1.9. Особенности расчета каменных и армокаменных конструкций

Расчет каменных и армокаменных конструкций ведут по методу предельных состояний: первая – по несущей способности (прочности и устойчивости), вторая – по образованию и раскрытию трещин и по деформациям.

По I группе предельных состояний расчет выполняют для всех видов конструкций и всегда, по II группе предельных состояний – для конструкций, где не допускаются трещины или ограничена ширина их раскрытия.

Цель расчета – подбор сечений элементов конструкций или проверка имеющихся сечений.

Расчетную несущую способность определяют в зависимости от геометрических размеров сечения, расчетного сопротивления кладки R и коэффициентов условий работы.

Расчетное сопротивление определяют с учетом разброса механических свойств с помощью коэффициента и равно:

где R_u – временное сопротивление кладки

=2 – при работе кладки на сжатие

=2,25 – при работе кладки на растяжение

В расчеты также вводятся коэффициенты надежности по нагрузке и коэффициенты условий работы

Расчет по несущей способности производят из условия:

(8)

где F – расчетное усилие

F_u – расчетная несущая способность элемента

Вычисленные напряжения, деформации и ширина раскрытия трещин не должны превышать предельных значений, установленных СНиП II-22-81

1.10. Расчет прочности центрально-сжатых элементов

По несущей способности производят при равномерном распределении напряжений по сечению по следующей формуле:

(9)

где N – расчетная продольная сила;

m_g – коэффициент, учитывающий снижение несущей способности вследствие ползучести кладки;

- коэффициент, учитывающий снижение несущей способности элемента за счет продольного изгиба, зависящего от гибкости элемента и упругой характеристики кладки ;

А – площадь поперечного сечения элемента

- отношение расчетной длины к радиусу инерции сечения

- для прямоугольного сечения (h – наименьший размер сечения)

В элементах (стенах и столбах многоэтажных зданий), имеющих неподвижные горизонтальные опоры этажа.

В элементах, имеющих упругую верхнюю опору (стенах и столбах одноэтажных промышленных зданий)

- для многопролетных зданий

- для однопролетных зданий

- в свободностоящих стенах и столбах

З начение коэффициентов и т.д. определяют согласно условий защемления концов элемента в зависимости от расположения расчетных сечений по высоте l₀.

Подбор сечения сжатых элементов производят путем последовательных приближений.

Предварительно определяют по нормам расчетное сопротивление кладки сжатию, задавшись маркой и видом камня и раствора. Размеры столба или стены вычисляют по формуле при m_g=1 и =0,9.

По найденным размерам определяют гибкость элемента

уточняют по СНиП II-22-81 “Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования” значения m_g и и производят повторный расчет.

Тема 2.

2.1. Расчет каменных конструкций на внецентренное сжатие.

Если продольная сжимающая сила N приложена с эксцентриситетом или в сечении одновременно действует центрально-приложенная сила N и изгибающий момент М, то конструкции каменных зданий работают как внецентренно сжатые ( - эквивалентно одной силе N).

При малых эксцентриситетах – все сечение сжато (рис. 2.2, а). По мере увеличения - возникает растяжение (рис. 2.2, б). Когда эти растягивающие напряжения превысят прочность шва на растяжение, образуются трещины (рис. 2.2, в).

При этом под нагрузкой работает сечение высотой h-t и эксцентриситет уменьшается на величину t/2.

При расчете прочности внецентренно сжатых элементов используют эмпирические формулы, основанные на следующих допущениях:

• напряжения в сжатой зоне считаются распределенными равномерно;

• неравномерность распределения напряжений по сечению учитывает коэффициент ; при

• при наличии растянутой зоны в расчеты она не включается;

Расчет внецентренно сжатых элементов производится по формуле:

(10)

(11)

- коэффициент, принимаемый в зависимости от гибкости и видов кладки; для керамического кирпича при (принимается по нормам)

- расчетная продольная сила от длительной нагрузки

- эксцентриситет от действия длительной нагрузки

- коэффициент продольного изгиба, равный среднему арифметическому между коэффициентом продольного изгиба для всего сечения высотой h и коэффициентом продольного изгиба для сжатой части сечения высотой h_c

для прямоугольного сечения h_c=h-2

При расчете несущих и самонесущих стен толщиной 25 см и менее следует учитывать случайный эксцентриситет , равный

2 см – для несущих стен;

1 см – для самонесущих.

В дальнейших расчетах этот эксцентриситет суммируется с эксцентриситетом (от продольной силы)

Площадь сжатой зоны сечения (прямоугольного) определяют по формуле

(12)

при .

Небольшое раскрытие трещин допускается в:

• прямоугольных сечениях при

• тавровых сечениях

При несоблюдении этого неравенства помимо расчета прочности необходим расчет кладки по раскрытию трещин.

Также предусмотрено минимальное расстояние 2 см от линии действия силы до более сжатого края сечения, а наибольшая величина эксцентриситета + не должна превышать

	Во внецентренно сжатых без продольного армирования в раст. зоне	Для стен толщиной 25 см и <
Для основных сочетаний нагрузок	0,9 y	0,8 y
Для особых сочетаний нагрузок	0,95 y	0,85 y