РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА СМЯТИЕ

Смятие возникает в кладке при действии нагрузки на ограниченную область, то есть только на часть сечения (рис. 48.1). В этом случае ненагруженная или менее нагруженная часть оказывает сопротивление поперечным деформациям, что приводит к повышению предела прочности кладки подвергнутой местному сжатию, Несущая способность сечения при местном сжатии

, (48.1) где величина расчетной местной нагрузки, коэффициент полноты эпюры давления от местной нагрузки: при равномерном распределении , при треугольной эпюре давления ; коэффициент, учитывающий пластическую работу материала, для кирпичной и виброкирпичной кладки ; расчетное сопротивление кладки при местном смятии; площадь смятия, на которую непосредственно передается нагрузка; ; расчетная площадь сечения кладки, включающая площадь смятия и площадь соседних участков кладки; коэффициент, учитывающий максимально допустимое увеличение по отношению к , зависит от вида кладки и схемы смятия, (СНиПII-22-81^*).

Площадь смятия определяется размерами опорных площадок конструкций . Если под опорой ригеля или фермы имеется железобетонная или стальная подушка, то равна произведению ее ширины на длину. Расчетная площадка сечения кладки включает площадь смятия и площадки соседних участков в допустимых пределах:

а) при местной нагрузке по всей толщине стены (рис.48.1)

; (48.2)

б) при нагрузке на край стены по всей ее толщине

; (48.3)

в) при опирании на стену концов балок

, (48.4) где глубина заделки опорного участка балки, но не более 20 см; при ; при ;

г) при местной нагрузке на угол стены

при , (48.5)

при ; (48.6)

д) при местном сжатии на участке внутри сечения стены

при , а при принимают .

48.2. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ИЗГИБ, РАСТЯЖЕНИЕ И СРЕЗ

Проектирование неармированных конструкций, работающих на изгиб, допускается только для кладок, работающих по перевязанному сечению. К таким конструкциям относятся подпорные стенки с вертикальными контрфорсами, стены зданий между колоннами. Расчет сечений производят на действие изгибающего момента и поперечной силы . При этом кладку условно рассматривают как упругий материал. Расчетные условия имеют вид:

; , (48.7) где расчетные сопротивления кладки растяжению по перевязанному шву и главным растягивающим напряжениям при изгибе, соответственно; момент упругого сопротивления кладки; ширина сечения; плечо внутренней пары сил, для прямоугольного сечения .

Каменные конструкции, работающие на центральное растяжение (стенки круглых резервуаров, силосов и других емкостей), рассчитывают исходя из прочности кладки по перевязанному сечению или камню:

, (48.8) где расчетное сопротивление кладки осевому растяжению по перевязанному сечению; площадь сечения нетто (за вычетом вертикальных швов).

На срез по горизонтальному шву работают, например, элементы каменной кладки, воспринимающие распор от затяжек сводов. Сопротивление срезу по горизонтальным швам складывается из собственной несущей способности кладки на срез и из сопротивления трению кладки по горизонтальному шву

, (48.9) где расчетное сопротивление срезу; для кладки из сплошного кирпича; из пустотелого кирпича и камней; коэффициент трения по шву кладки ( для кирпича); сжимающие напряжения в кладке; минимальное сжимающее усилие; расчетная площадь сечения; 0,8 – коэффициент снижения из-за увлажнения и других условий.

48.3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ СТЕН

К многослойным относятся стены из двух или более слоев, выполненные из разных материалов, например, из кирпичной кладки и легких бетонов, или плитных утеплителей, или из кирпичной кладки и кладки из бетонных или керамических камней. Так как прочность и деформационные свойства материалов многослойных стен неодинаковы, то отдельные слои под действием нагрузки деформируются различно. Испытаниями установлено, что несущая способность кладки не равна сумме прочностей всех ее слоев. Разрушение начинается с наиболее прочного слоя, обладающего меньшей деформативностью, чем другие менее прочные слои. Таким образом, прочность при сжатии слабых слоев в кладке используется не полностью. В расчетах это учитывают введением соответствующих коэффициентов использования прочности слоев кладки и , равных 0,6 … 1. Работу теплоизоляционных слоев в облегченной кладке учитывают только тогда, когда они выполнены из бетонов или камней марки не ниже 10. Теплоизоляционные слои прочностью ниже марки 10, а также из минераловатных или органических плит, пористых пластмасс, засыпок и других материалов учитываются только как нагрузка, приложенная с соответствующим эксцентриситетом.

Совместная работа слоев кладки зависит от вида связей между ними. Различают связи жесткие и гибкие. Связи между конструктивными слоями считаются жесткими, если расстояние между осями вертикальных диафрагм не более 10h и не более 120 см (h – толщина более тонкого конструктивного слоя) или когда тычковые прокладные ряды расположены по высоте кладки не более чем через 5h и не более 62 см. В кладке с облицовочным слоем жесткая связь обеспечивается выполнением требований взаимной перевязки кирпича и камней тычковыми рядами. Гибкие связи выполняются из коррозиестойких сталей или сталей, защищенных от коррозии. Суммарная площадь сечения гибких связей должна быть не менее 0,4 см² на 1 м² поверхности стены. Слои кладки с гибкими связями работают раздельно, так как гибкие скобы не могут передать нагрузки от одного слоя к другому, поэтому каждый слой кладки должен быть рассчитан самостоятельно на приходящиеся на него нагрузки.

При жестком соединении слоев различная прочность и упругие свойства слоев при их совместной работе в стене учитываются путем приведения площади сечения к материалу основного несущего слоя. Эксцентриситеты всех усилий определяются по отношению к оси центра тяжести приведенного сечения. При приведении сечения стены к одному материалу толщина слоев принимается фактической, а ширина слоев изменяется пропорционально характеристикам прочности слоев по формуле

, (48.10) где приведенная ширина слоя; фактическая ширина слоя; соответственно расчетное сопротивление и коэффициент использования прочности слоя, к которому приводится сечение; соответственно расчетное сопротивление и коэффициент использования любого другого слоя стены.

Расчет многослойных стен с жесткими связями проводят так же, как и однослойные:

а) при центральном сжатии ; (48.11)

б) при внецентренном сжатии , (48.12) где приведенная площадь сечения; площадь сжатой части приведенного сечения; определяются по приведенному сечению и материалу, к которому он приведено.

Если слои кладки выполнены из различных материалов, то упругую характеристику заменяют приведенной , где упругие характеристики отдельных слоев; толщина слоев.

Рис. 48.1

Продолжение рис. 48.1