CC BY
15Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Structural calculations
УДК 693.554
А.В. ГРАНОВСКИЙ1, канд. техн. наук (arcgran@list.ru), Б.К. ДЖАМУЕВ1, канд. техн. наук, И.В. НОСКОВ2, инженер
1 ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО НИЦ «Строительство» (109428, Москва, ул. 2-я Институтская, 6, к. 1) 2 Научно-производственное объединение 22 (119071, Москва, ул. Новокузнецкая, 4, стр. 4, оф. 42)
К оценке несущей способности стен из каменных материалов, армированных металлической сеткой Streck®
Представлены результаты экспериментальных исследований прочности при сжатии кладки несущих каменных конструкций зданий из различных стеновых материалов (керамического кирпича, ячеисто-бетонных блоков, керамического крупноформатного пустотно-поризованного камня пустотностью более 50%), армированных металлической сеткой Streck® производства Белорецкого завода сеток и настилов, на действие статической нагрузки. Цельнометаллическая просечно-вытяжная сетка Streck® изготовлена по немецкой технологии из низкоуглеродистого холоднокатаного цельного металлического листа толщиной 0,5-2 мм путем просечки (вырубки) и одновременного его вытягивания. Применение сетки Streck® позволило увеличить несущую способность кладки стен на 10-30%, а также повысить трещиностойкость конструкций на 20-30%. Сетка рекомендована для армирования кладки несущих и самонесущих (в том числе и перегородок) стен зданий с целью повышения их несущей способности и трещиностойкости.
Ключевые слова: просечно-вытяжная сетка Streck®, прочность при сжатии, трещиностойкость, каменная кладка.
Для цитирования: Грановский А.В., Джамуев Б.К., Носков И.В. К оценке несущей способности стен из каменных материалов, армированных металлической сеткой Streck® // Жилищное строительство. 2017. № 1-2. С. 3-6.
A.V. GRANOVSKY1, Candidate of Sciences (Engineering) (arcgran@list.ru), B.K. DZHAMUEV1, Candidate of Sciences (Engineering); I.V. NOSKOV2, Engineer 1 TSNIISK named after V.A. Kucherenko, JSC Research Center of Construction ( 6, bldg. 1, 2nd Institutskaya Street, Moscow, 109428, Russian Federation) 2 Scientific-Production Association 22 (4, bldg. 4, Off. 42 Novokuznetskaya Street, Moscow, 119071, Russian Federation)
To Assessment of Bearing Capacity of Walls From Stone Materials Reinforced with Metallic Mesh Streck®
Results of the experimental study of the compressive strength of the masonry of bearing stone structures of buildings from different wall materials (ceramic brick, cellular-concrete blocks, ceramic large-size hollow-aerated stone with over 50% voidness) reinforced with the metallic mesh Streck® manufactured by the Beloretsk factory of meshes and decking, for the action of a static load. The all-metal expanded mesh Streck® is fabricated according to the German technology from the low carbon cold-rolled solid metal sheet of 0.5-2.0 mm thickness by means of notching (cutting) and simultaneous its extension. The use of mesh Streck® makes it possible to increase the bearing capacity of the wall masonry by 10-30% as well as to improve the crack resistance of structures by 20-30%. The mesh is recommended for reinforcing the masonry of bearing and self-bearing (including partitions) building walls in order to improve their bearing capacity and crack resistance.
Keywords: expanded mesh Streck®, compression strength, crack resistance, stone masonry.
For citation: Granovsky A.V., Dzhamuev B.K., Noskov I.V. To assessment of bearing capacity of walls from stone materials reinforced with metallic mesh Streck® . Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 1-2, pp. 3-6. (In Russian).
Развитие строительной отрасли связано с появлением новых технологий и строительных материалов. В настоящее время в строительстве широкое распространение получила сетка Streck® - современная альтернатива таким видам металлических сеток, как сетка «Рабица», сварные и тканые сетки. Сетка Streck® изготавливается по немецкой технологии из низкоуглеродистого холоднокатаного цельного металлического листа толщиной 0,5-2 мм путем просечки (вырубки) и одновременного его вытягивания. Ячейки, из которых состоит сетка (рис. 1), получаются цельными, т. е. без плетения или сварки. Производственный процесс изготовления сетки происходит без потерь материала и практически без отходов.
