Колонны из кирпича: расчет. Определение устойчивости. Нюансы работы с фундаментом. Кирпичные столбы для забора своими руками

Столбы из кирпича являются важными составляющими частями многих построек. К конструированию и сооружению подобных деталей необходимо подходить со всей ответственностью, поскольку от них нередко зависит качество и срок службы всего возведения в целом. Изготовить кирпичные колонны вполне возможно своими руками. Сегодня мы подробно рассмотрим, как это надо правильно делать, чтобы получить желаемый результат.

Виды конструкций

Колонны из кирпича являют собой вертикальные архитектурные сооружения, что требуются для поддержания навесных и дополнительного укрепления вертикальных оснований. Кроме того, к этим изделиям часто обращаются для придания строениям более интересного и стильного внешнего вида. Кирпичные колонны «на ура» справляются с ролью декоративных составляющих. Исходя из своего основного назначения, различают следующие разновидности этих конструкций.

Несущие. Указанные виды кирпичных столбов играют роль надежных и крепких опор, отведенных для поддержания навесных систем. Несущие колонны принимают на себя всю нагрузку от указанных оснований. В дальнейшем эта нагрузка передается непосредственно на фундаментную основу постройки.

Заборные. Столбы этого типа представляют собой незамысловатые конструкции, в которых все отдельные элементы соединяются друг с другом, а между ними остаются секции. В основном, единственная нагрузка, которую переносят эти сооружения – их собственный вес. Если между указанными опорами устанавливаются какие-либо дополнительные составляющие, то на колонны начинают действовать и разного рода горизонтальные нагрузки (в большинстве ситуаций незначительные).

Воротного типа. На указанные опоры из кирпичей вешают элементы внушительного веса, которые также являются подвижными (то есть двигаются относительно самих кирпичных столбов). Эти сооружения выдерживают нагрузку и от собственной массы, и горизонтальные нагрузки от повешенных на них конструкций. Стоит учесть, что горизонтальные нагрузки в этой ситуации могут изменять направление приложения.

Декоративные. Эти привлекательные конструкции из кирпича соединяются с несущими стеновыми основаниями. Механически они почти ничем не «нагружены». Такие детали играют роль эстетичных декораций, украшающих собой возведение.

Какой бы вариант кирпичных столбов вы ни запланировали соорудить, в любом случае вам понадобится учесть одну важную особенность – в подобных конструкциях не должно быть длинных рядов кладки. Кроме того, подобные изделия должны иметь квадратное или прямоугольное сечение с его заполненностью – это делает сооружения по максимуму устойчивыми, крепкими и надежными. Нередко указанные конструкции дополнительно укрепляют, чтобы они получились более качественными. Исходя из этих качеств выделяются изделия с армированием и без него.

Неважно, какие столбы вы собираетесь конструировать – для ворот, заборные или несущие, в любом случае вам понадобится прибрести высококачественные стройматериалы, отличающиеся хорошими эксплуатационными характеристиками и долгим сроком службы. Только из такой продукции колонны получатся действительно устойчивыми, надежными и привлекательными.

Кирпичи для подобных конструкций могут быть как полнотелыми, так и пустотелыми. Главное, учитывать свойства морозостойкости, влагопоглощения и износостойкости указанных стройматериалов. Необходимо подбирать такой кирпич, которому будут не страшны неблагоприятные внешние факторы, например, атмосферные осадки или температурные перепады. Кроме того, специалисты настоятельно рекомендуют отдавать предпочтение только экологически чистым и безопасным продуктам, которые не будут оказывать негативного влияния на окружающую среду или здоровье человека.

Для построения колонн нельзя покупать кирпич, масса которого менее 4,3 кг. Если же кирпичиками вы планируете отделать внешнюю поверхность столбов, то придется подыскивать стройматериалы с рельефной или гладкой поверхностью, равномерным окрасом.

Также важно учитывать и качество исполнения кирпича. На его поверхности ни в коем случае не должно быть каких-либо повреждений или дефектов – трещин, сколов, глубоких царапин или осыпающихся углов. От использования этих стройматериалов лучше отказаться – долго они не прослужат, да и надежных сооружений из них не получится. Качество кирпича должно быть идеальным. Только из такой продукции получатся хорошие и качественные столбы.

Как рассчитать количество материала?

