15. Расчеты и конструирование узлов опирания элементов конструкций на кладку.

К онструкции на кладку должны опираться через распределительный слой раствора толщиной до 15 см. Ввиду неровностей кладки передача нагрузки от конструкций может происходить через небольшую площадь контакта. σ_см в кладке при этом может быть очень большим, что приведет к разрушению кладки. Слой раствора распределяет эту нагрузку равномерно по всей площади контакта. Если прочность на смятие при передаче нагрузки через слой раствора не обеспечена, то следует под опоры установить распределительные ж/б плиты с тем, чтобы изменить схему эпюры давления и увеличить площадь опирания (смятия). П лита армируется 2-мя сетками μ ≥ 0,5%. t_пл ≥ 150мм и должна быть кратна высоте рядов кладки. Если опорное давление однопролетных прогонов, балок, ферм > 100кН, то установка распределительных плит обязательна, даже если это не требуется по расчету. При этом t_пл ≥ 220мм. Опорные плиты устанавливаются одновременно с возведением кладки; установка плит в оставленные гнезда или борозды не допускается. Плиты на пилястрах должны заделываться в стену на величину а ≥ 120мм. Пилястры под плитами армируются конструктивно, если это по расчету не надо; через 3 ряда по высоте на общей длине 1м. Сетки также должны заделываться в стену не меньше, чем 120мм. Если краевое опорное давление превышает 80% от несущей способности кладки под опорой, N > 0,8Nu, то кладка армируется сварными сетками, уложенными не менее, чем в 3-х верхних рядах под опорой, диам-м ≥ 3мм, ячейки сетки С ≤ 60мм. Кроме расчета кладки на смятие под опорами ж/б балок, плит, перемычек выполняется расчет опорного узла на сжатие. Прочность обеспечена, если N ≤ g р R А; А – расчетная площадь стены: А = Ав + Ас;

р – коэф-т, учитывающий вид конструкции опирания.р=1 при опирании сплошных плит или с круглыми пустотами. р = 0,5 с овальными пустотами; g = 1, если Ав ≤ 0,1А; g = 0,8 при Ав ≥ 0,4А; для других случаев используется интерполяция. Если пустоты в плитах настила не заполнены бетоном, то проверяется несущая способность плиты настила в уровне ребер. ; N ≤ n Rв Ав + R Ак; n – коэффициент: n =1,25, если плиты из тяжелого бетона; n =1,1 плиты из бетона на пористых заполнителях. Ав – площадь бетона ребер на площадке опирания. Ак – площадь кладки под опорой настила. Для консольных балок и плит, заделанных в стену: σ_max ≤ Rc. ; σ_max = σ_м+σ_N; σ_N – равномерно распределенная по площади опирания; σ_м – распределены по Δ.

σ_N = N/A = N/аb; σ_м = N*l_o*6/ а²b; σ_max = N/A + N*l_o*6/ а²b ≤ R_с; М = N*l_o; W = а²b/6; ; N ≤ R_c аb/(( l_o*6/ а)+1); иначе можно увеличить величину заделки а или установить распределительные плиты.

16. Конструктивные схемы каменных зданий. Деформационные швы.

