37. На верт нагрузку все Эл-ты каркаса рассчит-ся как отдельные по независ схеме.

Ригели расчит-т как балку на 2х опорах-шарн-ое опир-е.Доп-но учит-ся растягивающие усилия в ригеля,возникающие при его работе в составе диска перекрытия. Колонна рассчитывается как центр сжат---для сред рядов и внец сжат---для крайних рядов.

Гориз нагрузки в связ каркасах восприн-ся диафрагмами и ядрами жесткости как в консольно-защемленных пилонах. Если диафрагмы расставлены симметрично и одинаковых размеров,то усилия делятся пропорционально между ними.Диафрагма рассчитывается как внец-сжатый бетон. эл-т в 80 уровнях по высоте зд. Диафрагму проектируют с поэтапной разгрузкой на Эл-ты номин длины 6 и3 м. Толщина панели диаграммы 14-18 см. Класс бетона В-25—для нижних этажей,В-15—для верх этажей

38.Рамный каркас

Рамные каркасы имеют преимущественно регуляр расч схему,поэтому расчет сводится к опред-ю усилий в одной плоско-параллельной системе.Рис.2

Упрощенные спосрбы(приближ методы расчета)

Рис.3

Врем нагр-ку прклад –ют разл спосабами для получения огибающей эпюры.

Др способ:выравнивание моментов-раму загружают врем нагр-ой через пролет,а пост нагр – все пролеты. При этом получают эпюру с макс знач-ми момоентов в пролетах и на стойках,кот-ю и принимают в кач-ве выровненной эпюры,т.к. моменты обычно составляют не менее 70х при расчете по упругой схеме.

в ) расчет на гориз нагрузку

Равномернораспред гориз нагр заменяют сосредоточен силами,приложенными к узлам рамы.

Рис.5.

Упрщенный способ: в стойки врез-ся «0» точки на верх эт h/2 от ф-та. Вычисляют попер силы,Дей-щие на ярус.

На ярусе:Q1=F1+F2+F3+….Fn

Q2=F2+F3+…+Fn

Попер силу распр-ют стойками яруса пропорционально жесткости:

Т.к. крайние стойки защищены только ригелями с одной стороны,они обладают большей податливостью.Это учит-ся уменьшением их жесткости. Далее опред-ся моменты:

M=Q*h/2-2.3…этажи,h-высота этажа

=Q*h/3-верх 1го этажа

=Q*2/3h- низ 1го этажа

Расчет сечениями для ригеля явл-ся сечения на опорах и в пролете,для колонн-сверху и снизу этажа.Ригели рассм-ся как изгиб Эл-т,колонны-внец сжат Эл-ты. Расчет длину стоек в сбор каркасах принимают равной высоте этажа,в монол-0,7Н этажа.

  

39. Каменные материалы различают:

по происхождению – природные и искусственные;

величине – кирпич высотой 65, 88 и 103 мм, крупные блоки и панели высотой 500 мм и более;структуре – сплошные, пустотелые, пористые;

пределу прочности:

камни малой прочности, марки: 4, 7, 10, 15, 25, 35 и 50 (кгс/см²) (сырцовый кирпич, слабые известняки, легкий кирпич);

камни средней прочности, марки: 75, 100, 125, 150, 200 (кгс/см²) (обычный кирпич, бетонные и природные камни);

камни высокой прочности, марки: 250, 300, 400, 500, 600, 800 и 1000 (кгс/см²) (клинкерный кирпич, бетонные и тяжелые природные камни);

морозостойкости: F15, F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300.

    Морозостойкость определяется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые выдерживает образец без снижения прочности более чем на 25 % от первоначальной.Долговечность каменных материалов зависит от морозостойкости и определяется сроком службы конструкций без снижения эксплуатационных свойств.Строительные нормы устанавливают три срока службы каменных конструкций: 100, 50 и 25 лет.