Прежде чем приступать к самостоятельному изготовлению красивых и качественных кирпичных столбов, желательно рассчитать, стройматериалы в каких объемах вам понадобится приобрести. Специалисты утверждают, что при использовании полнотелого кирпича от дополнительных расчетов можно отказаться. Однако нередко возникает потребность в выявлении самого маленького сечения, которого будет достаточно для хорошей прочности и устойчивости конструкций.

Дабы определить все необходимые параметры, очень важно иметь всю требуемую информацию о марке приобретенных стройматериалов, периметре опоры ригелей на столбы, площади сечения и объеме передаваемой нагрузки. Следует иметь в виду, что все нюансы подсчета кирпичных столбов или стеновых основ детально описаны в соответствующих СНиПах (например, СНиП II-22-81 (1995).

Кроме того, при расчете необходимых продуктов надо опираться на заранее определенные размерные параметры будущих колонн (следует иметь в виду их высоту и сечение). Подсчет обычно ведут исходя из количества кирпичиков в ряду, учитывая шов в 10 мм. Специалисты рекомендуют брать в учет следующие исходные данные:

если столбы имеют сечение 30х30 см, то в одном ряду понадобится выкладывать по 4 простых кирпичика;
если сечение 40х40 см, то в ряду будет уже 6 элементов;
при сечении 60х60 см расчет объема кирпичей следует делать как на 4 отдельные колонны с сечением 30х30 см;
если сечение достигает 80х80 см, то сначала подготавливают колонну 60х60 см, а потом облицовывают ее кирпичной кладкой.

Количество рядов обычно зависит от параметра толщины кирпича с учетом прибавки размеров шва. Одинарные стандартные кирпичи изготавливаются с шириной 65 мм (со швом 75 мм), а полуторные – 88 мм (со швом 98 мм). Если поделить параметр высоты кирпичного столба на указанные значения, то удастся выявить требуемое количество рядов. А если умножить его на число отдельных кирпичиков в каждом ряду, то станет известна общая потребность в стройматериалах.

Дабы получить итоговое количество, потребуется добавить примерно 10-15% на бой, возможный брак и мусор (в этом вопросе также рекомендуется брать в учет и опытность мастера, который будет проводить работы).

Создание фундамента

Для установки кирпичных колонн обязательно нужно сначала соорудить качественные фундаментные основы. К примеру, варианты для забора, относящиеся к классу Люкс, особенно нуждаются в надежном фундаменте (на примере этих сооружений мы и рассмотрим все рабочие этапы). Конструировать его нужно следующим образом.

Сперва проводят разметку территории, на которой планируется установка кирпичных колонн. Делается это точно так же, как и при монтаже деревянных или металлических конструкций. Надо учитывать, что тот же забор из кирпичных столбов должен размещаться на участке в соответствии с кадастровым планом.
Сначала понадобится отметить участки, на которых станут находиться угловые опоры. Для этого в нужных точках потребуется вбить небольшие деревянные колышки и протянуть между ними шнурок.
Потом понадобится выявить шаг между опорами. Он будет зависеть от полотен, которые планируется устанавливать между отдельными столбами. К примеру, для профлиста подойдет шаг не более 2,5 м.

Далее под фундамент роется котлован. Если грунт на участке пучинистый, то сначала опорные детали понадобится хорошенько защитить от влияния воды в почве. Для этого нижняя часть колонн бутируется. После подготовки котлована для столбов можно будет переходить непосредственно к конструированию фундамента. Предусматриваются следующие этапы:

на дно вырытой выемки надо уложить подушку из щебенки и песка в 10-15 см;
затем по центру фиксируют ось опорной детали;
параллельно оси ставят 2-3 стержня (арматуры) 90 см в высоту;
затем надо уложить подушку из песка и щебенки, параллельно проверяя вертикальность опорного элемента;
расширив отверстие, надо уложить 5-сантиметровую подушку из щебня и песка по всей площади;
понадобится постоянно проверять горизонтальность оси;
далее будет нужно залить бетон заподлицо с уровнем почвы;
бетон должен до конца высохнуть в течение 7-10 дней.

Схема кладки

Самостоятельно выложить колонны из кирпича можно своими руками. При этом важно придерживаться определенной схемы, чтобы проведение работ было понятным, а результат – ожидаемым.

