Железобетонные конструкции Лекции

1.До образования трещин

2.Образование очаговых трещин чаще всего в камнях, не пересекающих несколько рядов кладки

3.Наличие линий разрывов, пересекающие несколько рядов кладок, но не приводящие к расслоению кладки на отдельные призматические фрагменты с возможной потерей их устойчивости

4.Стадия разрушения характеризуется расслоением кладки на призматические фрагменты с вероятной потерей местной и общей устойчивости кладки

Чаще всего в качестве расчетного является состояние, характеризующее стадию 2. Состояние стадии 3 рассматривается как неисправное, требующее усиление кладки, а состояние 4 – как недопустимое аварийное.

Сопротивление кладки при растяжении и срезе Деформативные свойства кладки

Кладка ведет себя как упруго-пластичный материал. Упругие свойства которой определяются деформативными способностями камня, а пластичными деформативными свойствами растворов – это означает, что в зависимости от уровня нагруженной кладки, величина

91

модуля деформаций меняется, что предопределила необходимость ввести в нормативные документы понятие среднего модуля деформации Ek = , где - упругая характеристика кладки, принимаемая равной 500-1500 в зависимости от материала камней, размеров камней, марки раствора и других параметров. Для учета возможной изменчивости модуля с изменением уровня нагружения возможно использовать следующие зависимости:

E = Ek (1-)

Расчетные сопротивления кладки на сжатие

R = × mi

R – расчетное сопротивление кладки - среднее значение

k – коэффициент запаса (коэффициент надёжностити по материалу)

k=2 – при оценке прочности кладки на сжатие; k=2,25 – при оценке прочности кладки на растяжение.

mi – коэффициент условной работы, учитывающий влияние различных факторов на работу кладки в рассматриваемых условиях.

m1 – 0,8 учитывает снижение сопротивления кладки из-за вероятной потери устойчивости, если площадь поперечного сечения элемента меньше 0,3 мм.2

m2 – 1,1, если нагружение кладки эксплуатационных нагружений происходит в возрасте кладки превышающей 1 год.

m3 – 0,5 ÷ 0,8 вводится к R методом заморозки при проверке прочности каменных конструкций на период оттаивания.

Примечание: При одновременном учете всех возможных коэффициентов условной работы, ограничение уровня снижения расчетного сопротивления кладки не регламентируется.

Методы расчета каменных кладок

Расчет по методу предельных состояний. Разделены на 2 группы:

1 – по пригодности и эксплуатации. Ведется расчет на прочность и устойчивость (как правило, устойчивость формы)

2 – по деформациям и образованиям трещин

2 уровня нагрузок и 2 уровня сопротивления.

Все нагрузки разделены на постоянные, длительные, крактовременные и особые. Зачем делят нагрузки?

Длительность действия определяет то, как часто она будет появляться

92

Реакция материала Длительность нагрузок кроме обычных отнесены:

-часть полезной нагрузки 300 Па – для гражданских зданий и не менее 50 % полезной нагрузки для промышленных зданий.

-часть снеговой нагрузки превышающей 700 Па.

Ветровая нагрузка рассматривается как суммарное воздействие, ее статистической и динамической составляющей.

При этом, если здание имеет высоту более 40 м. и период собственного колебания более 0,25 сек., то учет динамической составляющей является обязательным.

При расчете несущих стен и простенков учитывается маловероятность одновременного и max загружения перекрытий полезной нагрузкой путем введения коэффициента ʅ = 0,3 + к

нормированной величине полезной нагрузки.

Примечание: При расчете перекрытий каменных зданий расчетное значение полезной нагрузки должно учитываться без введения этого коэффициента.

