АРМАТУРНЫЕ ПОЯСА, БОРОЗДЫ И НИШИ, ГИБКОСТЬ СТЕН
Устойчивость многоэтажных зданий в значительной степени зависит от устройства стыка между стеной и перекрытием. При традиционных в жилищном строительстве прошлых лет перекрытиях по деревянным балкам соединение стен и перекрытий осуществлялось при помощи анкеров из полосовой стали, которые закладывались в наружную стену в процессе ее возведения. В торцовых стенах устанавливали по два-три анкера, горизонтальные части которых соединяли с тремя ближайшими к торцу балками перекрытия; в продольных стенах через каждые 2—4 м устанавливали анкеры, соединяемые с балками.
Так как на сегодняшний день в жилищном строительстве почти повсеместно осуществлен переход на железобетонные перекрытия, мы встречаем теперь такого рода анкеровку только в домах со скатными чердачными крышами, причем лишь в плоскости установки ригелей стропильных ферм. В этом случае анкеры из полосовой стали должны быть рассчитаны таким образом, чтобы с их помощью горизонтальные ветровые нагрузки передавались продольными связями стропильной конструкции на фронтонные кирпичные (щипцовые) стены чердака.
При плоских железобетонных перекрытиях обычно не требуется дополнительная анкеровка, так как трение в плоскости опирания перекрытия на стену обеспечивает достаточно надежное соединение перекрытий и стен. Следует при этом учитывать и следующие требования раздела 3.3.3 норм DIN 1053:
рабочая и поперечная арматура должна доводиться как минимум до половины толщины наружной стены;
кладка стены вышерасположенного этажа должна опираться на железобетонное перекрытие.
Все это, естественно, не может быть распространено на стык чердачного перекрытия с наружной стеной; отсутствие пригруза обусловливает особое внимание, с которым следует относиться к таким стыкам (см. 3.6.3. «Чердачные перекрытия»).
Арматурные пояса представляют собой неразрезные (сплошные), работающие на растяжение связи, укладываемые по наружным стенам в уровне перекрытий или под ними. Эти связи могут быть непосредственно соединены с железобетонными перекрытиями или оконными перемычками. Согласно DIN 1053, разд. 3.4, их следует устраивать во всех наружных стенах и в поперечных стенах, которые в качестве вертикальных диафрагм жесткости предназначены для восприятия горизонтальных нагрузок в следующих случаях: в зданиях высотой более двух этажей или длиной более 18 м;
при большом числе проемов или при особо больших проемах, прежде всего в тех случаях, когда суммарная ширина проемов превышает 60% длины стены, а при окнах высотой более 2/3 высоты этажа — 40% длины стены;
если этого требуют грунтовые условия.
Арматурные пояса размещаются в уровне каждого междуэтажного перекрытия или непосредственно под перекрытиями. Они могут быть объединены с монолитными перекрытиями или монолитными оконными перемычками неразрезной конструкции. При плоских кровлях из железобетона арматурные пояса необходимо устраивать в любом случае в уровне опирания кровельного покрытия, чтобы воспринять остаточные силы трения в уровне скользящих опор (см. 3.6.3.3). В стенах лестничных клеток, жесткость которых в верхнем этаже уменьшена из-за отсутствия лестничной площадки, также предусматривается устройство арматурных поясов.
Во всех случаях особое внимание следует обратить на то, чтобы конструкция арматурного пояса была непрерывной. В зданиях, где по конструктивным соображениям нельзя сделать арматурные пояса непрерывными, эффективность их работы следует обеспечить другими способами.
В нормах DIN 1053 по поводу расчета арматурных поясов сказано следующее: в качестве арматуры пояса могут быть приняты два круглых стержня, которые должны воспринять растягивающее усилие не менее 3 тс (30 кН). В обычных условиях достаточно применить арматуру диаметром 12 мм из строительной стали 22/34. Стыки стержней арматурных поясов выполняются в соответствии с нормами DIN 1054 (январь 1972 г.), а в случае армированной кладки — по нормам DIN 1053, разд. 5.4.2.
