Для практических расчетов принимают
E0=aR,
где R — среднее значение предела прочности (временного сопротив ления) кладки, равное удвоенному расчетному сопротивлению; а — упругая характеристика кладки, зависящая от вида кладки и марки раствора (табл. VIII.2).
§ VII1.2. РАСЧЕТ СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Несущая способность сжатых элементов неармированных каменных конструкций зависит от прочности кладки, размеров элемента и эксцентрицитета продоль ной силы ео. Этот эксцентрицитет обусловлен фактиче ским или случайным смещением силы N относительно центра тяжести сечения элемента. Если элемент испыты вает воздействие центрально-приложенной силы N и из гибающего момента М уто
e0 = M/N.
Случайный эксцентрицитет е£л учитывают только в
несущих и самонесущих стенах толщиной 25 см и менее. Его принимают равным 2 см для несущих стен и 1 см для стен самонесущих и суммируют с эксцентриците том е0.
Для» неармированной кладки при основных сочетани ях нагрузок эксцентрицитет е0 не должен превышать 0,9у, в стенах толщиной 25 см и менее ео+£§л ^ 0 ,8 у, где у — расстояние от центра тяжести сечения до наиболее
сжатой грани (рис. V III.2); в прямоугольном сечении
h
У = При центральном сжатии (эксцентрицитет силы
е0= 0 ) напряжения равномерно |
распределены по |
всей |
площади поперечного сечения |
элемента (см. |
рис. |
VIII.2, а). Если сила приложена с небольшим эксцентри цитетом, то напряжения распределяются неравномерно, однако все сечение элемента сжато (см. рис. V III.2, б); с увеличением эксцентрицитета в сечении возникают рас
тягивающие |
напряжения |
а р |
(см. рис. V III.2, в). |
При |
||
а р>/?р.и в растянутой части |
сечения |
раскрываются |
тре |
|||
щины |
(см. рис. VIII.2, г) |
и на сжатие работает только |
||||
часть |
сечения |
площадью |
Fc. |
Для |
расчета принимают |
|
площадь Fc — симметричную относительно силы V, а на пряжения — равномерно распределенными по этой пло-
131
О) |
N |
I . I . I I I - |
|
/ |
л , |
ЦТ. |
|
-----
'4 N
irfflH ТПТ]
/ , У ЦТ
<9 &■
Трещины
Гео N в) ■
ffi ft]
у-е0-
-ег
1 _
Рис. VI 11.2. Напряженное состояние сжатых элементов
щади, причем напряжение принимает ся равным /?щ >/? (см. рис. VIII.2, д).
В гибких сжатых элементах необ ходимо учитывать снижение их несу щей способности вследствие продоль ного изгиба, а также из-за нарастания прогибов при длительном действии на грузки (см. гл. VII, рис. VII.5).
Из приведенного анализа напря женного состояния следует, что расчет центрально-сжатых элементов состоит в проверке условия
N < m^yFRi |
(VIII. 1) |
где N — расчетная продольная сила; F — пло щадь поперечного сечения элемента; R — рас четное сопротивление кладки сжатию; ф^1 — коэффициент продольного изгиба; т дл^ I — коэффициент, учитывающий влияние прогиба при длительном действии нагрузки.
Для внецентренно-сжатых элемен тов расчетная формула принимает вид
|
N < % л ф / с ^ , |
(VIII.2) |
|
где V, |
т дл, R — то же, что |
в формуле |
|
(VIII.l); |
Fc — площадь сжатой части сечения, |
||
симметричная относительно силы V, для пря |
|||
моугольного сечения |
(см. рис. VIII.2, д): |
||
|
Fc = 2b(~2---- г° ) ; |
(VIIL3) |
|
о) — коэффициент, |
учитывающий |
повышение |
|
расчетного сопротивления кладки на площади Fc\ для сечений произвольной формы
со= 1 + |
е0/3у< |
1,25; |
(VIII.4) |
для прямоугольных сечении |
|
|
|
со = 1+ |
1,5Л < |
1,25 |
(VIII.5) |
132
(для кладки из природных камней или из камней и блоков, изготов ленных нз ячеистых или крупнопористых бетонов, принимают о>=1); ф| — коэффициент продольного изгиба, учитывающий работу на сжатие только части сечения элемента.
Для определения cp, <pi и отдл необходимо вычислить гибкость элемента К, которая, как известно, представля ет собой отношение расчетной длины /о к радиусу инер ции сечения г:
Х = /0/г.
Величина /0 зависит от условий закрепления элемен та: для свободно стоящего элемента высотой Н расчет ная длина 10= 2 Н , для шарнирно опертого lo—Н, для час тично защемленного /0^0,8Н * .