Расчет каменных кладок на осевое сжатие

F mдлRA

- коэффициент продольного изгиба, принимаемый в зависимости от гибкости, категории кладки и наличия армирования кладки.

mдл – коэффициент, mдл = 1 -

зависящий от доли длительности действия нагрузки к величине общей нагрузки на кладки R – расчетное сопротивление

A – площадь поперечного сечения

Расчет на внецентренное сжатие

При расчете внецентренного сжатия учитывается возможность наличия расчетного и случайного коэффиента, при этом величина случайной эксцентриситичночти объясняется:

а) неоднородностью кладки и технологическими издержками выполненных работ по устройству кладки.

Для несущих стен толщиной более 250 мм., величина эксцентриситета принимается не менее 2 см., для несущих – 1см.

Для случая расчета эксцентриситета рассматривается следующие 3 варианта:

93

Схема «а» является расчетной, если все сечения элемента неравномерно сжато при условии, что среднее значение напряжение сжимания с не превышает расчетное сопротивление кладки.

Схема «б» характеризует напряженное состояние сечения при котором в части сечения (h-y) имеется растягивающее напряжение, но величина этих напряжений t < Rt.

Rt – расчетное сопротивление кладки на растяжении.

Схема «в» является расчетной, если часть сечения кладки выключенная из работы из-за образования горизонтальных трещин, при этом распределение напряжения в оставшейся части кладки условно принятой равной с напряжением с = R.

F 1mдл1RAw

1; mдл1 – аналогичны по содержанию, принимаются для центрально сжатой кладки, но откорректированы по эмпирическим зависимостям, учитывают величину относительно эксцентриситета загружения.

w – поправочный коэффициент равный 1-1,25 в зависимости от принятой расчетной схемы и учитывающий сдерживающее влияние менее загруженных участков кладки на развитие горизонтальных трещин.

94

Расчет кладки на смятие

AС– площадь контакта

= 1,8 Rсм = R

Fсм = RсмАс

- коэффициент полноты эпюры принимают = 1, при прямоугольной эпюре передачи нагрузки по контакту, либо треугольной передачи = 0,5

= 0,5 – 1,5 в зависимости от неравномерности распределения напряжения по контакту.

Армирование каменных кладок Конструктивные требования

Для усиления кладок и улучшения их сопротивляемости различным силовым воздействиям, производится армирование кладки, которое в зависимости от положения арматуры делятся на:

Продольное

Вертикальное (установка стержневой арматуры, направление вертикальных швов кладки)

Сетчатое армирование в направлении горизонтальных швов кладки с использованием проволочной арматуры

Сетки выполняются из проволоки 3-8 мм., при этом конструкция сеток применяется: а) обычная стандартная с перекрестным учетом арматуры

95

б) зигзагообразные сетки

При устройстве сеток типа «а» max возможный стержней не превышает 4 мм. Так между арматурой и кирпичом min толщина раствора составляет 4 мм.

При типе «б» может быть принят 8 мм., но армирование кладки осуществляется в 2х смежных горизонтальных швах с изменением направлений стержней.

Регулярность расположения сеток определяется исходя из целей армирования: а) при расчетном армировании не реже чем через 3-5 рядов кладки б) при конструктивном армировании через 1-1,5 м.

в) в сейсмический район в зависимости от расчета сейсмичности зданий Марка раствора принимается для армирования кладок не должна быть ниже М25.

Для получения max эффекта от армирования целесообразно использование армирования в кладках при e 0,33 y – для обычных элементов, e 0,163 h – для прямоугольных элементов.

Гибкость элемента:

53 для любых сечений

15

При e и превышают указанные сечения, необходимо привлечь снижение эффективности

армирования кладки.