Марки и виды растворов

При плотности массы в сухом состоянии 1500 кг/м³ и более растворы относят к тяжелым; до 1500 кг/м³ – к легким. В тяжелых растворах применяются плотные заполнители, в легких – пористые.

    По пределу прочности на кубиках с размерами сторон 7.07 см устанавливаются марки растворов: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200 (кгс/см²).

    По виду вяжущих различают цементные, известковые и смешанные (цементно-известковые и цементно-глиняные) растворы. Известь и глина являются пластификаторами, обеспечивающими удобоукладываемость раствора, отчего швы кладки заполняются более равномерно и повышается прочность кладки. Расчетные сопротивления кладки на “жестком” цементном растворе ниже на 15 %, чем на смешанных растворах.

Область применения

Кладку из силикатного кирпича сухого прессования и пустотелого керамического нельзя применять в подвалах и для конструкций, находящихся во влажной среде, а также для кладки печей и труб. Кладка из керамического кирпича пластического прессования имеет высокую влаго- и морозостойкость, обладает повышенной прочностью, и поэтому ее используют при возведении стен и столбов в зданиях, дымовых труб, подпорных стенок при гидроизоляции зданий и конструкций различных подземных сооружений. Кладка из бетонных камней на тяжелом бетоне применяется при строительстве фундаментов, стен, подвалов и других подземных конструкций. Кладку из силикатных камней и кирпича из-за большей прочности, по сравнению с пустотелыми и легкобетонными камнями, используют для возведения наружных и внутренних стен дома.

Факторы влияющие на прочность кладки

Прочность кладки тем больше, чем толще камень, так как увеличивается сопротивление камня изгибу и срезу.

Чем правильнее форма камня, тем больше прочность кладки, так как происходит более равномерная передача нагрузки. Например, для кладки из природных камней марки М400, выполненной на растворе марки М25, прочность составляет: а) 10 МПа – при правильной форме камней; б) 2.4 МПа – при постелистом бутовом камне; в) 1.6 МПа – при рваном бутовом камне.

Прочность кладки понижается при увеличении толщины горизонтальных швов раствора, так как увеличиваются усилия, растягивающие кирпич. Нормальной по нормам считается толщина швов в пределах 10…15 мм (средняя толщина – 12 мм) [3]. При увеличении толщины швов с 10 до 25 мм прочность кладки снижается на 25…30 %.

Прочность кладки повышается с увеличением подвижности раствора, его удобоукладываемости, так как при этом более равномерно заполняются горизонтальные швы кладки и уменьшаются напряжения от изгиба и среза.

Прочность кладки зависит от квалификации каменщика, так как правильность и ровность рядов кладки, одинаковая толщина швов раствора создают более однородное и равномерное напряженное состояние сжатия, уменьшая влияние изгиба и среза.

Роль растворного шва

Прочность кладки понижается при увеличении толщины горизонтальных швов раствора, так как увеличиваются усилия, растягивающие кирпич. Нормальной по нормам считается толщина швов в пределах 10…15 мм (средняя толщина – 12 мм) [3]. При увеличении толщины швов с 10 до 25 мм прочность кладки снижается на 25…30 %.

Напряженное состояние каменной кладки

    При сжатии кладки в кирпиче возникают не только напряжения сжатия, но и изгиба, растяжения и среза. Это происходит из-за того, что кирпич опирается не всей поверхностью, а только участками по причине неровности поверхностей кирпича и разной толщины раствора. Сжимающие силы, действующие через раствор на кирпич сверху и снизу, не совпадают. Поэтому в кирпиче возникают напряжения изгиба и среза.

    Модуль упругости кирпича больше модуля упругости раствора. Поэтому менее жесткий раствор выжимается из швов и тянет за собой кирпич, разрывая его. Для уменьшения растяжения кирпича в горизонтальные швы кладки укладываются арматурные сетки.

Вертикальные швы кладки хуже заполняются раствором. Кроме того, сцепление раствора с кирпичом в вертикальных швах меньше прочности кирпича на растяжение. Поэтому над и под вертикальными швами в кирпиче возникают трещины от концентрации напряжений.

