Стыки конструкций каркасных зданий

СТЫКИ КОНСТРУКЦИЙ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ

Наиболее ответственными местами сборного каркаса являются его узлы, в которых стыкуются между собой отдельные элементы. К ним предъявляют следующие требования: обеспечение надежной работы конструкций, долговечности и простоты устройства, возможности производства работ в зимнее время, точности взаимного расположения элементов.

Выпуски арматуры сваривают  между собой. Более просты стыки  с плоскими торцами колонн, которые армированы сетками и при центральном сжатии могут выдерживать на смятие значительные напряжения, превышающие в несколько раз призменную прочность бетона. Эти стыки в изготовлении проще сферических и приняты для каталога индустриальных изделий. Концы колонн усилены армированием поперечными сварными сетками, плоские торцы имеют центрирующую бетонную площадку, выступающую на 20…25 мм и снабженную сеткой. Выпуски арматуры соединяют сваркой и стык замоноличивают мелкозернистым бетоном или цементным раствором.

При опирании колонн друг на друга через ригели стык осуществляют сваркой стальных закладных деталей, имеющихся в торцах колонн и в обеих опорных плоскостях концов ригелей. Такой тип стыка прост в устройстве и обладает достаточной жесткостью.

Платформенный стык применяют  и для зданий с безригельным каркасом. На колонны монтируют панели перекрытий, затем их соединяют путем сварки имеющихся в их теле закладных деталей.

После установки вышерасполагаемой колонны также соединяют концы сваркой закладных деталей.

Для соединения ригеля с колонной разработан унифицированный стык. Такое сопряжение выполняется «со скрытой консолью». При указанном исполнении стыка в смонтированном виде консоль остается как бы невидимой благодаря тому, что в концах ригеля с нижней стороны предусмотрены четверти для опирания плит. После сварки закладных элементов швы и зазоры между соединяемыми элементами заполняют раствором, и место стыка оштукатуривают.

Стеновые панели в каркасных зданиях, как указывалось выше, могут быть самонесущими (для зданий небольшой этажности) и навесными.

Панели наружных стен устанавливают  относительно модульных координационных  осей с привязками: внутренняя грань стены выносится наружу за модульную ось на 400 мм или внутренняя грань стены заходит внутрь здания на 200 мм за модульную ось. Для зданий с уступом внутренняя плоскость наружных стен размером 1200 и 1800 мм смещается на 220 мм за модульную ось.

Панели опирают на краевой элемент перекрытия (настил-распорку) или на наружный продольный ригель. К колонне стеновые панели крепят с помощью стальных элементов, привариваемых к закладным деталям. Особого внимания требует крепление угловых наружных стеновых панелей с рядовыми (ленточными) и с колонной. При этом используют специально изготовленные стальные элементы, которые как бы связывают панели и колонну между собой.

Все другие конструктивные элементы каркасных зданий (лестницы, санитарно-технические  помещения и др.) также изготовляют с высокой степенью заводской готовности, что позволяет осуществлять монтаж таких зданий в сжатые сроки. Крупнопанельные здания имеют более высокие показатели по сравнению с кирпичными и крупноблочными.

1     ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВИДАХ КЛАДКИ

Каменные конструкции  возводят из природных и искусственных  камней вручную или с помощью  кранов, укладывая их на строительном растворе с соблюдением определенных правил. В зависимости от вида применяемых  камней различают такие виды кладки: кирпичную — из глиняного или  силикатного кирпича, укладываемого  вручную при устройстве сплошных и облегченных стен, столбов, арок, сводов, промышленных печей и труб; мелкоблочную — из природных, бетонных и керамических камней, масса которых допускает укладку их вручную для возведения стен, перегородок и столбов; тесовую — из природных обработанных камней правильной формы, укладываемых вручную или краном при облицовке монументальных зданий и инженерных сооружений; бутовую — из природных камней неправильной формы (бута) и бутобетонную — из бута и бетона, которые применяют для устройства фундаментов, стен подвалов, подпорных стен, а иногда и стен зданий; крупноблочную — из блоков (бетонных, кирпичных или из природного камня), устанавливаемых кранами при возведении фундаментов и стен зданий. Кладку можно выполнять с облицовкой из природных или искусственных камней. Элементы кладки (рис. VI. 1, а). Камень, Уложенный длинной стороной вдоль стены, называется ложком, короткой стороной -— тычком. Ряды кладки, состоящие из камней, Уложенных вдоль граней стены, называются верстами, а заполнение между верстами — забуткой. Если верста состоит из ложков, весь ряд называют ложковым, из тычков — тычковым. Поверхности камней, передающие и воспринимающие усилия, называются постелями, а пространства между камнями в продольном и поперечном направлениях, заполненные раствором, — швами (горизонтальными, вертикальными). Степень заполнения раствором швов в процессе кладки зависит от последующей отделки стен. Если стена в дальнейшем оштукатуривается, то для лучшей связи штукатурного слоя с кладкой швы на глубину 1—1,5 см не заполняют раствором. Такая кладка называется в пустошовку. Если же наружные поверхности стен останутся неоштукатуренными, швы заполняют полностью, придавая им любую форму: выпуклую, вогнутую, прямоугольную, треугольную и др. (рис. VI.1,6). Такая кладка называется под расшивку.

