Кирпичные колонны. Как сделать столбы и колонны из кирпича? Кладка своими руками пошагово на видео

При возведении колонных сооружений, навесов, заборов высокая нагрузка накладывается на саму конструкцию. Для этого при строительстве кирпичных колонн следует предъявлять высокие требования к прочности, устойчивости конструкции и качеству. При возведении колонн рекомендуется использовать только цельный кирпич без механических дефектов. Могут подойти и половинки кирпичей, но также без видимых разрушений.

Кладка колонн из кирпича выполняется без многорядной обвязки, так как такая конструкция не обеспечивает монолитность и прочность. Обвязку выполняют при использовании в конструкции цельных кирпичей, если колонна в сечении составляет 2 х 2.

В конструкции может предусматриваться дополнительное армирование при помощи стального прута или трубы внутри строения.

Кладка колонны

Возведение кирпичной колонны выполняется при соблюдении определенной технологии.

Она должна соблюдаться точно, так как любое нарушение может привести к проседанию кирпичной колонны или разрушению строения.

Для колонн выполняется индивидуально и зависит от назначения конструкции, хотя по внешнему виду ее типы не различаются. Кирпичная кладка колонн выполняется в виде трехрядной подвязки, так как использование однорядной вызывает большие затраты труда, а многорядная не отличается крепостью. Для работ рекомендуется использовать прочный раствор и полнотелый кирпич. Положение каждого кирпича контролируют и в вертикальной, и в горизонтальной плоскости. Для этого используют уровень и отвес. Для предания механической прочности и устойчивости конструкции используют армированную сетку, которая не должна выходить за пределы кладки.

Варианты конструкции колонн:

• несущие конструкции, принимающие на себя большие нагрузки по площади опирания на фундамент;
• кирпичные заборные, принимающие нагрузки в вертикальной плоскости. Нагрузка может быть различной, например, максимальная при примыкании к воротам калиткам или минимальная при соединении секций забора.

Изготовление колонны

Кладка колонны осуществляется по следующей технологи. В первую очередь готовится расходный материал:

• кирпич;
• цементно-песочный раствор;
• арматура.

Необходимые инструменты:

• шпатель;
• отвес, уровень;
• емкость для раствора.

Под колонну подготавливают фундамент, в который устанавливают арматуру или металлический столб. Вокруг столба возводят колонну.

Кладка выбирается из трех возможных вариантов: 2 х 1,5 кирпича, 2 х 2 кирпича, 2 х 2,5 кирпича.

Первый ряд — самый ответственный, сделать его нужно идеально, ведь от этого будет зависеть дальнейший ход работы.

Кладка кирпича 2 х 2 выполняется в определенной последовательности. Первый ряд выкладывается по 3 кирпича тычок в тычок. Второй ряд разворачивают на 90 градусов по горизонтали. Третий ряд выкладывают подобно первому и так далее до окончания работ.

Колонны кладут последовательно. После кладки первого уровня проводится контроль равномерности при помощи веревки.

При постройке нескольких рядом стоящих колон рекомендуется проводить последовательные действия. То есть первоначально выкладывают первые ряды всех колонн, после этого контролируют горизонт при помощи веревки и уровня. При необходимости проводят выравнивание, последующий контроль можно проводить при выкладывании 2-3 рядов. Несоблюдение технологии может привести к нарушению симметрии и неравномерной нагрузке на колонны.

Для облегчения работы предлагаются следующие рекомендации:

• для создания прочного основания первый кирпич укрепляется в растворе в углу будущей кирпичной колонны, второй укладывают рядом с твердой фиксацией;
• при пользуйтесь защитной одеждой и защитными очками;
• для декорирования кирпичной колонны можно применить стеклянные осколки, каменную крошку, цветную гальку;
• элементы декора лучше укреплять в швах, пока раствор еще не высох;
• если фундамент колонны находится на уровне земли, то формы для него можно сделать прямо в земле, если же выше, то рекомендуется использовать деревянную опалубку;
• углы можно проверять угольником;
• если необходимо декорирование кирпичной колонны светильниками или фонарями, не забудьте проложить в центре электрический кабель;
• в верхней части устанавливают капитель, исключающую накопление воды после осадков.

