Кладка с продольным армированием

Продольное армирование каменной кладки применяется преимущественно для восприятия растягивающих усилий в кладке: при изгибе, внецентренном сжатии, при центральном растяжении и в ряде случаев, когда применение продольной арматуры является более эффективным, чем поперечное, например, в стенах и столбах с большой гибкостью (β>15, или l₀>50), для восприятия динамических усилий и в других случаях.

Продольное армирование состоит из продольных сжатых стержней диаметром не менее 8 мм, растянутых диаметром не менее 3 мм, и хомутов диаметром от 3 до 8 мм.

Различаются два вида армирования:

а) наружное (рис. 1,а), когда арматура располагается снаружи каменной кладки и имеет защитный слой из раствора; раствор для кладки и для защитного слоя должен применяться марки не ниже 25, а в конструкциях, находящихся во влажных помещениях,
а также в открытых и подземных конструкциях — марки не ниже 50;

б) внутреннее, когда арматура располагается внутри кладки (рис. 1,б).

Расположение арматуры внутри кладки создает лучшую защиту арматуры от внешнего воздействия и при пожарах, но ее установка сильно усложняет процесс производства работ, поэтому такое армирование применяется сравнительно редко.

Расположение арматуры снаружи кладки удобно для производства работ, кроме этого, по сравнению с внутренним расположением увеличивается плечо «внутренней пары», что повышает несущую способность элемента и позволяет более эффективно использовать арматуру. При возникновении растягивающих усилий только с одной стороны сечения возможно применение одиночной продольной арматуры.

Расстояние между хомутами при расположении арматуры снаружи должно быть не более 15 диаметров продольной арматуры; при расположении внутри — не более 25 диаметров продольной арматуры. В обоих случаях шаг хомутов должен быть кратным высоте ряда кладки и не превышать 50 см.

В случае стыкования продольной арматуры по высоте элемента в местах стыков хомуты ставятся через 10 диаметров продольной арматуры.

Рис. 1. Продольное армирование кладки

 (а - наружное расположение арматуры без паза и в пазе кладки;

б - внутреннее расположение   арматуры; 1- продольная  арматура; 2 - хомуты)

Толщина защитного  слоя для продольных стержней, установленных снаружи, зависит от вида конструкции и влажности окружающего ее воздуха. Так, в помещениях с нормальной влажностью минимальный защитный слой арматуры в стенах должен быть 15 мм, а в простенках, столбах и перемычках — 20 мм; в этих же конструкциях на открытом воздухе или во влажных помещениях толщина защитного слоя увеличивается на 10 мм.

При расположении арматуры внутри столба продольные стержни ставятся на расстоянии 1/2 кирпича от наружной грани, а швы снаружи расшиваются.

Предельный процент армирования установлен следующий: в сжатой зоне не менее 0,2% и не более 2% от всей площади сечения, в растянутой зоне не менее 0,05%.

Модуль деформаций кладки, армированной продольной арматурой, вычисляется:

а) при определении деформаций рамных систем, при расчете по второму предельному состоянию и для других аналогичных случаев по формуле

E = 0,8αR^н_а.к; (1)

б) при определении усилий в кладке, рассматриваемой в предельном состоянии сжатия, по формуле

E = 0,5αR^н_а.к; (2)

где α - упругая характеристика неармированной кладки;

      R^н_а.к - нормативное сопротивление сжатию продольно армированной кладки, определяемое по формуле;

R^н_а.к = R^н+ (R^н_ар/100), (3)

      р - процент армирования, определяемый по площади сечения арматуры F_a и кладки F; р = 100 (F_a/F).

Расчетное сопротивление кладки сжатию при изгибе и внецентренном сжатии в случае больших эксцентрицитетов для продольно армированных элементов принимаются

R_и = 1,25R, (4)

где R — расчетное сопротивление сжатию неармированной кладки.

При условиях, близких к разрушению, в кладке развиваются большие деформации и происходит нарушение совместной работ кладки и сжатой арматуры. Кладка при наличии в ней сжато арматуры используется не полностью, примерно на 85% от прочности неармированной кладки.