Кирпичные стены каркасных зданий в сейсмике. Стены в сейсмическом районе. Контроль работ при кирпичной кладке стен

ЗДАНИЯ С НЕСУЩИМИ СТЕНАМИ ИЗ КИРПИЧА ИЛИ КАМЕННОЙ КЛАДКИ - СНиП II-7-81 СТРОИТЕЛЬСТВО В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

3.35. Несущие кирпичные и каменные стены должны возводиться, как правило, из кирпичных или каменных панелей или блоков, изготавливаемых в заводских условиях с применением вибрации, или из кирпичной или каменной кладки на растворах со специальными добавками, повышающими сцепление раствора с кирпичом или камнем.

При расчетной сейсмичности 7 баллов допускается возведение несущих стен зданий из кладки на растворах с пластификаторами без применения специальных добавок, повышающих прочность сцепления раствора с кирпичом или камнем.

3.36. Выполнение кирпичной и каменной кладок вручную при отрицательной температуре для несущих и самонесущих стен (в том числе усиленных армированием или железобетонными включениями) при расчетной сейсмичности 9 и более баллов запрещается.

При расчетной сейсмичности 8 и менее баллов допускается выполнение зимней кладки вручную с обязательным включением в раствор добавок, обеспечивающих твердение раствора при отрицательных температурах.

3.37. Расчет каменных конструкций должен производиться на одновременное действие горизонтально и вертикально направленных сейсмических сил.

Значение вертикальной сейсмической нагрузки при расчетной сейсмичности 7-8 баллов следует принимать равным 15%, а при сейсмичности 9 баллов - 30% соответствующей вертикальной статической нагрузки.

Направление действия вертикальной сейсмической нагрузки (вверх или вниз) следует принимать более невыгодным для напряженного состояния рассматриваемого элемента.

3.38. Для кладки несущих и самонесущих стен или заполнения каркаса следует применять следующие изделия и материалы:

а) кирпич полнотелый или пустотелый марки не ниже 75 с отверстиями размером до 14 мм; при расчетной сейсмичности 7 баллов допускается применение керамических камней марки не ниже 75;

б) бетонные камни, сплошные и пустотелые блоки (а том числе из легкого бетона плотностью не менее 1200 кг/м 3) марки 50 и выше;

а) камни или блоки из ракушечников, известняков марки не менее 35 или туфов (кроме фельзитового) марки 50 и выше.

Штучная кладка стен должна выполняться на смешанных цементных растворах марки не ниже 25 в летних условиях и не ниже 50 - в зимних. Для кладки блоков и панелей следует применять раствор марки не ниже 50.

3.39. Кладки в зависимости от их сопротивляемости сейсмическим воздействиям подразделяются на категории.

Категория кирпичной или каменной кладки, выполненной из материалов, предусмотренных п. 3.38. определяется временным сопротивлением осевому растяжению по неперевязанным швам (нормальное сцепление), значение которого должно быть в пределах:

Для повышения нормального сцепления следует применять растворы со специальными добавками.

Требуемое значение необходимо указывать в проекте. При проектировании значение следует назначать в зависимости от результатов испытаний, проводимых в районе строительства.

При невозможности получения на площадке строительства (в том числе на растворах с добавками, повышающими прочность их сцепления с кирпичом или камнем) значения равного или превышающего 120 кПа (1,2 кгс/см 2) применение кирпичной или каменной кладки не допускается.

П р и м е ч а н и е. При расчетной сейсмичности 7 баллов допускается применение кладки из естественного камня при менее 120 кПа (1,2 кгс/см 2), но не менее 60 кПа (0,6 кгс/см 2). При этом высота здания должна быть не более трех этажей, ширина простенков не менее 0,9 м, ширина проемов не более 2 м, а расстояния между осями стен - не более 12 м.

Проектом производства каменных работ должны предусматриваться специальные мероприятия по уходу за твердеющей кладкой, учитывающие климатические особенности района строительства. Эти мероприятия должны обеспечивать получение необходимых прочностных показателей кладки.

3.40. Значения расчетных сопротивлений кладки R р, R ср, R гл по неперевязанным швам следует принимать по СНиП по проектированию каменных и армокаменных конструкций, а по неперевязанным швам - определять по формулам (9) - (11) в зависимости от величины полученной в результате испытаний, проводимых в районе строительства:

R гл = 0,8 (11)

Значения R р, R ср и R гл не должны превышать соответствующих значений при разрушении кладки по кирпичу или камню.

3.41. Высота этажа зданий с несущими стенами из кирпичной или каменной кладки, не усиленной армированием или железобетонными включениями, не должна превышать при расчетной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов соответственно 5; 4 и 3,5 м.

При усилении кладки армированием или железобетонными включениями высоту этажа допускается принимать соответственно равной 6; 5 и 4,5 м.

При этом отношение высоты этажа к толщине стены должно быть не более 12.

3.42. В зданиях с несущими стенами, кроме наружных продольных стен, как правило, должно быть не менее одной внутренней продольной стены. Расстояния между осями поперечных стен или заменяющих их рам должны проверяться расчетом и быть не более приведенных в табл.9.

Таблица 9

П р и м е ч а н и е. Допускается увеличивать расстояния между стенами из комплексных конструкций на 30% против указанных в табл.9.

3.43. Размеры элементов стен каменных зданий следует определять по расчету. Они должны удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 10.

3.44. В уровне перекрытий и покрытий должны устраиваться антисейсмические пояса по всем продольным и поперечным стенам, выполняемые из монолитного железобетона или сборными с замоноличиванием стыков и непрерывным армированием. Антисейсмические пояса верхнего этажа должны быть связаны с кладкой вертикальными выпусками арматуры.

В зданиях с монолитными железобетонными перекрытиями, заделанными по контуру в стены, антисейсмические пояса в уровне этих перекрытий допускается не устраивать.

3.45. Антисейсмический пояс (с опорным участком перекрытия) должен устраиваться, как правило, на всю ширину стены; в наружных стенах толщиной 500 мм и более ширина пояса может быть меньше на 100-150 мм. Высота пояса должна быть не менее 150 мм, марка бетона - не ниже 150.

Антисейсмические пояса должны иметь продольную арматуру 4d 10 при расчетной сейсмичности 7-8 баллов и не менее 4d 12 - при 9 баллах.

3.46. В сопряжениях стен в кладку должны укладываться арматурные сетки с общей площадью сечения продольной арматуры не менее 1 см 2 , длиной 1,5 м через 700 мм по высоте при расчетной сейсмичности 7-8 баллов и через 500 мм - при 9 баллах.

Участки стен и столбы над чердачным перекрытием, имеющие высоту более 400 мм, должны быть армированы или усилены монолитными железобетонными включениями, заанкеренными в антисейсмический пояс.

Кирпичные столбы допускаются только при расчетной сейсмичности 7 баллов. При этом марка раствора должна быть не ниже 50, а высота столбов - не более 4 м. В двух направлениях столбы следует связывать заанкеренными в стены балками.

3.47. Сейсмостойкость каменных стен здания следует повышать сетками из арматуры, созданием комплексной конструкции, предварительным напряжением кладки или другими экспериментально обоснованными методами.

Вертикальные железобетонные элементы (сердечники) должны соединяться с антисейсмическими поясами.

Железобетонные включения в кладку комплексных конструкций следует устраивать открытыми не менее чем с одной стороны.,

Таблица 10

При проектировании комплексных конструкций как каркасных систем антисейсмические пояса и их узлы сопряжения со стойками должны рассчитываться и конструироваться как элементы каркасов с учетом работы заполнения. В этом случае предусмотренные для бетонирования стоек пазы должны быть открытыми не менее чем с двух сторон. Если комплексные конструкции выполняются с железобетонными включениями по торцам простенков, продольная арматура должна быть надежно соединена хомутами, уложенными в горизонтальных швах кладки. Бетон включений должен быть не ниже марки 150, кладка должна выполняться на растворе марки не ниже 50, а количество продольной арматуры не должно превышать 0,8% площади сечения бетона простенков.

П р и м е ч а н и е. Несущая способность железобетонных включений, расположенных по торцам простенков, учитываемая при расчете на сейсмическое воздействие, не должна учитываться при расчете сечений на основное сочетание нагрузок.

3.48. В зданиях с несущими стенами первые этажи, используемые под магазины и другие помещения, требующие большой свободной площади, следует выполнять из железобетонных конструкций.

3.49. Перемычки должны устраиваться, как правило, на всю толщину стены и заделываться в кладку на глубину не менее 350 мм. При ширине проема до 1,5 м заделка перемычек допускается на 250 мм.

3.50. Балки лестничных площадок следует заделывать в кладку на глубину не менее 250 мм и заанкеривать.

Необходимо предусматривать крепления ступеней, косоуров, сборных маршей, связь лестничных площадок с перекрытиями. Устройство консольных ступеней, заделанных в кладку, не допускается. Дверные и оконные проемы в каменных стенах лестничных клеток при расчетной сейсмичности 8-9 баллов должны иметь, как правило, железобетонное обрамление.

3.51. В зданиях высотой три и более этажей с несущими стенами из кирпича или каменной кладки при расчетной сейсмичности 9 баллов выходы из лестничных клеток следует устраивать по обе стороны здания.

Следует предъявлять повышенные требования к качеству применяемых стеновых каменных материалов и строительного раствора. Поверхности камня, кирпича или блока перед укладкой должны быть очищены от пыли. В растворах, предназначенных для возведения каменной кладки, в качестве вяжущего следует применять портландцемент.

До начала каменных работ строительная лаборатория определяет оптимальное соотношение между величиной предварительного увлажнения местного стенового каменного материала и водосодержанием растворной смеси. Растворы применяют с высокой водоудерживающей способностью (водоотделение не более 2%). Применение цементных растворов без пластификаторов не допускается.

Кладку из кирпича и керамических щелевых камней выполняют с соблюдением следующих дополнительных требований: кладку каменных конструкций возводят на всю толщину конструкций в каждом ряду; горизонтальные, вертикальные, поперечные и продольные швы кладки заполняют раствором полностью с подрезкой раствора на наружных сторонах кладки; кладку стен в местах взаимного примыкания возводят одновременно; тычковые ряды кладки, в том числе забутовочные, выкладывают из целого камня и кирпича; временные (монтажные) разрывы в возводимой кладке оканчивают наклонной штрабой и располагают вне мест конструктивного армирования стен.

При армировании кирпичной кладки (столбов) необходимо следить за тем, чтобы толщина швов, в которых расположена арматура, превышала диаметр арматуры не менее чем на 4 мм при соблюдении средней толщины шва для данной кладки. Диаметр проволоки поперечных сеток для армирования кладки допускается не менее 3 и не более 8 мм. При диаметре проволоки более 5 мм следует применять сетку «зигзаг». Применение отдельных стержней (укладываемых взаимно перпендикулярно в смежных швах) вместо связанных или сваренных прямоугольных сеток или сеток «зигзаг» запрещается.

Чтобы контролировать укладку арматуры при сетчатом армировании столбов и простенков, концы отдельных стержней (не менее двух) в каждой сетке следует выпускать из горизонтальных швов кладки на 2-3 мм.

В процессе каменной кладки производитель работ или мастер должен следить за тем, чтобы способы закрепления прогонов, балок, настилов и панелей перекрытий в стенах и на столбах соответствовали проекту. Концы разрезных прогонов и балок, опирающихся на внутренние стенки и столбы, должны быть соединены и заделаны в кладку; под концы прогонов и балок по проекту укладывают железобетонные или металлические подкладки.

При кладке рядовых или клинчатых перемычек следует использовать только отборный целый кирпич и применять раствор марки 25 и выше. Перемычки заделывают в простенки на расстояние не менее 25 см от откоса проема. Под нижний ряд кирпича в слой раствора укладывают пачечное железо или стальную проволоку диаметром 4–6 мм из расчета один стержень сечением 0,2 см2 на каждую часть перемычки толщиной в полкирпича, если проектом не предусмотрено более сильное армирование.

При кладке карниза свес каждого ряда не должен превышать 1/3 длины кирпича, а общий вынос карниза – половины толщины стены. Карнизы с большим выносом следует армировать или выполнять по железобетонным плитам и т. д., укрепляя их анкерами, заделанными в кладку.

