Армування горизонтальних швів кам’яної кладки, стройпрофі

Метою армування кам'яної кладки є сприйняття виникають в ній напруг, що розтягують, «розвантаження» останніх і «згладжування» деформацій у зонах концентрації напружень.

Роль армування особливо зростає при переході на кладки з тонкими розчинними швами. Це стало можливим завдяки технології виготовлення керамічних, силікатних і пінобетонних блоків з розмірами і формою високої точності. Такі кладки менш трудомісткі в зведенні, вимагають значно меншої витрати розчину, більш теплостойки через відсутність містків холоду у вигляді вертикальних і горизонтальних швів розчинів. За своєю однорідності вони наближаються до монолітним неармованим бетонних стін і в зв'язку з цим мають знижену трещиностойкостью. Досвід експлуатації будівель показує, що кладки на тонкошарових швах дуже чутливі до температурних і усадочних деформацій, локальним навантаженням, нерівномірних осідань фундаментів, а також динамічним впливам технологічного характеру або від рушійного транспорту і сейсмічних впливів.

Останнім часом актуальним є питання підвищення тріщиностійкості несучих кам'яних перегородок, що зводяться на залізобетонних перекриттях [1]. Через прогинів останніх від дії корисного навантаження і повзучості бетону перегородки працюють під власною вагою як поперечно згинаються балки-стінки з опертям на кінцевих ділянках. При цьому в середніх нижніх ділянках перегородок з'являються вертикальні тріщини, а на кінцевих ділянках - косі тріщини. Для сприйняття виникають в нижній зоні перегородок напруг, що розтягують їх армують сітками, які укладають в горизонтальних швах кладки [2].

Єврокод 6 (ЄС 6) встановлює вимоги тільки до металевої арматури, виготовленої зі звичайної або нержавіючої сталі, і не поширюється на широко застосовується останнім часом армування кам'яних конструкцій композитними матеріалами. Застосовувана для армування кам'яної кладки сталь призначається залежно від класу навколишнього середовища, в якій експлуатується конструкція, від матеріалу, в якому укладено арматурне виріб (розчин, бетон), і від мінімальної товщини захисного шару бетону.

Армування горизонтальних швів розчинів кам'яних кладок застосовується для вирішення наступних завдань:
а) підвищення несучої здатності кам'яних конструкцій:
- елементів, що згинаються в своїй площині (перемички, балки-стінки),
- елементів, що згинаються з площини (зовнішні стіни, підпірні стінки),
- елементів, схильних до зусиллям зрізу (діафрагми жорсткості);
б) анкерування шарів кам'яної кладки або з'єднання поперечних і поздовжніх стін;
в) підвищення тріщиностійкості кладки при впливах, викликаних температурою, усадкою або набуханням кладок матеріалів;
г) запобігання утворенню тріщин або обмеження ширини їх розкриття в зонах концентрації напружень (кути віконних або дверних прорізів, стіни або перегородки, що спираються на гнучкі диски перекриттів, зони передачі зосереджених навантажень і т. д.) [4].

Згідно з принципами єврокодів 6 для армування горизонтальних швів кам'яної кладки застосовуються арматурні сітки, вимоги до яких встановлені в EN 845-3:
- зварні сітки зі сталевого дроту, що складаються з поздовжніх стрижнів, зварених з поперечними стрижнями (сітка гратчастого типу, рис. 1 а) або з безперервно розташованими під кутом стрижнями (сітка зиґзаґоподібного типу, рис. 1 б);
- плетені сталеві сітки, що виготовляються за допомогою почергового обвивання поперечними дротяними стрижнями поздовжніх стрижнів (рис. 1 в);
- просічно-витяжні сітки, що отримуються за допомогою витяжки листової сталі, в якій попередньо в певному порядку виконані прорізи (рис. 1 г).

Мал. 1. Приклади арматурних виробів, що застосовуються для армування горизонтальних швів кам'яної кладки:
а), б) зварні сітки, в) плетена сітка, г) просічно-витяжна сітка

На відміну від арматурних стержнів, вимоги до яких викладені в єврокодів 2, арматурні вироби, наведені на рис. 1, характеризуються певними параметрами, встановленими відповідно до вимог блоку стандартів EN 846. До даних параметрів належать:
- міцність зчеплення сіток із розчином (EN 846-2),
- міцність на зрушення зварних з'єднань (EN 846-2).

Якщо арматурне виріб застосовується для конструктивного армування, то воно може відповідати будь-якого типу сітки, показаному на малюнку 1. При цьому діаметр поздовжніх стрижнів зварних або плетених сталевих сіток повинен становити не менше 1,25 мм, а кількість витків поперечної дроту навколо поздовжніх стрижнів в сталевий плетених сітці - не менше 1,5.
Єврокод 6 встановлює наступні значення мінімальних відсотків армування в горизонтальних швах кладки:
- = 0,0005 ефективної площі поперечного перерізу кладки, якщо метою армування є підвищення її несучої здатності;
- = 0,0003 загальної площі поперечного перерізу стіни (т. Е. 0,00015 по розтягнутої і стиснутої гранях), якщо метою армування є підвищення несучої здатності стіни при дії горизонтального навантаження;
- = 0,0003 загальної площі стіни, якщо армування встановлюється з метою запобігання утворенню тріщин або обмеження їх ширини, а також збільшення відстані між деформаційними швами;
- = 0,0005 площі поперечного перерізу двошарової стіни з заповненим (розчином або бетоном) проміжним простором між шарами, якщо армування є конструктивним, що встановлюються перпендикулярно основної арматури; площа перерізу стіни визначається як добуток загальної ширини стіни на ефективну висоту;
- = 0,0005 площі поперечного перерізу стіни, яка визначається як добуток ширини перерізу стіни на ефективну висоту, якщо армування розташоване в конструктивних елементах, в яких потрібна установка арматури, що працює на зрушення.

Мал. 2. Захисний шар розчину згідно з принципами єврокодів 6.

Мал. 3. Захисний шар розчину для тонкошарових швів [5]

Згідно EN 845-3 матеріали для виготовлення арматурних сіток (рис. 1 а, б, в) і їх захисні покриття слід приймати відповідно до таблиці 1. При цьому комбінування в одному виробі елементів з нержавіючої сталі з елементами з інших видів стали не допускається .

Табл. 1. Матеріали та система захисту від корозії арматурних виробів для горизонтальних швів кам'яної кладки

Для виготовлення просічно-витяжних сіток (рис. 1 г) необхідно застосовувати один із матеріалів листової сталі, зазначених в таблиці 2.

Табл. 2. Характеристики матеріалу листової сталі для виготовлення просічно-витяжних сіток

Табл. 3. Класифікація мікроусловій, що впливають на завершену кам'яну конструкцію, за класами навколишнього середовища

У таблиці 3 наведені системи захисту арматурних виробів в залежності від класів навколишнього середовища. Як випливає з таблиці, армування кладки зовнішніх стін, що піддаються впливу вологи або вологості, переважно має виконуватися сітками з нержавіючої сталі або з оцинкованої (60 г / м2) сталевого дроту з нанесеним органічним покриттям всіх зовнішніх поверхонь готового виробу.

Табл. 4. Системи захисту від корозії арматури горизонтальних швів, відповідної EN 845-3, щодо класу навколишнього середовища за умовами експлуатації