Вертикальные и горизонтальные конструкции здания (стены, столбы, ППе и ППо и т. д.) образуют пространственную систему, элементы которой работают совместно и воспринимают действующие на здание нагрузки. Распределение усилий от действующих усилий зависят от жесткости перекрытия, которые определяются материалом перекрытия (ж/б, дерево), конструкциями перекрытия, расстояниями между поперечными вертикальными конструкциями, зависящими от толщины и высоты стен, наличия в них проемов, от материала кладки стен и от соединений между конструктивными элементами здания. Все это определяет конструктивную схему здания. Каменные здания бывают с жесткой конструктивной схемой и с упругой конструктивной схемой. Взависимости от схемы выполняется расчет элементов здания. Рисунки. В здании схемы №1 наружные стены опираются в вертикальном направлении ( передают нагрузки на перекрытие и покрытие). Для схемы №2 наружные продольные стены соединяются вверху с элементами покрытия, внизу опираются на фундамент. По торцам соединяются с поперечными стенами. Рисунки. Работа элементов каменных стен для разных схем принципиально отличается. Здание схемы №1 имеют жесткую конструктивную схему, т.к. у них есть относительно часто расположенные поперечные стены и имеются промежуточные перекрытия. В здании с жесткой конструктивной схемой имеются жесткие опоры. За жесткие опоры принимают: 1. Поперечные каменные, бетонные и ж/б стены толщиной ≥ 12см (контрфорсы, поперечные рамы с жесткими узлами, вертикальные связи и др. конструкции, рассчитанные на восприятие горизонтальной нагрузки. 2. ветровые пояса, фермы, ветровые связи, ж/б обвязки, рассчитанные по прочности и деформациям на восприятие горизонтальной нагрузки, передаваемой от стен. 3. Покрытия и междуэтажные перекрытия при расстояниях между поперечными жесткими конструкциями или опорами по пункту 1, если эти расстояния ≤, то смотри тб. Упругая конструктивная схема имеет расстояния между поперечными стенами или другими жесткими опорами превышающее расстояние для жестких опор. См. тб. Жесткую конструктивную схему имеют, как правило, жилые дома и общественные здания, в которых есть часто расположенные вертикальные поперечные конструкции (внутр-е стены, шахты лифтов и др.), расстояние между которыми обычно ≤ предельных (max) для жестких опор. К зданиям с упругой конструктивной схемой относятся, как правило, производственные здания, с/х и складские здания и часть общественных зданий. Элементы зданий с упругой схемой выполняют как отдельные рамы, стойками которых служат стены и столбы, а ригели – элем6нты покрытия и перекрытия. При этом принимается, что стойки жестко защемлены в фундамент. В раму включаются элементы, приходящиеся на расстояние равное шагу несущих элементов покрытия и перекрытия. Для расчетов модуль упругости кладки Е = 0,8Ео. Момент инерции каменных элементов принимается без учета раскрытия швов. Элементы покрытия и перекрытия принимаются как жесткие распорки, шарнирно-связанные со стенами. Для зданий с жесткой конструктивной схемой расчет стен и столбов выполнятся на действие вертикальной и горизонтальной нагрузки и внецентренно сжатые как неразрезных балок, операющихся на покрытие и перекрытие. Допускается выполнять расчеты, рассматривая стены или столбы расчлененными на однопролетные балки по этажам. Соединение стен с элементами перекрытия при этом принимается шарнирным. Рисунки. 1-й расчет (неразрезная балка) дает более точный результат, но сложнее; 2-й расчет дает результат, применимый для практического использования и более простой. Нагрузки, передаваемые от вышерасположенных конструкций для данного этажа, принимаются действующими по оси, проходящей через центр тяжести стены или столба. Нагрузки, действующие в пределах данного этажа, принимаются как приложенными с фактическим эксцентриситетом. При этом учитывается изменение сечения в пределах этажа с участками борозд или других ослаблений. При отсутствии фиксированной площадки приложения нагрузки, допускается принимать расстояние от точки приложения до грани а/3 ≤ 7см. Рисунки. Сила N₃ действует от собственного веса стены данного этажа. N = N₁ + N₂ + N₃;

М = N₂ *е_о2; для данной схемы принимается момент в нижней опоре М = 0; Сечение 1.под верхней опорой: действует М_max, N; е_о = (М₁/N) _max; и коэфф-м φ = 1; N ≤ N_u = m_g φ₁ Ac R ω; φ₁=1; φ₁ и ω увеличиваем, а Ac – уменьшаем. Расм-м сечение 2. N; е_о = (М₂/N); М₂ < М₁; N ≤ N_u = m_g φ₁ Ac R ω; φ₁ и ω – уменьшаем, а Ac – увеличиваем. Если стена сплошная (без проемов), то определенно нельзя утверждать какое сечение будет расчетным. Надо просчитать оба и везде должно соблюдаться условие прочности. Рисунки. Если в стене имеются проемы, то наиболее опасным является простенок, т.к. его сечение меньше сечения сплошной стены по длине, а значит и по «А»; и наиболее опасным у простенка будет сечение, где > М и эксцентриситет.Деформационные швы. Значительные колебания температур наружного воздуха вызывают деформации каменных стен и других частей здания. В результате по концам протяженных ж/б или стальных включений, а также в местах значительного ослабления стен проемами и отверстиями могут возникнуть недопустимые по условиям эксплуатации разрывы кладки, сдвиги по швам, трещины; к аналогичным последствиям приводит и усадка кладки. Для предотвращения появления таких дефектов в каменных конструкциях выполняют температурно-усадочные швы. Их устраивают в местах возможной концентрации температурных и усадочных деформаций. Расстояние между швами устанавливают расчетом. Расчетом определяют максимальное укорочение Δl каменного элемента;

[ Δl] ≥ Δl = l Δt α_t; l – длина элемента; Δt – перепад температур; α_t - темпер-й коэф-т расширения; [Δl] – предельное укорочение. Δl определяется сложением с допускаемой шириной раскрытия трещин в каменных элементах: Δl + а_crc; если трещины не допускаются, то ширина трещин а_crc = 0; в большинстве случаев, указанные расчеты можно не выполнять, если расстояние между температурно – усадочными швами не должно превышать значений, указанных в СНиП « Камен-е и а/камен-е конструкции», тб 32.

В зависимости от максимальных отрицательных температур, вида каменной кладки и прочности раствора, определены расстояния между температ-ми швами. Температурно-усадочные швы в каменных конструкциях должны совпадать с деформационными швами, имеющимися в других конструкция зданий. Температурно-усадочные швы рассекают здание до фундамента, т.к. ниже изменение температуры меньше. При неравномерных осадках могут также образовываться трещин в каменных элементах. Для их предотвращения выполняют осадочные швы, которые устраивают в местах изменения нагрузок, перепад высот. Также швы рассекают здание целиком с фундаментом. Рекомендуется совмещать температурно-усадочные и осадочные швы.