40. Прочность кладки зависит от свойств составляющих ее материалов — кирпича или камня, из которого сложена кладка, и раствора. Однако предел прочности при сжатии, например, кирпичной кладки, выполненной даже на весьма прочном растворе (при обычно принятых методах ее возведения), составляет не более 40-50% от предела прочности кирпича. Объясняется это тем, что на прочность кладки влияет ряд факторов. Поверхности кирпича и шва кладки не идеально плоские и гладкие. Поэтому каждый кирпич опирается на раствор лишь отдельными площадками, между которыми имеются участки с воздушными прослойками. Кроме того, и плотность, и толщина слоя раствора в горизонтальных швах не везде одинаковы. Вследствие этих причин давление в кладке не равномерно распределяется по поверхности кирпича, а сосредоточивается на отдельных участках и вызывает в нем, кроме напряжений сжатия, напряжения изгиба и среза. Каменные материалы обладают слабым сопротивлением изгибу. Например, кирпич имеет в 4-6 раз меньший предел прочности при изгибе чем при сжатии. Этим и обусловливается значительное снижение прочности кладки по сравнению с прочностью составляющих ее материалов.

2.3 Расчет элементов каменных конструкций при центральном сжатии , где где N- расчетная продольная сила; R - расчетное сопротивление сжатию кладки; φ- коэффициент продольного изгиба, определяемый по п. 4.2; A- площадь сечения элемента; mg- коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки.

Расчет внецентренно сжатых элементов каменных конструкций:

, где Aс- площадь сжатой части сечения при прямоугольной эпюре напряжений (рис. 5), определяемая из условия, что ее центр тяжести совпадает с точкой приложения расчетной продольной силы N.

Расчет сечений на смятие при распределении нагрузки на части площади сечения где Nc- продольная сжимающая сила от местной нагрузки; Rc- расчетное сопротивление кладки на смятие; Ac- площадь смятия, на которую передается нагрузка; - для кирпичной и виброкирпичной кладки, а также кладки из сплошных камней или блоков, изготовленных из тяжелого и легкого бетона; - для кладки из пустотелых бетонных или сплошных камней и блоков из крупнопористого и ячеистого бетона; ψ- коэффициент полноты эпюры давления от местной нагрузки.

Расчет изгибаемых элементов , где М- расчетный изгибающий момент; W- момент сопротивления сечения кладки при упругой ее работе; Rtb- расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе по перевязанному сечению/

Расчет элементов на прочность при осевом растяжении , где N- расчетная осевая сила при растяжении; Rt- расчетное сопротивление кладки растяжению, принимаемое по табл. 10 - 12 по перевязанному сечению;An- расчетная площадь сечения нетто.

Напряженное состояние кладки. Напряжения растяжения, изгиба и среза, возникающие в кирпичной кладке, приводят к разрушению ее раньше, чем напряжения сжатия достигнут предела прочности кирпича при сжатии. Если постепенно увеличивать нагрузку, например на кирпичный столб, то при некоторой нагрузке сначала в отдельных кирпичах появятся вертикальные трещины, преимущественно под вертикальными швами, там, где концентрируются напряжения растяжения и изгиба (рис. 16, а). Постепенно при росте нагрузки трещины увеличиваются, разделяя кладку на отдельные столбики (рис. 16, б), и окончательное разрушение кладки происходит из-за выпучивания этих столбиков в результате потери ими устойчивости (рис. 16, в).

Рис. 16. Стадии разрушения кладки под нагрузкой: а — появление трещин, б — расчленение кладки на отдельные столбики, в — выпучивание и разрушение кладки

Напряженное состояние кладок из других каменных материалов при осевом сжатии аналогично напряженному состоянию кирпичной кладки, но имеет те или иные особенности, зависящие от размеров и формы применяемого камня, прочности и удобоукладываемости (подвижности) раствора, его сцепления с камнем, системы перевязки и качества кладки.

