Определение размеров каменных и армокаменных конструктивных элементов.
Определение размеров каменных и армокаменных конструктивных элементов (поперечного сечения, а также высоты простенков, столбов) производится с учетом размеров выбранного кирпича (камня) и размеров швов кладки с учетом раскладки кирпича (камня) в элементе. Толщина горизонтальных швов кладки из кирпича и камня правильной формы должна составлять 12 мм, вертикальных швов – 10 мм (СНиП 3.03.01-87. "Несущие и ограждающие конструкции" – М., 2004, с. 93.)
Рис. 9.1. Раскладка кирпичей при проектировании: а) угла наружной стены здания,
б) – простенка наружной стены здания, в) – столбов
Статический расчет несущих конструкций каменных зданий.
Статический расчет предшествует расчету строительных конструкций, в том числе расчету каменных и армокаменных конструкций. Начинается статический расчет с определения расчетной схемы. Расчетная схема стен и столбов многоэтажных каменных зданий может быть принята в виде неразрезной многопролетной балки с неподвижными опорами на уровне перекрытий, отстоящих друг от друга на расстояние равное высоте этажа. Для упрощения расчета в пределах этажа неразрезная балка заменяется однопролетной статически определимой балкой с шарнирными опорами на уровне опирания перекрытий (см. рис. 9.2).
В пределах каждого этажа на стену (столб) действует нагрузка N от вышележащих этажей здания, N1 – от перекрытия, расположенного над рассматриваемым этажом и собственный вес стены (столба) G. Нагрузка N1 для крайних столбов и наружных стен может прикладываться с эксцентриситетом е (расстояние от оси стены до центра тяжести треугольной эпюры распределения давления под опирающимся перекрытием).
Изгибающий момент М (см. рис. 9.2) рассчитывается от вертикальной нагрузки N1, приложенной в пределах рассматриваемого этажа. При этом значение момента изменяется от максимального значения равного М до нуля. Для промежуточных сечений, расположенных на расстоянии х от верхней опоры расчетной схемы, значение изгибающего момента в этом сечении определяется по формуле:
Н – высота этажа.
Целью проведения статического расчета является вычисление усилий, действующих в сечениях рассчитываемой конструкции (продольных сил – N, поперечных сил – Q, изгибающих моментов – М).
При расчете каменных конструкций по несущей способности они, в общем случае, могут рассматриваться как центрально- и внецентренно-сжатые, изгибаемые, центрально-растянутые элементы. При расчете на вертикальную нагрузку каменные стены работают как внецентренно сжатые элементы, поэтому для них определяются два усилия: N и М. На рисунке 9.2 приведены эпюры М и N.
Кроме вертикальных нагрузок (собственный вес конструкций, полезная нагрузка на перекрытия, снеговая нагрузка на покрытие), наружные стены здания испытывают действие ветровой нагрузки, стены подвала – действие давления грунта. На горизонтальные нагрузки каменные стены работают как изгибаемые элементы, поэтому для них определяются изгибающие моменты М (см. рис. 9.2).
При проведении статического расчета конструкции к ее расчетной схеме прикладываются отдельно: постоянная, снеговая, полезная на перекрытие и ветровая нагрузки, давление грунта. После построения всех эпюр назначается одно или несколько сечений конструкции, где ожидаются максимальные значения усилий, как от отдельных нагрузок, так и от их сочетаний.
Наиболее неблагоприятные сочетания усилий устанавливаются на основе анализа реальных вариантов одновременного действия различных нагрузок. При учете сочетаний, включающих усилия от постоянные и не менее двух временных нагрузок, усилия умножаются на коэффициенты сочетаний, равные:
- для усилий от длительных нагрузок y1 = 0,95;
- для усилий от кратковременных нагрузок y2 = 0,90.
Рис. 9.2. Расчетная схема стены на действие вертикальных нагрузок