Главная Франшиза услуг Колонна из кирпича 380. Колонны из кирпича: расчет. Определение устойчивости. Нюансы работы с фундаментом

Колонна из кирпича 380. Колонны из кирпича: расчет. Определение устойчивости. Нюансы работы с фундаментом

Колонные сооружения – это важный конструктивный элемент многих строений и при их возведении следует строго соблюдать технологический процесс. Любая кирпичная колонна или столб испытывает высокие нагрузки, особенно в своих нижних частях. Именно поэтому к колонным конструкциям предъявляются особенные требования к устойчивости, прочности и качеству.

При возведении всевозможных колонн можно использовать цельный или половинный кирпич исключительно без видимых дефектов (трещины, разломы, разрушения и т. п.)

В современном дизайне загородных домов большой популярностью пользуются заборные ограждения, имеющие кирпичные колонны между деревянными секциями.

Также востребованы опорные колонные сооружения для поддержания крыши навесов, капитальных дворовых беседок и т. д. В любом случае технология кладки из любого кирпича осуществляется без выполнения многорядной обвязки, поскольку столбовая конструкция не нуждается в монолитности структуры и особой прочности. Выполняют обвязку только в случае постройки колонн с поперечным сечением 2х2 цельных кирпича.

В колонном сооружении может по проекту предполагаться укрепляющее армирование металлической трубой или стальными прутьями.

Методика кладки колонны

Как правило, постройка столбовых колонн осуществляется по кладочной технологии в два или полтора кирпича. Строительство конструкции должно проводиться строго по правилам специально разработанной . Все нюансы должны неукоснительно соблюдаться исключительно точно, поскольку всякое нарушение легко может повлечь разрушение, наклонение строения или существенное проседание готовой кирпичной колонны.

В зависимости от непосредственного предназначения возводимой конструкции кирпичная кладка колонн (столбов) выполняется с учётом индивидуальных особенностей.

По внешнему виду существующие типы кладки практически неразличимы

Выполняется кладка кирпича в виде подвязки с тремя рядами по причине сложности выполнения однорядного варианта. Многорядный способ не способен обеспечить должной прочности колонной конструкции.

Качественное выполнение работы возможно только при использовании полнотелого кирпича и прочного цементного раствора. Положение каждого элемента в строении необходимо контролировать в горизонтальной и вертикальной плоскостях при помощи отвеса и монтажного уровня. Чтобы придать колонне дополнительную устойчивость и механическую прочность применяются вкладки армированной сетки, которые не должны доходить до края минимум 1,0 см.

Разновидности колонных конструкций

Классифицируют колонны, построенные из кирпича, по принципу выполняемых ими функций:

несущие варианты – удерживают какие-либо элементы здания и принимают существенные нагрузки по опорной площади на фундамент;
заборные колонны – применяются для удержания заборных секций. Испытывают только вертикально направленную нагрузку собственного веса;
воротные столбы – это вариант колонной конструкции применяемый для удержания различных моделей ворот. Принимают вертикальную и горизонтальную нагрузку, поэтому их постройка требует обязательного применения надёжного продольного армирования.

Чтобы возводимая колонна обладала должной прочностью, нужно предварительно подготовить каркас и заполнить его качественным цементно-песчаным раствором. Здесь необходимо использовать арматурные стержни для упрочнения бетонной конструкции.

Выполнение качественной кладки колонны предусматривает соблюдение специальной технологии!

Сначала выполняется подготовка расходного строительного материала:

цементно-песчаный раствор;
цельный или половинчатый кирпич;
арматурные стержни.

Помимо этого, потребуется необходимый инструмент:

строительный уровень и отвес;
обычный шпатель;
подходящая ёмкость для замешивания раствора.

Принцип постройки колонн прост – подготавливается фундамент с внедрёнными в него металлическими стержнями и вертикально расположенной трубой, вокруг которой возводится кирпичная колонна

После схватывания и высыхания фундамента выполняется кирпичная кладка, которая может быть нескольких вариантов:

2 кирпича на 2;
2 на 2,5 кирпича;
2 цельных кирпича на 1,5.

В строящейся конструкции первый ряд является наиболее важным и ответственным. Монтаж необходимо выполнять идеально, так как результат работы напрямую зависит от него.

Кирпичная кладка 2 на 2 осуществляется в строго определённой последовательности.

Начальный ряд кладётся по 3 кирпича исключительно край в край. Следующий (второй) ряд нужно развернуть по горизонтали на 90 градусов, а третий, выкладывается по аналогии с первым. Таким путём возводится вся .

Постройка больших колонн подразумевает заливку бетоном пространств между арматурой, центральной трубой и кладкой!