Из сказанного очевидно, что сопротивление кирпича изгибу имеет не меньшее влияние на прочность кладки, чем его прочность при сжатии, что низкое сопротивление кирпича сжатию может компенсироваться его высоким сопротивлением изгибу и что высокое сопротивление кирпича сжатию бесполезно, если оно не сопровождается соответствующим повышением прочности кирпича

(продолжение 40)

при изгибе. Именно поэтому марка кирпича характеризуется не только определенным пределом прочности его при сжатии, но и при изгибе.

Влияние низких температур на прочность и деформативность каменной кладки

    Работы по возведению каменных конструкций в суровых климатических условиях России производятся непрерывно в течение всего года. Это стало возможным благодаря тщательному изучению свойств зимней кладки на разных стадиях набора прочности и разработки способов производства работ в холодное время года.

    Методы возведения каменных конструкций зимой являются достижением отечественной науки. Они позволили ликвидировать сезонность каменных работ. В результате экспериментов, проведенных в тридцатых годах В.М. Медведевым, С.А. Мироновым, А.А. Шишкиным, выявлен характер влияния низких температур на прочность и деформативность каменной кладки. Было установлено следующее.

Замерзший цементный или сложный раствор после оттаивания продолжает набирать прочность, если среднесуточная температура воздуха при выполнении кладки была не ниже – 30 ° С.

Если раствор замерзает сразу же после укладки, не набрав 20 % (или более) прочности, то конечная его прочность оказывается меньше, чем для летней кладки на 20…50 % (в зависимости от температуры воздуха в момент ведения кладки).

При замерзании кладки в начальном периоде значительно снижается сцепление раствора с камнем и арматурой.

При оттаивании кладка дает значительную осадку (2…4 мм на 1 погонный метр высоты кладки).

Если раствор замерзает после того, как набрал 20 % и более ожидаемой прочности, то конечная прочность кладки при сжатии, а также сцепление раствора с камнем и арматурой не уменьшаются.

Замороженные бесцементные растворы (известковые и глиняные) после оттаивания в дальнейшем прочность не набирают, так как имеют много кристаллов льда вследствие их повышенной влажности. Поэтому использование замерзшего, а затем отогретого горячей водой известкового раствора не допускается. Такой раствор должен быть повторно перемешен.

Модуль упругости (начальный модуль деформаций) кладки Е₀ при кратковременной нагрузке должен приниматься равным: для неармированной кладки

Е₀ = aR_u;                                                      (1)

для кладки с продольным армированием

Е₀ = aR_sku.                                                    (2)

В формулах (1)и (2) a - упругая характеристика кладки, принимается по п. 3.21.

Модуль упругости кладки с сетчатым армированием принимается таким же, как для неармированной кладки.

Для кладки с продольным армированием упругую характеристику следует принимать такой же, как для неармированной кладки; R_u - временное сопротивление (средний предел прочности) сжатию кладки, определяемое по формуле

R_u = kR,                                                        (3)

где k - коэффициент, принимаемый по табл. 14:

R - расчетные сопротивления сжатию кладки, принимаемые по табл. 2 - 9 с учетом коэффициентов, приведенных в примечаниях к этим таблицам, а также в пп. 3.9 - 3.14.

Модуль деформаций кладки Е должен приниматься:

а) при расчете конструкций по прочности кладки для определения усилий в кладке, рассматриваемой в предельном состоянии сжатия при условии, что деформации кладки определяются совместной работой с элементами конструкций из других материалов (для определения усилий в затяжках сводов, в слоях сжатых многослойных сечений, усилий, вызываемых температурными деформациями, при расчете кладки над рандбалками или под распределительными поясами) по формуле

Е= 0,5 e₀,                                                     (7)

где, e₀ - модуль упругости (начальный модуль деформаций) кладки, определяемый по формулам (1) и (2).