В прямоугольном сечении с размером стороны А ра диус инерции г«0,29Л , поэтому гибкость элемента мож но оценивать непосредственно по отношению /о/Л. В свя зи с этим вводят обозначения:
kr = IJrXh = Ijh (хл « 0,29>/)*
Коэффициент продольного изгиба <р зависит не толь ко от гибкости элемента, но и от деформативиых свойств кладки, характеризуемых упругой характеристикой а.
В табл. VIII.3 приведены значения ф в зависимости от приведенной гибкости:
или Лпр |
_ к |
1000 |
|
а |
|||
h |
ТАБЛИЦА VIII.3. КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРОДОЛЬНОГО ИЗГИБА <р
.о ■гг
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
кг |
14 |
21 |
28 |
35 |
42 |
49 |
56 |
63 |
70 |
76 |
83 |
90 |
97 |
104 |
Лпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ф |
1 |
0,96 |
0,92 |
0,88 |
0,84 |
0,79 |
0,74 |
0,7 |
0,65 |
0,61 |
0,56 |
0,52 |
0,49 |
0,45 |
* Исходя из этого, для стен и столбов многоэтажных зданий с высотой этажа Н принимают /о=Я; если на стены опираются сбор ные перекрытия, то /о=0,9 Я; при монолитных железобетонных пе рекрытиях /о = 0,8//. В одноэтажных промышленных зданиях для стен и столбов высотой Н принимают /о=1,5Я, если здание одно пролетное, и /о =1,25 Я, если здание многопролетное.
133
Коэффициент продольного изгиба q>i для элементов прямоугольного сечения вычисляют по формуле
Ф1 = Ф 1—-^- (0.06Я/* — 0,2)j. |
(VIII.6) |
При произвольной форме сечения в формуле (VIII.6)
вместо V* принимают —— . 3, Ьг
Снижение несущей способности сжатых элементов при длительном действии нагрузки учитывают только при небольших размерах поперечного сечения: в элемен тах прямоугольного сечения при Л < 3 0 см, в элементах с произвольной формой сечения при г < 8,7 см
«ал = 1 —Л |
(l + *,2*°дл ), |
(VIII.7) |
где N— полная расчетная продольная сила; Nдл —-расчетная про дольная сила от длительно действующих нагрузок; е0.дл—эксцентри
цитет от длительно действующих нагрузок; t) — коэффициент, за висящий от гибкости (табл. VI1I.4).
ТАБЛИЦА VII1.4. КОЭФФИЦИЕНТЫ Т|
хл |
<10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
%г |
<35 |
42 |
49 |
56 |
63 |
70 |
76 |
83 |
90 |
л |
0 |
0,04 |
0,08 |
0,12 |
0,15 |
0,2 |
0,24 |
0,27 |
0,31 |
При |
30 см |
(или г > 8,7 см) |
принимают т дл= 1 . |
||||||
§ V1II.3. АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Каменные конструкции, снабженные стальной арма турой, называют армокамеиными. Армирование повыша ет прочность или устойчивость каменной кладки. Марка раствора в армокаменных конструкциях должна быть не менее 50, чтобы обеспечить защиту арматуры от кор розии.
Для повышения прочности сжатых элементов при гиб кости Ял^ 1 5 и эксцентрицитетах продольной силы ^о^О.ЗЗу применяют сетчатое армирование: в горизон тальных швах кладки располагают стальные сетки
134
(рис. V III.3, а, б), которые при работе элемента |
на |
сжа |
тие* сдерживают поперечные деформации кладки |
и |
тем |
самым повышают ее несущую способность. |
|
|
Для восприятия растягивающих усилий в элементах, |
||
работающих на изгиб или внецентренное сжатие с боль шими эксцентрицитетами, а также для повышения проч ности и устойчивости тонких стен в кладке может быть применено продольное армирование (рис. VII 1.3, г ). Ар матурные стержни располагают либо внутри кладки в вертикальных швах, либо снаружи в слое цементного раствора и соединяют поперечными хомутами (в горизонт тальных швах).
В отдельных случаях используют комплексные конст
рукции — каменную |
кладку, усиленную |
железобетоном |
|
(рис. VIII.3, (9), |
или |
кладку, усиленную обоймой |
|
(рис. VIII.3, в). |
Каменные конструкции |
с продольным |
|
армированием и комплексные из-за большой трудоемко сти возведения имеют ограниченное применение. Харак тер напряженного состояния таких конструкций подобен
Рис. УШ.З. Армокаменные конструкции
I г-кладка; 2 —сетки; 3 —продольные стержни; 4 —хомуты; 5 —бетон,
135