Поэтапная кладка колонн из кирпича Кладка колонн из кирпича выполняется без многорядной обвязки, так как такая конструкция не обеспечивает монолитность и прочность. Обвязку выполняют при использовании в конструкции цельных кирпичей, если колонна в сечении составляет 2 х 2. В конструкции может предусматриваться дополнительное армирование при помощи стального прута или трубы внутри строения. Кладка колонны Колонны обычно кладутся по технологии 1,5 и 2 кирпича. Колонны обычно кладутся по технологии 1,5 и 2 кирпича. Возведение кирпичной колонны выполняется при соблюдении определенной технологии. Она должна соблюдаться точно, так как любое нарушение может привести к проседанию кирпичной колонны или разрушению строения. Кладка кирпича для колонн выполняется индивидуально и зависит от назначения конструкции, хотя по внешнему виду ее типы не различаются. Кирпичная кладка колонн выполняется в виде трехрядной подвязки, так как использование однорядной вызывает большие затраты труда, а многорядная не отличается крепостью. Для работ рекомендуется использовать прочный раствор и полнотелый кирпич. Положение каждого кирпича контролируют и в вертикальной, и в горизонтальной плоскости. Для этого используют уровень и отвес. Для предания механической прочности и устойчивости конструкции используют армированную сетку, которая не должна выходить за пределы кладки. Варианты конструкции колонн: несущие конструкции, принимающие на себя большие нагрузки по площади опирания на фундамент; кирпичные заборные, принимающие нагрузки в вертикальной плоскости. Нагрузка может быть различной, например, максимальная при примыкании к воротам калиткам или минимальная при соединении секций забора. Вернуться к оглавлениюИзготовление колонны Для того, чтобы колонна была прочной, необходимо подготовить каркас и залить его бетоном. Для каркаса используется арматура. Для того, чтобы колонна была прочной, необходимо подготовить каркас и залить его бетоном. Для каркаса используется арматура. Кладка колонны осуществляется по следующей технологи. В первую очередь готовится расходный материал: кирпич; цементно-песочный раствор; арматура. Необходимые инструменты: шпатель; отвес, уровень; емкость для раствора. Под колонну подготавливают фундамент, в который устанавливают арматуру или металлический столб. Вокруг столба возводят колонну. Кладка выбирается из трех возможных вариантов: 2 х 1,5 кирпича, 2 х 2 кирпича, 2 х 2,5 кирпича. Первый ряд - самый ответственный, сделать его нужно идеально, ведь от этого будет зависеть дальнейший ход работы. Кладка кирпича 2 х 2 выполняется в определенной последовательности. Первый ряд выкладывается по 3 кирпича тычок в тычок. Второй ряд разворачивают на 90 градусов по горизонтали. Третий ряд выкладывают подобно первому и так далее до окончания работ. При возведении больших колонн рекомендуется пространство между кладкой и арматурой заливать бетоном. При постройке нескольких рядом стоящих колон рекомендуется проводить последовательные действия. То есть первоначально выкладывают первые ряды всех колонн, после этого контролируют горизонт при помощи веревки и уровня. При необходимости проводят выравнивание, последующий контроль можно проводить при выкладывании 2-3 рядов. Несоблюдение технологии может привести к нарушению симметрии и неравномерной нагрузке на колонны. Для облегчения работы предлагаются следующие рекомендации: для создания прочного основания первый кирпич укрепляется в растворе в углу будущей кирпичной колонны, второй укладывают рядом с твердой фиксацией; при резке кирпичей пользуйтесь защитной одеждой и защитными очками; для декорирования кирпичной колонны можно применить стеклянные осколки, каменную крошку, цветную гальку; элементы декора лучше укреплять в швах, пока раствор еще не высох; если фундамент колонны находится на уровне земли, то формы для него можно сделать прямо в земле, если же выше, то рекомендуется использовать деревянную опалубку; углы можно проверять угольником; если необходимо декорирование кирпичной колонны светильниками или фонарями, не забудьте проложить в центре электрический кабель; в верхней части устанавливают капитель, исключающую накопление воды после осадков.

Кирпичная кладка пользуется особой популярностью. Среди разнообразия существует необычная - винтовая. В связи со сложной работой ее применяют не так часто, как другие, но она выделяется на фоне других. Винтовая укладка выглядит как спираль. Каждый последующий ряд укладывается с небольшим смещением. Такая укладка используется для столбов при строительстве забора, имитации колонн, арок, отдельных элементов пролетов.

О чем эта статья

Материалы и инструменты

1. Кирпичи;
2. Раствор;
3. Отвес;
4. Уровень;
5. Приспособа;
6. Кельма.