Кладка колонн производится последовательно, а после завершения каждого уровня выполняется уровневый контроль вертикальной и горизонтальной ровности.

Технология монтажа нескольких одинаковых колонн

Когда проект предусматривает создание нескольких одинаковых кирпичных колонн, например, при постройке забора, следует проводить последовательные рабочие действия.

Сначала делается выкладка первых рядов для всех конструкций, после чего выполняется контроль одинаковости горизонтального уровня при помощи верёвки или соответствующих инструментов. При обнаружении несоответствия проводится выравнивающая корректировка. Последующие проверки осуществляются через каждые два-три ряда кладки.

Если не соблюдать правильную технологию возможно искажение общей симметрии и неправильное распределение нагрузки, что повлечёт наклонение или разрушение колонны.

Чтобы максимально грамотно и качественно возводить колонные сооружения необходимо учитывать такие важные нюансы:

резку кирпичей нужно производить только в специальной защитной форме (очки, плотный костюм, респиратор и т. п.);
чтобы создать крепкое основание первый необходимо зафиксировать раствором в углу возводимой кирпичной колонны. Следующий (второй) кирпич укладывается рядом с соблюдением твёрдого укрепления;
декоративные элементы желательно закреплять в шовных промежутках до высыхания раствора;
кирпичные колонны чаще всего декорируют цветной галькой, каменной крошкой, также можно использовать стеклянные осколки;
ровность углов можно проверять металлическим угольником;
когда фундамент колонны не превышает уровень земли можно обойтись без опалубки, а если возвышается над ним, то опалубочная конструкция необходима;
на верхней поверхности ненесущей колонны следует устанавливать капитель, не позволяющую скопление воды после дождей или снега;
в случае запланированной установки фонарей или светильников, нужно заблаговременно уложить в фундамент кабель с необходимыми выводными проводами. Последние размещаются внутри колонны или кирпичного столба.

Заключение:

Выполнение правильной кирпичной кладки при возведении колонн или столбов – это непростое дело. Однако, разобравшись с технологическими требованиями и подобрав красивый, правильный материал, можно построить конструкции, которые станут настоящим украшением любого загородного дачного или придомового участка.

Элементами внутреннего каркаса малоэтажных домов с несущими наружными кирпичными стенами могут служить железобетонные колонны и кирпичные столбы. Кирпичные столбы выкладывают из отборного полнотелого кирпича на растворе высоких марок . Минимальное сечение несущего кирпичного столба (Рис.1, а ) принимают 510 х 380 мм .

При незначительных нагрузках и высоте столбы могут иметь сечение 380 х 380 мм . Для увеличения несущей способности кирпичных столбов и при высоте их 5 м и более кладку целесообразно армировать . В каждом этаже по столбам укладывают на уровне перекрытий прогоны - обычно сборные железобетонные прямоугольные или таврового сечения. Для равномерного распределения давления от прогонов на кладку столба под их концы укладывают железобетонные плиты (Рис. 2, б)

Кладка кирпичных столбов

Кирпичные столбы имеют квадратную и прямоугольную форму. Их кладку ведут по трехрядной системе перевязки (Рис. 2 ), соблюдая перевязку швов, так как многорядная система перевязки не обеспечивает монолитности и требуемой прочности столбов, а однорядная очень трудоемка.

Простенки

Простенки шириной до 1 м выкладывают по трехрядной системе перевязки (Рис. 3 ), а шириной более 1 м (4 кирпичей) можно выкладывать и по многорядной системе. При трехрядной системе перевязки для образования в простенках четвертей (выступов из кирпича в сторону проема) в первом тычковом ряду укладывают четвертки, а в ложковых рядах - половинки.

В откосах дверных и оконных проемов закладывают деревянные просмоленные пробки, равные размерам кирпича, для крепления оконных и дверных блоков, которые располагают на 0,3 м от низа и верха проема в плоскости откоса.
Во время работы по возведению стен необходимо следить, чтобы горизонтальные и вертикальные швы были хорошо (полностью) заполнены раствором. Нельзя допускать пустошовки в вертикальных швах в теле кладки, что ослабляет ее, снижает долговечность. По ходу кладки регулярно проверяют перевязку и швы кладки, вертикальность, горизонтальность и прямолинейность поверхностей и углов, их качество (рисунок и расшивку швов, подбор кирпича для наружной версты неоштукатуриваемой кладки с ровными кромками и углами).

Кладка углов

Правильность закладки углов здания (Рис.4 ) контролируют деревянным угольником, горизонтальность рядов стены - правилом и уровнем не реже двух раз на каждом ярусе кладки (1-1,2 м). Для этого правило кладут на кладку, ставят на него уровень и, выравнивая его по горизонтали, определяют отклонение кладки от горизонтали. Если она не превышает установленного допуска, отклонение устраняют при кладке последующих рядов.

