ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АРМИРОВАННОЙ КАМЕННОЙ КЛАДКИ

Для армокаменных кладок применяют следующие материалы: а) кирпич марки не ниже М75, керамические, природные и искусственные камни – не ниже М35; б) строительные растворы не ниже М50; в) для сетчатого армирования применяют арматуру А-I, Вр-I; г) для продольного и поперечного армирования – арматуру А-I, А-II, А-III и Вр-I. Для сетчатого армирования высота ряда кладки не должна превышать 150 мм. Основными прочностными характеристиками армированной кладки являются: временное сопротивление армированной кладки сжатию ; расчетное сопротивление армированной кладки при осевом сжатии ; расчетное сопротивление армированной кладки при внецентренном сжатии :

– с сетчатым армированием, (47.1)

– с продольным армированием, (47.2) где нормативное сопротивление арматуры; процент армирования.

При сетчатым армированием имеем

, (47.3) где объем арматурной сетки; объем кладки; размер ячейки сетки; шаг сеток; площадь сечения стержней сетки.

При продольном армировании имеем

, (47.4) где площадь сечения арматуры и кладки.

Расчетное сопротивление кладки с сетчатым армированием при центральном сжатии

, (47.5) где расчетное сопротивление арматуры.

Модуль упругости кладки с армированием сетками , а с продольным армированием , где упругая характеристика армированной кладки.

47.2. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНО СЖАТЫХ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Расчет неармированных центрально сжатых элементов по несущей способности производят в предположении равномерного распределения напряжений в поперечном сечении. При этом несущая способность элемента зависит не только от прочности кладки, но и от гибкости элемента. Гибкость элемента определяется отношением расчетной длины к радиусу инерции сечения в направлении минимальной жесткости , а для прямоугольного сечения , где наименьший размер сечения. С учетом явления продольного изгиба и ползучести несущая способность элемента определяется из условия:

, (47.6) где расчетная продольная сила; площадь поперечного сечения; расчетное сопротивление кладки сжатию; коэффициент продольного изгиба, зависящий от упругой характеристики кладки и гибкости элемента или , определяемый по таблице СНиП ; коэффициент снижения несущей способности кладки из-за ползучести при длительном загружении: , здесь коэффициент, учитывающий вид кладки и гибкости элемента, принимаемый по СНиП ; расчетная продольная сила от длительных нагрузок.

Расчетная длина сжатых стен и столбов зависит от условий опирания на горизонтальные опоры (перекрытия). При неподвижных шарнирных опорах, которыми являются опирающиеся перекрытия принимают , где Н – расстояние между перекрытиями (рис. 47.1). При упругой верхней опоре и жестком защемлении в нижней – для однопролетных зданий , для многопролетных (рис. 47.1). Для свободно стоящих конструкций . Значения коэффициентов и по высоте стен и столбов меняется и принимаются по рис. 47.1.

47.3. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

На внецентренное сжатие работают конструкции каменных зданий, в которых продольная сжимающая сила приложена с эксцентриситетом, либо элементы в сечениях которых одновременно действует осевая сила и изгибающий момент , то есть .

При небольших эксцентриситетах все сечение сжато и эпюра напряжений имеет криволинейное очертание (рис. 47.2). По мере увеличения эксцентриситета, сжимающие напряжения со стороны, удаленной от силы, уменьшаются, а затем меняют знак, то есть возникает растяжение (рис. 47.3). В растянутой зоне при достижении напряжений предела прочности кладки растяжению по горизонтальным швам образуются трещины, и эта часть кладки как бы исключается из работы. В сжатой зоне сечения со стороны продольной силы нагрузку воспринимает ненарушенная часть сечения высотой (рис. 47.4).

Поскольку сжимающие напряжения распределены по сечению неравномерно, временное сопротивление кладки сжатию достигается первоначально в краевых участках. Однако при этом несущая способность не исчерпывается, так как в наиболее нагруженных участках вследствие ползучести развиваются значительные деформации, и тогда включаются в работу менее загруженные участки, которые сдерживают поперечные деформации сжатой зоны и тем самым повышают ее временное сопротивление по сравнению с центрально сжатыми элементами. Это явление учитывается при расчете коэффициентом , величина которого для кирпичной кладки прямоугольного сечения находится из выражения

, (47.7)

а для сечений произвольной формы

, (47.8) где расстояние до центра тяжести сечения, которое при принимают из условия .

Вследствие сложности напряженного состояния внецентренно сжатых элементов при расчете их прочности исходят из эмпирических формул, основанных на следующих допущениях: растянутая зона, если она имеется, исключается из работы; напряжения в сжатой зоне считаются распределенными равномерно (рис. 47.5); неравномерность распределения напряжений по сечению учитывается коэффициентом .

Несущая способность внецентренно сжатого каменного элемента обеспечена, если выполняется условие:

, (47.9) где ; эксцентриситет длительных нагрузок; площадь сжатой части сечения, у которой центр тяжести совпадает с точкой приложения внешней силы в предположении прямоугольной эпюры напряжений, для прямоугольного сечения имеем , здесь площадь всего сечения; коэффициент продольного изгиба, определяемый как среднее арифметическое между коэффициентом продольного изгиба для всего сечения высотой и коэффициентом продольного изгиба для сжатой части сечения элемента, высота которой для прямоугольного сечения ; . При этом определяется по гибкости сжатой части , где радиус инерции сжатой части.

При расчете элементов толщиной 25 см и менее учитывают случайные эксцентриситеты : для несущих стен см; для самонесущих и отдельных слоев трехслойных несущих стен см. Полный эксцентриситет будет равен .

Опыты показывают, что при может быть допущено небольшое раскрытие трещин в горизонтальных швах. Такое раскрытие не вызывает появление видимых трещин в облицовке и штукатурке стен. Однако при раскрытие швов становится заметным. В этом случае помимо расчета прочности необходим расчет кладки по раскрытию трещин. Наибольшая величина эксцентриситета с учетом случайного не должна превышать для основных сочетаний нагрузок 0,9у, для особых – 0,95у, а для стен толщиной см – 0,8у и 0,85у.

Рис. 47.1 Рис. 47.2

s=R_ut s<R_u

Рис. 47.3 Рис. 47.4 Рис. 47.5