Фотографии использования

Делаем приспособление для крученной кладки

Для начала делаем заготовку. Берем два ровных квадрата ДСП или ровных деревянных досок. Размер каждого из квадратов должен быть равен размеру сечения будущего столба. Обычно от 25 до 38 см. Складываем обе детали вместе. Находим середину (чертим две диагонали, на пересечении ставим точку) и прикручиваем саморез так, чтобы квадраты были скреплены между собой и вместе с этим двигались по кругу. Смещаем верхнюю часть заготовки влево примерно на 2 см. Для того, чтобы не перепутать «рабочий» угол, остальные три срезаем. Накрепко скручиваем еще одним саморезом.

При изготовлении заготовки учитывайте размер кирпича, который будет использоваться для колонн. Предпочтительнее облицовочный.

Делаем приспособу. Берем два одинаковых деревянных уголка. Они должны по длине захватывать большую часть диаметра будущего столба. Один прикладывается с торца нижней части заготовки, второй с торца верхней. Уголки будут лежать один на другом со смещением, повторяя заготовку. Крепко скрепляем приспособу двумя саморезами.

Ниже видео демонстрирующее процесс создания приспособы:

Винтовая кладка

Делаем разметку под первый ряд. Выкладываем его, выравнивая уровнем. Наносим раствор на верхнюю часть. Приставляем к одному из углов приспособление, прорезаем раствор кельмой, чтобы после кладки не сдвинулся «трафарет» и укладываем второй ряд.

Не забывайте простукивать кирпич и счищать лишний раствор на выступах. Для того чтобы столб не «повело» рекомендуется внутрь устанавливать трубу. При укладке последующих рядов приспособу прикладывают к противоположным углам.

Таким образом, ряд за рядом столб приобретает крученую форму. При аккуратном строительстве спиральная кладка выгодно выделяется на фоне других. Несмотря на кажущуюся сложность, винтовую кладку можно выложить собственными силами. Пробуйте сами.

В последнее время особой популярностью пользуются заборы, построенные из кирпича. Такое сооружение не только роскошно смотрится, но многое говорит о материальном состоянии хозяев.

Конечно забор, построенный полностью из кирпича весьма затратное мероприятие. Но всегда есть возможность снизить затраты, если подойти к этому процессу творчески.

Такой выход комбинированный забор, в котором только столбики выкладывают кирпичными, а вставки (наполнение) могут быть любыми – профлисты, деревянные пролеты или кованные металлические.

Заборные столбы чаще всего выполняются из облицовочного кирпича и в этом случае несут помимо эстетической функции еще и опорную. Такие комбинированные заборы, использующие кирпичные столбы, являются прочными и долговечными сооружениями.

Этапы строительства и инструменты

Кирпичные колонны из кирпича для забора выполняются в несколько этапов :

1. Разметка . Это первый и важный этап. От его качественного выполнения зависит все строительство. Нужно определиться, где будет располагаться забор, его длину, в каком месте будут ворота и калитка, каким будет расстояние между кирпичными столбами забора? Расстояние между колоннами должно быть одинаковым, а линия установки прямой.
2. Выбор способа кирпичной кладки . Это будет зависеть от ваших финансовых возможностей и основной функции колонны. Чаще всего для возведения колонны из кирпича для забора применяют кладку в полтора или два кирпича.
3. Расчет нужного количества материалов и инструментов, их приобретение. Чтобы рассчитать потребность материалов, нужно определить какой должна быть высота столбиков и способ кладки. При выборе материалов следует особое внимание уделить качеству. Ни в коем случае не стоит экономить на материалах. От этого напрямую зависит срок его службы. Обратите внимание на оттенок кирпича. Даже в одной партии он может немного отличаться.
4. Строительство столбиков и забора . Этот этап включает в себя подготовку фундамента под кирпичный забор и само возведение колонн.

Чтобы построить столбы из кирпича для забора, нужны специальные инструменты, без которых невозможно обойтись:

• Лопата. Ее используют для замешивания раствора.
• Ванная, ведро или какая-нибудь другая емкость, используются для приготовления в нем раствора и доставки его к месту работы.
• Мастерок, применяют для накладывания цемента.
• Кельма, с ее помощью выполняют кладку кирпича.
• Уровень и отвес, используют для проверки уровня вертикальности и горизонтальности выполняемых столбиков.
• Металлический прут или проволока 10х10 мм. С их помощью следят за равномерностью распределения раствора, чтобы швы кладки были одинаковыми.
• Строительные леса применяют в том случае, когда кирпичные колонны для забора будут очень высокими. На них раскладывают инструмент и материалы для выкладывания верхних рядов конструкции.