Кирпичная кладка стен должна вестись в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01-87 . В процессе производства кирпичной кладки осуществляют приемку по акту скрытых работ. К скрытым работам, подлежащим приемке, относятся: выполненная гидроизоляция; установленная арматура; участки кладки в местах опирания прогонов и балок; произведенная установка закладных частей – связей, анкеров и др.; крепление карнизов и балконов; защита от коррозии стальных элементов и деталей, заделанных в кладку; заделка концов прогонов и балок в стенах и столбах (наличие опорных плит, анкеров и других необходимых деталей); осадочные швы; опирание плит перекрытий на стены и др.

При возведении каменных конструкций в сейсмических районах к материалам предъявляют дополнительные требования:

Поверхности камня, кирпича перед укладкой должны быть очищены от пыли;

В растворах, предназначенных для возведения каменной кладки, в качестве вяжущего следует применять портландцемент;

В качестве заполнителя в растворных смесях должен применяться природный песок; допускается применение мелкозернистых и барханных песков, обогащенных просеянными отходами камнедобычи крупностью 1,5-2,5 мм; применять цементные растворы без пластификаторов не допускается;

При выборе цементов для растворов необходимо учитывать влияние температуры воздуха на сроки их схватывания. Кладку из кирпича и керамических камней следует выполнять, соблюдая следующие дополнительные требования: кладку каменных конструкций следует выполнять на всю толщину конструкции в каждом ряду; горизонтальные, вертикальные поперечные и продольные швы кладки должны заполняться раствором полностью с подрезкой раствора на наружных сторонах кладки;

Кладку стен в местах их взаимного примыкания возводят только одновременно;

Тычковые ряды кладки, в том числе забутовочные ряды, укладывают из целого камня и кирпича;

Кладку кирпичных столбов и простенков шириной 2,5 кирпича и менее следует выполнять только из целого кирпича, за исключением случаев, когда неполномерный кирпич нужен для перевязки швов кладки;

Временные разрывы в возводимой кладке должны оканчиваться только наклонной штрабой и располагаться вне мест конструктивного армирования стен; отогнутые концы вертикальных связей антисейсмического пояса следует выпускать (для контроля) на одну из внутренних поверхностей возводимой стены.

При приемке каменных конструкций, выполняемых в сейсмических районах, промежуточной приемке подлежат выполненные работы по устройству армированного пояса в уровне верха фундаментов, поэтажных антисейсмических поясов, крепления тонких стен и перегородок, а также прочность сцепления раствора со стеновым каменным материалом.

Особое внимание при выполнении каменной кладки в условиях сухого и жаркого климата уделяют сохранению подвижности раствора до его укладки в конструкцию. С этой целью предохраняют раствор от потерь влаги, расслаивания и разогрева солнечными лучами в процессе транспортирования раствора и самого процесса кладки.

Керамический кирпич перед укладкой в конструкцию необходимо обильно смачивать или погружать в воду на время, необходимое для оптимального увлажнения. При перерывах в каменной кладке нельзя оставлять слой раствора на свежевыложенной кладке, продолжение кладки после перерыва необходимо начинать с обильного смачивания поверхности кладки водой. Для защиты кладки от преждевременного испарения влаги из раствора выложенную часть конструкции накрывают влагоемкими материалами, периодически увлажняют, при возможности дополнительно устраивают солнцезащитные покрытия.

В этих условиях необходимо сохранить жизнеспособность раствора до его укладки. Потеря воды из раствора через испарение в период транспортировки и хранения приводит к резкому снижению его подвижности и ускорению процессов гидратации цемента, влияющих отрицательно на качестве и трудоемкость кладки.
Основными мероприятиями, направленными на поддержание жизнеспособности раствора, являются: применение цемента, имеющего продолжительные сроки схватывания, использование водоудерживайщих добавок при приготовлении раствора, транспортировка и хранение раствора
на объекте в закрытых емкостях или укрытым влагоизоляционным материалом.
Обязательным является увлажнение кирпича перед укладкой.

При реконструкции существующих зданий нередко возникает необходимость повышения общей устойчивости и монолитности кладки, увеличение прочностных характеристик элементов кладки, замена отдельных участков ослабленной кладки.

Повышение монолитности каменной кладки производят при возникновении в ней трещин. Заделывают их путем нагнетания цементного или полимерного раствора через специально подготовленные отверстия. Отверстия в кладке устраивают на вертикальных и наклонных участках - через 0,8...1,5 м, на горизонтальных участках - через 0,2...0,5 м. Цементный раствор нагнетается растворонасосом, полимерный состав инъецируется в кладку из специального баллона ручным шприцем.

Технологическое выполнение процесса при разных методах одинаково. В конструкции кладки сверлят отверстия диаметром 25...35 мм, в которые вставляют стальные трубки длиной 15...20 см, заделываемые в кладку цементным раствором. Имеющиеся на поверхности трещины заделывают (замазывают) цементно-песчаным раствором. Через сутки приступают, к инъецированию, которое ведут горизонтальными ярусами снизу вверх.

Повышение несущей способности каменной кладки осуществляют усилением ее обоймами, которые значительно снижают поперечное расширение кладки и увеличивают сопротивляемость кладки воздействию продольной силы.

Стальную обойму применяют для усиления прямоугольных простенков и столбов. Она состоит из вертикальных стальных уголков, устанавливаемых на растворе по углам усиливаемого элемента и хомутов из полосовой или круглой стали, приваренных или прикрепленных к уголкам на болтах. Полученное конструктивное решение тщательно зачеканивается жестким цементно-песчаным раствором, часто по металлической сетке.

Железобетонная обойма включает вертикальные арматурные стержни диаметром 6... 12 мм с поперечными хомутами диаметром 4...10 мм, расположенными на расстоянии между ними 100...150 мм; обетонирование - по расчету, но обычно в пределах 60... 120 мм.

Армированная растворная обойма аналогична железобетонной, но в ней арматурный каркас покрывается слоем цементно-песчаной штукатурки толщиной 30...40 мм. Этот тип обоймы может быть использован для усиления элементов любого поперечного сечения, когда не требуется большая степень усиления. Достоинства растворной обоймы малая толщина, меньшая трудоемкость и стоимость устройства по сравнению с железобетонной обоймой.

Для местного усиления стен и перегородок применяют прокатные профили. С двух сторон стены устанавливают балки из швеллера или двутавра и они стягиваются болтами. Оштукатуривание цементно-песчаным раствором осуществляют по металлической сетке.

Замена элементов каменных конструкций производится, когда нецелесообразно применять другие способы усиления. Замена конструкций требует предварительного устройства их временного крепления на период производства работ, после чего допускается разборка сильно поврежденной кладки и выполнение новой. Не допускается одновременная разборка рядом стоящих простенков. В процессе кладки горизонтальные швы армируются стальными сетками, работы выполняются на кирпиче и растворе повышенных марок.

Часто под действием агрессивных грунтовых вод разрушению подвергаются фундаменты и стены подвалов.

Один ученый образно сказал о сейсмике, что «вся наша цивилизация строится и развивается на крышке котла, внутри которого кипят страшные, необузданные тектонические стихии, и никто не застрахован оттого, что хотя бы раз в жизни не окажется на этой прыгающей крышке».

Эти "весёлые" слова довольно вольно трактуют проблему. Существует строгая наука, называемая сейсмологией («сейсмос» по-гречески означает «землетрясение», а термин этот ввёл в употребление около 120 лет назад ирландский инженер Роберт Мале), согласно которой причины возникновения землетрясений можно разделить на три группы:

· Карстовые явления. Это растворение карбонатов, содержащихся в грунте, образование полостей, способных обрушиться. Землетрясения, вызванные этим явлением, обычно имеют небольшую силу.

· Вулканическая деятельность. В качестве примера можно привести землетрясение, вызванное извержением вулкана Кракатау в проливе между островами Ява и Суматра в Индонезии в 1883 году. На 80 км в воздух поднялся пепел, его выпало свыше 18 км 3 , это вызывало в течение нескольких лет яркие зори. Извержение и морская волна высотой свыше 20 м привели к гибели десятков тысяч человек на соседних островах. Но всё же землетрясения, вызванные вулканической деятельностью, наблюдаются относительно редко.

· Тектонические процессы. Именно из-за них и происходит большинство землетрясений на Земном шаре.

«Тектоникос» в переводе с греческого - «строить, строитель, строение». Тектоника – наука о строении земной коры, самостоятельная отрасль геологии.

Существует геологическая гипотеза фиксизма, исходящая из представлений о незыблемости (фиксированности) положений континентов на поверхности Земли и о решающей роли вертикально направленных тектонических движений в развитии земной коры.

Фиксизм противопоставляется мобилизму – геологической гипотезе, впервые высказанной немецким геофизиком Альфредом Вегенером в 1912 году и предполагающей большие (до нескольких тыс. км) горизонтальные перемещения крупных литосферных плит. Наблюдения из космоса позволяют говорить о безусловной правоте этой гипотезы.

Земная кора – верхняя оболочка Земли. Различают материковую кору (толщиной от 35…45 км под равнинами, до 70 км в области гор) и океаническую (5…10 км). В строении первой имеются три слоя: верхний осадочный, средний, называемый условно «гранитным», и нижний «базальтовый»; в океанической коре «гранитный» слой отсутствует, а осадочный имеет уменьшенную мощность. В переходной зоне от материка к океану развивается кора промежуточного типа (субматериковая или субокеаническая). Между земной корой и ядром Земли (от поверхности Мохоровичича до глубины 2900 км) располагается мантия Земли, составляющая 83 % объёма Земли. Предполагают, что она в основном сложена оливином; благодаря высокому давлению вещество мантии, по-видимому, находится в твердом кристаллическом состоянии, за исключением астеносферы, где оно, возможно, аморфно. Температура мантии 2000…2500 о С. Литосфера включает земную кору и верхнюю часть мантии.

Граница раздела между земной корой и мантией Земли выявлена югославским сейсмологом А. Мохоровичичем в 1909 году. Скорость продольных сейсмических волн при переходе через эту поверхность возрастает скачком с 6,7…7,6 до 7,9…8,2 км/с.

Согласно теории "плоскостной тек­тоники" (или «тектоники плит») канадских учёных Форте и Митровица, земная кора по всей толщине и даже несколько ниже поверхности Мохоровичича разделена тре­щинами на плоскости-платформы (тектонические литосферные плиты), которые несут на себе груз океанов и континентов. Выявлено 11 крупных плит (Африканская, Индийская, Северо-Американская, Южно-Американская, Антарктическая, Евразиатская, Тихоокеанская, Карибская, плита Кокос западнее Мексики, плита Наска западнее Южной Америки, Аравийская) и множество мелких. Плиты имеют разное расположение по высоте. Швы между ними (так называемые сейсми­ческие разломы) заполнены значительно менее прочным материалом, чем материал плит. Плиты как бы плавают в земной мантии и непрерывно сталкивают­ся одна с другой краями. Есть карта-схема, на которой показаны направления перемещений тектонических плит (условно относительно Африканской плиты).

По Н. Колдеру существуют три типа стыков между плитами:

Расщелина, образующаяся при отходе плит друг от друга (Северо-Американской от Евразиатской). Это приводит к ежегодному увеличению расстояния между Нью-Йорком и Лондоном на 1 см;

Жёлоб – океаническая впадина по границе плит при их сближении, когда одна из них изгибается и погружается под край другой. Так случилось 26 декабря 2004 года западнее острова Суматра при столкновении Индийской и Евразиатской плит;

Трансформный разлом – скольжение плит относительно друг друга (Тихоокеанской относительно Северо-Американской). Американцы грустно шутят, что Сан-Франциско и Лос-Анджелес рано или поздно соединятся, так как находятся на разных берегах сейсмического разлома Сен-Андреас (Сан-Франциско - на Северо-Американской плите, а узкий Калифорнийский участок вместе с Лос-Анджелесом – на Тихоокеанской) длиной около 900 км и движутся навстречу друг другу со скоростью 5 см/год. Когда в 1906 г. здесь прои­зошло землетрясение, то 350 км из указанных 900 сместились и зас­тыли со смещением сразу до 7 м. Есть фотография, на которой видно, как у одного калифорнийского фермера одна часть забора сместилась по линии разлома относительно другой. По предсказаниям некоторых сейсмологов в результате катастро­фического землетрясения полуостров Калифорния может оторваться от материка вдоль Калифорнийского залива и превратиться в остров или вообще уйти на дно океана.