Вертикальность поверхностей стен и углов кладки проверяют уровнем и отвесом не реже двух раз на каждом ярусе кладки (1-1,2 м, при этом этаж дома делят на целое число ярусов). Отклонения, не превышающие допускаемые, исправляют при последующей кладке яруса или этажа дома.
Периодически проверяют толщину швов. Для этого измеряют пять-шесть рядов кладки и определяют среднюю толщину шва; например, если при замере пяти радов кладки стены ее высота оказалась 385 мм , то средняя высота одного ряда кладки будет 385: 5 = 77 мм , а средняя толщина шва за вычетом толщины кирпича составит 77 - 65 = 12 мм . Допускаемые отклонения в размерах стен указаны в табл. 1.

Таблица. 1. Отклонения в размерах и положении каменных конструкций от проектных при возведении загородного дома
Ширина простенков

Проверяемые конструкции (детали)	Предельные отклонения, мм		Контроль (метод)
	стен	столбов
	из кирпича, керамических и природных камней правильной формы, из крупных блоков
Толщина конструкций	+/- 15	+/- 10	Измерительный
Отметки опорных поверхностей	- 10	- 10	То же
- 15	---	То же
Ширина проемов	+ 15	---	То же
Смещение вертикальных осей оконных проемов от вертикали	20	---	То же
Смещение осей конструкций от разбивочных осей	10	10	То же
Отклонение поверхностей и углов кладки от вертикали: на один этаж	10	10	То же
Толщина швов кладки горизонтальных	- 2; + 3	- 2; + 3	То же
Толщина швов кладки вертикальных	- 2; + 2	2; + 2	То же
Отклонение рядов кладки от горизонтали на 10 м длины стены	15	---	Технический осмотр
Неровности на вертикальной поверхности кладки, обнаруженые при накладывании рейки длиной 2 м	10	5	Технический осмотр
Размеры сечения вентиляционных каналов	+/- 5	---	Измерительный

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.

Что нас убеждает в строительстве больше всего – конечно, время, этот волшебник, который привык всё расставлять по местам.

Эти колонны из кирпича заслужили всеобщее признание и применение ещё в старую «недобрую» римскую эпоху, и, ведь, стоят до сих пор и продолжают нас восхищать и учить на совесть сделанной работе.

Почти по Грибоедову – «учились бы на старших глядя»

Что удивительно, технологии создания кирпичных колонн с тех пор совершенно не изменились. Да появились новые материалы, ассортимент кирпича на рынке просто огромен, но технологии всё те же.

Новое – это, безусловно, расчёт

В эпоху фараонов, как считают, даже пирамиды во многом строились по наитию, просто исходя из огромного опыта и интуиции. Нет, расчёт был и ещё какой – сооружения египтян строго выровнены по сторонам света, все тысячетонные камни подогнаны друг к другу до миллиметра, но строгой математики было немного. Что уж говорить о колоннах, а ведь строили, и ещё какие, на века.

Расчёт для всех

Расчет кирпичной колонны состоит из ряда последовательных шагов.

Сначала определяемся с исходными данными:

размер,
марка кирпича (прочность).

Затем на первом шаге рассчитываем колонну на прочность, которая в некоторой степени зависит от района возведения. Этот расчёт производится, если колонна возводится не сама по себе, а она будет нести нагрузку, в частности снеговую. Но одно дело зима в Нарьян-Маре и совсем другое дело в Адлере.

Поэтому, в качестве дополнительных данных определяем:

нагрузку на кровлю (снеговую) – P;
вес самой кровли — W.

Формула расчёта нагрузки на колонну со стороны кровли имеет вид:

Nk = 5 x 8 x (1,25 x P + W) / 4,

где числа – стандартные коэффициенты.

Если предполагается, что колонна должна нести на себе ещё и террасу, нагрузка на квадратный метр которой, усредненно принимается в килограммах за Ws, то формула расчёта нагрузки со стороны террасы принимает вид:

Nt = 5 x 8 x Ws / 4.

Определяем вес самой колонны:

Nd = 1500 x 0,38 x 0,38 x D,

где D – длина колонны.

Таким образом, вычисляем суммарную нагрузку на колонну в сечении около фундамента:

N = 0,9 x (Nk + Nt + Nd),

где 0,9 – коэффициент уменьшения вследствие временного разброса нагрузок в летнее и зимнее время.

Полезный совет!
Данный расчёт приведён для основной колонны всего сооружения – если их три, то для средней.
Обычно принимается нагрузка на крайние в 2 раза меньше.
Напомним также, что марка кирпича обозначает нагрузку в килограммах на квадратный сантиметр, которую может выдержать кирпич.
Если M75, то 75 кг на кв.см.