1.1    ПРАВИЛА РАЗРЕЗКИ КЛАДКИ

Фундаменты и стены  зданий, колонны, своды и арки, т. е. конструкции, которые в процессе эксплуатации воспринимают сжимающие  усилия, возводят из камня. Каменная кладка должна представлять собой монолит, в котором уложенные камни  не смещались бы под влиянием действующих  на кладку нагрузок. Для предотвращения возможных перемещений камни  укладывают с соблюдением правил разрезки кладки, обусловливающих расположение рядов кладки, разделение каждого  ряда на отдельные камни и размещение швов в соседних рядах кладки.

Рис. VI. 1. Элементы кладки и  правила разрезки:

а — элементы кладки; о  — расшитые швы; в — воздействие  на кладку наклонной силы: г —  правильное и д — неправильное расположение плоскостей разрезки; е — кладка с перевязкой швов: ж — кладка без перевязки швов; 1 — тычковый ряд; 2 — ложковый ряд; 3 — забутка; 4 — швы; 5 — версты (внутренняя и наружные); 6, 7, 8 — швы (неполный, выпуклый и вогнутый)

Первое правило  разрезки требует, чтобы кладку вели рядами, ограниченными плоскостями, перпендикулярными к направлению действующих сил, или плоскостями, перпендикуляр к которым составил бы с направлением действующих сил угол a, не превышающий 15—17° . Если сила Р будет приложена под меньшим углом к постели камня (рис. VI. 1,б), возникнет горизонтальное усилие Р₂ = Р sin ст, стремящееся сдвинуть камень. Этому сдвигу противодействует сила трения

fP₁ = fP cos a,

где f — коэффициент трения.

Положение камня устойчиво, когда

Р sin a   fP cos a, (VI. 1)

откуда tg a   f.

Коэффициент трения f = tgj, где j — угол трения камня по камню, равный 30—35°. Подставив в неравенство значение f, получим tg a < tg j, откуда a < j, т. е. a < 30—35°, а с учетом запаса прочности угол a не должен превышать j/2 = 15¸17°.

Второе правило  разрезки предусматривает, что внутри каждого ряда плоскости (вертикальные швы), разграничивающие одни камни от других, должны быть перпендикулярны к постели. При этом одна система плоскостей должна быть перпендикулярна к лицевой поверхности кладки, а другая — параллельна ей (рис. VI.1,г).

Отступление от этого правила  приводит к тому, что отдельные  камни, работая как клинья (рис. VI. 1,5, камень А), под влиянием действующих  нагрузок стремятся раздвинуть соседние камни. Кроме того, острые углы камней (рис. VI. 1,5, камни Б) легко откалываются. Согласно третьему правилу, вертикальные продольные и поперечные швы в  смежных рядах (или через определенное их количество) не должны совпадать, т. е. должны быть перевязаны (рис. VI. 1,е). Если это правило не соблюдается, нарушается монолитность кладки, и она превращается в отдельные неустойчивые столбы, которые могут расслоиться (рис. VI. 1, ж).

Виды кирпичной кладки. В зависимости от конструкции  стен различают кладку сплошную и  облегченную. При сплошной кирпичной  кладке толщину стен назначают с  учетом устойчивости, прочностных и  теплотехнических требований и принимают  кратной половине кирпича: 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 и З. Среднюю толщину горизонтальных швов принимают 12, а вертикальных — 10 мм. Допускаются швы толщиной не более 15 и не менее 8 мм.

Рис. VI.3. Системы перевязки  сплошных стен, перемычек и облегченных  стен:

а — цепная перевязка; б  — многорядная перевязка; в —  четырехрядная перевязка; г —  рядовая перемычка; д — клинчатая перемычка; е — арочная перемычка из фасонного кирпича; ж — то же, с клиновидными швами; з — кирпично-бетонная кладка; и — кирпично-блочвая кладка; к — кладка с вутообразными растворными диафрагмами; л — колодцевая кладка; 1 — щит опалубки; 2 — кружала из труб и досок: 3 — полосовая или круглая сталь, 4 — клинья.

Стены возводят по двух- или  многорядной системам перевязки  швов, а столбы и узкие простенки  — по четырехрядной. В двухрядной (цепной) системе перевязки чередуют тычковые и ложковые ряды (рис. VI.3,a), при этом каждый поперечный вертикальный шов нижнего тычкового ряда перекрывают кирпичами верхнего ложкового ряда. Для этого кирпичи ложковых рядов смещают в продольном направлении на 1/4, начиная кладку каждого из них трехчетверками (кирпич, в котором отрублена 1/4 часть), а в поперечном — на 1/2 кирпича. Забутку выкладывают из целых кирпичей и половинок.

