15. Расчет на смятие (местное сжатие) каменной кладки

    В условиях местного сжатия работают многие элементы конструкций (столбы и стены под концами прогонов, балок и плит перекрытия, пилястры под опорными подушками ферм и балок покрытий). Местное сжатие возникает и в местах опирания стен и столбов зданий на фундаменты, а также в местах опирания на стены межоконных и междверных простенков.

    Предельные напряжения на таких площадках сжатия могут быть значительно больше предела прочности кладки при сжатии. Это объясняется “эффектом обоймы”, когда окружающие площадку смятия ненагруженные участки кладки препятствуют поперечным деформациям, повышая прочность кладки при местном сжатии.

    До сих пор в расчетах прочности на смятие кладки пользуются эмпирической формулой, предложенной Баушингером для бетона и камня:

,

где   – прочность кладки при смятии;   – прочность каменной кладки при сжатии;   – площадка смятия;   – расчетная площадь сечения, определяемая по правилам [1, п. 4.16] (рис. 7); величина   изменяется в пределах от 1 до 2 и устанавливается по [1, табл. 21].

    Расчет кладки на прочность при смятии распределенной нагрузкой, действующей на части площадки сечения, производится по формуле

где   – продольная сжимающая сила от местной нагрузки;   – расчетное сопротивление кладки на смятие;   – площадка смятия;   – коэффициент, зависящий от вида кладки и полноты эпюры давления   – для кладки из кирпичей, сплошных природных или бетонных камней;   – для кладки из пустотелых камней и блоков из крупнопористого или ячеистого бетона (рис. 7);   – коэффициент полноты эпюры давления,  . При равномерном распределении давления   при треугольной эпюре давления   Если под опорами изгибаемых элементов не требуется установка распределительных плит, то допускается принимать   – для кладки из полнотелого кирпича или сплошных камней и блоков;   – для кладок из пустотелых бетонных и природных камней.

Рис. 7. Правила определения расчетной площадки 

17. Расчет изгибаемых элементов каменных конструкций

    Кладка при изгибе в конструкциях может разрушаться по перевязанным и по неперевязанным сечениям (см. рис. 4, а и б).

    Разрушение кладки при изгибе происходит вследствие разрыва растянутой зоны. Разрыв по перевязанному сечению возможен как по швам (зигзагообразное сечение), так и по швам и целому кирпичу (прямое сечение).

    Расчет кладки на изгиб производится по формуле

где   – изгибающий момент от расчетных нагрузок;   – момент сопротивления кладки по растянутой зоне при упругой ее работе;   – расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе по перевязанному сечению [1, табл. 10–12].

    Каменная кладка является упругопластическим материалом, и эпюра напряжений в ней криволинейная (рис. 8 , а).

    Так как в расчете используется упругий момент сопротивления  , который меньше упругопластического   в расчет вводится коэффициент на величину  , которая принимается на 30... 50 % выше расчетного сопротивления кладки при осевом растяжении.

Рис. 8. К расчету кладки на изгиб: а) эпюра напряжений при изгибе; б) к расчету на поперечную силу.

    Изгибаемую кладку проверяют на скалывание при действии перерезывающей силы по формуле

где   – расчетное сопротивление кладки главным растягивающим напряжениям при изгибе [1, табл. 10–12];   – ширина сечения;   – плечо внутренней пары сил, для прямоугольного сечения   (рис. 8, б).

    Проектирование элементов каменных конструкций, работающих на изгиб по неперевязанному сечению, не допускается, так как при этом прочность кладки определяется только сцеплением раствора с камнем, что трудно контролировать в производственных условиях.