Технология установки кирпичных столбиков и столбов

Технология установки кирпичных столбов — схема

Очень часто, выполняя строительные работы по возведению кирпичных колонн для забора, любителями и опытными строителями допускаются грубые ошибки. Они основаны на особой технологии возведения заборных конструкций.

Столбики для забора из кирпича подвергаются в основном боковым нагрузкам. Наибольшее значение для таких конструкций имеют переменные нагрузки, а не вертикальные. Поэтому более важно армирование столба по всей длине (особенно опор для ворот и калитки), чем перевязка кирпичей, которая обеспечивает равномерное распределение вертикальной нагрузки.

Рассматривать способ укладки с точки зрения технологии строительства кирпичного забора не совсем верно. Необходимо, прежде всего, изучить кладку кирпичных сооружений, в соответствии с их назначением.

Существует два принципиально отличающихся друг от друга метода :

1. Кладка столбиков под несущие (опорные) конструкции;
2. Кладка заборных конструкций.

Первый метод применяют в том случае, если столб будет служить опорой, которая несет на себе основной вес конструкции. При сравнительно небольшой площади поверхности такой столбик, опираясь на фундамент, должен будет выдерживать огромные вертикальные нагрузки.

Второй метод имеет специальное назначение. В основном это кирпичные столбики для различных секций в комбинированном типе забора, а также опора для ворот и калитки.

Визуально они абсолютно ничем не отличаются. Однако фундамент для них выполняется по-разному, а также есть конструкционные различия. Сама же технология выполнения кладки кирпича и ее схема будет одинаковой.

Некоторые особенности строительства столбов из кирпича

При строительстве кирпичных опор особое внимание уделяют фундаменту. Степень нагрузки на кирпичные колонны напрямую зависит от его надежности и качества.

Яму под столбики роют глубиной до 1.2 м (до глубины промерзания грунта). Но если они будут служить опорой под ворота, то оптимальная глубина фундамента будет равняться ½ высоте столба.

Ширина внизу основания в два раза должна быть больше размера самой опоры, а на уровне поверхности грунта – соответствовать его размерам. При возведении такого фундамента исключаются какие-либо перекосы и проседание земли.

Для защиты кладки колонн от разрушения обычно сверху устанавливаются колпаки. Их изготавливают из металла, черепицы или бетона. Выглядит столбик с колпаком намного эстетичнее.

Чтобы увеличить прочность столбов, не дать им возможности разрушаться под нагрузками, их возводят вокруг металлической трубы. Это особенно актуально для столбиков, являющихся опорой под калитку или ворота.

Расстояние между столбами кирпичного забора может быть любым от 2 до 8 метров. Это зависит от многих обстоятельств и условий:

• объема финансовых средств, предназначенных для строительства забора;
• размеров материала наполнителя (длины пролета профлиста или деревянного штакетника) при возведении комбинированного забора;
• степени нагрузки на столбы.

Не стоит возводить колонны очень редко, так как это в значительной степени повлияет на качество забора и сроки его эксплуатации. А кроме того, смотрится это менее привлекательно. Наиболее оптимальное расстояние между опорами 2,5 – 4 м.

Расстояние между опорами для калитки и ворот рассчитывается очень тщательно, чтобы в последствии не пришлось ничего подгонять. Идеально, когда размеры ворот и калитки известны до строительства кирпичного забора. Так можно будет избежать множества ненужных проблем, связанных с подгонкой расстояния.

Наполнитель крепят к столбикам только после того, как они некоторое время отстоятся. Для этого обычно требуется 2-3 недели.

Столбы из облицовочного кирпича обязательно обрабатывают специальной пропиткой, которая покроет его пленкой и будет служить защитой от появления высолов (белесых разводов), и последующего разрушения.

Последовательность кладки кирпича

Технология кладки кирпича зависит от типа забора. Важно будет ли он полностью кирпичным или с каким-либо наполнителем.

По способу укладки столбики подразделяют на конструкции с кладкой в полтора или два кирпича. Это наиболее распространенные методы. Кирпич для столбов забора должен быть качественным и целым, без сколов. Фундамент нужно покрыть слоем изоляционного материала. Это отразится на качестве и долговечности всей конструкции.