Большинство сейсмологов связывают возникновение землетрясений с внезапным высвобождением энергии упругой деформации (теория упругого высвобождения). Согласно этой теории, в районе разлома происходят длительные и очень медленные деформации – тектоническое движение. Оно приводит к накоплению напряжений в материале плит. Напряжения растут-растут и в определённый момент времени достигают предельного для прочности пород значения. Происходит разрыв пород. Разрыв вызывает внезапное быстрое смещение плит – толчок, упругую отдачу, вследствие чего возникают сейсмические волны. Таким образом, длительные и очень медленные тектонические движения переходят при землетрясении в движения сейсмические. Они имеют большую скорость из-за быстрой (в течение 10…15 с) «разрядки» накопленной огромной энергии. Максимальная зафиксированная на Земле энергия землетрясения – 10 18 Дж.

Тектонические движения происходят на значительной длине стыка плит. Разрыв же пород и вызванные им сейсмические движения происходят на каком-то локальном участке стыка. Этот участок может располагаться на разной глубине от поверхности Земли. Указанный участок называют очагом или гипоцентральной областью землетрясения, а точку этой области, где начался разрыв – гипоцентром или фокусом.

Иногда не вся накопившаяся энергия «разряжается» сразу. Неосвободившаяся часть энергии вызывает в новых связях напряжения, которые через некоторое время достигают на отдельных участках предельного для прочности пород значения, вследствие чего возникает афтершок – новый разрыв и новый толчок, однако меньшей силы, чем в момент основного землетрясения.

Землетрясениям предшествуют более слабые толчки – форшоки. Их появление связано с достижением в массиве таких уровней напряжений, при которых происходят местные разрушения (в наиболее слабых участках породы), но основная трещина образоваться ещё не может.

Если очаг землетрясения располагается на глубине до 70 км, то такое землетрясение называют нормальным, при глубине более 300 км – глубокофокусным. При промежуточной глубине очага и землетрясения называют промежуточными. Глубокофокусные землетрясения редки, они происходят в области океанических впадин, отличаются большой величиной выделенной энергии и, следовательно, наибольшим эффектом проявления на поверхности Земли.

Эффект проявления землетрясения на поверхности Земли, а следовательно, и их разрушительный эффект зависят не только от величины энергии, выделяющейся при внезапном разрыве материала в очаге, но и от гипоцентрального расстояния. Оно определяется как гипотенуза прямоугольного треугольника, катетами которого являются эпицентральное расстояние (расстояние от точки на поверхности Земли, где определяется интенсивность землетрясения, до эпицентра – проекции гипоцентра на поверхность Земли) и глубина гипоцентра.

Если на поверхности Земли вокруг эпицентра найти точки, где землетрясение проявляется с одинаковой интенсивностью, и соединить их между собой линиями, то получатся замкнутые кривые – изосейты. Вблизи эпицентра форма изосейт в известной мере повторяет форму очага. По мере удаления от эпицентра интенсивность эффекта ослабевает, и закономерность этого ослабления зависит от энергии землетрясения, особенностей очага и среды прохождения сейсмических волн.

Во время землетрясений поверхность Земли испытывает вертикальные и горизонтальные колебания. Вертикальные колебания очень существенны в эпицентральной зоне, однако уже на сравнительно небольшом расстоянии от эпицентра их значение быстро падает, и здесь в основном приходится считаться с горизонтальными воздействиями. Так как случаи расположения эпицентра в черте или вблизи поселений редки, то до последнего времени при проектировании в основном учитывались только горизонтальные колебания. По мере увеличения плотности застройки опасность расположения эпицентров в черте населённых пунктов соответственно возрастает, и поэтому с вертикальными колебаниями приходится также считаться.

В зависимости от эффекта проявления землетрясения на поверхности Земли их классифицируют по интенсивности в баллах, которая определяется по различным шкалам. Всего таких шкал было предложено около 50 шкал. К числу одних из первых относятся шкалы Росси-Фореля (1883 г.) и Меркалли-Канкани-Зиберга (1917 г.). Последняя шкала и сейчас применяется в некоторых европейских странах. В США с 1931 г. применяют модифицированную 12- балльную шкалу Меркалли (кратко ММ). У японцев своя 7-балльная шкала.

У всех на слуху шкала Рихтера. Но она не имеет никакого отношения к классификации по интенсивности в баллах. Предложена она была в 1935 г. американским сейсмологом Ч. Рихтером и теоретически обоснована совместно с Б. Гутенбергом. Это шкала магнитуд – условной характеристики энергии деформаций, выделяемой очагом землетрясения. Магнитуду находят по формуле

где - максимальная амплитуда смещения в сейсмической волне, измеренная при рассматриваемом землетрясении на некотором удалении (км) от эпицентра, мкм (10 -6 м);

Максимальная амплитуда смещения в сейсмической волне, измеренная при некотором очень слабом («нулевом» землетрясении) на некотором удалении (км) от эпицентра, мкм (10 -6 м).

При использовании для определения амплитуд смещений поверхностных волн, фиксируемых станциями наблюдения, принимают

Эта формула даёт возможность по , измеренной всего одной станцией, найти величину , зная . Если, например, 0,1 м = 10 5 мкм и200 км, 2,3 , то

Шкалу Ч. Рихтера (классификацию землетрясений по магнитуде) можно представить в виде таблицы:

Таким образом, магнитуда лишь хорошо характеризует происшедшее явление в очаге землетрясения, но не даёт информации о разрушительном эффекте его на поверхности Земли. Это – «прерогатива» других, уже названных шкал. Поэтому заявление председателя Совмина СССР Н.И. Рыжкова после Спитакского землетрясения о том, что «сила землетрясения составила 10 баллов по шкале Рихтера » лишено смысла. Да, интенсивность землетрясения, действительно, была равна 10 баллам, но по шкале MSK-64.

Международная шкала Института Физики Земли им. О.Ю. Шмидта АН СССР MSK-64 была создана в рамках ЕЭС С.В. Медведевым (СССР), Шпонхоером (ГДР) и Карником (ЧССР). По первым буквам фамилий авторов она и названа – MSK. Год создания, понятно из названия, 1964. В 1981 г. шкалу модифицировали, и она стала называться MSK-64 * .

Шкала содержит инструментальную и описательную части.

Решающей для оценки интенсивности землетрясений является инструментальная часть. Она основана на показаниях сейсмометра – прибора, фиксирующего с помощью сферического упругого маятника максимальные относительные смещения в сейсмической волне. Период собственных колебаний маятника подобран так, чтобы он был примерно равен периоду собственных колебаний малоэтажных зданий – 0,25 с.

Классификация землетрясений согласно инструментальной части шкалы:

Из таблицы видно, что ускорение грунта при 9 баллах – 480 см/с 2 , что составляет почти половину = 9,81 м/с 2 . Каждому баллу соответствует увеличение ускорения грунта в два раза; при 10 баллах оно равнялось бы уже .

Описательная часть шкалы состоит из трёх разделов. В первом интенсивность классифицирована по степени повреждений зданий и сооружений, выполненных без антисейсмических мер. Во втором разделе описаны остаточные явления в грунтах, изменение режима грунтовых и подземных вод. Третий раздел назван «прочие признаки», в который входит, например, реакция людей на землетрясение.

Оценка повреждений дана для трёх типов зданий, возводимых без антисейсмических усилений:

Классификация степени повреждений:

При наличии в конструкциях зданий антисейсмических усилений, соответствующих интенсивности землетрясений, их повреждения должны быть не выше 2-й степени.

Повреждения зданий и сооружений, возведённых без антисейсмических мер:

Остаточные явления в грунтах, изменение режима грунтовых и подземных вод:

Прочие признаки:

Соответствие между шкалами Ч. Рихтера и MSK-64 * (магнитудой землетрясения и его разрушительными последствиями на поверхности Земли) можно в первом приближении отобразить в следующем виде:

Ежегодно происходит от 1 до 10 млн. столкновений плит (землетрясений), многие из них человек даже не ощущает, последствия других сравнимы с ужасами войны. Статистика мировой сейсмичности за ХХ век показывает, что количество землетрясений с магнитудой 7 и выше колебалось от 8 в 1902 г. и 1920 г. до 39 в 1950 г. Среднее число землетрясений с магнитудой 7 и выше – 20 в год, с магнитудой 8 и выше – 2 в год.

Летопись землетрясений указывает на то, что географически они сосредоточены в основном по так называемым сейсмическим поясам, практически совпадающим с разломами и примыкающим к ним.

75 % землетрясений приходится на Тихоокеанский сейсмический пояс, охватывающий практически по периметру весь Тихий океан. Вблизи наших Дальневосточных границ он проходит через Японские и Курильские острова, остров Сахалин, Камчатский полуостров, Алеутские острова до залива Аляска и далее простирается вдоль всего западного побережья Северной и Южной Америки, включая Британскую Колумбию в Канаде, штаты Вашингтон, Орегон и Калифорния в США, Мексику, Гватемалу, Сальвадор, Никарагуа, Коста-Рику, Панаму, Колумбию, Эквадор, Перу и Чили. Чили и без того неудобная страна, протянувшаяся узкой полоской на 4300 км, так к тому же протянулась она вдоль разлома между плитой Наска и Южно-Американской плитой; и тип стыка здесь самый опасный – второй.

23 % землетрясений происходит в Альпийско-Гималайском (другое название – Средиземноморско-Трансазиатский) сейс­мическом поясе, к которому в частности относится Кавказ и ближай­ший к нему Анатолийский разлом. Аравийская плита, перемещающаяся в северо-восточном направлении, «таранит» Евразиатскую плиту. Сейсмологи регистрируют постепенную миграцию потенциальных эпицентров землетрясений с территории Турции в сторону Кавказа.

Есть теория, что предвестником землетрясений является увеличение напряженного состояние земной коры, которая, сжимаясь, как губка, выталкивает из себя воду. Гидрогео­логи при этом регистрируют повышение уровня грунтовых вод. Перед Спитакским землетрясением уровень грунтовых вод на Кубани и в Адыгее поднялся на 5-6 м и с тех пор практически сохранился; при­чину этого приписывали Краснодарскому водохранилищу, но сейсмоло­ги считают иначе.

Лишь около 2 % землетрясений происходит на остальной терри­тории Земли.

Самые сильные землетрясения с 1900 г.: Чили, 22 мая 1960 г. – магнитуда 9,5; полуостров Аляска, 28 марта 1964 г. - 9,2; у острова. Суматра, 26 декабря 2004 г. - 9,2, цунами; Алеутские острова, 9 марта 1957 г. – 9,1; Камчатский полуостров, 4 ноября 1952 г. – 9,0. В десятку сильнейших входят землетрясения также на Камчатском полуострове 3 февраля 1923 г. – 8,5 и на Курильских островах 13 октября 1963 г. – 8,5.

Ожидаемая для каждого района максимальная величина интенсивности называется сейсмичностью. Существует схема сейсмического районирования и список сейсмичности населённых пунктов России.

Мы с Вами живём в Краснодарском крае.

В 70-е годы большая его часть, согласно карте сейсмического районирования территории СССР по СНиП II-A.12-69, не относилась к зонам с высокой сейсмичностью, лишь узкая полоска побережья Чёрного моря от Туапсе до Адлера считались сейсмоопасной.

В 1982 году, согласно СНиП II-7-81, зона повышенной сейсмичности удлинилась за счёт включения в неё городов Геленджика, Новороссийска, Анапы, части Таманского полуострова; расширилась она и в глубь суши – до г. Абинска.

23 мая 1995 года замминистра Минстроя РФ С.М. Полтавцевым всем руководителям республик, главам администраций краёв и областей Северного Кавказа, НИИ, проектным и строительным организациям был направлен Список населённых пунктов Северного Кавказа с указанием принятой для них новой сейсмичности в баллах и повторяемости сейсмических воздействий. Этот Список был утверждён РАН 25 апреля 1995 года в соответствии с Временной схемой сейсмического районирования Северного Кавказа (ВССР-93), составленной в Институте Физики Земли по поручению правительства после катастрофического Спитакского землетрясения 7 декабря 1988 года.

Согласно ВССР-93, теперь уже большая часть территории Краснодарского края, за исключением северных его районов, попала в сейсмоактивную зону. Для Краснодара интенсивность землетрясений стала составлять 8 3 (индексы 1, 2 и 3 соответствовали средней повторяемости землетрясений один раз за 100, 1000 и 10000 лет или вероятности 0,5; 0,05; 0,005 в ближайшие 50 лет).

