 и 0.1 Н/мм2 с предельным
отклонением от ±10%.
Рис. 1: Образец для испытаний и
порядок проведения испытаний
зигзагообразного типа арматурных сеток
1. Испытываемый образец арматуры
2. Номинальное расстояние между поперечными
стержнями
3. Компенсационный строительный раствор
4. Зажимное устройство для передачи нагрузки
5. Плиты для передачи сжимающей нагрузки на
образец каменной кладки
6. Динамометрический датчик для измерения
прикладываемой нагрузки на образец
7. Испытываемый фрагмент каменной кладки
8. Зажимное устройство
9. Устройство для измерения смещения арматуры
СТБ EN 846-3-2009
Определение прочности на сдвиг сварных соединений
в арматурных изделиях, установленных в горизонтальных швах
кладки
Схема испытания образцов со сварными
соединениями сеток
решетчатого типа
1 Продольный растянутый стержень
2 Поперечный стержень
3 Устройство для присоединения испытываемого
образца к испытательной установке
4 Верхний зажим
5 Нижний зажим
6 Цанговый зажим испытательной установки
МИНИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО РАСЧЕТНОЙ АРМАТУРЫ
 ρ=0.0005 эффективной площади поперечного сечения кладки,
если целью армирования является повышение ее несущей
способности;
 ρ=0.0003 общей площади поперечного сечения стены (т.е.
0.00015 по растянутой и сжатой граням), если целью
армирования является повышение несущей способности стены
при действии горизонтальной нагрузки;
 ρ=0.0005 площади поперечного сечения стены, определяемой
как произведение ширины сечения стены на эффективную
высоту, если армирование расположено в конструктивных
элементах, в которых требуется установка арматуры
работающей на сдвиг.
Минимальное количество конструктивной
арматуры
• ρ=0.0003 общей площади поперечного сечения
стены если арматура устанавливается с целью
предотвращения образования трещин или
ограничения их ширины, а также увеличения
расстояния между деформационными швами.
• ρ=0.0005 площади поперечного сечения стены,
определяемой, как произведение общей ширины
стены на эффективную высоту, если
конструктивная арматура устанавливается
перпендикулярно основной арматуре в
двухслойной стене с заполненным раствором или
бетоном пространством между слоями.
Примеры анкерных связей СТБ EN 845-1
симметричных
1 - анкерные пластины (из тонколистового металла);
2 – спиральный анкер; 3 - анкерные пластины (из
толстолистового металла); 4 - проволочный анкер
несимметричных
1 анкер, закрепленный
в растворном шве
(передний участок анкера - в обычном растворном
шве, задний участок анкера - в тонком растворном
шве); 2 - винтовое крепление; 3 - крепление с
помощью раствора на основе синтетических смол; 4
- анкер, привинченный к деревянному элементу
каркаса шурупом; 5 - анкер, закрепленный к
деревянному элементу каркаса гвоздем;
6- кладочные изделия наружного слоя
Примеры неметаллического армирования
горизонтальных швов каменной кладки
сетки из стеклянных и углеродных
волокон
неметаллическая сетка типа «лесенка»
ПРИМЕРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО АРМИРОВАНИЯ
СПИРАЛЕВИДНЫЕ СТЕРЖНИ
Защитный слой раствора
 1-для стандартного и легкого раствора
Размещение арматуры в углублениях
кладочного изделия
Горизонтальные и вертикальные швы из стандартного и легкого раствора
должны иметь толщину не менее 6мм и не более 15мм
Защитный слой раствора для тонких швов
Горизонтальные и вертикальные швы из раствора, укладываемого тонким слоем,
должны иметь толщину не менее 0,5мм и не более 3мм
1-слой штукатурного раствора
Способы армирования не несущих каменных стен
1 - горизонтальная арматура, 4 – железобетонный каркас, 5 – деформационный шов между
перегородкой и перекрытием, 6 – перегородка
Дополнительные мероприятия по повышению
трещиностойкости стен каркасных зданий
 каменные стены и перегородки необходимо возводить как
можно позже после возведения каркаса здания;
 перед возведением кладки кладочные элементы должны
храниться изолированными от атмосферных воздействий
пленочными материалами;
 устройство разделительных слоев (из полиэтиленовой пленки
и т.п.) между стеной или перегородкой и поддерживающим
перекрытием;
 ограничение прогиба перекрытий. В соответствии ЕС2
прогиб перекрытия с установленными на нем каменными
стенами и перегородками не должен превышать 1/500
пролета.
Расположение арматуры в горизонтальных
растворных швах кладки
стен с оконными проемами
на участках стен с перепадами высоты
Максимальные расстояния в метрах между вертикальными
деформационными швами для армированных и неармированных
каменных стен
Дополнительные мероприятия по повышению трещиностойкости
кладки при температурно-влажностных воздействиях
 защита кладочных элементов во время хранения от увлажнения
атмосферными осадками;
 смачивание перед кладкой кладочных элементов имеющих высокое
водопоглощение;
 уменьшение ограничения деформаций в основании стены путем
устройства разделительных слоев с низким коэффициентом трения;
 возведение кладки при благоприятствующей температуре
наружного воздуха. По возможности облицовочные слои следует
возводить при более низких температурах наружного воздуха, что бы
минимизировать влияние сезонного температурного перепада;
 увеличение отношения высоты стены к ее длине. По возможности
следует избегать конструктивных решений с протяженными стенами
относительно небольшой высоты;
Расчет армированных элементов каменных конструкций при сжатии изгибе,
внецентренном сжатии производят с учетом следующих условий:
 сохранение плоскостности поперечных сечений;
 арматура деформируется также, как прилегающая каменная кладка;
 прочность при растяжении каменной кладки равна нулю;
 максимальные относительные деформации каменной кладки при
сжимающей нагрузке принимают соответственно виду каменной
кладки;
 максимальные относительные деформации стали при растягивающей
нагрузке принимают соответственно виду арматурной стали;
 диаграмму деформирования каменной кладки принимают как
параболическую, параболически-линейную или прямоугольную;
 диаграмма деформирования стали — согласно EN 1992-1-1;
 предельное значение относительной деформации каменной кладки
при сжатии для крайней наиболее сжатой грани сечения при
внецентренном сжатии составляет максимально mu = –0,0035 для
кладочных изделий группы 1 и mu = –0,002 — для кладочных изделий
групп 2, 3 и 4
Диаграмма деформирования каменной кладки
при осевом кратковременном сжатии