При многорядной системе  перевязки последовательно чередуют несколько ложковых рядов, перекрываемых одним тычковым. В этом случае вертикальные поперечные швы в смежных ложковых рядах сдвигают на 1/2, а в тычковых —на 1/4 кирпича. Продольные вертикальные швы остаются сквозными на высоту всех ложковых рядов. Количество ложковых рядов кладки зависит от толщины и вида кирпича. Так, при толщине кирпича 65 ммтычковым рядом перекрывают пять ложковых. Такую перевязку называют шестирядной (рис. VI.3,6). Если же толщина кирпича более 65 мм, перевязку ложковых рядов тычковым выполняют через каждые 0,4 м, считая от верха нижнего до низа верхнего тычкового ряда.

Трудоемкость кирпичной  кладки в большой мере зависит  от соотношения количества кирпичей, укладываемых в верстовые ряды и  забутку. Класть забутку легче, чем  верстовые ряды, для которых требуется более высокая квалификация каменщиков. Поэтому многорядная система перевязки, в верстовые ряды которой укладывается в 1,3 раза меньше, а в забутку в 2 раза больше кирпичей (при толщине стены 51 см), проще и выполняется быстрее двухрядной. Кроме того, многорядная система перевязки более экономична, так как требует меньше трехчетверок, на заготовку которых используют целый кирпич. Однако прочность многорядной кладки составляет 94% по сравнению с двухрядной (цепной). Высота возводимой свободно стоящей стены, согласно СНнП III-B.4-72, зависит от толщины и массивности кладки, а также от ветровой нагрузки и может достигать 8 м.

Узкие простенки  и столбы кладут по четырехрядной системе перевязки (рис. VI. 3, в), в которой допускается совпадение поперечных вертикальных швов в трех смежных рядах кладки. Эти швы перевязывают кирпичами каждого четвертого тычкового ряда. Прочность четырехрядной кладки на 3% меньше цепной.

Кладку конструкций из кирпича начинают и заканчивают  тычковыми рядами. Их располагают  также в гнездах под балки, прогоны, фермы, мауэрлаты, на уровне обрезов стен под плиты, в выступающих рядах кладки (карнизы, пояски и др.) независимо от последовательности кладки рядов принятой системы перевязки. Тычковыми рядами связывают верстовые ряды с забуткой, перекрывая продольные швы, поэтому все они должны выполняться из целого кирпича. Столбы и простенки шириной 2,5 кирпича и менее следует выкладывать из отборного кирпича. Кирпич-половняк и кирпичный бой применяют лишь для забутки и малонагруженных каменных конструкций.

Кладка перемычек  и карнизов. Проемы в стенах перекрывают по ходу кладки перемычками. В многоэтажном гражданском и промышленном строительстве они, как правило, сборные железобетонные. В малоэтажных зданиях можно устраивать кирпичные перемычки — рядовые, клинчатые и арочные (рис. VI.3, г—ж). Проемы пролетом до 2 м перекрывают рядовыми и клинчатыми перемычками, до 4 м — арочными. В рядовых перемычках под нижний ряд кирпича укладывают в разостланный по опалубке слой цементного раствора толщиной 2—3 см стальную арматуру из расчета по одному стержню сечением 20 мм² на каждые полкирпича толщины стены (если проект не предусматривает более сильного армирования). Концы стержней, на которых имеются крюки, заделывают в простенки не менее чем на 25см. Опалубку снимают через 5—6 суток.

Клинчатые и арочные перемычки  устраивают из фасонного или обычного кирпича (рис. VI. 3,е,ж). Во втором случае швам придают клинообразную форму (их толщина внизу — не менее 5, вверху — не более 25 мм). Такие перемычки выкладывают по опалубке с двух сторон в направлении от пят к середине. В центральный замковый ряд кирпич должен туго входить и плотно заклинивать перемычку.

При кладке карнизов допускается свес не более чем па 1/3 длины кирпича в каждом ряду, а общий вынос кирпичного неармированного карниза не должен превышать половины толщины стены. Если вынос запроектирован больший, кладку армируют или ведут по железобетонным карнизным плитам, заанкеренным в кладку стены.

Армирование кладки. Несущую способность сплошных стен повышают армированием швов. Толщина таких швов должна превышать диаметр уложенной в них стальной арматуры на 4 ммпри соблюдении средней толщины шва для данной кладки. Столбы и простенки, воспринимающие большие нагрузки, армируют поперек кладки либо в продольном направлении.

Для поперечного армирования применяют проволочные сетки (прямоугольные или «зигзаг»). Расстояние между стержнями сетки диаметром 3—8 мм должно быть не более 120 и не менее 30 мм. При диаметре проволоки более 5 мм применяют сетки «зигзаг» (рис. VI,4,а), располагая их в двух смежных швах кладки так, чтобы направление прутков было взаимно перпендикулярным. Сетки укладывают по проекту, но не реже чем через пять рядов кладки.