Аккуратная и главное прочная кладка кирпича для заборных столбов получается только при условии полного соблюдения всех правил.

Рассмотрим подробно, как технологически правильно выполнить столбы для забора из кирпича своими руками:

1. по периметру столбика, сверху изоляционного слоя, выкладываем металлические пруты или проволоку. Их применяют для того, чтобы швы кладки были одинаковыми по толщине. Можно выкладывать прут только по лицевой стороне.
2. Сверху равномерно укладываем раствор, но чтобы он был не выше прутьев.
3. Теперь по периметру выкладываем ряд кирпича. В каждом следующем ряду его нужно смещать на половину длины. Таким образом, получается перевязка швов. Кирпич аккуратно подстукивают кельмой, если необходимо подравнять, а затем вытаскивают проволоку или прутья. Лишний раствор убирают мастерком. Опытные мастера не рекомендуют полностью заполнять швы раствором. Некоторые советуют аккуратненько втирать дополнительно в швы раствор перед расшивкой. Излишки удаляют щеткой, либо обычным веником.
4. Через каждые три или четыре ряда проверяют уровнем правильность горизонтальной линии кладки.
5. Внутрь столбика засыпают щебень и заливают раствором. Он не должен быть слишком жидким. С помощью арматурного прута помогают ему проникнуть между щебнем. Такую операцию проделывают приблизительно через 6-8 рядов.

В общем, никакой особой сложностью кладка не отличается. Если нет достаточного опыта выполнения таких работ, то лучше всего начинать с самого дальнего столбика. Чтобы качество повышалось по мере приближения к калитке и воротам.

Правила кладки кирпичных столбиков

Чтобы увеличить прочность и продлить срок службы, заборные столбы из кирпича лучше возводить вокруг арматуры, металлического профиля или трубы. Причем она должна располагаться по всей высоте колонны. Если это опорный столб, то арматура обязательно должна быть цельной. В остальных случаях она может быть сварена из отдельных кусков.

Чтобы исключить повреждение столбов следует усилить конструкцию. Это можно выполнить с помощью внутреннего или наружного усиления.

Внутреннее усиление достигается за счет комбинации бетонирования и армирования. Лучше всего забетонировать металлическую трубу или швеллер в фундамент. Внутреннее пространство заполняется раствором. Получается очень прочная конструкция, которую сложно сломать.

Внешнее усиление столбиков можно выполнить с помощью обустройства металлической обоймы. Для этого на углы столбика надеваются металлические уголки и прочно стягиваются арматурой.

Можно выполнить железобетонный каркас. На колонну одевается металлическая армированная сетка, стягивается и бетонируется слоем не менее 4-5 см.

Чем тяжелее будет забор, тем глубже и прочнее должен быть фундамент. Его глубина зависит и от высоты всей конструкции.

Усилить прочность конструкции можно, используя четырехрядную перевязку швов. При такой системе используется только целый кирпич, с перекрытием швов один раз в четыре ряда. Что позволит выполнить конструкцию необходимой прочности.

Для нижних трех — четырех рядов конструкции столба необходимо обязательно использовать полнотелый кирпич. Что также позволит увеличить прочность. Остальные ряды можно выкладывать из кирпича с щелевыми отверстиями. Главное, чтобы при этом консистенция раствора не была слишком жидкой. Чтобы ускорить процесс кладки раствор обычно раскладывают сразу под весь ряд.

Чтобы опора могла надежно выдерживать любой вес полотна вставки забора лучше сделать металлические закладные. Тогда поперечные лаги можно будет к ним приварить, что только дополнительно усилит конструкцию.

На втором и третьем рядах кладки снизу и сверху на столбе делают зазор в месте крепления полотна. В кирпиче пропиливают болгаркой отверстие на ½ высоты закладной пластины. Она будет располагаться между двух рядов кирпичей. Длина ее должна быть такой, чтобы доставала до трубы, расположенной в середине столбика. Если забор не очень высокий (2-2,5 м), то достаточно двух таких пластин. Если выше, то можно расположить еще одну пластину посредине столба.

Рисунок 1 . Расчетная схема для кирпичных колонн проектируемого здания.

