Усиление кирпичных столбов обоймами применяется тогда, когда другие способы ремонта не гарантируют требуемого запаса несущей способности при надстройке этажей или перераспределении нагрузок. В отличие от работ по усилению протяженных кирпичных стен обоймами, реконструкция обособленных вертикальных стоек и колонн требует замкнутого контура охвата с созданием эффекта объемного напряженного состояния. Усиление металлическими обоймами из уголков 50х50х5 мм, соединенных приварными планками сечением 50х5 мм на расстоянии 50 см, повышает предел прочности кладки при осевом сжатии в 2–2,5 раза за счет стеснения поперечных деформаций материала.
Характер разрушения кирпичного столба под нагрузкой начинается с появления вертикальных трещин, параллельных вектору сжатия. Сквозные продольные трещины, проходящие через 2–3 ряда, свидетельствуют о перенапряжении кладки. Следует учитывать, что обойма не должна доводиться до верха и низа столба: нагрузка от перекрытия передается непосредственно на кирпичную кладку, а обойма включается в работу за счет бокового распора, предотвращая преждевременное выкрашивание и срез камня.
Рис. 1. Стальная обойма для усиления кирпичного столба: продольные уголки и поперечные планки-хомуты
Сравнение конструктивных решений для усиления столбов
Выбор материала обоймы зависит от требуемого коэффициента усиления и ограничений по габаритам опоры:
| Конструктивное решение | Состав элементов усиления | Прирост несущей способности |
| Стальная обойма | Прокатные уголки L50–L100,соединительные планки δ= 4-8 мм, раствор М100 | В 2,0–2,5 раза (минимальное увеличение сечения) |
| Железобетонная рубашка | Бетон кл. В15–В25 толщиной 6–10 см, продольные стержни Ø10-16 мм, хомуты Ø6 мм | В 2,5–3,0 раза (значительное утяжеление опоры) |
| Штукатурная обойма | Цементно-песчаный раствор М100–М150 толщиной 3–5 см, стальная сварная сетка | На 30–50% (при поверхностных повреждениях) |
Действие на кладку металлической обоймы аналогично эффекту сетчатого армирования: жесткий поперечный каркас препятствует поперечному расширению столба при сжатии. Однако в обоймах арматура располагается снаружи, поэтому для включения ее в работу зазор между уголками и кирпичом тщательно зачеканивается жестким цементным раствором марки не ниже М100. При возведении новых несущих столбов во избежание последующего усиления следует применять гиперпрессованный одинарный кирпич марки М200 с нормируемой морозостойкостью и прочностью на изгиб.
Рис. 2. Характер разрушения и деформации кирпичных столбов в стальных обоймах при различном шаге соединительных планок
Опыты показывают, что уменьшение расстояния между поперечными планками существенно увеличивает сопротивление кладки сжатию. При шаге планок более меньшего размера поперечного сечения столба эффективность обоймы резко снижается из-за выпучивания продольных уголков. Процент поперечного армирования $\mu$ вычисляется по формуле:
μ=2·f pl·(a+b)/(a·b·s)
где: α, b — линейные размеры поперечного сечения усиливаемого кирпичного столба; f pl — площадь поперечного сечения соединительной стальной планки; s — шаг поперечных хомутов/планок по высоте стойки.
Рис. 3. Схема распределения поперечного давления и образования ядра сжатия в кирпичном столбе
При сжатии столба внутри кладки формируется упругое ядро, передающее боковое давление на стальной каркас под углом 45°-φ/2. Для столбов прямоугольного сечения с соотношением сторон α/b>2 поперечные планки не обеспечивают достаточного обжатия длинной грани.
Рис. 4. Усиление кирпичной опоры вытянутого сечения с установкой дополнительных промежуточных анкерных связей
В таких конструкциях в теле столба сквозь швы кладки устанавливают дополнительные поперечные стяжные болты диаметром 16–20 мм с шагом не более 50 см, предотвращающие выпучивание длинных сторон обоймы.