Важный шаг расчёта – определение прочности кирпичной кладки

Необходимо иметь в виду, что прочность кладки зависит и от прочности применяемого раствора.

Таким образом, имея:

таблицы СНиП II-22-81 от 1995 года,
площадь сечения колонны – S,
коэффициент условий работы (рекомендуется 0,8, если площадь сечения меньше 0,3 кв.м),

получаем расчётное сопротивление колоны:

Nr = 0,8 x T,

где T – табличные данные.

Исходя из ранее полученной величины N, получаем максимальное сжимающее напряжение:

Nmax = N / (10000 x S).

Если Nr оказывается меньше Nmax, то необходимо:

использовать кирпич больше прочности, или,
увеличивать сечение колоны, или,
использовать поперечное армирование кладки.

Для начала точно представьте себе схему кладки — от самого основания фундамента до колпака

Определение устойчивости кирпичной колонны

N ≤ m x φ x R x F,

где:

m — коэффициент длительности нагрузки. Для обычных колонок без нагрузки этот коэффициент равен 1, хотя, если нагрузка присутствует, он требует очень внимательного отношения и обращения к справочникам.
φ — коэффициент продольного изгиба.
Данный коэффициент зависит от гибкости колонны, который в свою очередь зависит от её высоты и вычисляется по формуле:

L = H/h,

где:

h – реальная высота колонны,
H – приведённая высота, исходя из условий эксплуатации, если колонна не испытывает нагрузки, то H равна h и L, таким образом, равна 1.

R – табличная характеристика, учитывающая условия эксплуатации;
F – площадь сечения в кв.см.

Если полученное значение будет меньше N, то колонна требует усиления.

Нюансы работы с фундаментом

Успехом всего дела по сооружению любой вертикальной конструкции является фундамент.

Качество фундамента особенно важно для колонн, которые характеризуются повышенной нагрузкой на единицу площади фундамента.

Во-первых, необходимо определить характер грунта . Если грунт склонен к аккумулированию влаги, так называемый, пучинистый, то лучшим выходом при создании фундамента колонны будет полное извлечение грунта и замена его на мелкую щебёнку или смесь щебёнки с песком.

Будете вы использовать двойной силикатный кирпич М 150 или любой другой, он должен точно соответствовать дизайну всех построек вашего дома. На фото — тщательно следим за фундаментом

Во-вторых, чтобы помочь себе в выстраивании идеальной вертикальной линии колонны можно забетонировать в её основание стальную трубу . В дальнейшем она будет являться сердцевиной всей колонны.
В-третьих, особое внимание уделите основанию сооружения . Основание всегда должно представлять из себя пирамидальную структуру из 3-4 «слоёв».
Каждый последующий слой – приближение к размерам самой колонны. Самый внешний – 20-30% больше размеров колонны.

В-четвёртых, очень тщательно проводите укладку раствора – его толщина должна быть не меньше десятой части толщины кирпича . Перед использованием кирпичи необходимо некоторое время выдержать в воде до окончательного выхода из них пузырьков воздуха.

В-пятых. Сберегая общий вес колонны или предполагая использовать её внутреннюю полость для проводки коммуникаций, вы можете сделать колонну полой . При этом ни в коем случае не допускайте попадания внутрь влаги – в зимнее время года влага просто «разорвёт» всю конструкцию.
Как вывод – обязательно тщательно бетонируйте верхнюю поверхность колоны, делайте её покатой или, лучше всего, используйте сверху колпак.

В-шестых, в целях усиления и выравнивания конструкции очень полезно вертикальные ряды кирпичей перемежать сплошными слоями из деревянных или металлических «пластин» .

Выводы

Характер сооружения кирпичной колонны, её характеристики зависят от ее назначения – является ли она составляющей забора и, таким образом, не будет нести практически никакой вертикальной нагрузки, или колонна будет служить для поддержки навеса или даже мансарды (Читайте также статью ). Во втором случае также имеются значительные расчётные и конструкторские нюансы.

Цена ошибки в расчётах и сооружении довольно велика. Поэтому уделите расчётам самое пристальное внимание. При сооружении самой конструкции, если речь идёт о прочности, то лучше слегка перестраховаться и сделать больше необходимого, чем полениться и что-то не включить в работу.

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 :

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 :

Кладка столбиков под несущие (опорные) конструкции;
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:

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.
Сверху равномерно укладываем раствор, но чтобы он был не выше прутьев.
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.
Через каждые три или четыре ряда проверяют уровнем правильность горизонтальной линии кладки.
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.