6. Расчеты неармированной кладки на косое внецентренное сжатие. Расчеты неармированной кладки на смятие.

РИС№1

Косое внецентренное сжатие – эксцентриситет в двух плоскостях, каждое сечение разбив-ся на 2, каждое из которых работает и рассчитывается на внецентренное сжатие. 1)N_h = m_gφ₁ωRA_c;

2) N_в = m_gφ₁ωRA_c; к-ты m_gφ₁ω будут разные и определяются по размерам первого и второго сечения. Усилие, которое воспринимает элемент при косом внец-м сжатии принимается минимальным из расчета двух этих сечений. N ≤ N_u; N_u – принимается N_u ≤ N_h, N_u ≤ N_в.Смятие или местное сжатие:РИС№2 на смятие работает участок стен, простенков, столбы, на которые опираются балки, прогоны…Нагрузка при этом передается на часть сечения элемента. Прочность кладки при сжатии или местном смятии будет больше, чем при центральном сжатии, т.к. соседние незагруженные участки кладки препятствует поперечному расширению ее, т.е. принимает участие в работе. Rloc > R при центральном сжатии. Напряжение в кладке при местном сжатии зависят от схемы распределения давления под опорой. Прочность при смятии обеспечивается, если σ_max ≤ R_loc, σ_max = N_с/А_смψ;А_см – величина площади смятия.

Ψ – коэф-т, учитывающий харак-у эпюры напряжений. R_loc = R_сd; R_с – расчетное сопротивление кладки смятия, d – коэф-т учитывающий вид кладки. Rс = ζ R; R – расчетное сопротивление центр. сж. ζ – коэф-т, учитывающий схему приложения нагрузки. ζ = (А/А_с)^1/3 ≤ ζ₁; А – расчетная площадь, включенная в работу при смятии и зависит от схемы приложения нагрузки. А_с = ba_o (для случая 3 длиной a_о); А_с = ba₁ - для 4-го случая; a_о – эффективная величина опирания; a_о = (2Q/сb_сα_gα)^1/2; Q – опорная реакция, передающая через площадку смятия; b_с – ширина площадки смятия; с – коэф-т постели; с = 50R_u/b_c; R_u – предел прочности кладки; R_u = кR; к – коэф-т, для кирпичной кладки к=2; для незатвердевшей кладки С = 35 R_u1/ b_с; R_u1 – предел прочности кладки при прочности раствора равном 2. α – угол поворота конца балки относительно середины фактической площади опирания. Зависит от схемы загружения пролета и жесткости балки: tgα = ql3/24ЕI – для равномерно распределенной нагрузки. q – расчетная равномерно распределенная нагрузка; Е – модуль упругости материала балки; I – момент инерции сечения балки. Если краевое эпюрное давление Q на опоре однопролетных балок, кранов и ферм больше 100кН, то установка распределенных плит под опоры обязательна, даже если она не требуется по расчету. Условие прочности смятии я в общем виде: N_с ≤ А_с φ R_сd.

7. Армокаменные конструкции. Виды и назначение армирования. Расчеты кладки с сетчатым армированием на центральное и внецентренное сжатие. РИС№1Это конструкции, в которых находится арматура, учитываемая в расчетах. Арматура размещается для повышения несущей способности элементов за счет увеличения прочности и устойчивости армокаменных конструкций по сравнению с каменными. Различают продольное и поперечное армирование камен-х элементов. Поперечное армирование РИС№2 выполняется чаще всего стальными сварными сетками, которые укладываются в горизонтальные швы кладки; эти сетки препятствуют поперечному расширению кладки и кладка работает по аналогии с железобетоном, усиленным косвенным армированием. Поперечное армирование называется сетчатым армированием. Его используют, если повышение прочности камней и раствора не обеспечивает требуемую несущую способность, а размеры сечения нельзя увеличить. Наибольший эффект поперечного армирования достигается для коротких центрально сжатых элементов. Элементы длинные с большой гибкостью с сетчатым армированием не эффективно, т. к. их разрушение происходит не от потери прочности, а от потери устойчивости. Сетчатое армирование практически не оказывает влияния на обеспечение или повышение устойчивости. Внецентренно сжатые элементы менее эффективны с сетчатым армированием по сравнению с центрально-сжатыми, т.к. часть площади сеток попадает в растянутую зону и там они не работают. Сетчатое армирование не следует применять для элементов с гибкостью λ_h > 15 для элементов с е_о > 0,17h; λ_h = е_о/ h. Расчет элементов с сетчатым армированием выполняется по аналогии с обычными каменными элементами, но при этом учитывается повышение прочности кладки за счет поперечного армирования.