Чтобы самостоятельно соорудить подобные конструкции, понадобится запастись следующими требуемыми инструментами:

кельмой (мастерком);
шпателем;
молотком-киркой;
расшивкой;
ковшиком;
отвесом;
строительным пузырьковым или лазерным уровнем;
угольником;
железной линейкой.

Уровень прочности колонны из кирпича во многом зависит от грамотного исполнения перевязки отдельных рядов, что предусматривает особую кладку. Рассмотрим наиболее популярные варианты.

Если размер составляет 2х1,5 кирпичика (6 деталей в одном ряду), то кладку требуется проводить следующим образом:

1 ряд будет состоять из четырех кирпичей, уложенных между собой ложками; а два понадобится класть поперек ложками к тычкам предыдущих деталей;
2 ряд выкладывается таким же способом, но при этом надо делать оборот в 180 градусов;
3 ряд будет состоять из 3 кирпичиков, расположенных параллельно в центре с обкладкой двумя по бокам, углы при этом потребуется заполнить отдельными половинками кирпичей;
4 ряд осуществляется путем монтажа 2 параллельных кладок по 3 кирпичика.

После этого делают перевязку.

Если размер составляет 2х2 кирпича, то есть 8 блоков в одном ряду, то последовательность действий будет следующей:

1 ряд будет укладываться по 4 совмещенных ложками кирпичика, состыкованных при помощи тычков;
2 ряд будет состоять из четырех параллельно выложенных кирпичей, находящихся в центре, к их тычкам ложками понадобится присоединить с 2 сторон оставшиеся детали;
на 3 ряд предыдущую комбинацию понадобится развернуть на 90 градусов;
4 ряд выкладывается подобно стартовому ряду, но с разворотом на 90 градусов.

Описанная усложненная связка, состоящая из четырех кирпичных рядов, будет гарантировать высочайшие прочностные характеристики столбов. Дабы дополнительно укрепить подобные основания, после каждого перевязочного цикла потребуется зафиксировать армирующую сетку. Если имеют место даже небольшие нагрузки, на несущие столбы из блоков по центру кладки ставят специальные армирующие стержни.

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.

Наверное, ни один материал не подвергался такой модернизации и различным экспериментам, как кирпич. Двадцать лет назад были известны только силикатный и огнеупорный вид этого материала. А сейчас можно со счета сбиться, перечисляя все существующие виды этого популярного материала. А способы кладки и приспособлений для нее мы не успеваем отслеживать.

Всевозможная конфигурация, цветовая гамма, фактура и структура материала позволяет его применять в различных областях строительства, например, забор с кирпичными столбами ни для кого не диковинка. Причем ни форма, ни кладка столбов не ограничивается одним вариантом.

Практичный подход к началу возведения

Многие из нас наблюдали неудавшиеся кирпичные ограждения, что совершенно не говорит о невозможности применения кирпича в целях создания массивных оградительных сооружений или опорных элементов. Скорей всего, виной недолговечности могло быть только нарушение строительных технологий или неоправданная экономика. Чтобы избежать такой участи и избавить себя от лишней головной боли, следует провести точные расчеты и закупить качественный материал.

Сэкономить в этом случае можно только на здравом отношении к выбору материала и виду конструкции. А сделать забор с кирпичными столбами оригинальным помогут фантазия и элементарные навыки строителя.

Кирпичные столбы для забора только с виду кажутся простыми. Вплотную столкнувшись с возведением, становится понятным, что, как и для дома требуется разметка, фундамент, гидроизоляция и отделка. И ни одну из этих работ нельзя исключить, иначе разрушения самых важных элементов ограждения не избежать.

Кирпич подбирается не только по цвету, хотя и это немаловажный аспект. Кроме цвета, важна фактура, соответствующая главному строению участка и особенностям ландшафта.

Устройства опорных конструкций различаются способами возведения и могут иметь толщину в два или полтора кирпича. Можно, конечно, класть и другими способами, но оригинальные виды кладок доступны профессионалам с наличием специальных приспособлений.

Неважно, каким способом будет проводиться возведение, важно правильно просчитать нагрузку на колонны забора, продумать их внутреннюю часть (в том случае, когда обустраивается освещение и закладные) и способ защиты от влаги.

Расчет расстояния и фундамент

Возведение ограждения начинается с чертежа, где учитываются характер грунта, размер огораживаемого участка и перепад высот. На чертеже указывается шаг заборных колонн, чтобы обеспечить равномерную нагрузку. Расстояние может колебаться от 2 до 5 м.

