13. Комплексные элементы. Особенности конструирования. Расчёты на центральное сжатие.

Комплексные элементы – это элементы каменной кладки с включением в них ж.б., который будет работать совместно с кладкой. Ж.б. рекомендуется устраивать с наружной стороны, что является более рациональным и позволяет контролировать качество бетона.

Ж .б. включения позволяют увеличить несущую способность или уменьшать сечения для гибких элементов сжатых с большими эксцентриситетами по аналогии с армокаменными элементами с продольным армированием.

В расчётах учитывается работа сжатой зоны бетона, а в остальном аналогичен для элементов с продольным армированием. Применяют бетон класса до В15, μ = A_s/A_b*100%, 0.2% ≤ μ ≤ 1.5%. Если μ меньше, то не учитывается, если больше, то неэффективно. Центральное сжатие.

N = N_u = φ_cs[0.85m_g(R*A+R_b*A_b)+R_cs*A_cs] 0.85 – учитывает, что прочность кладки используется только на 85%, когда арматура используется полностью. R, A – расчетное сопротивление и площадь сечения каменной кладки,; R_b, A_b - - // - бетона,; R_cs, A_cs - - // - сжатой арматуры; φ_cs – коэффициент продольного изгиба комплексного элемента,; φ_cs – воспринимается по упругой характеристике для комплексного элемента α

φ_cs‏ → α=E_{0 red}/R_{u, red}; E_{0 red} - начальный модуль упругости приведения; E_{0 red} = (E₀I+E_bI_b)/(I+I_b); E₀, E_b – начальные модули упругости для кладки и бетона,; I, I_b – моменты инерции соответственно для кладки и для бетона, R_u,red = (R₀A+R_bnA_b)/(A+A_b); R_u, A – для каменной кладки; ,R_bn – нормативное сопротивление прочности бетона сжатию,R_u = kR – для кирпичной кладки k = 2.;Сила при этом должна быть приложена в центр тяжести приведенного сечения. Поэтому для центрально сжатых элементов сечение лучше делать симметричным. Ввиду большой сложности и проблематичности комплексные элементы применяют редко. Лучше увеличить размеры сечения или повысить прочность материалов, или использовать армокаменные конструкции; Использовать комплексные элементы можно в сейсмически активных районах, т.к. по сравнению с обычными каменными и армокаменными конструкциями они лучше работают при изменяющихся нагрузках.

1 4. Перемычки, рандбалки, висячие стены. Расчеты и конструирование. Перемычки – это конструкции, поддерживающие стены над проемами. Для каменных стен обычно используют ж/б перемычки прямоугольного сечения, которые называют брусковыми. Могут быть стальными и каменными (рядовые, клинчатые, арочные). Каменные перемычки применяются, если марка камней ≥ 75. Рядовые состоят из рядов кладки. По их низу при выполнении стены укладывают стержни арматуры Аs ≥ 0,8см², эти стержни поддерживают кладку пока раствор не набрал прочность. Для защиты от коррозии перемычки заштукатуривают. После схватывания раствора кладка над проемом удерживается за счет арочного эффекта, а ряды сразу же над проемом – за счет сцепления.

М аксимальный размер каменных перемычек при использовании раствора марки до 100: рядовые и клинчатые – до 2м; арочные – до 4 м при подъеме. ƒ = ( 1/5-1/6)l; l – длина проема. Нагрузка на перемычку – это собственный вес перемычек, собственный вес кладки над перемычкой. Нр = l/3 – при затвердевшей кладке; Нр = l – при незатвердевшей кладке или при кладке, выполненной при отрицательных температурах в стадии оттаивания. Нагрузка от перекрытия или балок над проемами передается на перемычки, если они расположены в пределах высоты Н_б от перемычек: Н_б ≤ l – для затвердевшей кладки; Н_б ≤ 2* l – для незатвердевшей кладки или кладки в период оттаивания.

Ж/б перемычки могут работать по двум схемам:

К огда а (величина заделки) – небольшая, то имеется возможность поворота в заделке и перемычка будет работать как шарнирно-опертая. Если а – большая (величина заделки), то поворот не происходит и перемычка работает как жестко – заделанная в опоры. а > М/N. Момент определяется как в жестко заделанной балке от соответствующих нагрузок на перемычку с полосы Нр.

По определенным усилиям, исходя из работы перемычек следует проверка принятых размеров и армирование перемычек в соответствии со СНиП 2.03.01-84^* «Б и Ж/БК». Расчет узлов опирания перемычек на кладку выполняется по СНиП 2.22 – 81 «Камен. и А/камен. конструкции». Аналогично определяется схема работы для стальных перемычек. По полученным усилиям в зависимости от схемы работы выполняется подбор сечения стальных перемычек в соответствии со СНиП 2.22 – 81^* «Стальные конструкции». Каменные перемычки ввиду трудоемкости их выполнения применяются редко, только в малоэтажном строительстве. Каменные арочные перемычки рассчитывают как арки, при этом распор, возникающий в арке, воспринимается стенами или металлической затяжкой. Висячие стены опираются на фундаментные балки.

Р андбалки опираются на отдельные столбчатые фундаменты и поддерживают, выполненные по ним каменные стены, такие стены – висячие. К висячим стенам можно отнести участки стен над перемычками больших пролетов. Каменные стенки и рандбалки под нагрузкой работают совместно, но их упругие и прочностные характеристики различны. С участием совместной работы рандбалок и стен и нелинейных свойств кладки и бетона принимают для кладки Е = 0,5Ео, Ео – начальный модуль деформации кладки. Для бетона Е_b^/ = 0,85 Е_bI_red/I_b; Для расчетов совместно работающих стен и рандбалок: рандбалка заменяется эквивалентным по жесткости поясом кладки высотой Но = 2(Е_b^/ /Еh)^2/3; где h – толщина стены. Кладку над опорами рандбалок рассчитывают на смятие при 2-х вариантах загружения: 1вар. – в период возведения, когда раствор не набрал прочность, но и нагрузки действуют только от собственного веса возведенных конструкций. 2вар. – максимальные напряжения смятия определяются в зависимости от схемы работы рандбалки. Неразрезные рандбалки:

а – ширина опоры, S - длина распределения напряжений смятия. Если а ≤ 2 S, то эпюра напряжений выглядит как треугольная.: σ _см = 2N/(а + 2S)h; S = 1,75 h₀; N – вертикальное усилие на опору рандбалки. Если а > 2 S, ≤ 3S, то эпюра напряжений выглядит по форме трапеции. σ _см = N/(а₁ h); а₁ = 3S, то эпюра разделяется. Для крайних опор неразрезных рандбалок или для однопролетных разрезных рандбалок, эпюра распределяется по Δ. σ_s = 2N/l_ch; l_c = а + S₁; S₁ = 0,9Но; Если в эпюру распределения давления попадает проем, то эпюра по площади д.б. const. Если проем по середине, то на рандбалку действует нагрузка высотой до верха проема. На рандбалку действуют нагрузки не от полной высоты стены, т.к. они перераспределяются на более жесткие опоры рандбалок. Рандбалки рассчитывают на нагрузки, полученные при определении эпюр распределения давления.