6.3.6. Пример расчета усиления кирпичного столба [22]
Исходные данные
Кирпичный столб реконструируемого здания 0,51×0,51 м.
Расчетная длина элемента Н =4,20 м.
Кирпич марки 75 на растворе марки 50.
Расчетное сопротивление кладки R = 1,3 МПа.
Дополнительная нагрузка при реконструкции здания на столб N = 900 кН.
Цель расчета
Определить возможность эксплуатации кирпичного столба при реконструкции. При необходимости запроектировать усиление.
Порядок расчета
1. Определение расчетной схемы кирпичного столба – см. рис 6.29.
2. Определение фактической несущей способности столба.
3. Проверка условия прочности (Nнес> N) с учетом дополнительной нагрузки при реконструкции.
4. Конструирование схемы усиления кирпичного столба (при необходимости).
5. Проверка условия прочности после усиления кирпичного столба с учетом работы элементов усиления.
6. Уточнение фактических размеров элементов усиления (поперечных планок) при оптимальном проценте армирования сечения μ = 2,5.
Расчет
Рис. 6.29. Расчетная схема кирпичного столба
Определяем несущую способность столба до усиления. Радиус инерции сечения кирпичного столба сечением 51×51см определяем по формуле
см;
Гибкость
столба 
.
Коэффициент j =0,917 (см. табл. 6.11).
Nнес = mgj RA = 1,0·0,917·1,3·103·0,512 = 310,07 кН.
Проверяем условие прочности
Nнес = 310,07 кН < N = 900 кН.
Вывод: прочность столба недостаточна, требуется усиление сечения столба.
Принимаем следующую схему усиления кирпичного столба: 4 равнополочных уголка 80х80х7 мм (площадь сечения одного уголка 10,85 см2, площадь сечения 4 уголков: Аs = 10,85 х 4 = 43,40 см2), установленные вертикально по углам столба, соединенные поперечными планками толщиной 4 мм с шагом 0,25 м по высоте элемента (см. рис.6.24, сечение 1-1).
Определяем прочность кирпичной колонны Nусилнес с учетом работы элементов усиления (см. формулу (6.6))
кН.
Проверяем условие прочности кирпичной колонны после усиления
Nусилнес = 928,41 кН > N = 900 кН.
Вывод: прочность столба после усиления достаточна для восприятия нагрузки при реконструкции здания.
Уточняем фактические размеры элементов усиления.
Площадь металлических поперечных планок толщиной t = 4 мм при проценте армирования сечения столба μ = 2,5 и шаге поперечных планок S = 25 см определим следующим образом:
.
(6.10)
Определяем размеры поперечной планки:
- требуемая минимальная длина планки
lпланк = Аs1/t = 7,97/0,4 = 19,93 см;
- по конструктивным требования длина планки принимается не менее lкон = h-(2 ÷ 3 см) = 51-3 см = 48 см.
Принимаем: длина планки lпланк = 480 мм, ширина планки bпланк.= 50 мм, толщина t = 4 мм.
Площадь поперечной планки
Аконs1 = 48×0,4 = 19,2 см2 > Аs1 = 7,97 см2.
Конструируем металлическую обойму согласно проведенному расчету (см. рис. 6.29 и 6.32).
Усиление каменных конструкций обоймами, связями, поясами пространственной жесткости
На рис. 6.30 показана установка стальных элементов усиления. Как правило, устанавливаемые тяжи и связи снабжаются регулировочными струбцинами для их подтяжки и приведения тяжей в рабочее состояние при их ослаблении.
Усилия в тяжах устанавливают струбцинами, а величину натяжения контролируют динамометрами, в соответствии с произведенными расчетами.
Для обеспечения устойчивости отдельных конструкций из кирпича и блоков, например столбов, колонн, проводят усиление стальными обоймами (см. рис. 6.31).
Рис. 6.30. Схема установки напряженных стальных тяжей в уровне перекрытия
Обоймы для колонн и столбов выполняют из прокатных уголков и горизонтальных планок (сечение подбираются расчетом).
На рис. 6.32 показана схема усиления кирпичного столба (пример расчета см. п.6.3.6).
Обоймы, связи
Рис. 6.31. Схема усиления участка кирпичной стены ниже уровня перекрытия:
1 - стена;
2 - плиты перекрытия;
3 - связующие стержни диаметром 12..14 мм из стали класса АIII;
4 - сварная сетка из проволоки Вр-I диаметром 4...5 мм с размером ячеек не более 150 мм;
5 - трубки для инъекции цементного раствора;
6 - стержни диаметром 12...16 мм из стали А III
Рис. 6.32. Схема усиления кирпичного столба металлической обоймой
Здания, выполненные в кирпиче или из мелких блоков, представляют собой весьма устойчивую и пластичную конструкцию, способную воспринимать значительные деформации разного происхождения без собственного разрушения.
За счет пластичности кладки накапливающиеся напряжения реализуются в виде трещин. При этом стены здания постепенно разделяются на отдельные элементы и блоки, работающие самостоятельно.
Особенно опасны на этой стадии динамические (вибрационные, ударные) воздействия. В таких случаях здание необходимо зафиксировать поясами пространственной жесткости, которые будут воспринимать растягивающие усилия и тем самым предотвращать дальнейшее трещинообразование. Установка дополнительных связей и охватывающих обойм будет способствовать фиксации и сохранению устойчивости элементов здания.