При устройстве армированных кирпичных стен укладка специальных арматурных поясов не требуется, если идущие параллельно направлению арматурного пояса стержни кладочной арматуры имеют достаточно большое сечение и располагаются в уровне перекрытий или оконных перемычек на расстоянии не более 50 см от оси симметрии стены и на таком же расстоянии от среднего горизонтального сечения плиты перекрытия.
На рис. 52 показаны три примера устройства арматурного пояса непосредственно в перекрытиях и оконных перемычках монолитной конструкции:
1) арматурный пояс, размещаемый в толще перекрытия,
2) арматурный пояс, размещаемый в уровне монолитных перемычек над оконными проемами,
3) арматурный пояс, размещаемый в зоне оконной перемычки, которая представляет собой единое целое с плитой перекрытия.
Подобное размещение арматурного пояса (особенно то, которое показано в третьем примере) рекомендуется и в тех случаях, когда исходя из упомянутых критериев (число этажей, ширина проемов, грунтовые условия) не требуется устройство арматурного пояса. При наличии оконных проемов, перекрываемых отдельными монолитными железобетонными перемычками Г-образного сечения, вертикальная часть перемычки, служащая экраном для устройства жалюзи, ввиду больших растягивающих усилий в ней имеет тенденцию к образованию трещин. Во избежание этого в зоне растяжения надо укладывать продольные стержни (рис. 53).
В местах опирания плоских кровель на кирпичные стены устройство арматурных поясов необходимо, так как в этих случаях даже при вполне удовлетворительной теплоизоляции неизбежны температурные деформациилюкрытий под воздействием солнечного облучения. Несмотря на прокладку в стыках специальных пленок, обеспечивающих скольжение в горизонтальном стыке между покрытием и кирпичной стеной, в результате температурных деформаций возникают силы трения. Чтобы избежать появления трещин из-за температурных деформаций кровельного покрытия, в кладке всех стен верхнего этажа следует предусмотреть устройство арматурного пояса, который смог бы воспринять растягивающие усилия, возникающие в стыке. На этот арматурный пояс должна быть уложена пленка, обеспечивающая подвижность стыка (см. 3.6.3).
Ниши и борозды допускается устраивать только в тех случаях, когда они не влияют на устойчивость стен. Так как это обстоятельство может иметь место при вертикальных нишах и бороздах, то, согласно нормам DIN 1053 (разд. 3.5.2), такие борозды следует рассматривать как проемы, идущие на всю высоту стены. Если же борозды имеются в диафрагмах жесткости или в стенах, жесткость которых необходимо обеспечить соответствующими конструктивными мероприятиями, то при пользовании табл. 3 в графу «Толщина стены» следует поставить не полную толщину стены, а лишь ту ее часть, которая остается за вычетом глубины борозды. Чтобы без сложных статических расчетов определить допустимые габариты борозд и ниш в продольных и поперечных стенах, можно воспользоваться табл. 5 норм DIN 1053.
Ниши и борозды следует устраивать в процессе кладки стены, т. е. с соответствующей перевязкой задней стенки ниши с общим массивом стены. Устройство борозд в уже возведенных стенах возможно путем пропиливания кладки специальной фрезой. Выдалбливание ниш и борозд не допускается.
На рис. 54 наглядно проиллюстрированы допустимые габариты борозд и ниш и расстояния между ними (для стены толщиной 36,5 см), согласно требованиям табл. 5.
В случае применения крупноразмерных камней (блоков) устройство вертикальных борозд приводит обычно к возникновению трещин, если ослабление кладки наружной стены делается непосредственно около места перевязки с внутренней стеной. Таких решений следует избегать, так как, согласно табл. 5 DIN 1053, они недопустимы (расстояние от борозды до места перевязки со стеной перпендикулярного направления должно быть не менее 24 см).