До сих пор существуют разные точки зрения о целесообразности или нецелесообразности столь резкого изменения оценки потенциальной сейсмической опасности в крае.

Интересен анализ карт, на которых показаны места 100 последних землетрясений на территории края с 1991 года (в среднем 8 землетрясений в год) и последних 50 землетрясений с 1998 года (также в среднем 8 землетрясений в год). Большинство землетрясений по-прежнему происходили в акватории Черного моря, но наблюдалось и их «углубление» на сушу. Три самых сильных землетрясения наблюдались в районе п. Лазаревского, на трассе Краснодар-Новороссийск и на границе Краснодарского и Ставропольского краёв.

В целом землетрясения в нашем регионе можно охарактеризовать как довольно частые, но не очень сильные. Удельная энергия их на единицу площади (в 10 10 Дж/км 2) составляет менее 0,1. Для сравнения: в Турции -1…2, в Закавказье – 0,1…0,5, на Камчатке и Курилах – 16, в Японии – 14…15,9.

С 1997 года интенсивность сейсмических воздействий в баллах для районов строительства стали принимать на основе комплекта карт общего сейсмического районирования территории РФ (ОСР-97), утверждённых РАН. Указанный комплект карт предусматривает осуществление антисейсмических мероприятий при строительстве объектов и отражает 10%- (карта А), 5%- (карта В) и 1%-ную (карта С) вероятность возможного превышения (или соответственно 90%-, 95%- и 99%-ную вероятность непревышения) в течение 50 лет указанных на картах значений сейсмической активности. Эти же оценки отражают 90%-ную вероятность непревышения значений интенсивности в течение 50 (карта А), 100 (карта В) и 500 (карта С) лет. Эти же оценки соответствуют повторяемости таких землетрясений в среднем один раз в 500 (карта А), 1000 (карта В) и 5000 (карта С) лет. Согласно ОСР-97, для Краснодара интенсивность сейсмических воздействий составляет 7, 8, 9.

Комплект карт ОСР-97 (А, В, С) позволяет оценивать на трёх уровнях степень сейсмической опасности и предусматривает осуществление антисейсмических мероприятий при строительстве объектов трёх категорий, учитывающих ответственность сооружений:

карта А – массовое строительство;

карты В и С – объекты повышенной ответственности и особо ответственные объекты.

Приведём выборку из списка населённых пунктов Краснодарского края, расположенных в сейсмических районах, с указанием расчётной сейсмической интенсивности в баллах шкалы MSK-64 * :

Согласно ОСР-97, для г. Краснодара интенсивность сейсмических воздействий составляет 7, 8, 9. То есть произошло снижение сейсмичности на 1 балл по сравнению с ВССР-93. Интересно, что граница между 7- и 8-бальными зонами, как специально, «прогнулась» за г. Краснодар, за р. Кубань. Аналогично изогнулась граница и непосредственно у г. Сочи (8 баллов).

Указанная на картах и в списке населённых пунктов сейсмическая интенсивность относится к участкам с некоторыми средними горно-геологическими условиями (II категория грунтов по сейсмическим свойствам). При отличных от средних условиях сейсмичность конкретной площадки строительства уточняется на основании данных микрорайонирования. В одном и том же городе, но в разных его районах сейсмичность может быть существенно различной. При отсутствии материалов сейсмического микрорайонирования допускается упрощённое определение сейсмичности площадки по таблице СНиП II-7-81 * (вечномерзлые грунты опущены):

Зона, где землетрясение вызывает значительные повреждения зданий и сооружений, называется мейзосейсмической или плейстосейстовой. Она ограничивается 6-балльной изосейстой. При интенсивности 6 баллов и меньшей повреждаемость обычных зданий и сооружений мала, и поэтому для таких условий проектирование осуществляют без учёта сейсмической опасности. Исключение составляют некоторые специальные производства, для которых при проектировании могут учитываться 6-балльные, а иногда и менее интенсивные землетрясения.

Проектирование зданий и сооружений с учётом требований антисейсмического строительства осуществляется для условий 7-, 8- и 9-балльной интенсивности.

Что же касается 10-балльных и более интенсивных землетрясений, то для таких случаев любые меры сейсмозащиты оказываются недостаточными.

Приведём статистику материальных убытков от землетрясений в зданиях и сооружениях, запроектированных и построенных без учёта и с учётом антисейсмических мероприятий:

Приведём статистику повреждений зданий разного типа:

Доли построек, повреждённых при землетрясениях

Предсказывание землетрясений – неблагодарное занятие.

В качестве поистине кровавого примера можно привести следующую историю.

Китайские учёные в 1975 г. предсказали время возникновения землетрясения в Ляо-Лини (бывшем Порт-Артуре). Действительно, землетрясение произошло в предсказанный срок, погибло всего 10 человек. В 1976 г. на международной конференции доклад китайцев по этому поводу вызвал фурор. И в этом же 1976 г. китайцы не смогли предсказать Таньшанского (не Тянь-Шаньского, как переврали журналисты, а именно Таньшанского - от названия крупного промышленного центра Таньшан с численностью населения 1,6 млн. чел.) землетрясения. Китайцы согласились с числом 250 тысяч жертв, однако по средним оценкам число погибших во время этого землетрясения составило 650 тысяч, а по пессимистическим оценкам – около 1 миллиона человек.

Предсказания интенсивности землетрясений тоже часто смешат бога.

В Спитаке, согласно карте СНиП II-7-81, не должно было произойти землетрясение интенсивностью выше 7 баллов, а «тряхнуло» с интенсивностью 9…10 баллов. В Газли тоже «ошиблись» на 2 балла. Такая же «ошибка» произошла в Нефтегорске на острове Сахалин, который был разрушен полностью.

Как обуздать эту природную стихию, как сделать здания и соо­ружения, размещающиеся практически на виброплатформах, любая из которых готова в любой момент «запуститься», сейсми­чески стойкими? Эти проблемы решает наука о сейсмостойком строи­тельстве, пожалуй, самая сложная для современной технической ци­вилизации; её сложность заключается в том, что мы должны "аван­сом" принять меры против события, разрушительную силу которого невозможно предсказать. Много землетрясений произошло, много зда­ний с самыми различными конструктивными схемами разрушилось, но многие здания и сооружения при этом смогли устоять. Накоплен бо­гатейший, большей частью печальный, буквально кровавый опыт. И многое из этого опыта вошло в СНиП II-7-81 * «Строительство в сейсмических районах».

Приведём выборки из СНиП, территориальных СН Краснодарского края СНКК 22-301-99 «Строительство в сейсмических районах Краснодарского края», дискутируемого в настоящее время проекта новых норм и других литературных источников, касающиеся зданий с несущими стенами из кирпича или каменной кладки.

Каменная кладка является неоднородным телом, состоящим из каменных материалов и швов, заполненных раствором. Введением в кладку арматуры получают армокаменные конструкции . Армирование может быть поперечное (сетки располагаются в горизонтальных швах), продольное (арматура располагается снаружи под слоем цементного раствора или в бороздах, оставляемых в кладке), армирование посредством включения в кладку железобетона (комплексные конструкции) и усиление посредством заключения кладки в железобетонную или металлическую обойму из уголков.

В качестве каменных материалов в условиях высокой сейсмичности применяют искусственные и природные материалы в виде кирпича, кам­ней, мелких и крупных блоков:

а) кирпич полнотелый или пустотелый с 13, 19, 28 и 32 от­верстиями диаметром до 14 мм марки не ниже 75 (марка характеризует предел прочности на сжатие); размер полнотелого кирпича 250х120х65 мм, пустотелого – 250х120х65(88) мм;

б) при расчетной сейсмичности 7 баллов допускаются пустотелые керамические камни с 7, 18, 21 и 28 отверстиями марки не ниже 75; размер камней 250х120х138 мм;

в) бетонные камни размером 390х90(190)х188 мм, сплошные и пустотелые блоки из бетона с объёмной массой не менее 1200 кг/м 3 марки 50 и выше;

г) камни или блоки из ракушечников, известняков марки не ме­нее 35, туфов, песчаников и других природных материалов марки 50 и выше.

Каменные материалы для кладки должны удовлетворять требованиям соответствующих ГОСТов.

Не допускается использование камней и блоков с крупными пус­тотами и тонкими стенками, кладки с засыпками и другие, наличие больших пустот в которых приводит к концентрации напряжений в стенках между пустотами.

Строительство жилых домов из сырцового кирпича, самана и грунтоблоков в зонах с высокой сейсмичностью запрещается. В сельской местности при сейсмичности до 8 баллов строительство одноэтажных зданий из этих материалов разрешается при условии усиления стен деревянным антисептирован­ным каркасом с диагональными связями, при этом не допускается устройство парапетов из сырцовых и грунтовых материалов.

Кладочный раствор обычно применяют простой (на вяжущем одного вида). Марка раствора характеризует его прочность на сжатие. Раствор должен удовлетворять требованиям ГОСТ 28013-98 «Растворы строительные. Общие технические условия».

Пределы прочности камня и раствора «диктуют» предел прочности кладки в целом. Существует формула проф. Л.И. Онищика для определения предела прочности всех видов кладок при кратковременном загружении . Предел длительного (неограниченного временем) сопротивления кладки составляет около (0,7…0,8).

Работают каменные и армокаменные конструкции хорошо, главным образом, на сжатие: центральное, внецентренное, косое внецентренное, местное (смятие). Гораздо хуже они воспринимают изгиб, центральное растяжение и срез. В СНиП II-21-81 «Каменные и армокаменные конструкции» приведены соответствующие методики расчёта конструкций по предельным состояниям первой и второй групп.

Здесь эти методики не рассматриваются. После знакомства с железобетонными конструкциями студенту по силам самостоятельно овладеть ими (при необходимости). В настоящем разделе курса излагаются лишь конструктивные анти­сейсмические мероприятия, которые обязательно должны выполняться при строительстве каменных зданий в зонах с высокой расчётной сейсмич­ностью.

Итак, сначала о каменных материалах.

На сцепление их с раствором в кладке влияют:

• конструкция камней (о ней уже сказано);

· состояние их поверхности (камни перед укладкой необходимо тщательно очищать от налетов, полученных при транспортировке и хранении, а также налетов, связанных с недостатками технологии производства камней, от пыли, наледи; после перерыва в кладочных работах верхний ряд кладки тоже должен очищаться);

· способности всасывать воду (кирпич, камни из легких пород (< 1800 кг/м3), а также крупные блоки с целью уменьшения поглощения воды из раствора должны перед укладкой смачиваться. Однако степень увлажнения не должна быть чрезмерной, чтобы не получалось разжижение раствора, поскольку как обезвоживание, так и разжижение раствора снижают сцепление.

Строительная лаборатория должна определить оптимальное соотношение между величиной предварительного увлажнения камня и водосодержанием растворной смеси.

Исследования показывают, что пористые природные камни, а также сухой обожженный кирпич из лессовидных суглинков, обладающие высоким водопоглощением (до 12...14 %),необходимо погружать в воду не менее чем на 1 мин (при этом они увлажняются до 4...8 %). При подаче кирпича на рабочее место в контейнерах замачивание можно производить опусканием контейнера в воду на 1,5 мин и как можно быстрее укладывать в "дело", сокращая до минимума время пребывания на открытом воздухе. После перерыва в кладочных работах верхний ряд кладки тоже должен замачиваться.)

Теперь - о растворе.

Штучная ручная кладка должна вестись на смешанных цементных растворах марки не ниже 25 в летних условиях и не ниже 50 - в зимних. При возведении стен из вибрированных кирпичных или каменных панелей или блоков должны применяться растворы марки не ниже 50.

Для обеспечения хорошего сцепления камней с раствором в кладке последний должен обладать высокой адгезией (клеящей способностью) и обеспечивать полноту площади соприкосновения с камнем.

На величину нормального сцепления влияют следующие факторы:

те, что зависят от камней, мы уже перечислили (их конструкция, состояние поверхности, способность всасывать воду);

а вот те, что зависят от раствора. Это:

• его состав;
• предел прочности;
• подвижность и водоудерживающая способность;
• режим твердения (влажность и температура);
• возраст.

