ТехЛиб СПБ УВТ

Облицовка — это наружный отделочный слой на поверхности стены, изготовленный из штучных облицовочных изделий из керамики, силикатного камня и других материалов. Обычно облицовка производится одновременно с возведением стены, но возможно и последующая отделка уже имеющейся стены.

Наиболее удобна укладка облицовочного кирпича, высота которого равна высоте обычного. В этом случае кладка основного кирпича идет обычным методом с одновременной укладкой в наружной версте отделочного кирпича.

Следует особо остановиться на трех разновидностях кладки при различающихся размерах основного и облицовочного кирпичей.

1. Облицовка кирпичной кладки лицевым камнем

Кладка стены ведется как обычно. Уложив наружный ряд облицовочного камня, возводят внутренние два ряда (внутренняя верста и забуток) из обычного кирпича.

Перевязка облицовочной и основной кладки производится при помощи тычкового ряда отделочных камней. По высоте они равны двум рядам кирпичной кладки, поэтому входят в кирпичную кладку на половину своей длины. При возведении внутренней и наружной стен применяется цепная система перевязки.

2. Облицовка каменной кладки лицевым кирпичом

Сначала укладывается кирпичная облицовочная верста, причем первый ряд состоит из целых кирпичей, которые кладут тычком, а следующие три ряда составляют или цельные кирпичи, но уложенные ложком, или половинки кирпичей, уложенные тычком. Затем возводят внутреннюю стену, состоящую из двух рядов камней, используя при этом цепную систему перевязки кладок. Чтобы выравнить высоту каменной кладки, используют нелицевой (обычный) кирпич или обрезанный при помощи болгарки кладочный камень, уложив его над рядом тычков.

Перевязка облицовочной и каменной кладки производится на каждом четвертом ряду с помощью тычковых облицовочных кирпичей. При этом используется многорядная система перевязки. На углах перевязочного (тычкового) ряда нужно уложить два кирпича -трехчетверки (обрезанный болгаркой на ¾ длины кирпич), а в ложковом ряду — одна трехчетверка.

Необходимо заметить, что если стена, подлежащая облицовке кирпичом, возведена из блоков мелкоячеистого пенобетона, то степень усадки облицовочной кирпичной и внутренней бетонной стен будет различной. При этом тычковые кирпичи, зажатые в ряды каменной кладки, могут быть срезаны, в результате чего нарушится перевязка.

Однако если пенобетонные блоки полежали какое-то время на складе изготовителя, в них наверняка уже прекратились усадочные процессы. Поэтому важно строго следовать инструкциям по хранению и использованию мелкоячеистого бетона. Следует отметить, что в качестве перевязки стен помимо тычковых кирпичей можно использовать стержневые связи из специальной пластмассы и нержавеющей стали.

3. Облицовка кладки, выполненной из обычного кирпича, утолщенным облицовочным кирпичом.

Сначала возводим наружную версту из отделочного кирпича так же, как в предыдущем варианте (первый ряд тычком, три следующих ряда ложком). Затем выкладываем 4 ряда внутренней стены по тычковому ряду кирпичной облицовки. Конечно, соотношение высот облицовочного и обычного кирпича может быть самым различным, т.к. их размеры могут значительно отличаться.

Для того чтобы определиться со способом укладки и облицовки стен, необходимо выполнить одно задание. Соберите рядом два столбика — один из облицовочного, другой из обычного кирпича, сложенных насухо. Сравните обе стопки, определите высоту, на которой совпадают стыки кирпичей в двух столбиках. Посчитайте количество кирпичей до этой высоты. Это значение и покажет, сколько рядов облицовки нужно уложить ложком (то есть по длине кирпича).

Чтобы придать внешний вид стены, можно часть или все камни ложкового ряда заменить их половинками. В этом случае ложковые кирпичи будут выглядеть тычковыми. Ряды, расположенные над и под ложковыми, делаются тычковыми (камень кладется поперек и входит во внутреннюю стену, обеспечивая сцепление стен).

При выравнивании стопок кирпичей, следует помнить, что т.к. количество кирпичей, сложенных насухо, будет различным, то и количество швов между ними получится неодинаковым. Швы будут заполняться раствором, который добавит высоты. Поэтому уложенные насухо стопки не должны быть абсолютно одинаковой высоты. Предположив, что толщина растворного шва будет равна примерно 1 см, и определив общую высоту швов в каждой стопке, рассчитайте точное количество рядов кирпичей при равной высоте облицовочной и внутренней кладки.

Если вы используете для облицовки кирпичи, изготовленные по европейским стандартам, то следует иметь в виду, что они рассчитаны на более толстый слой раствора — до 2см. В нашей строительной практике при укладке кирпичей толщина раствора между ними составляет примерно 0,8 — 1,2 см. Европейские кирпичи немного тоньше наших, отечественных, и это нужно обязательно учитывать при выборе материала для облицовки.