В Центре исследований сейсмостойкости сооружений ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко совместно со специалистами ЗАО «Белорецкий завод сеток и настилов» (Республика Башкортостан, г. Белорецк) разработана программа экспериментальных исследований прочности несущих камен-
1-2 2017 ^^^^^^^^^^^^^
ных конструкций зданий из различных стеновых материалов (керамического кирпича, ячеисто-бетонных блоков, керамического крупноформатного пустотно-поризованно-го камня пустотностью более 50%) [1-6], армированных металлической сеткой Streck®, на действие статической и динамической нагрузок. Ниже представлены результаты первого этапа экспериментальных исследований прочности каменной кладки, армированной Streck®, на действие статических нагрузок. При проведении настоящих испытаний для армирования опытных образцов кладки использовалась оцинкованная сетка Streck® марки R25Zn толщиной 2 мм производства Белорецкого завода сеток и настилов. В настоящее время завод производит Streck® с длиной ячейки от 6 до 75 мм с шириной ребра от 0,15 до 90 мм и толщиной ребра от 0,15 до 3 мм.
Для оценки влияния металлической сетки Streck® на прочность и деформативность каменной кладки из различ-
- 3
Расчет конструкций
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
тжтш/// /
ЯШУ АЛЛА/, л /:W " шшш^
\ / \ .1РпЛ v
\\\
Рис. Общий вид использованной сетки Streck®
Рис. 2. Процесс изготовления образцов I серии
Рис. 3. Процесс изготовления образцов IIсерии (эталонных)
ных стеновых материалов были изготовлены три серии экспериментальных образцов фрагментов стен:
I серия - фрагменты кладки стен из керамического кирпича на цементном растворе без армирования (эталонные образцы) и с армированием горизонтальных швов каждого ряда кладки (через 7,5 см) сеткой Streck®. Размеры опытных образцов 120х1030х1115(Н) мм;
II серия - фрагменты кладки стен из керамических крупноформатных пустотно-поризованных камней на цементном растворе без армирования (эталонные образцы) и с армированием горизонтальных швов каждого ряда кладки (через 21 см) сеткой Streck®. Размеры опытных образцов 280х1000х1340(Н) и 280х785х1340(Н) мм;
III серия - фрагменты кладки стен из ячеисто-бетонных блоков автоклавного твердения на клеевом растворе без армирования (эталонные образцы) и с армированием горизонтальных швов каждого ряда кладки (через 20 см) сеткой Streck®. Размеры опытных образцов 200х1250х1250(Н) мм.
В каждой серии для проведения испытаний было изготовлено по три эталонных и три армированных сеткой образца фрагментов стен. На рис. 2-4 показаны фрагменты опытных образцов стен в момент их изготовления.
Испытания проводились по ГОСТ 8829-94 «Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости». Нагрузка на опытные образцы подавалась ступенями, составляющими ~10% от предполагаемой величины разрушающей нагрузки. Интервал между ступенями нагружения составлял 5-7 мин. Методика обработки результатов испытаний включала в себя определение основных нормативных параметров кладки, не-
Рис. 4. Процесс изготовления образцов III серии
обходимых как для определения ее несущей способности, так и для выявления показателей, характеризующих особенности работы образцов, армированных металлической сеткой Streck® производства Белорецкого завода сеток и настилов.
Для возможности сравнения показателей прочности неар-мированной (эталонной) и армированной кладки при различных эксцентриситетах приложения нагрузки к опытным образцам величины напряжения сжатия в кладке (предел прочности) определялись с учетом приведения результатов испытаний внецентренно сжатых образцов к центральному сжатию.
Анализ результатов испытаний. По результатам экспериментальных исследований прочности кладки стен из керамического кирпича марки М125 на цементном растворе марки М75 (эталонные образцы) и М100 (армированные образцы) установлено следующее.
1. Первые волосяные трещины в неармированной кладке (серия 1а) появились при нагрузках, составляющих 0,68хМразр. В образцах, армированных сеткой Streck®, первые трещины появились практически при нагрузках, близких к разрушающим и составляющих 0,92хМразр. Т. е. применение сетки Streck® позволило увеличить момент образования первой трещины по сравнению с неармированными образцами на ~30%.