Устройство фундамента для столба может быть совместное с основанием забора, а может быть, и отдельно стоящей конструкцией. Но в любом случае лучше место установки столба расширить книзу, то есть сделать трапециевидную форму. Такое устройство предохранит колонну от выталкивания во время пучения грунта. Далее, все по плану:

Дно ямы для опоры засыпается песком.
По центру устанавливается труба диаметром 80 или 100 мм и закрепляется распорками или же армированным поясом. Многие строители советуют вместо трубы использовать два сваренных между собой швеллера 80*80 мм.
После проверки вертикальности установки трубы, фундамент заливается бетоном.
Через неделю можно продолжать работы по установке колонны. На трубу привариваются закладные элементы (если в них есть необходимость) так, чтобы они немного выступали за границы будущей кладки.
Внутренняя часть трубы оснащается электропроводом, если предполагаются осветительные приборы на колоннах.
Пустоты трубы заливаются раствором для большей устойчивости конструкции.

После всех, перечисленных выше действий, начинаются основные работы с кирпичом, где понадобятся навыки каменщика.

Процесс возведения и оформление

Кладочные работы столбика из кирпича для забора требуют соблюдения равномерности, порядка кладки и обязательного участия уровня и отвеса. Чтобы получались ровные швы между рядами, используются металлические или пластиковые рейки толщиной 8 мм. Они укладываются по краям каждого положенного ряда, а после кладки очередного ряда, аккуратно вынимаются и протираются от остатков раствора.

Чтобы сделать конструкцию более устойчивой, каждый положенный ряд нужно обвязать кусками проволоки, а пустоты, образовавшиеся между кирпичом и металлической опорой заполнить раствором. Кладка в обязательном порядке сопровождается замером вертикальности с помощью отвеса. Уровнем проверяется горизонтальность каждого уложенного ряда.

В зависимости от применяемого вида кирпича, проводятся отделочные и защитные мероприятия. Если материал был выбран из более новых серий, например, клинкерный кирпич, то в отделке он не нуждается. Более простой и дешевый материал, придется обработать специальными пропитками или оштукатурить.

Готовое устройство следует покрыть крышкой для защиты от попадания внутрь влаги. Защитные колпаки можно приобрести в строительных магазинах или изготовить самостоятельно из металла, оцинковки или бетонной смеси.

Грубые ошибки начинающих каменщиков

Многие застройщики отказываются от возведения кирпичных конструкций только потому, что имели неосторожность наблюдать соседские разрушенные или накренившиеся через несколько лет столбы. Но, как уже говорилось, такой участи можно ожидать только при несоблюдении технологий или при использовании некачественного материала.

Обсудим некоторые ошибки:

Отслоился кирпич – некачественный раствор или нарушена технология кладки. Проблема в том, что вода из раствора мгновенно впитывается в кирпич, поэтому после нанесения раствора нужно быстро в одно движение класть кирпич, не двигая его в разные стороны. Для удобства используются прутки, и натягивается строительная нить.
Колонна расширяется кверху – частая проблема, не допустить которую можно с помощью заранее подготовленного шаблона. Одного уровня недостаточно для ровной кладки, поэтому и рекомендуются постоянные измерения и пользование отвесом. А облегчает работу нужных размеров шаблон из доски, которым измеряется каждый ряд.
Смещение граней столба, когда по окончании кладки колонна становится немного скрученной вокруг оси. Маленькая хитрость поможет избежать такого исхода. Прикрученный к первому ряду уголок между противоположными сторонами столба, грани кирпичей кладутся точно в уголки.

Конечно, у начинающих каменщиков может возникнуть масса вопросов, поэтому рекомендуется первые работы проводить с участием специалистов. Малейшие недочеты исправляются сиюминутно и больше не допускаются.

Соблюдая все правила и используя качественный материал, да еще и прислушиваясь к советам специалистов, можно возвести долговечные кирпичные столбы самостоятельно.

Кирпич - достаточно прочный строительный материал, особенно полнотелый, и при строительстве домов в 2-3 этажа стены из рядового керамического кирпича в дополнительных расчетах как правило не нуждаются. Тем не менее ситуации бывают разные, например, планируется двухэтажный дом с террасой на втором этаже. Металлические ригеля, на которые будут опираться также металлические балки перекрытия террасы, планируется опереть на кирпичные колонны из лицевого пустотелого кирпича высотой 3 метра, выше будут еще колонны высотой 3 м, на которые будет опираться кровля:

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:

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.