Для получения качественной облицовки с учетом особенностей материалов, из которых изготовлены кирпичи облицовки и основная стена, рекомендуется обратиться к справочной литературе. Наиболее интересную и полезную информацию можно почерпнуть, ознакомившись с «Проектированием и применением панельных и кирпичных стен с различными видами облицовок», являющимся пособием к СНиПу II-22-81.

Расчет многослойных конструкций по прочности

При облицовке наружных стен в процессе тепловой санации или с целью повышениях их несущей способности возникает новая конструкция — многослойная стена. Многослойные стены выполняли и раньше в виде облегченных кладок различных типов, состоящих обычно из двух кирпичных стенок (наружной и внутренней) толщиной в полкирпича, пространство между которыми заполнялось более легкими материалами, обладающими лучшими термоизоляционными свойствами (камнями из легкого или ячеистого бетона, монолитным легким бетоном, засыпками и др.). Применялись также двухслойные стены, состоявшие из наружного слоя, выполненного из кирпичной кладки, и внутреннего слоя из легкобетонных или природных камней, жестких термоизоляционных плит из ячеистого бетона, керамзитобетона и т. п.

Отдельные слои кладки многослойных стен работают неравномерно, так как они имеют различные упругие свойства. Разрушение многослойных кладок начинается с более жесткого слоя, имеющего меньшую деформативность, поэтому прочность остальных слоев используется не полностью, что учитывается коэффициентами условий работы.

 Отдельные слои многослойных стен должны быть соединены между собой жесткими или гибкими связями. Жесткие связи должны обеспечивать распределение нагрузки между конструктивными слоями.

Растяжение кладки по неперевязанному сечению	Растяжение кладки по перевязанному сечению	Растяжение кладки при изгибе по перевязанному сечению

Отдельные слои многослойных стен должны быть соединены между собой жесткими или гибкими связями. Жесткие связи должны обеспечивать распределение нагрузки между конструктивными слоями.

При расчете многослойных стен связи между конструктивными слоями следует считать жесткими:

а) при любом теплоизоляционном слое и расстояниях между осями вертикальных диафрагм из тычковых рядов кирпичей или камней не более 10h и не более 120 см, где h — толщина более тонкого конструктивного слоя;

б) при теплоизоляционном слое из монолитного бетона с пределом прочности на сжатие не менее 0,7 МПа (7 кгс/см²) или кладке из камней марки не ниже 10 при тычковых горизонтальных прокладных рядах, расположенных на расстояниях между осями рядов по высоте кладки не более 5h и не более 62 см.

Гибкие связи следует проектировать из коррозионно-стойких сталей или сталей, защищенных от коррозии, а также из полимерных материалов. Суммарная площадь сечения гибких стальных связей должна быть не менее 0,4 см² на 1 м² поверхности стены. Сечение полимерных связей устанавливается из условия равной прочности стальным связям.

Гибкие связи в многослойных стенах с утеплителем и с наружным облицовочным слоем из кирпича или камня должны обеспечивать возможность восприятия силовых, температурно-усадочных и осадочных деформаций по вертикали. Связи должны выполняться с закреплением в несущей стене и облицовочном слое путем отгибов.

Облицовочный слой и основная кладка стены, если они жестко связаны друг с другом.

При расчете многослойных стен на прочность различаются два случая:

а) жесткое соединение слоев. Различную прочность и упругие свойства слоев, а также неполное использование прочности их при совместной работе в стене следует учитывать путем приведения площади сечения к материалу основного несущего слоя. Эксцентриситеты всех усилий должны определяться по отношению к оси приведенного сечения;

б) гибкое соединение слоев. Каждый слой следует рассчитывать раздельно на воспринимаемые им нагрузки, нагрузки от покрытий и перекрытий должны передаваться только на внутренний слой. Нагрузку от собственного веса утеплителя следует распределять на несущие слои пропорционально их сечению.

При приведении сечения стены к одному материалу толщина слоев должна приниматься фактической, а ширина слоев (по длине стены) изменяться пропорционально отношению расчетных сопротивлений и коэффициентов использования прочности слоев по формуле

b_red = b,

где b_red
— приведенная ширина слоя;

b — фактическая ширина слоя;

R; т — расчетное сопротивление и коэффициент использования прочности слоя, к которому приводится сечение;

R_i; m_i — расчетное сопротивление и коэффициент использования прочности любого другого слоя стены.