2. Предел прочности кладки при сжатии из керамического кирпича марки М125 на цементном растворе М100, армированной сеткой Streck®, составил 2,66 МПа, что на 25% выше прочности кладки без армирования. Таким образом, как видно из таблицы, применение оцинкованной сетки Streck® толщиной 2 мм с укладкой ее в каждом ряду по высоте образца при растворе прочностью не менее М50 позволило увеличить прочность кладки в среднем на 25%.
Научно-технический и производственный журнал
Structural calculations
Результаты испытаний образцов кладки стен
Серия Вид кладки N1 / N ' * тр ' ' "разр Предел прочности кладки с учетом приведения к центральному сжатию, МПа Относительная прочность кладки, %
I Эталон 0,68 2,13 100
Армир. сеткой 0,92 2,66 125
II Эталон 0,65 2,04 100
Армир. сеткой 0,73 2,25 110
III Эталон 0,66 1,6 100
Армир. сеткой 0,9 1,86 116
3. На рис. 5 показан растворный шов, армированный сеткой Streck®. Как видно, стальные ячейки сетки образуют жесткую матрицу, которая в процессе нагружения конструкции сдерживает деформации растяжения растворного шва и тем самым препятствует более раннему разрушению кладки и позволяет повысить значение момента образования первой трещины.
По результатам экспериментальных исследований прочности кладки стен из керамического крупноформатного пустотно-поризованного камня марки М100 на цементном растворе марки М75 установлено следующее.
1. Первые трещины в неармированной кладке (серия 11а) появились при нагрузках, составляющих 0,65х^азр, в образцах, армированных сеткой Streck® - 0,74х^азр. Как видно из данных таблицы, применение сетки Streck® позволило увеличить момент образования первой трещины в кладке стен из крупноформатного камня высотой 21 см по сравнению с неармированными образцами на ~13%. На рис. 6 показан характер разрушения опытных образцов II серии с армированием сеткой и без нее.
Рис. 5. Растворный шов, армированный сеткой Streck®
2. Предел прочности кладки, армированной сеткой Streck®, при сжатии составил 2,25 МПа, что на 10% выше прочности неармированной кладки.
3. Как показали исследования работы кладки из крупноформатного камня пустотностью более 45%, выполненные проф. Б.С. Соколовым и его учениками [1-3], отсутствие армирующей сетки при возведении кладки стен из указанного камня ведет к увеличению расхода цементного раствора, попадающего в пустоты камня, на 15-20%, что, кроме этого, значительно снижает теплотехнические характеристики кладки.
По результатам экспериментальных исследований прочности кладки стен из ячеисто-бетонных блоков автоклавного твердения класса В3.5 при плотности D500 на клеевом растворе «Ytong-Эконом» марки М50 установлено следующее.
КЛДДОЧНАЯ СЕТКА
ШШ)
streck
7.
STRECK 15-ZN(W)-9G Щ
СЕТКА STRECK [ШТРЕК ) -ЭТО:
• К*че(1Ю: КУ1*Т«№ИНJ И! ОщинкиЫтС.Ю .vfl №1 РФ fвроп с-чс ЮИШШиИ («ЛМиО ЕК <герлмрмам}
й Нйдаикжнш пншипОДйдотаймпьнняисмиг ОД. придем ЦНИКМлм.Кущреми)
Hlditrte: >ди0чыЙ1 patspnif, рулпны s a jivrp тМЩжы стта ы.
£: №ц<Н|К*ЛЫ4К1ЪС Fb qpritlltlTT (fhlf f «ПЛ.МС.и < 1CHKUU J.li rpopi'hiu ulBJU
i ■ ■•■j.; и для (SSM слмь чпд.-jKH шеи.
STRECK 15-ZN <W>-30D
ООО 'Ультра" IVK 3A0"biCH'J MTCf ItflM.MNMM НП012, f.Hw»!
г.Нагмитигпрсв Ten.: + r(«ä)M5SJU; fem+7{flt5]l853-ZWS
^Щй^СЗЮ email: inWupoII.ram (Miiil: on-bjv i eirwi'ij^ik-Ьпл.ги
r'r/i'imiiiii
1-22017
5
Расчет конструкций
------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 6. Характер разрушения образцов II серии без армирования (а) и с армированием сеткой (б)
1. Первые трещины в неармированной кладке (серия Ша) появились при нагрузках, составляющих 0,66хМразр, в образцах, армированных сеткой Streck® - 0,9хМразр. Применение сетки Streck® позволило увеличить момент образования первой трещины в кладке стен из ячеисто-бетонных блоков высотой 20 см по сравнению с неармированными образцами на ~25-30%. На рис. 7 показан характер разрушения опытных образцов III серии с армированием сеткой и без нее.
