Нормы проектирования каменных конструкций всех стран устанавливают минимальную толщину стен в зависимости от высоты или этажности зданий. Эти требования возникли еще в тот период строительства, когда расчет стен на прочность не производился. Наиболее легкие конструкции несущих стен, принятые в США, относятся к периоду возведения зданий с несущими стенами до 7 этажей 1900-1909 гг., когда еще металлические каркасы не вытеснили несущих стен в многоэтажных зданиях. Весьма легкие стены возводятся во Франции и Испании, где теплый климат создал предпосылки для значительного облегчения стен. В Москве в зданиях довоенного времени стены верхних этажей делались: наружные - в 2 ½ кирпича и внутренние - в 2 кирпича. Книзу стены через каждые 2 этажа утолщались на ½ кирпича.
В течение первых двух пятилеток мы добились радикального облегчения кирпичных стен. Следует отметить, что облегчение наружных стен тормозится отсутствием легких эффективных стеновых материалов для капитального строительства. Облегчение внутренних стен задержалось из-за необоснованного ограничения минимальной толщины стен прежними нормами, устанавливающими минимальное отношение высоты в толщине 10, что исключало полностью из строительства стены в 1 кирпич. Между тем эти стены, как показывает практика иностранного строительства и наши опыты, обладают большой прочностью и устойчивостью и могут служить даже несущими стенами для междуэтажных перекрытий.
Действующими нормами проектирования каменных конструкций установлены минимальные толщины стен более прогрессивные по сравнению с германскими нормами, но еще уступающие нормам США. Тем не менее они идут впереди практики нашего строительства и потому являются не ограничением, а скорее стимулом для облегчения стен. Минимальные толщины стен многоэтажных зданий из материалов I и II групп с жесткой конструктивной схемой (гражданского типа), установленные нашими нормами, приводятся в табл. на рис. 1. При этом надо иметь в виду, что данные на рис. 1 не заменяют расчета, а служат только для предварительного назначения толщины стен. Во всех случаях требуется проверка расчетом напряжений вкладке.
Рис. 1. Минимальные толщины бескаркасных стен в см.
При пользовании табл. на рис. 1 могут встретиться случаи, требующие дополнительных указаний, а именно:
- при кладке стен из материалов, отличающихся по размерам от кирпича, толщины стен можно округлять в меньшую сторону в пределах до 10%;
- при высоте этажа, отличающегося от указанных в таблице высот, а также при высоких карнизах и парапетах следует при назначении толщины стен руководствоваться указанной в таблице общей высотой здания от карниза;
- таблица годится для любой этажности, причем принимается во внимание верхняя часть таблицы, считая число этажей сверху.
В нормах дается указание, что при применении материалов высокой прочности: кирпича марки 150 и выше, бетонных камней марки 100 и выше на растворах марки 30 и выше разрешается отступать от таблицы в сторону облегчения стен.
Минимальная толщина стен не ограничивается также и в случаях частого расположения поперечных стен или других устойчивых конструкций, на которые при ветровых нагрузках опираются стены, когда расстояние между этими конструкциями не превосходит величину md (значение m см. Перекрытия и покрытия зданий, рис. 3).
Хотя на рис. 1 указана толщина наружных стен 51 и 38 см, но она не исключает применения в трех верхних этажах более облегченных стен, которые могут получиться по теплотехническому расчету при применении эффективных теплоизоляционных материалов.
Для материалов III группы (см. Перекрытия и покрытия зданий, рис. 1), имеющих по преимуществу местное значение и применяемых в малоэтажном строительстве, практикой установлены минимальные толщины стен для каждого материала по местным условиям. Для бутовой кладки минимальная толщина стен принимается 50 см для постелистого камня и 60 см для рваного камня. Практика строительства на Кавказе и в Крыму показывает, что при применении бута-плитняка с двумя параллельными постелями и при хорошей перевязке толщина стен может быть уменьшена до 35-40 см.
Для каменных столбов из всех материалов установлены большие ограничения, чем для стен, как по гибкости, так и по минимальным размерам. Это объясняется более ответственной службой столбов в здании по сравнению со стенами; в случае пожара ослабление столбов получается большее, так как периметр наружной части, поврежденный огнем, для них по сравнению с площадью сечения больше, чем для стен. Кроме того каменные столбы имеют меньшую массу, чем участки стен, и отдельные случайные удары во время производства работ и при эксплуатации могут оказаться для них более опасными, чем для стен. Максимальные гибкости для столбов указаны в табл. на рис. 2.
Рис. 2. Максимальные отношения высоты в меньшей стороне сечения и к меньшему радиусу инерции для каменных столбов
Для столбов из непостелистого бута на любых растворах максимальная гибкость не должна быть выше 7. Минимальные сечения несущих каменных столбов установлены следующие:
- из кладок I и II групп - 38x51 см;
- из кладок III - 60x60 см.
При деревянных перекрытиях столбы сечением 38x51 см допускаются лишь в одном верхнем этаже.
В практике строительства в отдельных случаях, например для декоративных целей (колонны, поддерживающие балконы и т. п.) или при малых нагрузках и высотах (цокольные столбики одноэтажных зданий), применяются и более тонкие столбы. В этих случаях требуется повышенное качество работ и допускаемые напряжения снижаются на 30%.
Узкие между оконные простенки при отношении сторон сечения меньше 2 должны рассматриваться в пределах от перемычки до подоконника в отношении предельной гибкости как столбы и должны в направлениях минимального размера сечения удовлетворять требованиям таблицы на рис 2. Минимальные сечения несущих простенков должны быть не менее:
- из кладок I и II групп - 38x25 см;
- из кладок III - 50x60 см.
При подсчете сечения и установлении размеров простенка наружные четверти не включаются.
Неармированные простенки меньшего сечения из кладки рассматриваются как декоративные и не включаются в расчетную площадь сечения стены. Если они служат каменными импостами, разделяющими оконный проем на несколько меньших, то перемычка должна рассчитываться в предположении передачи нагрузки только на основные широкие простенки стены.
Высокие и тонкие простенки и столбы, устойчивость которых обеспечивается только при наличии перекрытий, покрытий или перемычек в процессе производства впредь до возведения этих закрепляющих их положение конструкций, должны иметь временное крепление, о чем делается указание на рабочих чертежах.
Все перечисленные ограничения сечения и высоты стен и столбов относятся только в неармированным каменным конструкциям. В случае продольного армирования величины гибкости могут быть значительно повышены и доведены до пределов, принятых для железобетонных конструкций.