В чисто цементно-песчаных растворах происходит большая усадка, сопровождающаяся частичным отрывом раствора от поверхности камня и тем самым снижающая эффект высокой клеящей способности таких растворов. По мере повышения содержания в цементно-известковых растворах извести (или глины) увеличивается его водоудерживающая способность и уменьшаются усадочные деформации в швах, но одновременно ухудшается клеящая способность раствора. Поэтому для обеспечения хорошего сцепления строительная лаборатория должна определить оптимальное содержание в растворе песка, цемента и пластификатора (глины или извести). В качестве специальных добавок, повышающих сцепление, рекомендуются различные полимерные составы: дивинилстирольный латекс СКС-65ГП(Б) по ТУ 38-103-41-76; сополимерный винилхлоридный латекс ВХВД-65 ПЦ по ТУ 6-01-2-467-76; поливинилацетатная эмульсия ПВА по ГОСТ 18992-73.

Полимеры вводятся в раствор в количестве 15 % от веса цемента в пересчете на сухой остаток полимера.

При расчётной сейсмичности 7 баллов специальные добавки допускается не применять.

Для приготовления раствора для сейсмостойкой кладки нельзя применять песок с повышенным содержанием глинистых и пылеватых частиц. Нельзя применять шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент. При выборе цементов для растворов необходимо учитывать влияние температуры воздуха на сроки его схватывания.

В журнале производства работ должны быть записаны следующие данные о камнях и растворе:

• марка применяемых камней и раств

· состав раствора (по данным паспортов и накладных) и результаты его испытаний строительной лабораторией;

• место и время приготовления раствора;
• время доставки и состояние раствора после перевозки при
• централизованном приготовлении и доставке раствора;
• консистенция раствора при кладке стен;

· мероприятия, способствующие повышению прочности сцепления, осуществляемые при кладке стен (смачивание кирпича, очистка его от пыли, наледи, кладка "под залив" и др.);

• уход за кладкой после возведения (полив, укрытие матами и др.);
• температурно-влажностные условия при возведении и вызревании кладки.

Итак, мы рассмотрели исходные материалы для кладки - камни и раствор.

Теперь сформулируем требования к их совместной работе в кладке стен сейсмостойкого здания:

· кладка должна, как правило, быть однорядной (цепной). Допускается (лучше при расчётной сейсмичности не выше 7 баллов) многорядная кладка с повторением тычковых рядов не реже, чем через три ложковых;

· тычковые ряды, в том числе забутовочные, должны укладываться только из целого камня и кирпича;

· только из целого кирпича должна вестись кладка кирпичных столбов и простенков шириной 2,5 кирпича и менее, за исключением случаев, когда неполномерный кирпич нужен для перевязки швов кладки;

• не разрешается выполнение кладки в пустошовку;

· горизонтальные, вертикальные, поперечные и продольные швы должны быть полностью заполнены раствором. Толщина горизонтальных швов должна быть не менее 10 и не более 15 мм, средняя в пределах этажа - 12 мм; вертикальных - не менее 8 и не более 15 мм, средняя - 10 мм;

· кладка должна выполняться на всю толщину стены в каждом ряду. При этом верстовые ряды должны укладываться способами "вприжим" или "вприсык с подрезкой" (способом "вприсык" не допускается). Для тщательного заполнения вертикальных и горизонтальных швов кладки рекомендуется выполнять "под залив" при подвижности раствора 14...15 см.

Разлив раствора по ряду ведут совком.

Во избежание потерь раствора кладку выполняют с применением нвентарных рамок, выступающих над отметкой ряда на высоту 1 см.

Разравнивание раствора производят с помощью рейки, в качестве направляющей для которой служит рамка. Скорость перемещения рейки при разравнивании раствора, разлитого по ряду, должна обеспечивать попадание его в вертикальные швы. Консистенция раствора контролируется каменщиком с помощью наклонной плоскости, расположенной к горизонту под углом примерно 22,50; смесь должна сливаться с этой плоскости. Укладывая кирпич, каменщик должен прижать его и пристукнуть, следя, чтобы расстояния для вертикальных швов не превышали 1 см. Всякие повреждения растворной постели в процессе укладки кирпича (выборка раствора на намазки на тычки, передвижение кирпича по стене) не допускаются.

При временной остановке производства работ не следует заливать раствором верхний ряд кладки. Продолжение работ, как уже отмечалось, необходимо начинать с полива водой поверхности кладки;

· вертикальные поверхности борозд и каналов для монолитных железобетонных включений (о них будет сказано ниже) должны выполняться с подрезкой раствора на 10...15 мм;

· кладка стен в местах их взаимного примыкания должна возводиться только одновременно;

· сопряжение тонких в 1/2 и 1 кирпич стен со стенами большей толщины при возведении их в разное время путем устройства пазов не допускается;

· временные (монтажные) разрывы в возводимой кладке должны оканчиваться только наклонной штрабой и располагаться вне мест конструктивного армирования стен (об армировании будет сказано ниже).

Выполненная таким образом (с учетом требований к камням, раствору и их совместной работе) кладка должна обрести необходимое для восприятия сейсмических воздействий нормальное сцепление (временное сопротивление осевому растяжению по неперевязанным швам). В зависимости от значения этой величины кладка подразделяется на кладку I-й категории с 180 кПа и кладку II-й категории с 180 кПа >120 кПа.

При невозможности получения на площадке строительства (в том числе на растворах с добавками) значения сцепления, равного или превышающего 120 кПа, применение кирпичной и каменной кладки не допускается. И только при расчётной сейсмичности 7 баллов возможно применение кладки из естественного камня при менее 120 кПа, но не менее 60 кПа. В этом случае высота здания ограничивается тремя этажами, ширина простенков принимается не менее 0,9 м, ширина проёмов не более 2 м и расстояние между осями стен - не более 12 м.

Значение определяют по результатам лабораторных испытаний, а в проектах указывается, как осуществить контроль за фактическим сцеплением на стройке.

Контроль прочности нормального сцепления раствора с кирпичом или камнем должен осуществляться в соответствии с ГОСТ 24992-81 "Конструкции каменные. Метод определения прочности сцепления в каменной кладке".

Участки стен для контроля выбирают по указанию представителя технического надзора. В каждом здании должно быть не менее одного участка на этаж с отрывом по 5 камней (кирпичей) на каждом участке.

Испытания проводят через 7 или 14 суток после окончания кладки.

На выбранном участке стены снимается верхний ряд кладки, затем вокруг испытываемого камня (кирпича) при помощи скребков, не допуская толчков и ударов, расчищают вертикальные швы, в которые заводятся захваты испытательной установки.

При испытании нагрузка должна возрастать непрерывно с постоянной скоростью 0,06 кг/см2 в секунду.

Предел прочности при осевом растяжении вычисляется с погрешностью 0,1 кг/см2 как среднее арифметическое значение результатов 5 испытаний. Средняя прочность нормального сцепления определяется по результатам всех испытаний в здании и должна составлять не менее 90 % требуемой по проекту. При этом последующее нарастание прочности нормального сцепления с 7 или 14 суток до 28 суток определяется с помощью поправочного коэффициента, учитывающего возраст кладки.

Одновременно с испытанием кладки определяют прочность раствора на сжатие, взятого из кладки в виде пластинок толщиной, равной толщине шва. Прочность раствора определяют испытанием на сжатие кубиков с ребрами 30...40 мм, изготовленных из двух пластинок, склеенных при помощи тонкого слоя гипсового теста 1..2 мм.

Прочность определяется как среднее арифметическое значение испытаний 5 образцов.

При производстве работ необходимо стремиться к тому, чтобы нормальное сцепление и прочность раствора на сжатие во всех стенах и особенно по высоте здания были одинаковыми. В противном случае наблюдаются различные деформации стен, сопровождающиеся горизонтальными и косыми трещинами в стенах.

По результатам контроля прочности нормального сцепления раствора с кирпичом или камнем составляется акт по специальной форме (ГОСТ 24992-81).

Итак, в сейсмостойком строительстве могут применяться кладки двух категорий. Кроме того, по сопротивляемости сейсмическим воздействиям кладка подразделяется на 4 типа:

1. Комплексная конструкция кладки.

2. Кладка с вертикальной и горизонтальной арматурой.

3. Кладка с горизонтальной арматурой.

4. Кладка с армированием только сопряжений стен.

Комплексная конструкция кладки осуществляется введением в тело кладки вертикальных железобетонных сердечников (в том числе в местах пересечения и сопряжения стен), заанкеренных в антисейсмических поясах и фундаментах.

Кирпичная (каменная) кладка в комплексных конструкциях должна выполняться на растворе марки не ниже 50.

Сердечники могут быть монолитными и сборными. Бетон монолитных железобетонных сердечников должен быть не ниже класса В10, сборных - В15.

Монолитные железобетонные сердечники должны устраиваться открытыми не менее чем с одной стороны для контроля качества бетонирования.

Сборные железобетонные сердечники имеют поверхность, рифленную с трех сторон, а с четвертой - незаглаженную бетонную фактуру; причем третья поверхность должна иметь рифленную форму, сдвинутую относительно рифления первых двух поверхностей так, что её вырезы попадают на выступы смежных граней.

Размеры сечения сердечников обычно не менее 250х250 мм.

Вспомните, что вертикальные поверхности каналов в кладке для монолитных сердечников должны выполняться с подрезкой раствора швов на 10...15 мм или даже выполняться со шпонками.

Сначала расставляют сердечники - обрамления проемов (монолитные - непосредственно у граней проемов, сборные - с отступлением на 1/2 кирпича от граней), а затем рядовые - симметрично относительно середины ширины стены или простенка.

Шаг сердечников должен быть не более восьми толщин стены и не превышать высоту этажа.

Монолитные сердечники-обрамления должны быть связаны с кладкой стен посредством стальных сеток из 3...4 гладких (класса А240) стержней диаметром 6 мм, перекрывающих сечение сердечника и запускаемых в кладку не менее чем на 700 мм в обе стороны от сердечника в горизонтальные швы через 9 рядов кирпича (700 мм) по высоте при расчётной сейсмичности 7-8 баллов и через 6 рядов кирпича (500 мм) при расчётной сейсмичности 9 баллов. Продольная арматура этих сеток должна быть надежно соединена хомутами.

Из монолитных рядовых сердечников в простенок выпускаются замкнутые хомуты из d 6 А-I: при отношении высоты простенка к его ширине более 1 (даже лучше - 0,7), т.е. когда простенок узок, хомуты выпускаются на всю ширину простенка в обе стороны от сердечника, при указанном отношении менее 1 (лучше - 0,7) - на расстояние не менее 500 мм в обе стороны от сердечника; шаг хомутов по высоте - 650 мм (через 8 рядов кирпича) при расчётной сейсмичности 7-8 баллов и 400 мм (через 5 рядов кирпича) при расчётной сейсмичности 9 баллов.

Продольное армирование сердечника - симметричное. Количество продольной арматуры - не менее 0,1 % площади сечения стены, приходящейся на один сердечник, в то же время количество арматуры не должно превышать 0,8 % площади сечения бетона сердечника. Диаметр арматуры - не менее 8 мм.

Для совместной работы сборных сердечников с кладкой в вырезах рифления в каждом ряду кладки защемляются скобки d 6 А240, заходящие в швы по обе стороны от сердечника на 60...80 мм. Поэтому горизонтальные швы должны совпадать с углублениями на двух противоположных гранях сердечника.

Различают стены комплексной конструкции, образующие и не образующие "четкий" каркас.

Нечеткий каркас из включений получается тогда, когда требуется усиление только части простенков. При этом включения на разных этажах могут располагаться по разному в плане.

6, 5, 4 при кладке I-й категории и

5, 4, 3 при кладке II-й категории.

Кроме максимальной этажности регламентируется и максимальная высота здания.

Максимальную разрешенную высоту здания легко запомнить так:

n х 3 м + 2 м (до 8 этажей) и

n х 3 м + 3 м (9 и более этажей), т.е. 6 эт. (20 м); 5 эт. (17 м); 4 эт. (14 м); 3 эт. (11 м).

Замечу, что за высоту здания принимается разность отметок низшего уровня отмостки или спланированной поверхности земли, примыкающей к зданию, и верха наружных стен.

Важно знать, что высота зданий больниц и школ при расчётной сейсмичности 8 и 9 баллов ограничивается тремя надземными этажами.