Центрально сжатые элементы:РИС№3 N ≤ m_g φ A R_sk; R_sk – расчетное сопротивление центральному сжатию кладки с сетчатым армир-м. Оно зависит от расчетного сопротивления каменной кладки, R арматуры сеток и от коэф-та или % армир-я. R_sk=R+2μR_s/100≤2R; μ=(V_s/Vкл)*100%; μ = 2*Аst*(bh/c)*100%/S*A => μ = 2*Аst*100%/ SC;

При внецентренном сжатии: N ≤ m_g φ₁ Aс R_skв*ω; R_skв – расчетное сопротивление кладки с сетчатым армированием при внецентренном сжатии. => R_skв = R + (2μR_s/100)(1-2*l_о/у); у – расстояние от центра тяжести всего сечения до сжатой грани элемента; μ ≤ μ_max = 50*R/(1-2*l_о/у)* R_s; при определении коэф-та продольного изгиба следует учитывать упругую характеристику кладки с арматурой: α_sk = αR_u/ R_sk,u; α – упругая характеристика неармированной кладки; R_u – предел прочности неармированной кладки; R_sk,u – предел прочности армированной кладки; R_sk,u = R_u + 2μR_sn/100; R_sn – нормативное сопртивление арматуры сеток при растяжении, применяется с учетом коэф-та условий работы (Тб. 13 СНиП «Камен-е и армокамен-е констр-и»; R_sn=R_sn^тбγ_с; R_sn^Тб из СНиП «Бетонные и ж/б конструкции». Арматура А–I:

R_sn = 250МПа*0,75; m_g – коэф-т, учитывающий длительность действия нагрузки и определяется как для неармированной кладки. Условие смятия: Nc ≤ Ac *d*ψ*R_c; R_c ≥ R_sк – для армокамен-х элементов. Все остальное как для неармированной кладки. Для проверки прочности кладки с сетчатым армированием при незатвердевшем растворе определяется фактическая прочность раствора в рассматриваемый срок и условия твердения, используя тб.1 по приложению СНиП Камен и армокамен-е констр-и.Конструктивные требования к сетчатому армированию: сетчатое армирование учитывается в расчетах, если 0,1% ≤ μ; иначе μ < 0,1 принимаем конструктивное армирование и в расчетах не учитывается. Повышение несущей способности наиболее эффективно до μ приблизительно равное 1%. Дальнейшее увеличение μ приводит к дополнительному расходу арматуры, сложности и стоимости работ, а повышение несущей способности затухает. Шаг сеток по высоте элемента, учитываемых в расчетах д.б. не более 400мм, иначе они в расчете не учитываются. Сетки д.б. установлены не больше, чем через 5 рядов для обыкновенного кирпича; через 4 ряда для утолщенного кирпича (88мм); через 3 ряда для керамических камней. t_швов ≥ 2d_s + 4мм; t_швов ≤ 16мм; 3мм ≤ d_s ≤ 6мм; для контроля установки арматуры концы стержней выпускают за грань кладки на 2-3мм; марка камня для а/камен-х конструкций д.б. не меньше 75. Марка раствора ≥ 50; высота ряда кладки ≤ 150мм.Продольное армирование элементов.РИС№4 Арматуру размещают вдоль оси элемента и применяется для армирования центрально растянутых и изгибаемых элементов, а также для центрально и внецентренно сжатых элементов большой гибкости или с большими эксцентриситетами, когда несущая способность не м.б. обеспечена увеличением размеров или повышением прочности камня и прочности раствора. Назначение продольного армирования – воспринимать усилия растяжения или обеспечивать устойчивость. Продольное армирование учитывается в расчетах, если коэф-т армирования μ ≥ 0,1% для арматуры А-I, А-II и μ ≥ 0,05% для растянутой арматуры Вр-I. Если армирование меньше, то она в расчетах не учитывается. Арматура располагается в вертикальных швах, в бороздах каменных элементов или штукатурном слое по поверхности каменных элементов.