Таблица 1. Коэффициенты использования прочности слоев

Таблица 2. Коэффициенты использования прочности слоев в стенах с облицовками

 

Расчет многослойных стен с жесткими связями

Расчет при центральном сжатии производится по формуле:

N ≤m_gφRA,

где N — расчетная продольная сила; А — площадь сечения элемента;

R — расчетное сопротивление сжатию кладки, принимаемый по СНиП II-22-81*. Каменные и армокаменные конструкции/Госстрой России. — М.: ФГУП ЦПП, 2004;

Коэффициенты φ и m_g по высоте сжатых стен и столбов

φ — коэффициент продольного изгиба, принимаемый:

— для элементов постоянного по длине сечения следует принимать в зависимости от гибкости элемента

λ_i =

где l_o — расчетная высота (длина) элемента, i — наименьший радиус инерции сечения элемента;

Таблица 3. Коэффициенты φ и m_g по высоте сжатых стен и столбов

а — шарнирно опертых на неподвижные опоры; б — защемленных внизу и имеющих верхнюю упругую опору; в — свободно стоящих

— для элементов прямоугольного сплошного сечения при отношении

λ_h =

где l_o — расчетная высота (длина) элемента, h — меньший размер прямоугольного сечения;

и упругой характеристики кладки a, принимаемой по таблице ниже, а для кладки с сетчатым армированием — по формуле:

a_sk = .

 

Таблица 4. Упругая характеристика a

m_g — коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки и определяемый при e_0g = 0 по формуле:

т_g = 1 — η,

где N_g — расчетная продольная сила от длительных нагрузок;

η – коэффициент, зависящий от гибкости;

е_0g — эксцентриситет от действия длительных нагрузок.

Таблица 5. Коэффициент η для кладки

При h ≥30 см или i ≥ 8,7 см коэффициент т_g следует принимать равным единице.

При внецентренном сжатии расчет ведется по формуле:

N ≤ m_gφ₁RA_cw,

где А_с — площадь сжатой части сечения при прямоугольной эпюре напряжений, определяемая из условия, что ее центр тяжести совпадает с точкой приложения расчетной продольной силы N. Положение границы площади А_с
определяется из условия равенства нулю статического момента этой площади относительно ее центра тяжести для прямоугольного сечения

A_c = A,

φ₁ = .

R — расчетное сопротивление кладки сжатию;

А — площадь сечения элемента;

h — высота сечения в плоскости действия изгибающего момента;

е₀ — эксцентриситет расчетной силы N относительно центра тяжести сечения;

φ — коэффициент продольного изгиба для всего сечения в плоскости действия изгибающего момента, определяемый по расчетной высоте элемента l₀;

φ_с — коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения, определяемый по фактической высоте элемента Н в плоскости действия изгибающего момента при отношении

λ_hc =

или гибкости

λ_ic =

где h_c и i_с — высота и радиус инерции сжатой части поперечного сечения А_с в плоскости действия изгибающего момента.

Для прямоугольного сечения h_c = h — 2e_o.

Для таврового сечения (при е₀ > 0,45y) допускается приближенно принимать А_с = 2(у — е₀)b и h_c = 2(у — е₀),
где у — расстояние от центра тяжести сечения элемента до его края в сторону эксцентриситета; b — ширина сжатой полки или толщина стенки таврового сечения в зависимости от направления эксцентриситета.

При знакопеременной эпюре изгибающего момента по высоте элемента расчет по прочности следует производить в сечениях с максимальными изгибающими моментами различных знаков. Коэффициент продольного изгиба φ_с следует определять по высоте части элемента в пределах однозначной эпюры изгибающего момента при отношениях или гибкостях

λ_h1c =  или λ_i1c =

и λ_h2c =  или λ_i2c = ,

где Н₁ и Н₂ — высоты частей элемента с однозначной эпюрой изгибающего момента;

h_с1; i_с1 и h_с2; i_с2 — высоты и радиусы инерции сжатой части элементов в сечениях с максимальными изгибающими моментами;

w — коэффициент, определяемый по формулам, приведенным в табл. 6;

т_g — коэффициент, определяемый по формуле

т_g = 1 — h,

где N_g — расчетная продольная сила от длительных нагрузок;

h — коэффициент, принимаемый по табл.5;

е_0g — эксцентриситет от действия длительных нагрузок.

Таблица 6. Значения w

В расчетах принимаются: площадь приведенного сечения A_red, площадь сжатой части приведенного сечения A_cred и расчетное сопротивление слоя, к которому приводится сечение, с учетом коэффициента использования его прочности mR.

Коэффициенты продольного изгиба φ, φ₁ и коэффициент т_g
следует определять для материала слоя, к которому приводится сечение.

При расчете многослойных стен с гибкими связями (без тычковой перевязки) коэффициенты φ, φ₁ и т_g
определяется для условной толщины, равной сумме толщин двух конструктивных слоев, умноженной на коэффициент 0,7.

При различном материале слоев принимается приведенная упругая характеристика кладки a_red, определяемая по формуле

a_red = ,

где a₁ и a₂ — упругие характеристики слоев;

h₁ и h₂ — толщина слоев.

В двухслойных стенах при жесткой связи слоев эксцентриситет продольной силы, направленной в сторону термоизоляционного слоя относительно оси, проходящей через центр тяжести приведенного сечения, не должен превышать 0,5 у.

Многослойные стены с плитными утеплителями (минераловатные, полимерные и т. п. плиты), засыпками или заполнением бетоном с пределом прочности на сжатие 1,5 МПа (15 кгс/см²) и ниже следует рассчитывать по сечению кладки без учета несущей способности утеплителя.

Расчет стен с облицовками, жестко соединенными с материалом стены, при наличии или отсутствии несущих теплоизоляционных слоев производится по площади сечения, приведенного к одному материалу. Сечение стен с облицовкой приводится к материалу основного несущего слоя стены.

В многослойных стенах с облицовками величину коэффициента использования прочности несущего слоя, к которому приводится сечение, следует принимать по табл. 1 и 2.

При эксцентриситете нагрузки в сторону облицовки коэффициент w следует принимать равным единице.

Расчет по раскрытию швов облицовки на растянутой стороне сечения при эксцентриситете в сторону кладки, превышающем 0,7у относительно оси приведенного сечения, следует производить как для внецентренно сжатых неармированных каменных конструкций.

Расчет по раскрытию трещин (швов кладки) внецентренно сжатых неармированных каменных конструкций производится при е₀
> 0,7у исходя из следующих положений:

при расчете принимается линейная эпюра напряжений внецентренного сжатия как для упругого тела;

расчет производится по условному краевому напряжению растяжения, которое характеризует величину раскрытия трещин в растянутой зоне:

N ≤ ,

где I — момент инерции сечения в плоскости действия изгибающего момента;

у — расстояние от центра тяжести сечения до сжатого его края;

R_tb— расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе по неперевязанному сечению;

y_r — коэффициент условий работы кладки при расчете по раскрытию трещин

Таблица 7. Расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе

 

Таблица 8. Коэффициент условий работы у_r

 При расчете стен с облицовками эксцентриситет нагрузки в сторону облицовки не должен превышать 0,25 у (у — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до края сечения в сторону эксцентриситета). При эксцентриситете, направленном в сторону внутренней грани стены е₀
> у, но не менее 0,1 у, расчет производится без учета коэффициентов т и m_i, как однослойного сечения по материалу основного несущего слоя стены, при этом в расчет вводится вся площадь сечения элемента.

 * * *

СНиП II-22-81*. Каменные и армокаменные конструкции — является основой поверочных расчетов при обследовании ограждающих кирпичных конструкций. Однако при реконструкции необходимо знать и то, каким образом многослойная кладка рассчитывалась раньше, какие расчетные характеристики принимались при ее проектировании.

В качестве примера проверим несущую способность простенка из пустотелых легкобетонных камней марки 35, облицованного с наружной стороны кладкой из обыкновенного глиняного кирпича пластического прессования марки 100. Простенок выложен на растворе марки 25. Перевязка облицовки с кладкой выполнена прокладными кирпичными рядами через 62 см (8 рядов облицовки и 3 ряда кладки из камней). Сечение простенка 52х160 см. Высота этажа 3 м. Простенок нагружен расчетной продольной силой N_n =40 т, приложенной на расстоянии 20 см от внутренней грани стены.

Расчетное сопротивление кирпичной облицовки R₁ =13 кгс/см², расчетное сопротивление кладки из пустотелых легкобетонных камней R₂=8 кгс/см². Площадь сечения облицовки F₁=l2х160=1920 см². Площадь сечения кладки из камней F₂=40х 160=6400 см². Общая площадь сечения простенка F= F₁ + F₂=8320 см².

Приводим сечение простенка к одному материалу — кладке из легкобетонных камней. Приведенная ширина кирпичной облицовки

b_пр=160 х =260
см.

Площадь приведенного сечения F_np= 12 x 260+40 x 160=9520 см².

Статический момент площади сечения относительно внутренней     грани простенка S=52x x160 x 26+12 x 100 x 46=271 200 см³.

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до внутренней грани стены

у=

Эксцентрицитет приложения расчетной продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения

е₀= 28,5-20=8,5 см, =0,3<0,45.

Простенок работает на внецентренное сжатие с малым эксцентрицитетом. Приведенное расчетное сопротивление

R_пр =8,9 кгс/см².

Упругая характеристика кладки из глиняного кирпича пластического прессования и из пустотелых легкобетонных камней при растворе марки 25 1000

Коэффициент продольного изгиба =0,96.

Коэффициент, учитывающий условия перевязки кладки

m_и= m₀=0,83

Определим несущую способность простенка:

 N  = =43500 кгс >N_n = 40000 кгc.

Несущая способность простенка достаточна.