2. Как видно из таблицы, предел прочности при сжатии кладки из ячеисто-бетонных блоков класса В3.5 на клеевом растворе М50 «Ytong-Эконом», армированной сеткой Streck®, составил 1,86 МПа, что на 16% выше прочности неармированной кладки.
Выводы. При армировании каменной кладки арматурной сеткой Streck® марки R25Zn толщиной 2 мм производства Белорецкого завода сеток и настилов через один ряд (через 7,5 см с учетом толщины растворного шва) по высоте стен несущая способность кладки на 25% выше прочности неармированной кладки. При армировании кладки из камней высотой 21 см (три ряда обычной кладки) повышение прочности составило 10-16%.
Применение сетки Streck® позволяет увеличить момент образования первой трещины по сравнению с неармиро-ванными образцами на 10-30%.
Наличие жестких стальных ячеек в сетке, изготовленной по просечно-вытяжной технологии, ведет к существенному снижению интенсивности деформаций растяжения в растворном шве и тем самым препятствует более раннему образованию трещин в кладке и соответственно разрушению кладки.
Арматурная сетка Streck® производства Белорецкого завода сеток и настилов может быть рекомендована для армирования кладки стен с целью повышения ее несущей способности и трещиностойкости.
Список литературы
1. Соколов Б.С. Исследования сжатых элементов каменных и армокаменных конструкций. М.: АСВ, 2010. 104 с.
2. Соколов Б.С., Антаков А.Б., Фабричная К.А. Комплексные исследования прочности пустотно-поризованных керамических камней и кладок при сжатии // Вестник гражданских инженеров. 2012. № 5 (34). С. 65-71.
Рис. 7. Характер разрушения образцов III серии без армирования
(а) и с армированием сеткой (б)
3. Соколов Б.С. Теория силового сопротивления анизотропных материалов сжатию и ее практическое применение. М.: АСВ, 2011. 160 с.
4. Грановский А.В., Сейфулина Н.Ю. О корректности принятого в СП 15.13330.2012 значения коэффициента Баушингера для кладки стен из крупноформатного керамического пустотелого камня // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 8. С. 66-68.
5. Грановский А.В., Берестенко Е.И. Оценка монолитности кладки стен из крупноформатных многопустотных керамических камней // Жилищное строительство. 2013. № 12. С. 31-33.
6. Деркач В.Н., Найчук А.Я. Экспериментальные исследования прочности каменной кладки из пазогребневых силикатных блоков // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 6. С. 77-82.
References
1. Sokolov B.S. Issledovaniya szhatykh elementov kamennykh i armokamennykh konstruktsii [Researches of the compressed elements stone and the armokamennykh of designs]. Moscow: ASV, 2010. 104 p.
2. Sokolov B.S., Antakov A.B., Factory K.A. Complex researches of durability hollow поризованных ceramic stones and layings in case of compression. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov. 2012. No. 5 (34), pp. 65-71. (In Russian).
3. Sokolov B.S. Teoriya silovogo soprotivleniya anizotropnykh materialov szhatiyu i ee prakticheskoe primenenie [Theory of power resistance of anisotropic materials to compression and its practical application]. Moscow: ASV, 2011. 160 p.
4. Granovsky A.V., Seyfulina N.Yu. About a correctness of Baushinger's coefficient accepted in the joint venture 15.13330.2012 values for a laying of walls from a large-format ceramic hollow stone. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2013. No. 8, pp. 66-68. (In Russian).
5. Granovsky A.V., Berestenko of E.I. Otsenk of solidity of a laying of walls from large-format multihollow ceramic stones. Zhilishchnoe stroitel'stvo [Housing construction]. 2013. No. 12, pp. 31-33. (In Russian).
6. Derkach V.N., Naychuk A.Ya. Pilot studies of durability of a stone laying from tongue-and-groove silicate blocks. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo. 2016. No. 6, pp. 77-82. (In Russian).
