Методы усиления кирпичных конструкций обоймами. Расчет и проектирование стальной обоймы



В данной статье рассматривается один из методов усиления кирпичных конструкций — применение обойм различного вида. Также приведены пример расчета и проектирования усиления кирпичного столба стальной обоймой.

Ключевые слова: усиление, обойма, конструкция.

На сегодняшний день проблема физического износа несущих конструкций в области промышленного и гражданского строительства является актуальным вопросом не только в России, но и во всем мире. Строительные конструкции с каждым годом теряют свою прочность и устойчивость, поэтому необходимо изучение различных методов реконструкции зданий и сооружений для поддержания их в работоспособном состоянии.

Несущая способность существующих каменных конструкций (столбов, простенков, стен и др.) может оказаться недостаточной при реконструкции зданий, надстройках, а также при наличии дефектов в кладке. Один из наиболее эффективных методов повышения несущей способности существующей каменной кладки — включение ее в обойму. В этом случае кладка работает в условиях всестороннего сжатия, что значительно увеличивает ее сопротивляемость воздействию продольной силы.

На практике применяют четыре основных вида обойм [1, п. 8.22–24, раздел 9]: стальные, железобетонные, армированные растворные и из полимерных композитных материалов. Ниже, на рисунке 1, проиллюстрированы схемы усиления кирпичных конструкций различными видами обойм.

Рис. 1. Схемы усиления кирпичных конструкций стальной (а), железобетонной (б) и растворной (в) обоймами: 1 — стальные уголки; 2 — планки (хомуты); 3 — защитный слой раствора; 4 — продольная арматура; 5 — хомуты; 6 — бетон обоймы; 7 — раствор обоймы; 8 — кирпичный столб (простенок)

Конструкции из кирпичной кладки, усиленные обоймами, рассчитываются по методикам в соответствии с [1].

Пример — Расчет и проектирование усиления кирпичного столба стальной обоймой

В качестве вертикальной арматуры обоймы будут использоваться равнополочные уголки, а в качестве поперечных связей — полосовая сталь. По результатам расчета требуется разработать чертежи усиления стальной обоймой и определить расход используемых материалов для одного столба.

Исходные данные:

Расчетная нагрузка: N = 1300 кН ;

Высота столба: H = = 3,6 м (неподвижная шарнирная опора);

Марка кирпича — 150;

Марка раствора — 75;

Вид кирпича — силикатный;

Сечение столба — 640×640 мм;

Известно, что кладка не имеет повреждений, видимых трещин и других дефектов по всей высоте столба.

– Площадь сечения столба:

– Расчетное сопротивление сжатию кирпичной кладки:

– Коэффициент продольного изгиба [2, табл. 7.1] при α = 750 [2, табл. 6.16] и

– по [2] коэффициенты (размер сечения столба более 30 см) и (кладка без повреждений);

Для стальной обоймы из конструктивных соображений принимаем равнополочные уголки ∟ 50×5 по [3] (сталь Ст-3, класс А-I (A240).

– Площадь сечения четырех уголков:

. По табл. 8 [1]: и .

– Определяем требуемый коэффициент армирования столба:

Откуда

– Принимаем расстояние между осями поперечных планок обоймы

300 мм и определяем их сечение из условия:

– Выбираем в качестве планок полосу сечением: 700×90×6 мм с по [4]. Во всех случаях шаг планок должен быть кратным 50 мм, не должен превышать меньшего размера усиливаемого элемента и быть меньше 500 мм.

Рис. 2. Схема усиления столба стальной обоймой

Спецификация материалов на устройство стальной обоймы представлена в таблице 1.

Таблица 1

Поз.	Наименование	Кол-во	Длина, м	Масса ед., кг	Примечание
1	Уголок 50×5 ГОСТ 8509–93	4	3,8	16,2
2	Полоса 700×90×6 ГОСТ 103–2006	36	0,7	3,2
	Раствор М75	0,39 м 3

Литература:

1. СП 427.1325800.2018 «Каменные и армокаменные конструкции. Методы усиления».
2. СП 15.13330.2020 «Каменные и армокаменные конструкции».
3. ГОСТ 8509–93 «Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент».
4. ГОСТ 103–2006 «Прокат сортовой стальной горячекатаный полосовой. Сортамент».