Вы можете спросить: если, например, при расчётной сейсмичности 8 баллов n max = 4,то при H эт max = 5 м максимальная высота здания должна быть 4х5 = 20 м, а я привожу 14 м.

Никакого противоречия здесь нет: требуется, чтобы в здании было не более 4 этажей, и чтобы одновременно высота здания не превышала 14 м (что возможно при высоте этажа в 4-этажном здании не более 14/4 = 3,5 м). Если же высота этажа превышает 3,5 м (например, достигает H эт max = 5 м), то таких этажей может быть только 14/5 = 2,8, т.е. 2. Таким образом, регламентируются одновременно три параметра - количество этажей, их высота и высота здания в целом.

В кирпичных и каменных зданиях кроме наружных продольных стен обязательно должно быть не менее одной внутренней продольной стены.

Расстояние между осями поперечных стен при расчётной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов не должно превышать соответственно при кладке I-й категории 18,15 и 12 м, при кладке II-й категории - 15, 12 и 9 м. Расстояние между стенами комплексной конструкции (т.е. типа 1)может быть увеличено на 30 .

При проектировании комплексных конструкций с четким каркасом железобетонные сердечники и антисейсмические пояса рассчитываются и конструируются как рамные конструкции (колонны и ригели). Кирпичная кладка рассматривается как заполнение каркаса, участвующее в работе на горизонтальные воздействия. В этом случае пазы для бетонирования монолитных сердечников должны быть открытыми не менее чем с двух сторон.

О размерах сечения сердечников и расстояниях между ними (шаге) мы уже говорили. При шаге сердечников более 3 м, а также во всех случаях при толщине кладки заполнения более 18 см верхняя часть кладки должна быть соединена с антисейсмическим поясом выходящими из него коротышами диаметром 10 мм с шагом 1 м с запуском в кладку на глубину 40 см.

Количество этажей при такой комплексной конструкции стен принимают не более при расчётной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов соответственно:

9, 7, 5 при кладке I-й категории и

7, 6, 4 при кладке II-й категории.

Кроме максимальной этажности регламентируется и максимальная высота здания:

9 эт. (30 м); 8 эт. (26 м); 7 эт. (23 м);

6 эт. (20 м); 5 эт. (17 м); 4 эт. (14 м).

Высота этажей при такой комплексной конструкции стен должна быть при расчётной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов соответственно не больше 6, 5 и 4,5 м.

Здесь остаются справедливыми все наши рассуждения о "несоответствии" предельных значений количества этажей и высоты здания, которые мы вели о зданиях с комплексной конструкцией стен с "нечетко" выраженным каркасом: например, при расчётной сейсмичности 8 баллов n max = 6,

H эт max = 5 м максимальная высота здания должна быть 6х5 = 30 м, а Нормы ограничивают эту высоту 20 м, т.е. в 6-этажном здании высота этажа должна быть не более 20/6 = 3,3 м, а если высота этажа равна 5 м, то здание может быть только 4-этажным.

Расстояние между осями поперечных стен при расчётной сейсмичности 7, 8 и 9 баллов не должно превышать соответственно 18, 15 и 12 м.

Кладка с вертикальной и горизонтальной арматурой.

Вертикальная арматура принимается по расчету на сейсмические воздействия и устанавливается с шагом не более 1200 мм (через 4...4,5 кирпича).

Независимо от результатов расчета в стенах высотой более 12 м при расчётной сейсмичности 7 баллов, 9 м при расчётной сейсмичности 8 баллов и 6 м при расчётной сейсмичности 9 баллов вертикальное армирование должно иметь площадь не менее 0,1 % площади кладки.

Вертикальная арматура должна быть заанкерена в антисейсмических поясах и фундаментах.

Шаг горизонтальных сеток не более 600 мм (через 7 рядов кирпича).

n1.rtf

До начала каменных работ строительная лаборатория определяет оптимальное соотношение между величиной предварительного увлажнения местного стенового каменного материала и водосодержанием растворной смеси. Растворы применяют с высокой водоудерживающей способностью (водоотделение не более 2%). Применение цементных растворов без пластификаторов не допускается.

Кладку из кирпича и керамических щелевых камней выполняют с соблюдением следующих дополнительных требований: кладку каменных конструкций возводят на всю толщину конструкций в каждом ряду; горизонтальные, вертикальные, поперечные и продольные швы кладки заполняют раствором полностью с подрезкой раствора на наружных сторонах кладки; кладку стен в местах взаимного примыкания возводят одновременно; тычковые ряды кладки, в том числе забутовочные, выкладывают из целого камня и кирпича; временные (монтажные) разрывы в возводимой кладке оканчивают наклонной штрабой и располагают вне мест конструктивного армирования стен.

При армировании кирпичной кладки (столбов) необходимо следить за тем, чтобы толщина швов, в которых расположена арматура, превышала диаметр арматуры не менее чем на 4 мм при соблюдении средней толщины шва для данной кладки. Диаметр проволоки поперечных сеток для армирования кладки допускается не менее 3 и не более 8 мм. При диаметре проволоки более 5 мм следует применять сетку «зигзаг». Применение отдельных стержней (укладываемых взаимно перпендикулярно в смежных швах) вместо связанных или сваренных прямоугольных сеток или сеток «зигзаг» запрещается.

Чтобы контролировать укладку арматуры при сетчатом армировании столбов и простенков, концы отдельных стержней (не менее двух) в каждой сетке следует выпускать из горизонтальных швов кладки на 2-3 мм.

В процессе каменной кладки производитель работ или мастер должен следить за тем, чтобы способы закрепления прогонов, балок, настилов и панелей перекрытий в стенах и на столбах соответствовали проекту. Концы разрезных прогонов и балок, опирающихся на внутренние стенки и столбы, должны быть соединены и заделаны в кладку; под концы прогонов и балок по проекту укладывают железобетонные или металлические подкладки.

При кладке рядовых или клинчатых перемычек следует использовать только отборный целый кирпич и применять раствор марки 25 и выше. Перемычки заделывают в простенки на расстояние не менее 25 см от откоса проема. Под нижний ряд кирпича в слой раствора укладывают пачечное железо или стальную проволоку диаметром 4–6 мм из расчета один стержень сечением 0,2 см 2 на каждую часть перемычки толщиной в полкирпича, если проектом не предусмотрено более сильное армирование.

При кладке карниза свес каждого ряда не должен превышать 1/3 длины кирпича, а общий вынос карниза – половины толщины стены. Карнизы с большим выносом следует армировать или выполнять по железобетонным плитам и т. д., укрепляя их анкерами, заделанными в кладку.

Кирпичная кладка стен должна вестись в соответствии с требованиями СНиП III-17-78. В процессе производства кирпичной кладки осуществляют приемку по акту скрытых работ. К скрытым работам, подлежащим приемке, относятся: выполненная гидроизоляция; установленная арматура; участки кладки в местах опирания прогонов и балок; произведенная установка закладных частей – связей, анкеров и др.; крепление карнизов и балконов; защита от коррозии стальных элементов и деталей, заделанных в кладку; заделка концов прогонов и балок в стенах и столбах (наличие опорных плит, анкеров и других необходимых деталей); осадочные швы; опирание плит перекрытий на стены и др.
Контроль производства каменных работ в зимнее время

Основной способ производства кирпичной кладки в зимних условиях – замораживание. Кладку этим способом ведут на открытом воздухе с применением холодного кирпича и подогретого раствора, при этом замерзание раствора допускается спустя некоторое время после обжатия его кирпичом.

Электропрогрев зимней кладки не нашел распространения. Кладку в тепляках применяют как исключение при возведении фундаментов или стен подвалов из бутобетона. Кладку с применением быстротвердеющих растворов, приготовленных на смеси портландцемента с глиноземистым цементом, в строительной практике применяют редко из-за дефицитности глиноземистого цемента. Растворы с добавками хлористого натрия или кальция для кладки стен жилых зданий не применяют, так как они вызывают повышенную влажность зданий. В настоящее время для строительных растворов применяют химические добавки – нитрит натрия, поташ и комплексные химические добавки – нитрит кальция с мочевиной (НКМ – готовый продукт) и др. При этом марка раствора назначается 50 и выше.

При контроле за возведением кладки способом замораживания следует учитывать, что раннее замерзание строительных растворов в швах приводит к изменению свойств кирпичной кладки по сравнению с кладкой стен в летнее время. Прочность и устойчивость зимней кладки в период оттаивания резко снижаются. Бригадир каменщиков должен следить, чтобы кирпич перед укладкой был очищен от снега и льда. Для кладки применяют цементные, цементно-известковые или цементно-глиняные растворы. Марку растворов необходимо назначать в соответствии с рекомендациями проекта, а также с учетом температуры наружного воздуха: при среднесуточной температуре воздуха до –3°С – раствор такой марки, как для летней кладки; при температуре от –4 до –20°С – марка раствора повышается на одну; при температуре ниже –20°С – на две.

Во время кирпичной кладки способом замораживания температура раствора при употреблении его в дело зависит от температуры наружного воздуха, как это показано в табл. 1.37.

Таблица 1.37

Температура наружного воздуха, °СДо –10От –11 до –20Ниже –20Температура раствора, °С101520

Растворы следует готовить на утепленных растворных узлах с применением горячей воды (до 80°С) и подогретого песка (не выше 60°С). Для снижения температуры замерзания раствора в его состав рекомендуется вводить нитрит натрия в количестве 5% по массе воды затворения.

У рабочего места раствор следует хранить в утепленных ящиках с крышками, а при температуре воздуха ниже –10°С – обогревать через дно и стенки расходных ящиков с помощью трубчатых электронагревателей. Схватившийся или замерзший раствор отогревать горячей водой и пускать в дело запрещается.

Выполняя кладку способом вприжим, раствор рекомендуется расстилать не более чем для каждых двух верстовых кирпичей или для 6–8 кирпичей для забутовки. Толщина горизонтальных швов – не более 12 мм, так как при большей толщине возможна сильная осадка стен в период весеннего оттаивания. Кладку ведут полными горизонтальными рядами, т. е. без предварительной укладки наружной версты, на высоту нескольких рядов.

Скорость укладки кирпича зимой должна быть достаточно высокой, чтобы раствор в нижележащих слоях кладки до замерзания уплотнялся вышележащими рядами. Поэтому на каждой захватке должно работать больше рабочих, чем летом. К перерыву в работе вертикальные швы должны быть заполнены раствором. Во время перерывов рекомендуется кладку укрывать толем, фанерой; при возобновлении работ следует тщательно очистить верхний слой кладки от снега и льда.

Кладка, выполненная способом замораживания, в весенний период может дать большую и неравномерную осадку, поэтому над оконными и дверными коробками, устанавливаемыми в стенах, следует оставлять зазоры на осадку не менее 5 мм. Осадочые швы необходимо выполнять в местах примыкания стен высотой более 4 м, возведенных зимой, к стенам летней кладки, к старым сооружениям. Перемычки над проемами в стенах, как правило, выполняют из сборных железобетонных элементов. При пролетах менее 1,5 м допускается устраивать рядовые кирпичные перемычки, при этом опалубка может быть снята не раньше, чем через 15 сут. после полного оттаивания кладки.

После возведения стен и столбов в пределах этажа мастер должен проследить за тем, чтобы сразу же были уложены сборные элементы перекрытий. Концы балок и прогонов, опирающиеся на стены, через 2–3 м скрепляют с кладкой стен металлическими связями, закрепленными в вертикальных продольных швах кладки. Концы разрезных прогонов или плит настила, опирающихся на столбы или продольную стену, связывают накладками или анкерами.

Для придания кирпичной кладке, возводимой способом замораживания, требуемой устойчивости в углах наружных стен и в местах примыкания внутренних стен к наружным укладывают стальные связи. Связи должны быть заведены в каждую из примыкающих стен на 1–1,5 м и заканчиваться на концах анкерами. В зданиях высотой 7 и более этажей стальные связи укладывают на уровне перекрытий каждого этажа, в зданиях меньшей этажности – на уровне перекрытия второго, четвертого и каждого вышележащего этажа.

В отдельных случаях способ замораживания сочетают с отогревом возведенного здания путем изоляции от наружного воздуха и подключения отопительной системы или установки специальных воздухонагревательных приборов. В результате этого температура внутреннего воздуха поднимается, кирпичная кладка оттаивает, раствор в ней твердеет, затем кладка высыхает и можно приступать к производству внутренних отделочных работ.