При этом возникает естественный вопрос: какое минимальное сечение колонн обеспечит требуемую прочность и устойчивость? Конечно же, идея выложить колонны из глиняного кирпича, а тем более стены дома, является далеко не новой и все возможные аспекты расчетов кирпичных стен, простенков, столбов, которые есть суть колонны, достаточно подробно изложены в СНиП II-22-81 (1995) "Каменные и армокаменные конструкции". Именно этим нормативным документом и следует руководствоваться при расчетах. Приводимый ниже расчет, не более, чем пример использования указанного СНиПа.

Чтобы определить прочность и устойчивость колонн, нужно иметь достаточно много исходных данных, как то: марка кирпича по прочности, площадь опирания ригелей на колонны, нагрузка на колонны, площадь сечения колонны, а если на этапе проектирования ничего из этого не известно, то можно поступить следующим образом:

Пример расчета кирпичной колонны на устойчивость при центральном сжатии

Проектируется:

Терраса размерами 5х8 м. Три колонны (одна посредине и две по краям) из лицевого пустотелого кирпича сечением 0.25х0.25 м. Расстояние между осями колонн 4 м. Марка кирпича по прочности М75.

Расчетные предпосылки:

При такой расчетной схеме максимальная нагрузка будет на среднюю нижнюю колонну. Именно ее и следует рассчитывать на прочность. Нагрузка на колонну зависит от множества факторов, в частности от района строительства. Например, Санкт-Петербурге составляет 180 кг/м 2 , а в Ростове-на-Дону - 80 кг/м 2 . С учетом веса самой кровли 50-75 кг/м 2 нагрузка на колонну от кровли для Пушкина Ленинградской области может составить:

N с кровли = (180·1.25 + 75)·5·8/4 = 3000 кг или 3 тонны

Так как действующие нагрузки от материала перекрытия и от людей, восседающих на террасе, мебели и др. пока не известны, но железобетонная плита точно не планируется, а предполагается, что перекрытие будет деревянным, из отдельно лежащих обрезных досок, то для расчетов нагрузки от террасы можно принять равномерно распределенную нагрузку 600 кг/м 2 , тогда сосредоточенная сила от террасы, действующая на центральную колонну, составит:

N с террасы = 600·5·8/4 = 6000 кг или 6 тонн

Собственный вес колонн длиной 3 м будет составлять:

N с колонны = 1500·3·0.38·0.38 = 649.8 кг или 0.65 тонн

Таким образом суммарная нагрузка на среднюю нижнюю колонну в сечении колонны возле фундамента составит:

N с об = 3000 + 6000 + 2·650 = 10300 кг или 10.3 тонн

Однако в данном случае можно учесть, что существует не очень большая вероятность того, что временная нагрузка от снега, максимальная в зимнее время, и временная нагрузка на перекрытие, максимальная в летнее время, будут приложены одновременно. Т.е. сумму этих нагрузок можно умножить на коэффициент вероятности 0.9, тогда:

N с об = (3000 + 6000)·0.9 + 2·650 = 9400 кг или 9.4 тонн

Расчетная нагрузка на крайние колонны будет почти в два раза меньше:

N кр = 1500 + 3000 + 1300 = 5800 кг или 5.8 тонн

2. Определение прочности кирпичной кладки.

Марка кирпича М75 означает, что кирпич должен выдерживать нагрузку 75 кгс/см 2 , однако прочность кирпича и прочность кирпичной кладки - разные вещи. Понять это поможет следующая таблица:

Таблица 1 . Расчетные сопротивления сжатию для кирпичной кладки (согласно СНиП II-22-81 (1995))

Но и это еще не все. Все тот же СНиП II-22-81 (1995) п.3.11 а) рекомендует при площади столбов и простенков менее 0.3 м 2 умножать значение расчетного сопротивления на коэффициент условий работы γ с =0.8 . А так как площадь сечения нашей колонны составляет 0.25х0.25 = 0.0625 м 2 , то придется этой рекомендацией воспользоваться. Как видим, для кирпича марки М75 даже при использовании кладочного раствора М100 прочность кладки не будет превышать 15 кгс/см 2 . В итоге расчетное сопротивление для нашей колонны составит 15·0.8 = 12 кг/см 2 , тогда максимальное сжимающее напряжение составит:

10300/625 = 16.48 кг/см 2 > R = 12 кгс/см 2

Таким образом для обеспечения необходимой прочности колонны нужно или использовать кирпич большей прочности, например М150 (расчетное сопротивление сжатию при марке раствора М100 составит 22·0.8 = 17.6 кг/см 2) или увеличивать сечение колонны или использовать поперечное армирование кладки. Пока остановимся на использовании более прочного лицевого кирпича.