В работе Брохера (Научно-исследовательский институт по строительству, Ганновер) сообщается о случае, при котором в наружной стене многоэтажного дома, выложенной из пустотелых легкобетонных блоков, непосредственно рядом с местом примыкания несущей внутренней стены из силикатного кирпича была устроена борозда для стояка отопления. Осложняющим обстоятельством явился тот факт, что внутренняя стена в месте примыкания к наружной была ослаблена наличием дымохода сборной конструкции (из железобетонных элементов). Как видно на рис. 55, в наружной стене появилась вертикальная трещина как результат ослабления перевязки в месте соединения двух стен, выполненных из различных материалов [21].
Здесь мы имеем дело с явным просчетом, допущенным в процессе проектирования здания.
Горизонтальные ниши и борозды особенно опасны, так как они зачастую могут ослабить несущую конструкцию по всему ее поперечному сечению (отдельно стоящие опоры — пилоны, столбы, колонны) или на значительных ее участках (стены) . Очень часто горизонтальные борозды не наносятся на кладочный план, нередко решение о прокладке борозд принимается строителями без консультаций с проектировщиками, а это означает, что такие местные ослабления кладки порой не учитываются статическим расчетом.
Часто применяется способ усиления горизонтальных борозд путем укладки в них металлических профилей корытообразного сечения. Однако, как показали проведенные исследования, этот метод не дает существенного увеличения несущей способности стены в месте ее ослабления, если после укладки в борозду соответствующих инженерных коммуникаций горизонтальные полки швеллера не будут соединены путем приварки вертикальных связей из листового железа (рис. 56, а).
Более эффективной можно считать укладку специальных железобетонных профилей, образующих горизонтальные борозды, в процессе кладки стены. При этом отпадает необходимость проведения каких-либо долбежных работ (рис. 56, б).
Горизонтальные борозды можно устраивать в кладке без статической проверки несущей способности стены лишь в том случае, если их прокладка отвечает требованиям раздела 3.5.3 норм DIN 1053. Эти требования представлены в графической форме на рис. 57 Если стены выкладывают из однопустотных блоков, то в них вообще нельзя допускать устройства горизонтальных борозд; при кладке из многопустотных блоков глубина горизонтальных борозд и ниш не должна превышать 1/3 толщины стены.
Все ниши и борозды, необходимые для прокладки и установки тех или иных инженерных коммуникаций и оборудования, должны соответствовать требованиями норм DIN 1053. Если же эти требования не могут быть выполнены, то, согласно тем же нормам, статический расчет стен следует производить с учетом местных ослаблений. Поэтому в процессе работы над проектом архитектор должен своевременно передавать окончательный план борозд и ниш инже- неру-конструктору, чтобы последний мог учесть их в своих расчетах.
Гибкость. Допускаемые напряжения сжатия для кирпичной стены зависят от прочности кирпича, прочности раствора и от гибкости стены.
Под понятием «гибкость» подразумевается отношение высоты стены к ее толщине (hid); при этом высота стены определяется как расстояние между ее опорами при работе на горизонтальные нагрузки, т. е. практически расстояние между перекрытиями. В этой связи следует особо указать на предписания разд. 7.4.2.4 норм DIN 1053, где говорится, что если каменная стена в своей верхней точке не имеет жесткого закрепления, которое бы препятствовало ее горизонтальному смещению, то при расчете гибкости следует принимать двойную высоту стены (2 К), как показано на рис. 58. На это требование следует обратить внимание при устройстве ненесущих пилонов и выступающих за контур сооружения участков стен.
Если в процессе перестройки или ремонтных работ необходимо с целью уменьшения гибкости увеличить толщину стены или отдельной опоры (столба), то дополнительный слой кладки должен быть соединен с ранее уложенным массивом стены металлическими стяжными болтами.
До начала облицовки надо расчистить швы существующей кладки, чтобы пластичный раствор, укладываемый в шов между новой и старой кладкой, мог проникнуть глубже в швы ранее выложенной стены и обеспечить полноценное сцепление. В верхней части утолщаемой опоры необходимо предусмотреть установку расклиненной железобетонной подушки, через которую должна осуществляться передача нагрузки от перекрытия или прогона.
А.Грассник, В.Хольцапфель, Бездефектное строительство многоэтажных зданий. — М.: Стройиздат, 1980