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, снеговая нагрузка на кровлю в Санкт-Петербурге составляет 180 кг/м², а в Ростове-на-Дону - 80 кг/м². С учетом веса самой кровли 50-75 кг/м² 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/м², 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/см², однако прочность кирпича и прочность кирпичной кладки - разные вещи. Понять это поможет следующая таблица:

Таблица 1 . Расчетные сопротивления сжатию для кирпичной кладки

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 м² 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 м², то придется этой рекомендацией воспользоваться. Как видим, для кирпича марки М75 даже при использовании кладочного раствора М100 прочность кладки не будет превышать 15 кгс/см². В итоге расчетное сопротивление для нашей колонны составит 15·0,8 = 12 кг/см², тогда максимальное сжимающее напряжение составит:

10300/625 = 16,48 кг/см² > R = 12 кгс/см²

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/см²) 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)

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.

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

а) при неподвижных шарнирных опорах l o = Н ;

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

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

г) для конструкций с частично защемленными опорными сечениями — с учетом фактической степени защемления, но не менее l o = 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 o = 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 принимать l o = 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 o = 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 o = 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 o / h (1.2) или

λ i = l o (1.3)

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 = 1·0,6·0,8·22·625 = 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 м² или 1300 см², 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 = 1·0,8·0,8·22·1300 = 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 = 1·0,8·0,8·12·1300 = 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 см².

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. 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)

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 = 1·0,8·0,8·12·2601 - 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 методика расчета, рекомендуемая СНиПом здесь не приводится.

Сделать надежное и относительно недорогое ограждение для участка можно при помощи комбинированного забора — столбы делают из кирпича, а заполнение (пролеты) и любого легкого материала — древесины, профлиста, кованных оград. Вид получается солидный, а затраты многом меньше, чем на «чисто» кирпичный забор. Причем кладка столбов дело не самое сложное, зато выгодное. Мастера еще два года назад просили от 2000 рублей за столб, а сегодня цены поднялись уже более чем в два раза. Сложить кирпичные столбики для забора своими руками можно и без навыков каменщика. Важно соблюдать технологию и все получится.

Фундамент для забора с кирпичными столбами

Выбор типа фундамента под кирпичные столбы зависит от того, из какого материала будет заполнение а также от типа грунтов. Если пролет забора будет из легкого материала (профнастила, древесины), можно делать свайный фундамент под каждый столб. Глубина, на которую надо сваю забивать/закручивать, зависит от типа грунтов и высоты грунтовых вод. Если грунты склонны к зимнему пучению (глина или суглинки) с высоко расположенными подземными водами, закапываться надо на 15-20 см ниже глубины промерзания грунта. На хорошо дренажируемых грунтах (пески и супеси) достаточно закопаться на 80 см.

Свайный фундамент под кирпичный столб делают по стандартной технологии:

бурят ямку нужной глубины (диаметр 25-35 см);
на дно засыпают ведро-два щебня;
уплотняют;
ставят трубу, вокруг которой впоследствии будут вести кладку столба (на пучинистых грунтах к закапываемой части часто приваривают несколько отрезков металлических прутков, лент, уголков -для большей устойчивости);
труба выставляется строго вертикально, фиксируется;
для пучинистых грунтов, если к трубе не приварили металлические куски, можно в лунку воткнуть несколько арматурных прутков, для очень сложных грунтов можно связать каркас;
заливается бетон высокой марки — М300 или выше (про марки и состав читайте ).

Длина труб складывается из двух величин: из той части, что замуровывается в бетон и той, что будет торчать сверху. Причем верхний участок трубы совсем не обязательно в данном случае должен быть до самого верха столба. Он может быть на 40-50 см короче. Исключение — столбы, на которые будут навешиваться ворота и/или калитка. Тут внутреннее армирование должно быть практически до самого верха.

Если забор планируется полностью кирпичным или в регионе большие ветровые нагрузки, скорее всего, вам необходимо будет делать полноценный ленточный фундамент. Еще вариант — сваи, связанные мелкозаглубленной лентой.