При положительной температуре наружного воздуха кладка оттаивает. В этот период ее прочность и устойчивость резко снижаются и увеличивается осадка. Производитель работ и мастер должны наблюдать за величиной, направлением и степенью равномерности осадки кладки. При оттаивании кладки производитель работ должен лично проверить состояние всех напряженных участков кладки, а также проследить, чтобы были заложены ранее оставленные гнезда, штрабы и другие отверстия. С наступлением оттепелей следует удалить с перекрытий случайные нагрузки (например, остатки строительных материалов).

В течение всего периода оттаивания за кладкой, выполненной способом замораживания, должен быть установлен тщательный контроль и приняты меры по обеспечению устойчивости возведенных конструкций. При обнаружении признаков перенапряжения (трещины, неравномерные осадки) следует немедленно принять меры по снижению нагрузки. В таких случаях, как правило, устанавливают временные разгрузочные стойки под концы несущих элементов (например, перекрытия, перемычки). Временные стойки в многоэтажных зданиях устанавливают не только в разгружаемом пролете или проеме кладки, но и во всех нижележащих этажах во избежание перегрузки последних.

В случае обнаружения отклонения оттаивающих стен и столбов от вертикали или трещин в местах примыкания поперечных стен к продольным кроме временных креплений немедленно устанавливают подкосы, растяжки, устраняющие возможность развития смещений. При значительных смещениях устанавливают натяжные канаты, сжимы, подкосы, чтобы привести сместившиеся элементы в проектное положение. Это следует выполнять до затвердения раствора в швах, обычно не позднее, чем через пять дней после начала оттаивания кладки.

Для повышения несущей способности кирпичных стен и обеспечения пространственной жесткости всего здания весной применяют искусственное оттаивание кладки, которое осуществляется обогревом здания при закрытых проемах в стенах и перекрытиях, что может быть рекомендовано для зданий, подлежащих отделке до весеннего потепления. Кроме того, искусственное оттаивание применяют для несущих кирпичных стен со сплошными монолитными железобетонными перекрытиями, опирающимися по периметру на эти стены, а внутри – на постоянные по высоте железобетонные или металлические колонны. Для искусственного оттаивания можно применять переносные нефтегазовые калориферы, с помощью которых температуру в помещениях поднимают до 30–50°С и поддерживают ее в течение 3-5 сут. Затем в течение 5–10 сут. при температуре 20–25°С и усиленной вентиляции сушат стены. После этого, используя стационарную систему отопления, просушивают стены здания до влажности раствора не более 8% и только затем уже приступают к отделочным работам. К концу обогрева прочность раствора в кладке должна быть не менее 20% марочной прочности.

В период весеннего оттаивания строительная лаборатория должна систематически контролировать нарастание прочности раствора зимней кладки. В соответствии с указаниями авторского надзора в нескольких местах кирпичной кладки лаборант отбирает из горизонтальных швов образцы-пластинки размером не менее 50х50 мм. Лучше всего их брать под оконными проемами; для этого снимают два ряда кирпичей и с помощью специальной лопаточки или мастерка отделяют пластинку раствора от кирпича.

Образцы вместе с сопроводительным актом направляют в строительную лабораторию для испытания. В сопроводительном акте указывают этажность и конструкцию здания, толщину стен и положение места отбора проб, а также время производства работ, дату отбора пробы и проектную марку раствора. Пробы зимних замерзших растворов, предназначенных для определения прочности в момент оттаивания, хранят при отрицательной температуре.

Из доставленных в лабораторию проб раствора изготовляют образцы-кубы с ребром 20–40 мм или по методу инженера Сенюты пластинки в виде квадрата, стороны которого примерно в 1,5 раза превышают толщину пластинки, равную толщине шва. Для получения кубов две пластинки склеивают тонким слоем гипса, который используют и для выравнивания опорной поверхности образца-куба при испытании раствора из швов летней кладки.

Прочность растворов зимней кладки в момент оттаивания определяют испытанием на сжатие, выравниванием поверхностей пластинок вместо гипсового теста трением карборундовым бруском, рашпилем и т.п. Испытание образцов в этом случае должно производиться после оттаивания раствора в течение 2 ч в помещении лаборатории при температуре 18–20°С. Нагрузку на пластинку передает через 20–40-мм металлический стержень, установленный посередине. Стороны основания или диаметр стержня должны быть примерно равны толщине пластинки. Учитывая отклонения в толщине пластинок, рекомендуется при испытаниях иметь набор стержней с разными сечением и диаметром.

Прочность раствора на сжатие определяют делением показателя разрушающей нагрузки на площадь сечения стержня. От каждой пробы испытывают пять образцов и определяют среднеарифметическое значение, которое принято считать показателем прочности раствора данной пробы. Для перехода к прочности раствора в кубах с ребром 70,7 мм результаты испытаний пластинок умножают на коэффициент 0,7.

Результаты испытаний образцов-кубов с ребром 30-40 мм, склеенных из пластинок и выровненных гипсовым слоем толщиной 1-2 мм, умножают на коэффициент 0,65, а результаты испытаний пластинок, выровненных также с помощью гипса, – на коэффициент 0,4. Для летней кладки указанные коэффициенты принимают равными соответственно 0,8 и 0,5.

Для испытания на прочность образцов раствора применяют рычажные приборы, фиксирующие прочность с погрешностью до 0,2 МПа, а также разрывные машины РМП-500 и РМ-50 с реверсами. Эти испытания раствора помогают вовремя разработать необходимые мероприятия по обеспечению устойчивости кирпичной кладки в период полного оттаивания.
Дефекты каменных конструкций и методы их устранения

Причины дефектов каменных конструкций различны: неравномерная осадка отдельных частей зданий; конструктивные ошибки, связанные с применением разнородных по прочности и жесткости стеновых материалов (например, керамических блоков совместно с силикатным кирпичом), обладающих различными физико-механическими и упругими свойствами; применение стеновых материалов, не удовлетворяющих требованиям действующих стандартов в отношении прочности и морозостойкости; низкое качество производства каменных работ и др. Для устранения осадок, вызванных выносом грунта из-под фундамента, зазоры между основанием и фундаментом обычно заполняют грунтом с последующим уплотнением его глубинными вибраторами. В отдельных случаях для предотвращения полного разрушения кладки под все несущие стены подводят набивные железобетонные сваи.

Совместное применение керамических облицовочных камней и силикатного кирпича в нагруженных простенках многоэтажных жилых зданий приводило к тому, что появлялись трещины, облицовка простенков выпучивалась, а затем обрушалась.

Применение кирпича, прочность которого ниже предусмотренной проектом, и раствора низкого качества или разбавленного после схватывания значительно снижает прочность и монолитность кладки и может привести к деформации и обрушению каменных конструкций.

Одна из основных причин возникновения дефектов в каменных конструкциях – неудовлетворительное качество каменных работ. Наиболее частыми являются такие дефекты каменной кладки, как утолщенные швы, пустошовка глубиной более 2 см, отсутствие или неправильное сетчатое армирование, отклонения от проекта при устройстве узлов опирания прогонов на столбы или стены и др. Наличие пустошовки приводит к тому, что кирпич в каменных конструкциях начинает работать на изгиб, а прочность его при работе на изгиб значительно ниже, чем на сжатие. Бывают случаи, когда предусмотренные проектом сетки из арматуры диаметром 3–4 мм заменяют сетками из арматуры диаметром 5–6 мм, считая, что такая замена увеличит несущую способность кладки. Однако в этом случае кирпич лежит не на постели из раствора, а на прутках, поэтому в нем появляются значительные местные напряжения смятия, которые приводят к появлению в кладке большого числа вертикальных трещин.

При проверке качества кладки с сетчатым армированием приходится сталкиваться с такими фактами, когда сетки укладывают не по проекту, с большими пропусками или вместо сеток укладывают отдельные стержни, что ни в коем случае не может заменить сварную сетку.

В случаях когда в кирпичной кладке при проверке обнаружены трещины, необходимо выявить и устранить причины, вызывающие их, а затем убедиться, что деформация стен закончилась. Для фиксации осадок конструкции и контроля за развитием трещин используют геодезические приборы и инструменты, струнные, стеклянные и другие маяки. При отсутствии на строительстве готовых маяков их можно изготовлять на месте из строительного гипса. Для этого приготовляют раствор состава 1:1 (гипс: песок) такой консистенции, чтобы при нанесении на стену он не стекал. Если кирпичные стены оштукатурены, то в местах установки маяков штукатурку сбивают, расчищают швы кладки, очищают ее от пыли и промывают водой. Нельзя ставить маяки на неочищенную и непромытую кладку, так как из-за слабого сцепления с ней увеличение раскрытия трещин в кладке не будет зафиксировано. Гипсовые маяки делают шириной 5–6 см и длиной около 20 см. Длину маяков уточняют на месте в зависимости от характера развития трещин. Толщина маяка обычно 10–15 мм.

Маяки нумеруют и пишут на них дату установки. В журнале наблюдений фиксируют: место расположения маяка, его номер, дату установки, первоначальную ширину трещины. За состоянием маяков систематически наблюдают (не реже одного раза в сутки), и эти наблюдения фиксируют в журнале. Если маяк разрывается, рядом с ним устанавливают новый, которому придают тот же номер с индексом. При повторной деформации (разрыве) маяков необходимо немедленно принимать меры, предупреждающие возможность неожиданных осадок или даже обрушения конструкции. Если спустя три-четыре недели после установки маяков их разрыва не последовало, значит, деформация в контролируемой конструкции прекращена и можно заделывать трещины. Отдельные мелкие трещины расчищают от грязи и пыли и затирают цементным раствором состава 1:3 на портландцементе марок 400–500.

Более крупные трещины (шире 20 мм) заделывают путем разборки части старой кладки и замены ее новой. При заделке трещин в стенах толщиной до полутора кирпичей разборку и заделку кладки выполняют последовательно отдельными участками на всю толщину стены в виде кирпичных замков. Если ширина трещин значительна (более 40 мм), то для скрепления кладки ставят анкеры или металлические связи.

Прочность старых кирпичных стен, а также стен и простенков, выполненных со значительной пустошовкой, можно повысить нагнетанием жидкого раствора или цементного молока в кладку. Практика строительства показала, что кирпичные столбы как несущие конструкции не оправдывают себя: некоторые столбы в верхних этажах имеют значительное смещение относительно столбов в нижних этажах. При применении жесткого раствора толщина швов оказывается больше проектной, возникает много пустых швов и сцепление раствора с кирпичом оказывается недостаточным, что в конечном счете отражается на монолитности возведенных столбов. Во многих случаях приходилось усиливать большую часть кирпичных столбов. Наиболее распространенный способ усиления – взятие их в обойму.

В зависимости от степени повреждения кладки и производственных возможностей обоймы могут быть выполнены из цементной штукатурки по стальной сетке, из кирпича с прокладкой в швах стальных хомутов, из железобетона, из стали.

В случаях когда усиление должно быть выполнено без значительного увеличения размеров поперечного сечения столбов, обойму рекомендуется делать из цементной штукатурки по стальной сетке. Сетка состоит из ряда хомутов с шагом 150–200 мм, связанных между собой продольной арматурой диаметром 8–10 мм. По образованной таким образом сетке делают штукатурку из цементного раствора состава 1:3 (по объему), толщиной 20–25 мм.

Простотой выполнения отличаются обоймы из кирпича, однако их устройство приводит к значительному увеличению размеров поперечных сечений усиливаемых элементов. Обоймы данного вида устраивают из кирпича на ребро с армированием швов кладки стальными хомутами диаметром 10–12 мм.

Для повышения несущей способности каменных столбов применяют железобетонные обоймы. При этом толщину обоймы, как правило, принимают 8–10 см. К усиливаемым столбам прикрепляют хомуты и продольную стальную арматуру диаметром 10–12 мм, после чего заливают бетоном марки М100 и выше.

Усиление кирпичных столбов стальными обоймами требует много металла, однако это может значительно повысить их несущую способность. Подобное усиление приходится часто делать и для простенков первого этажа в тех случаях, когда низкое качество кирпичной кладки привело к появлению в них трещин.