1 — фактическая диаграмма;

2 — идеализированная диаграмма (параболически-линейная);

3 — расчетная диаграмма (параболически-линейная)
Распределение деформаций и напряжений в сечении
изгибаемого элемента
 1 — сечение; 2 — эпюра деформаций;
 3 — расчетная схема внутренних усилий в сечении
Схемы испытаний опытных образцов каменных кладок

.
сжатие по EN 1052-1
Сдвиг с обжатием по EN 1052-3
перпендикулярно горизонтальным
растворным швам
Растяжение по неперевязанному
сечению EN 1052-5
параллельно горизонтальным
растворным швам
Диагональное сжатие
RILEM LUMB6, АSTM E519-02
Схемы испытаний образцов кладки на осевое
растяжение

а)-по перевязанному сечению,

б)- под углом θ=450 к горизонтальным растворным швам,

в)-по неперевязанному сечению
а)
б)
в)
Таблица 1 – Результаты определения средних значений прочностных и деформационных характеристик каменных
кладок
Вид кладочного элемента
Полнотелый керамический
кирпич
Керамический кирпич
пустотностью V=18%
Керамический кирпич
пустотностью V=30%
Поризованный
керамический камень
пустотностью V=42,3%
Силикатный кирпич
пустотностью V=18%
Ячеистобетонный блок с
плоскими гранями
Ячеистобетонный пазогребневый блок с заполненными вертикальными
швами
Ячеистобетонный пазогребневый блок с незаполненными вертикальными
швами
Полнотелый керамзитобетонный камень
Пустотелый керамзитобетонный блок V=27,8%
fm
fcy
fcx
Ey
Ex
G
(МПа) (МПа) (МПа) (МПа) (МПа) (МПа)
νxy
νyx
0,22
0,3
0,35
0,24
0,36
0,27
ft0
ft90
ft45
fw
fv0
tgα
(МПа) (МПа) (МПа) (МПа) (МПа)
1,08
0,48
0,78
0,33
0,5
0,5
1,04
0,37
0,72
0,31
0,43
0,5
1,12
0,25
0,38
0,14
0,23
0,5
0,94
0,4
0,70
0,28
0,48
0,7
0,87
0,3
0,73
0,27
0,30 0,65
0,82
0,28
0,53
0,16
0,18 0,63
10,9
7,9
3,1
10,9
7,9
3,1
15,1
13,3
9,5
11,4
8,8
5,2
11,4
9,5
6,2
5,7
5,4
3,5
11146
10677
6450
6953
5606
5400
9286
8450
5150
5815
6600
5642
3440
2744
1612
2306
2180
1620
0,17
0,23
0,36
0,29
0,20
0,26
10,9
16,1
6,9
9994
9092
4122
0,30 0,21
1,21
0,47
1,17
0,27
0,52
1,3
10,9
13,3
2,0
8500
6067
2510
0,23 0,19
0,67
0,43
0,65
0,60
0,5
1,65
10,9
6,3
3,2
7232
9555
2780
0,19 0,28
0,71
0,29
0,61
0,21
0,35
0,63
9,4
2,1
1,7
1236
1076
359
0,22 0,13
0,3
0,07
0,24
0,08
0,1
0,62
18,4
1,7
1,2
1249
807
255
0,14 0,18
0,33
0,22
0,21
0,28
0,25
0,8
18,4
1,7
0,4
1427
362
234
0,14 0,64
0,28
0,12
0,35
0,20
0,76
10,3
6,1
10,3
6,1
4,23
3,95
1,80
1,77
4,8
4,22
1,02
0,96
5418
5177
3620
3540
6137
6223
4230
3950
1420
-
0,23
0,23
0,17
0,21
1,12
0,96
0,55
0,52
1,0
-
1,0
0,93
-
0,58
0,46
0,60
0,93
-
-
0,21
0,21
0,22
0,19
1,0
0,80
0,43
0,45
-
-
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !