Зачем проектируют каменные конструкции?

Sep 16, 2015 23:30



На первый взгляд делать инженерные расчёты каменных конструкций кажется совершенно бессмысленным занятием, во всяком случае так считали вплоть до начала 20-го века, но как оказалось их можно усовершенствовать, причины и развитие теории расчёта вкратце указаны в История технологии каменных работ. Часть 1 и История технологии каменных работ. Часть 2. Позволю напомнить, что первым делом зодчие решили снижать вес самого материала и только потом были произведены расчёты позволяющие подобрать оптимальную толщину стен, достаточно прочную и в то же время экономичную. Итак, перечислим причины, по которым следует выполнять инженерные расчёты каменных конструкций: 1) определение прочности кладки и подбор соответствующего раствора и камня, в том числе при необходимости замораживания (об этом способе возведения конструкций в зимнее время читайте в Технология каменных работ. Часть 3), 2) определение устойчивости конструкций и подбор толщины кладки и её армирования, 3) расчёт теплотехнических свойств наружных стен для подбора вида камня, толщины несущей части стены, раствора для швов, утеплителя и отделки фасада, 4) расчёт перемычек над проёмами и подбор усиления. Кроме расчётов при изготовлении рабочих чертежей требуется правильно подбирать материалы для различных конструктивных частей здания, например фундаментов, вентиляционных каналов и дымовых труб, определить расположение осадочных и температурных швов, обеспечить сцепление разных кладок при смешанном виде (например кладке из блоков с облицовкой искусственным камнем или лицевым кирпичом), указать последовательность и размеры при декоративной кладке (рисунок, карнизы, русты, лекальный кирпич и пр.) и многое другое.

Рисунок 2. Крепление простенков наружных стен на время оттаивания кладки при возведении способом замораживания: 1 - доска, 2 - стойка, 3 - подкладка.


Проектирование позволило достичь весьма существенных результатов в области каменного строительства. Опишу только часть деталей учитываемых при разработке проектных решений.

Прочность кладки в значительной мере зависит от формы камня и свойств раствора, из-за неровностей штучных изделий, различной толщины швов и пустот в них, давление в кладке распределяется неравномерно и вместо сжатия камень испытывает напряжение изгиба, сопротивление которому существенно ниже (у кирпича в 4-6 раз). При росте нагрузки начинают появляться трещины и кладка приобретает характерный вид (рисунок в заголовке на основании фотографий лабораторных испытаний). Отсюда можно сделать вывод, что камни большей высоты с качественной гладкой поверхностью, укладываемые на тонкий ровный слой раствора имеют преимущество перед камнями меньшей высоты и с худшей геометрией укладываемыми на толстый слой.

Раствор имеет важное значение в кладке, чем выше его прочность, тем лучше, но гораздо важнее пластичность, или проще говоря растекаемость, при этом меньше вероятность образования пустот, неравномерности толщины шва, а ведь чем более гладкой поверхности удастся достичь, тем лучше передача усилий на камень и прочнее кладка. В случае применения камней с высокой теплоизолирующей способностью, например ячеистых бетонов, важно использовать в наружной кладке растворы с добавками вспененных или вспученных материалов, иначе промерзание стен будет идти по швам.

Качество и толщина швов. Чем толще шов, тем сложнее достичь равномерности толщины, а значит ниже прочность кладки. Высокая толщина швов нежелательна при устройстве наружных стен, стены с плохо заполненными швами продуваются и промерзают, что приводит к необходимости дополнительного утепления фасада или помещения изнутри. Ещё в СССР опытным путём было установлено, что каменщики низкой квалификации при выполнении кладки допускали больше ошибок и предел прочности кладки выполненной ими составил 2,8 МПа, а мастерами - 5 МПа.

Плотность каменных изделий и раствора влияет на толщину наружных стен, чем ниже плотность, тем лучше теплоизолирующие свойства и тоньше стена, кроме того вес таких изделий ниже, и то и другое благоприятно сказывается на фундаментах, они имеют меньшее сечение и экономичнее. Применяя материалы низкой плотности нужно помнить о том, что их прочность ниже, поэтому устанавливать бассейны на верхние этажи зданий следует только после расчётов и необходимого усиления стен металлокаркасами или железобетоном.

Рисунок 3. Усиление кирпичного простенка стальной обоймой.


Кладка вентиляционных каналов и дымовых труб всегда выполняется вертикально вверх, отводы допустимы с ограничениями по углу наклона и расстоянию. В качестве материалов нельзя использовать силикатный кирпич и любые камни с пустотами, за исключением случаев прокладки в таких каналах готовых дымоходных труб, например из нержавеющей стали. Вентиляционные и дымовые каналы должны быть раздельными. Высота труб над крышей регламентируется СНиП, чем ближе к коньку здания, тем выше должна быть труба.

При кладке столбов запрещена многорядная перевязка, так как она не отвечает требованиям прочности и монолитности, поэтому используют четырёхрядную перевязку швов, в ход идёт только целый кирпич, не допускается бой. При необходимости столбы следует армировать металлическими обвязками или стальным сердечником.

Как видно из вышеописанного, расчёты являются очень важной составной частью проекта, без которой подбор верного решения является невозможным. Одна из весьма досадных ошибок застройщиков заключается в попытке сэкономить пару процентов от стоимости строительства и получить продуваемый всем ветрам дом. Так по причине отсутствующего теплотехнического расчёта, который стоит всего несколько тысяч рублей, пришлось рекомендовать делать теплоизоляцию нескольких помещений изнутри, так как кладку выполнили некачественно, швы продувало, а фасад был выполнен из лицевого кирпича и ремонт всей его площади был существенно дороже.

проектирование, каменные конструкции

Previous post Next post
Up