8. Расчеты кладки по II группе предельных состояний. Расчеты на раскрытие трещин и по деформациям. Следует выполнять для внецентренносжатых неармированных элементов с эксцентриситетами ео > 0,7y; y – от центра тяжести до оси сжатой грани. Для армированных с продольной арматурой расчеты выполняются, если эксплуатация происходит в агрессивной среде и требуется непроницаемость изолирующих покрытий. При этом сечение приводится к одному материалу – к стали с коэфф – м привидения ηred = Ео/Еs; Расчеты по образованию и раскрытию трещин: расчеты выполняются в предположении упругой работы кладки при прямоугольной или треугольной эпюре напряжений, по максимальному краевому растягивающему направлению. Трещины в кладке не образуются и швы не раскрываются, если максимальное краевое напряжение при растяжении ≤ расчетного сопротивления растяжению кладки с учетом условий работы: σt ≤ Rtγr; γr зависит от предполагаемого срока службы, от характеристики кладки и условий ее работы. Центрально растянутые элементы σt = N/А; N < RtγrА; Изгибаемые элементы σt = M/Wp; I => Wp = I/(h-y); σt = M(h-y)/ I ≤ Rtγr; M ≤ Rtγr I/(h-y); Внецентренно сжатые элементы: σt = (M/Wp) - N/А = N ео (h-y)/ I- N/А; σt ≤ Rtγr; N[(1/А)(( ео (h-y)/ I)А – 1) ≤ Rtγr; N ≤ Rtγr А/(( ео (h-y)/ I)А – 1); для внецентренно растянутых элементов: σt = (M/Wp) + N/А => N ≤ Rtγr А/(( ео (h-y)/ I)А + 1); Расчеты выполняются на нормативную нагрузку . Расчет по деформациям выполняется для предотвращения появления трещин и разрушения покрытий по поверхности кладки (гидроизоляционное покрытие по поверхности кладки; облицовочное покрытие; различные виды штукатурок (кислотоупорные), которые защищают кладку). Расчет выполняется на действие нормативных нагрузок, которые будут приложены после нанесения покрытий в предположений, что покрытие сохранится, если наибольшие деформации растяжения по грани кладки, контактируемой с покрытием, не превысят предполагаемые деформации для данного вида и назначения покрытия. Работа кладки рассматривается в упругой стадии. εu – предельные деформации по грани кладки, они определяются видом и назначением покрытия. Разрушение не произойдет, если ε ≤ εu; ε = σ/Е; Е = 0,8Ео; Центральное растяжение элементов: ε = σ/Е = N/AE ≤ εu; N ≤ A E εu – разрушение покрытия при центральном разрушении. σ = М/W => М( h-y )/ E ≤ εu; W = I /( h-y ); σ = E εu; М ≤ I E εu/( h-y ); Для внецентренно – сжатых: N ≤ EA εu/((A( h-y )ео/ I)-1); для внецентренно – растянутых: N ≤ EA εu/((A( h-y )ео/ I)+1); Расчет каменных конструкций: Условие прочности: N ≤ Nu; Для центрально сжатых Nu = mgRAφ; Для внецентренно сжатых: Nu = mgRAсφ1ω; mg – учитывает длительность действия нагрузки. mg = 1 при h ≥ 30 см. N – величина сжимающей силы; в расчетах на прочность определяется от действия расчетных нагрузок с учетом их неблагоприятного совместного действия. Если самый неблагоприятный вариант нельзя определить сразу, то прочность проверяют при различных вариантах действия нагрузок: 1) N2 = N3, то столб центрально загруженный. N = N1 + N2 + N3; N ≤ Nu; 2) N2 >N3; N = N1 + N2 + N3; ео в сторону N2; ео = M/ N; M = N2 ео2 + N3 ео3; N ≤ Nu; lо – расчетная длина; lо = μ Н;

9 . Необходимость усиления каменных конструкций при реконструкции, виды усиления. Усиление каменных конструкций обоймами, основные положения расчётов усиления. Усиление – это комплекс мероприятий по повышению или восстановлению эксплуатируемых качеств конструкций. Усиление необходимо, когда не соблюдается основное положение расчётов существующих конструкций по предельным состояниям: Т≤Т_u; Т – расчётное значение нагрузок или вызванные ими деформации: Т_u – соответствующие им предельные значения. Усиливать необходимо, если Т>T_u. Происходит, когда повышается Т (увеличивается нагрузка на конструкцию) или когда понижается Т_u , которые способны воспринимать конструкции. Это может произойти из-за изменения размеров сечения, из-за понижения прочностных свойств материалов, из-за наличия дефектов, снижающих несущую способность конструкции. Для надёжной эксплуатации конструкции необходимо восстановить условие Т<Т_u. Если повышается Т при повышении нагрузки, то это усиление для повышения несущей способности (увеличением Nu). Если мы восстанавливаем несущую способность до первоначального состояния, то это будет усиление для восстановления конструкции.

Способы усиления.1. усиление с изменением конструктивной схемы; 2.усиление с изменением напряжённого состояния 3.усиление с изменением параметров сечения. Для каменных конструкций наиболее эффективным является усиление с изменением параметров сечения с устройством обойм. В этой группе есть способ – усиление с увеличением размеров сечения. Т<Т_u (зависит от S, R_u, γ_m, γ_с) S – параметр учитывает размеры сечения, R_u – нормативная прочность, γ_m – параметр надёжности, γ_с – коэффициент условий работы кладки. N_u=m_gRAφ ( увеличиваем А – увеличивается N_u) – 1 способ увеличение размеров. Увеличиваем R – увеличивается N_u – 2 способ – обойма. Кладка хорошо работает на сжатие и плохо на растяжение. При действии продольной сжимающей силы происходит сжатие вдоль её действия и растяжение поперечном направлении. Кладка разрушается от растягивающего напряжения, вызванного поперечным растяжением. Растяжение кладки можно приостановить, если устранить или ограничить поперечные деформации. При этом происходит повышение прочности кладки при сжатии. Обоймы для усиления каменной кладки бывают стальные, ж.б или растворные.