Расчетные характеристики армированных кладок

SK = K+R5

(R2 RM25)

SK = K+ R5 ×

(R2 < R25)

P =

96

K – коэффициент запаса

- показатель прочности на армированной кладке R2 – марка раствора

P – коэффициент объемного армирования равный отношению объема арматуры и объему кладки

– шаг стержней армированной сетки FS – площадь сечения стержней

S – период постановки сеток по высоте При наличии е:

SK = K+ RS ()

Упругая характеристика кладки:

sk = k × SK

Расчет армированных кладок на сжатие, внецентренное сжатие и на смятие производится по зависимым аналогичным для неармированных кладок, но с заменой величины расчетного сопротивления R кладки на RSK

Расчет кладок со спиральной арматурой (наличия обойм). 18.04.2012

Проектирование каменных конструкций в здании

1.Конструктивные схемы

2.Проектирование зданий с жесткой конструктивной схемой

3.Проектирование зданий с упругой конструктивной схемой Вертикальные и горизонтальные элементы зданий (стены, столбы, перекрытия,

покрытия) обрабатывают пространственную систему, воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Степень восприятия нагрузок зависит от конструктивной схемы здания, группы кладки и взаимного соединения элементов.

Группы кладки:

Определяются видом кладки и прочностью материала. Существуют 4 группы.

97

Взависимости от конструктивной схемы здания из каменных конструкции подразделяются: 1. Несущие стены, несущие собственный вес между этажами покрытия и перекрытия 2. Самонесущие – стены воспринимаемые нагрузки от собственного веса всех …, ветровую

3. Ненесущие, в том числе навесные, воспринимающие нагрузки от собственного веса в всех этажей, ветровую нагрузку (при высоте этажа больше 6м., то такие стены условно относят к самонесущим)

Взданиях с самонесущими стенами вся нагрузка передается на конструкции каркасы, поперечные несущие стены.

Каменные стены и столбы зданий на горизонтальную нагрузку, на внецентренное сжатие принимают опирающие в горизонтальной нагрузке на перекрытие и покрытие стены, такие опоры подразделяются на жесткие и упругие.

1.Жесткие опоры (несмещаемые)

Поперечные устойчивые конструкции каменные ( 120 мм.) и железобетонные перегородки ( 60 мм.). Конторфорсы, поперечные рамы с жесткими узлами отрезки поперечных стен и другой конструкции расчитываются на горизонтальные воздействия.

Неподвижными являются покрытия и междуэтажные перекрытия, если расстояние между … стенами не превышает допускаемое.

Допускаемые расстояния определяются типом покрытия или перекрытия и группой кладки.

Для сейсмических районов расстояние от 18-9 м.

К жестким опорам относят ветровые пояса, фермы, железобетонные обвески, или они рассчитаны по пред. состояниям 1 и 2 группы.

2.Упругие опоры

98

Покрытие и междуэтажные перекрытия при расстояниях между конструкциями больше приведенных в таблице, при отсутствии ветровых связей. Не зависимо от расстояния между поперечными стенами, если покрытия и перекрытия из легких материалов по балочной схеме.

В зависимости от опор здания подразделяют на здания с жесткой конструктивной схемой и упругой.

К зданиям с жесткой схемой относят жилые и большей частью общественные. С упругой одноэтажной – производственные, сельскохозяйственные здания.

Определение усилий и расчет стен при жесткой конструктивной схеме здания

1.Расчет на внецентренное сжатие и изгиб из плоскости а) конструктивная схема

l = a1 – 1/3t l 70 мм.

t – площадка опирания

a1 – растяжение от внутренней грани до центральной точки сечения б) расчетная схема

99

Если направление в кладке не превышает 0,1b

N mqU1RAcW

Расчет на усилия от ветровых нагрузок, действующих в пдоскости стены. Определяется расчетное значение ветровой нагрузки.

Расчетное давление распределяется между Определяются усилия (напряжения), возникшие в стенах или их элементах при действующей

ветровой нагрузке.

qk = qw ()

n – количество поперечных стен

qk = qw ( + 2 )

qw = [KПа] qk = [кн/м]

I – единственное перемещение от q=1 на уровне 2/3 здания (2/3 Hзд) Железобетонные перекрытия

1 – 0,9; 2 – 0,1

Для деревянных

1 – 0,1; 2 – 0,9

Наклонные сечения проводятся на главные растяжения напряжения. Производятся расчеты на раскрытие трещин для равнонагруженных стен.

100