Конструкция забора с кирпичными столбами на монолитном железобетонном фундаменте

Раствор и кирпич для столбиков

Раствор делают цементно-песчаный с пропорцией 1:5 (или 1:6). Песок лучше брать мелкой фракции, цемент высокой марки — не ниже М400. Для пластичности можно добавить немного жидкого мыла для рук или моющего средства для посуды (20-30 гр. на стандартный замес — 1 ведро).

Важно при составлении раствора получить нужную текучесть. Он не должен быть сухим, но и с жидким работать неудобно, потому воду добавляют постепенно, следя за консистенцией раствора. Нужное состояние можно проконтролировать следующим образом: выкладываете на какую-то поверхность некоторое количество раствора, кельмой на нем наносите крест. Потом берете отмеченный участок на кельму и следите за крестом: он не должен «плыть».

Можно при желании получить черный раствор: добавить в него сажи. Она продается в строительных магазинах мешками. Добавляете небольшую порцию сажи и получаете декоративные швы без покраски.

Кирпич для столбов используют любой, только обратите внимание на количество циклов разморозки-заморозки (чем больше, тем лучше) и на геометрию. В идеале отклонения в размерах не должны быть больше пары миллиметров. Тогда работать вам будет просто. Если партия попалась разнокалиберная — внимательно отсортируйте по размерам, чтобы в одном столбе кирпичи имели минимальное расхождение.

Кладка заборных столбов: технологии

В большинстве случаев столбы для забора делают в 1,5 или 2 кирпича, сечение 380*380 мм и 510*510 мм соответственно, высота — до 3-х метров.

Кладку ведут с перевязкой (смещением) — шов нижнего ряда перекрывается «телом» кирпича, лежащего сверху. Шов стандартный — 8-10 мм. Схема кладки столбиков в полтора и два кирпича на фото ниже.

Кладка столбов: порядок работы

На готовый фундамент расстилают отсечную гидроизоляцию. Это может быть рубероид в два слоя, но лучше гидроизол на битумной мастике. Этот слой необходим, чтобы кирпич не «тянул» влагу из грунта. Если влажный кирпич замерзает, он быстро начинает трескаться и крошиться. Потому гидроизоляция необходима. Рулонную гидроизоляцию можно заменить — два раза промазать фундамент битумной мастикой, а на участках с высоко влажностью лучше сделать двойную гидроизоляцию — промазать мастикой, а потом настелить еще и «Гидроизол».

По размерам столба на гидроизоляцию наносится раствор слоем чуть больше 1 см. На него, согласно схемы, укладываются кирпичи. Их выравнивают в вертикальной и горизонтальной плоскостях, постукивая специальным резиновым молотком. Мастера могут использовать ручку кельмы, но, в таком случае, с плоскости кельмы могут слетать остатки раствора, пачкая руки и кирпич, а он от цемента оттирается плохо.

Керамический кирпич очень быстро впитывает влагу, потому чуть замешкавшись, вам будет сложно «посадить» его на место. Чтобы раствор дольше сохранял пластичность, кирпич перед укладкой на несколько секунд окунают в воду. Этот же маневр позволяет легче вытирать раствор с поверхности (его снимают сразу,сухой тряпкой).

Второй ряд кладут также: на кирпичи расстилается раствор, на него выставляют кирпичи, но уже с перевязкой — развернув так, чтобы шов был перекрыт. Снова выравнивают. Затем берут рулетку и проверяют размеры уложенных рядов. Устраняется даже небольшое смещение в 1-2 мм. Постукивают по торцу кирпича (называется «тычок»), сдвигая кирпичи ближе. Затем, если боковые грани не промазывались, заполняют вертикальные швы. Все последующие ряды кладутся аналогично.

Если между внутренней трубой армирования и кирпичной кладкой есть пустота, ее заполняют. Если расстояние небольшое, можно использовать кладочный раствор, если пустота значительная, для экономии пространство можно засыпать щебнем, утрамбовать, затем пролить жидким цементно-песчаным раствором.

Кладка под пруток

Описанная выше кладка столбов давно проверена, но новичкам, при самостоятельном изготовлении, тяжело выдерживать ровный шов. Еще проблема — раствор вылезает из шва, пачкая поверхность. Получается не очень красиво. Для облегчения работы придумали кладку под пруток. Берут квадратный металлический пруток со стороной 8-10 мм, нарезают его не куски, на 10-15 см длиннее размеров столба.