При нарушении сцепления облицовочного слоя из керамических блоков с кирпичной кладкой можно предпринять общее упрочнение кладки и облицовки за счет инъецирования швов и пустот в кладке, а также трещин и мест отслоения облицовки. Для этого в швы между облицовочными керамическими камнями устанавливают трубки, через которые подают жидкий цементный раствор состава 1: 3 (по объему). Необходимо контролировать количество закаченного раствора и радиус его распространения. Последнее легко установить по появлению пятен на внутренней штукатурке стен.

Для упрочнения облицовки и предохранения от внезапного отслоения ее можно закреплять стальными штырями. В стенах просверливают под углом до 30° отверстия диаметром 25 мм на глубину 25–30 см, в которые закладывают на растворе заподлицо с облицовкой стальные штыри. Во избежание аварий необходимо в кратчайшие сроки разрабатывать проекты усилений каменных конструкций и производить все предписанные авторским надзором работы под непосредственным контролем со стороны производителя работ. По окончании составляется акт на выполнение работы по усилению каменных конструкций.
Приемка каменных работ

В процессе приемки каменных конструкций устанавливают объем и качество выполненных работ, соответствие конструктивных элементов рабочим чертежам и требованиям СНиП III-17-78.

На протяжении всего времени производства работ представители строительной организации и технического надзора заказчика осуществляют приемку скрытых работ и составляют соответствующие акты.

При приемке каменных конструкций качество использованных материалов, полуфабрикатов и изделий заводского изготовления устанавливают по паспортам, а качество растворов и бетонов, приготовленных на строительстве, – по данным лабораторных испытаний. В случаях когда примененные каменные материалы подвергались контрольной проверке в строительной лаборатории, к приемке необходимо представить результаты этих лабораторных испытаний.

В ходе приемки законченных каменных конструкций проверяют:

– правильность перевозки, толщину и заполнение швов;

– вертикальность, горизонтальность и прямолинейность поверхностей и углов кладки;

– правильность устройства осадочных и температурных швов;

– правильность устройства дымовых и вентиляционных каналов;

– наличие и правильность установки закладных частей;

– качество поверхностей фасадных неоштукатуриваемых стен из кирпича (ровность цвета, соблюдение перевязки, рисунок и расшивка швов);

– качество фасадных поверхностей, облицованных различного рода плитами и камнями;

– обеспечение отвода поверхностных вод от здания и защита от них фундаментов и стен подвалов.

Контролируя качество каменных конструкций, тщательно замеряют отклонения в размерах и положении конструкций от проектных и следят за тем, чтобы фактические отклонения не превышали величин, указанных в СНиП III-17-78. Допускаемые отклонения приведены в табл. 1.38.

Приемку арок, сводов, подпорных стенок и других особо ответственных каменных конструкций оформляют отдельными актами. Если в процессе производства каменных работ были выполнены усиления отдельных конструкций, то при приемке предъявляются рабочие чертежи усиления и специальный акт на выполненные работы по усилению каменных конструкций. При приемке каменных конструкций, выполненных в зимнее время, предъявляются журнал зимних работ и акты на скрытые работы.

Таблица 1.38

Допустимые отклонения размеров и положений конструкций из кирпича, керамических и природных камней правильной формы, из крупных блоков

Допустимые отклоненияСтеныСтолбыФундаментыОтклонения от проектных размеров: по толщине151030по отметкам обрезов и этажей–10–10–25по ширине простенков–15––по ширине проемов15––по смещению осей смежных оконных проемов10––по смещению осей конструкций101020Отклонения поверхностей и углов кладки от вертикали: на один этаж1010–на все здание303030Отклонения рядов кладки от горизонтали на 10 м длины стены15–30Неровности на вертикальной поверхности кладки, обнаруженные при накладывании рейки длиной 2 м10

Карты технологического контроля

Кирпичная кладка столбов

СНиП III-17-78, табл. 8, пп. 2.10, 3.1, 3.5, 3.15

Допустимые отклонения: по отметкам обрезов и этажей – 15 мм; по толщине – 10 мм. Допускается: толщина вертикальных швов – 10 мм (толщина отдельных вертикальных швов – не менее 8 и не более 15 мм); толщина горизонтальных швов – не менее 10 и не более 15 мм. Система перевязки швов для столбов – трехрядная.

Допустимые отклонения: по смещению осей конструкций – 10 мм; поверхностей и углов кладки от вертикали на один этаж – 10 мм, на все здание – 30 мм; вертикальной поверхности кладки от плоскости при накладывании 2-метровой рейки – 5 мм.

Допускается глубина незаполненных раствором швов (только вертикальных) с лицевой стороны не более 10 мм. Не допускается при кладке столбов применение отдельных стержней вместо связанных или сваренных прямоугольных сеток или сеток «зигзаг».

В табл. 1.39 приведены операции, подлежащие контролю при строительстве столбов.

К скрытым относятся следующие работы: кирпичная кладка столбов (отметки обрезов и этажей, правильность устройства подушки под балки, опирание балок на подушки и их заделка в кладку).

Таблица 1.39

Контроль работ при кирпичной кладке столбов

Операции, подлежащие контролюСостав контроля (что контролировать)Способ контроляВремя контроляКто контролирует и привлекается к проверкеПодготовительные работыКачество основания под столбы, наличие гидроизоляцииВизуальноДо начала кладкиМастер Качество кирпича, раствора, арматуры, закладных деталейВизуально, обмер, проверка паспортов и сертификатовДо начала кладкиМастер. В случае сомнения - лаборатория Правильность привязки столбов к разбивочным осямВизуально, отвес строительныйДо начала кладкиПрораб Кирпичная кладка столбовРазмеры, заполнение и перевязка швовМетр складной металлическийПосле выполнения каждых 5 м кладкиМастер Геометрические размеры сеченияМетр складной металлическийВ процессе выполнения кладкиМастер Вертикальность кладки, неровности на поверхностиОтвес строительный, рейка со щупом, метр складной металлическийНе реже двух раз на каждом ярусеМастер Правильность технологии кладки и перевязки швовВизуальноВ процессе кладкиПрораб Соответствие фактического положения столбов проектному (оси).
Соосность столбов разных этажейОтвес строительный, метр складной металлическийВ процессе кладкиПрораб Отметки обрезов и этажей, правильность устройства подушки под балки, опирание балок на подушки и их заделка в кладкуВизуально, нивелир, метр складной металлическийПосле устройства подушки и установки балкиПрораб, геодезистАрмирование кладкиПравильность расположения арматуры, расстояние между сетками по высоте столба. Диаметр стержней и расстояние между нимиМетр складной металлический, штангенциркульПо мере укладки арматурыМастер

Кирпичная кладка стен

СНиП III-B.4-72, табл. 8, пп. 1.9, 2.5, 2.10, 3.5

СНиП III-17-78

Допустимые отклонения: рядов кладки от горизонтали на 10 м длины – 15 мм; поверхностей и углов кладки от вертикали: на один этаж – 10 мм; на все здание – 30 мм; по смещению осей смежных оконных проемов – 20 мм; по ширине проемов – +15 мм.

Допускаются неровности на вертикальной поверхности при накладывании двухметровой рейки: неоштукатуриваемой – 5 мм; оштукатуриваемой – 10 мм.

Допустимые отклонения: по отметкам обрезов и этажей – 15 мм; по ширине простенков – 15 мм; по смещению oceй конструкций – 10 мм; по толщине кладки – +10 мм.

Допускается: толщина горизонтальных швов – не менее 10 и не более 15 мм; толщина вертикальных швов – 10 мм (толщина отдельных вертикальных швов – не менее 8 и не более 15 мм).

При выполнении кладки впустошовку глубина не заполненных раствором швов с лицевой стороны допускается не более 15 мм.

Растворные смеси должны быть использованы до начала их схватывания. Не разрешается применять обезвоженные смеси. Добавление воды в схватившиеся смеси запрещается. Смеси, расслоившиеся при перевозке, должны быть до употребления перемешаны.

Если разрыв в кладке выполняется вертикальной штрабой, то в швы кладки штрабы должна быть заложена конструктивная арматура из трех прутьев диаметром 8 мм через 2 м по высоте кладки, в том числе в уровне каждого перекрытия. Операции, подлежащие контролю при кирпичной кладке стен, указаны в табл. 1.40.

К скрытым относятся следующие работы: кирпичная кладка стен (соосность вентиляционных каналов и герметизация вентиляционных блоков); армирование кладки (правильность расположения арматуры, диаметр стержней); установка сборных железобетонных плит, перекрытий (опирание перекрытий на стены, заделка, анкераж); установка балконов (заделка, отметка, уклон балконов).

Таблица 1.40

Контроль работ при кирпичной кладке стен

Операции, подлежащие контролюСостав контроля (что контролировать)Способ контроляВремя контроляКто контролирует и привлекается к проверкеКирпичная кладка стенКачество кирпича, раствора, арматуры закладных деталейВнешний осмотр, обмер, проверка паспортов и сертификатовДо начала кладки стен этажаПрораб. В случае сомнения - лаборатория Правильность разбивки осейРулетка металлическая, метр складной металлическийДо начала кладкиПрораб Горизонтальность отметки обрезов кладки под перекрытиеНивелир, рейка, уровень строительныйДо установки панелей перекрытийПрораб, геодезист Соосность вентиляционных каналов и герметизация вентиляционных блоковВизуально, отвес строительныйПосле окончания кладки стен этажаПрораб Геометрические размеры кладки (толщина, проемы)Метр складной металлический, рулетка металлическаяПосле выполнения каждых 10 м 3 кладкиМастер Вертикальность, горизонтальность и поверхность кладкиУровень строительный отвес строительный, рейкаВ процессе и после окончанияМастер Качество швов кладки (размеры и заполнение)Визуально, метр складной металлический, 2-метровая рейкаПосле выполнения кладки стен этажа каждых 10 м 3 кладкиМастер Разбивка и отметки низа проемовРулетка металлическая, уровень строительныйДо начала кладки простенковМастер Вынос от метки + 1 м от чистого полаНивелирПосле окончания кладки этажаМастер Планировка квартирВизуальноПосле начала кладки стенМастер Геометрические размеры помещенийРулетка металлическаяПосле начала кладки стенМастерАрмирование кладкиПравильность расположения арматуры, диаметр стержней и т. дВизуально метр складной металлическийДо установки арматурыПрорабУстановка сборных железобетонных плит, перекрытийОпирание перекрытий на стены, заделка, анкеражВизуально метр складной металлическийПосле установки перекрытийПрорабПротивокоррозионное покрытие закладных частейТолщина, плотность и сцепляемость покрытияВизуально толщиномер, граверный штихельДо заделкиПрораб, лабораторияУстановка балконовЗаделка, отметка, уклон балконовВизуально, метр складной металлический, уровень строительный, 2-метровая рейкаПосле установки балконовПрорабУстановка перемычекПоложение перемычек, опирание, размещение, заделкаВизуально, метр складной металлическийПосле установкиМастерУстановка лестничных площадокПоложение лестничных площадок, опирание, размещение, заделкаВизуально, метр склад ной металлическийПосле установки площадок, перемычекМастерСварка закладных частейДлина, высота и качество сварных швовВизуально, простукивание молоткомДо выполнения противокоррозионного покрытияМастерУстройство звукоизоляцииКонструкция, тщательность исполненияВизуальноСразу же после окончанияМастер

Кладка стен из кирпичных блоков

СНиП III-В.4-72, табл. 8, пп. 3.18, 3.19, 3.21, 3.23

СНиП III-17-78

Допустимые отклонения размеров блоков от проектных: по толщине блока – плюс 5 мм; по длине и высоте блока – от плюс 5 до 10 мм; по разности диагоналей – 10 мм; в положении оконных и дверных проемов – ± 10 мм; при смещении закладных деталей – ±5 мм.

Допустимые отклонения при монтаже: поверхностей и углов кладки от вертикали: на один этаж – ±10 мм; на всю высоту – ±30 мм; по отметкам обрезов и этажей – ±15 мм; по смещению осей конструкций – ±10 мм; рядов кладки от горизонтали на 10 м длины – 15 мм.

В табл. 1.41 указаны подлежащие контролю объекты и операции при строительстве стен из кирпичных блоков.

К скрытым относятся следующие работы: кладка стен из кирпичных блоков; правильность установки маячных блоков на уровне перекрытий; монтаж блоков с дымовыми и вентиляционными каналами; установка закладных деталей; сварка закладных частей труб санитарно-технических блоков; установка сборных железобетонных плит перекрытий.