б) при определении деформаций кладки от продольных или поперечных сил, усилий в статически неопределимых рамных системах, в которых элементы конструкций из кладки работают совместно с элементами из других материалов, периода колебаний каменных конструкций, жесткости конструкций по формуле Е= 0,8 e₀,       

(продолжение 40)

1. Прочность кладки на растяжение при изгибе (Rtb).

Rtb ≈ 1,5Rcs

Различают также прочность по перевязанному сечению и прочность по неперевязанному сечению

По перевязанному сечению

Пример: каменная перемычка.

Возможно разрушение кладки по косой штробе (Rtw)

Rtw = Rt

По неперевязанному шву а) пример подпорная стенка

б ) В них встречается изгиб по перевязанному шву.

41. Ц/сж э-ты. Дос-но редко встречаются в практике проект-я. А – площадь сеч-я, m_g –коэф, учит-й влияние длит. нагрузки. При h≥30 см, i≥8.7см m_g =1 h <30 см, i<8.7см N_д- длительная составляющая нагрузки N – полная нагрузка η – по табл.20 СНиП, в зав-ти от гибкости эл-та λ и вида камня. φ – коэф продольного изгиба, прин-ся по табл.18 СНиП, в зав-ти от гибкости эл-та λ и упругой хар-ки кладки

В нец/сж э-ты Случайный эксцентр-т учит-т в нес-х и самонес-х стенах толщ 25 см и менее. Прин-т =2 см д/нес-х стен, 1 см д/самонес-х стен. Случайный эксц-т суммируют с эксц-том от прод.силы. 3) е > 0,7y,возможно образ-е трещин в растян. зоне, поэтому производят расчет на трещинообр-е. h ≤25 см Для упрощения расчета эпюру напряжений в сжат.зоне прин-т прямоуг-й. А_с – площадь сжат.части сеч-я при прямоуг. Эпюре напр-й, д/прямоуг.сеч-я – линия центра тяжести сжат.зоны совпадает с точкой приложения внеш.силы N. Д/таврого сеч-я с эксц-том: b – ширина сеч-я, φ_l – коэф продольного изгиба φ – опр-ся д/всего сеч-я как для ц/сж-го эл-та е_од – эксцентр-т от действ-я длительной нагрузки

При знакопеременной эпюре изгиб.моментов по высоте сеч-я расчет произв-ся для сеч-я с max моментом; φ_с – опр-ся в пределах высоты однозначной эпюры моментов.

42.Расчет центр-но и внец-но сжатых элементов армокам.к-ций с сетчатым армированием. Учет гибко-сти, конструирование арматуры. Поперечное сетчатое армирование Замоноличенные швы кладки препятствуют развитию поперечных деформаций восприн-ют растягив-ие напр-я, котор-е явл-ся одной из причин разрушения кладки.

Р азмеры сеток д.б. на 10 см больше размеров кладки. Раствор не ниже М50 д/ открытых к-ций или к-ций эксплуатируемых во влажных условиях.

Сетчатое армирование применяется при малых эксц-тах, при малых продольных силах, когда N не выходит за пределы ядра сечений, а также при малой гибкости.

Сетчатое армирование хар-ся % армир-я по объему. А_st – площадь сеч-я проволоки Расчетное сопр-е армир-й кладки R_s – сопротивление продольной проволоки. Упругая хар-ка армир-й кладки Центр.сжатие условие прочности: Внец.сжатие:

П родольное армирование

Раствор штукатурки М50 (М100)

Толщ.защ слоя 10-20 мм при норм влажности, 20-30 мм при влажных усл-ях.

Продольное армир-е реком-ся прим-ть для эл-тов:

Расчет произв-ся аналог-но ЖБК Центрально сжат эл-т. Усл-е прочности: φ – опр-ся как для усиленной кладки. 0,8 – коэф, учит-й повышенную деформативность кладки, возможное неполное использование R₁ при достижении в А_S предела текучести. Внецентренно сжат эл-т. продольная сила не выходит за пределы ядра сеч-я при больших эксц-тах х – опр-ся из уравнения моментов относительно точки приложения силы