3. Определение устойчивости кирпичной колонны.

Прочность кирпичной кладки и устойчивость кирпичной колонны - это тоже разные вещи и все тот же СНиП II-22-81 (1995) рекомендует определять устойчивость кирпичной колонны по следующей формуле :

N ≤ m g φRF (1.1)

где m g - коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки. В данном случае нам, условно говоря, повезло, так как при высоте сечения h ≈ 30 см, значение данного коэффициента можно принимать равным 1.

Примечание : Вообще-то с коэффициентом m g все не так просто, подробности можно посмотреть в комментариях к статье.

φ - коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости колонны λ . Чтобы определить этот коэффициент, нужно знать расчетную длину колонны l 0 , а она далеко не всегда совпадает с высотой колонны. Тонкости определения расчетной длины конструкции изложены отдельно , здесь лишь отметим, что согласно СНиП II-22-81 (1995) п.4.3: "Расчетные высоты стен и столбов l 0 при определении коэффициентов продольного изгиба φ в зависимости от условий опирания их на горизонтальные опоры следует принимать:

а) при неподвижных шарнирных опорах l 0 = Н ;

б) при упругой верхней опоре и жестком защемлении в нижней опоре: для однопролетных зданий l 0 = 1,5H , для многопролетных зданий l 0 = 1,25H ;

в) для свободно стоящих конструкций l 0 = 2Н ;

г) для конструкций с частично защемленными опорными сечениями — с учетом фактической степени защемления, но не менее l 0 = 0,8Н , где Н — расстояние между перекрытиями или другими горизонтальными опорами, при железобетонных горизонтальных опорах расстояние между ними в свету."

На первый взгляд, нашу расчетную схему можно рассматривать, как удовлетворяющую условиям пункта б). т.е можно принимать l 0 = 1.25H = 1.25·3 = 3.75 метра или 375 см . Однако уверенно использовать это значение мы можем лишь в том случае, когда нижняя опора действительно жесткая. Если кирпичная колонна будет выкладываться на слой гидроизоляции из рубероида, уложенный на фундамент, то такую опору скорее следует рассматривать как шарнирную, а не жестко защемленную. И в этом случае наша конструкция в плоскости, параллельной плоскости стены, является геометрически изменяемой , так как конструкция перекрытия (отдельно лежащие доски) не обеспечивает достаточную жесткость в указанной плоскости. Из подобной ситуации возможны 4 выхода:

1. Применить принципиально другую конструктивную схему

например - металлические колонны, жестко заделанные в фундамент, к которым будут привариваться ригеля перекрытия, затем из эстетических соображений металлические колонны можно обложить лицевым кирпичом любой марки, так как всю нагрузку будет нести металл. В этом случае, правда нужно рассчитывать металлические колонны, но расчетную длину можно приниматьl 0 = 1.25H .

2. Сделать другое перекрытие ,

например из листовых материалов, что позволит рассматривать и верхнюю и нижнюю опору колонны, как шарнирные, в этом случае l 0 = H .

3. Сделать диафрагму жесткости

в плоскости, параллельной плоскости стены. Например по краям выложить не колонны, а скорее простенки. Это также позволит рассматривать и верхнюю и нижнюю опору колонны, как шарнирные, но в этом случае необходимо дополнительно рассчитывать диафрагму жесткости.

4. Не обращать внимания на вышеприведенные варианты и рассчитывать колонны, как отдельно стоящие с жесткой нижней опорой, т.е l 0 = 2Н

В конце концов древние греки ставили свои колонны (правда, не из кирпича) без каких-либо знаний о сопротивлении материалов, без использования металлических анкеров, да и столь тщательно выписанных строительных норм и правил в те времена не было, тем не менее некоторые колонны стоят и по сей день.

Теперь, зная расчетную длину колонны, можно определить коэффициент гибкости:

λ h = l 0 /h (1.2) или

λ i = l 0 /i (1.3)

где h - высота или ширина сечения колонны, а i - радиус инерции.

Определить радиус инерции в принципе не сложно, нужно разделить момент инерции сечения на площадь сечения, а затем из результата извлечь квадратный корень, однако в данном случае в этом нет большой необходимости. Таким образом λ h = 2·300/25 = 24 .