Уложив первый ряд, на него по краю кирпича выкладывают пруток. Заполняют площадку раствором с небольшим запасом, причем ближе к трубе слой делают больше. Затем, ведя кельмой по прутку, снимают излишек, очищая пруток от раствора. Но при этом уклон раствора сохраняется. Ставят кирпич, выравнивают его по уровню. При этом сильно осесть ему не дает пруток, а положение другого конца контролируем уровнем.

Затем берут короткий отрезок прутка около 10 см (для вертикального шва), ставят его вдоль тычка, кельмой наносят раствор на боковую часть уложенного кирпича, также снимая излишки по прутку. Ставится и выравнивается второй кирпич. После того, как уровень выставлен, шов прижимается сверху кельмой, а вертикальный пруток вынимается.

Так выкладываются все кирпичи в ряду. Затем прутки вынимают, приступают к следующему ряду. Эта технология кладки столбов из кирпича позволяет контролировать швы и делать их аккуратными. Так сложить столб своими руками может даже начинающий каменщик-любитель. Важно только в процессе контролировать параметры каждого ряда (чтобы столб в сечении был одного размера).

Видео-уроки

Более сложный вариант кирпичного столба — закрученный винтом

Особенности работы с керамическим кирпичом

Возможные проблемы и их решение

Основные проблемы, которые могут возникнуть при кладке столбов своими руками — это изменение размеров и «скручивание». Оба дефекта возникают из-за недостаточного контроля.

При кладке столбов своими руками, часто верхние ряды становятся значительно шире, чем нижние. Это происходит постепенно, добавляется миллиметр или даже меньше, но почти в каждом ряду. В результате, на высоте 2 м ширина столба 400 мм и даже больше. Это вместо вместо 380 мм. Исправление этой ошибки — контроль размера каждого ряда.

Контролировать размеры столба только строительным уровнем недостаточно. В основном используется бытовой инструмент (желтого цвета), а у него достаточно большая погрешностью И если уровень имеет длину 60-80 см, незначительные отклонения по вертикали вы просто не увидите. Потому дополнительно используют рулетку — перемеряя каждый ряд. Чтобы уменьшить время, которое уходит на контроль, можно сделать по размеру столба шаблон (например, из ровных планок) которым проверять наличие отклонений.

Кладка столбов для забора ведется вокруг металлической армирующей трубы, вертикальность проверяется после укладки каждого ряда

Самостоятельная кладка столбов без опыта подобной работы может привести к еще одной ошибке: грани столба могут смещаться, столб при это как бы скручивается вокруг своей оси. Этот недостаток намного более неприятен: попробуйте к таким столбам пристроить пролеты. Проблем будет много. Потому при кладке каждого ряда, надо строго следить за тем чтобы углы располагались строго один над другим.

Облегчить задачу можно при помощи двух уголков, прикрученных к противоположным углам. Их временно крепят к нижним рядам (болтами или саморезами в шов) а потом используют как ориентир, ставя кирпичи строго в уголок.

Закладные элементы и крепление ворот

При кладке кирпичных столбов надо продумать, как вы будете крепить к ним пролет. Чтобы была возможность закрепить горизонтальные направляющие для заполнения забора, к трубам, находящимся в середине столба, предварительно приваривают закладные. Это могут быть уголки, шпильки, «ушки» для крепления деревянных планок и т.п. Приваривают их на одной высоте, чтобы прикрепленные поперечины были строго горизонтальны.

Один из вариантов подходит для крепления профнастила, штакетника

Варианты закладных могут быть разными. Кто-то делает из уголка, кому-то достаточно шпилек. Все зависит от типа наполнения забора (из чего будут сделаны пролеты) или массы .

Под ворота или калитки требуется не менее трех металлических частей с толщиной металла не менее 3 мм (лучше 4 мм или даже больше).

Делаем колпак на кирпичный столб

Чтобы защитить кирпич от влаги, верхушку столба закрывают колпаком. Они продаются в большом количестве, есть металлические, бетонные или композитные. При желании колпак на столб из кровельного железа можно сделать своими руками. Ниже приведена схема. Вам остается только подставить размеры, а затем согнуть на по намеченным линиям. Скрепляют изделие специальными заклепками, но можно будет использовать и саморезы. Только надо будет предварительно просверлить отверстия, промазать их антиржавчиной, потом покрасить.