Теперь, зная значение коэффициента гибкости, можно наконец-то определить коэффициент продольного изгиба по таблице:

Таблица 2 . Коэффициенты продольного изгиба для каменных и армокаменных конструкций (согласно СНиП II-22-81 (1995))

При этом упругая характеристика кладки α определяется по таблице:

Таблица 3 . Упругая характеристика кладки α (согласно СНиП II-22-81 (1995))

В итоге значение коэффициента продольного изгиба составит около 0.6 (при значении упругой характеристики α = 1200, согласно п.6). Тогда предельная нагрузка на центральную колонну составит:

N р = m g φγ с RF = 1х0.6х0.8х22х625 = 6600 кг < N с об = 9400 кг

Это означает, что принятого сечения 25х25 см для обеспечения устойчивости нижней центральной центрально-сжатой колонны недостаточно. Для увеличения устойчивости наиболее оптимальным будет увеличение сечения колонны. Например, если выкладывать колонну с пустотой внутри в полтора кирпича, размерами 0.38х0.38 м, то таким образом не только увеличится площадь сечения колонны до 0.13 м 2 или 1300 см 2 , но увеличится и радиус инерции колонны до i = 11.45 см . Тогда λ i = 600/11.45 = 52.4 , а значение коэффициента φ = 0.8 . В этом случае предельная нагрузка на центральную колонну составит:

N р = m g φγ с RF = 1х0.8х0.8х22х1300 = 18304 кг > N с об = 9400 кг

Это означает, что сечения 38х38 см для обеспечения устойчивости нижней центральной центрально-сжатой колонны хватает с запасом и даже можно уменьшить марку кирпича. Например, при первоначально принятой марке М75 предельная нагрузка составит:

N р = m g φγ с RF = 1х0.8х0.8х12х1300 = 9984 кг > N с об = 9400 кг

Вроде бы все, но желательно учесть еще одну деталь. Фундамент в этом случае лучше делать ленточным (единым для всех трех колонн), а не столбчатым (отдельно для каждой колонны), в противном случае даже небольшие просадки фундамента приведут к дополнительным напряжениям в теле колонны и это может привести к разрушению. С учетом всего вышеизложенного наиболее оптимальным будет сечение колонн 0.51х0.51 м, да и с эстетической точки зрения такое сечение является оптимальным. Площадь сечения таких колонн составит 2601 см 2 .

Пример расчета кирпичной колонны на устойчивость при внецентренном сжатии

Крайние колонны в проектируемом доме не будут центрально сжатыми, так как на них будут опираться ригеля только с одной стороны. И даже если ригеля будут укладываться на всю колонну, то все равно из-за прогиба ригелей нагрузка от перекрытия и кровли будет передаваться крайним колоннам не по центру сечения колонны. В каком именно месте будет передаваться равнодействующая этой нагрузки, зависит от угла наклона ригелей на опорах, модулей упругости ригелей и колонн и ряда других факторов, которые подробно рассматриваются в статье "Расчет опорного участка балки на смятие ". Это смещение называется эксцентриситетом приложения нагрузки е о. В данном случае нас интересует наиболее неблагоприятное сочетание факторов, при котором нагрузка от перекрытия на колонны будет передаваться максимально близко к краю колонны. Это означает, что на колонны кроме самой нагрузки будет также действовать изгибающий момент, равный M = Ne о , и этот момент нужно учесть при расчетах. В общем случае проверку на устойчивость можно выполнять по следующей формуле:

N = φRF - MF/W (2.1)

где W - момент сопротивления сечения. В данном случае нагрузку для нижних крайних колонн от кровли можно условно считать центрально приложенной, а эксцентриситет будет создавать только нагрузка от перекрытия. При эксцентриситете 20 см

N р = φRF - MF/W = 1х0.8х0.8х12х2601 - 3000·20·2601 · 6/51 3 = 19975, 68 - 7058.82 = 12916.9 кг > N кр = 5800 кг

Таким образом даже при очень большом эксцентриситете приложения нагрузки у нас имеется более чем двукратный запас по прочности.

Примечание: СНиП II-22-81 (1995) "Каменные и армокаменные конструкции" рекомендует использовать другую методику расчета сечения, учитывающую особенности каменных конструкций, однако результат при этом будет приблизительно таким же, поэтому методику расчета, рекомендуемую СНиПом здесь не привожу.