30. Расчет кладки на местное смятие.

В условиях местного сжатия работают многие элементы конструкций (столбы и стены под концами прогонов, балок и плит перекрытия, пилястры под опорными подушками ферм и балок покрытий). Местное сжатие возникает и в местах опирания стен и столбов зданий на фундаменты, а также в местах опирания на стены межоконных и междверных простенков.

Предельные напряжения на таких площадках сжатия могут быть значительно больше предела прочности кладки при сжатии. Это объясняется “эффектом обоймы”, когда окружающие площадку смятия ненагруженные участки кладки препятствуют поперечным деформациям, повышая прочность кладки при местном сжатии.

Расчет кладки на прочность при смятии распределенной нагрузкой, действующей на части площадки сечения, производится по формуле:

– продольная сжимающая сила от местной нагрузки; – площадь смятия; - коэффициент полноты эпюры давления:

При равномерном распределении давления , при треугольной эпюре давления

– коэффициент, зависящий от вида кладки и полноты эпюры давления:

- для кладки из кирпичей, сплошных природных или бетонных камней; – для кладки из пустотелых камней и блоков из крупнопористого или ячеистого бетона.

– расчетное сопротивление каменной кладки на смятие:

– коэффициент (подгона эксперимента под теорию);

.

Тогда:

– прочность каменной кладки при сжатии; – площадь смятия; – расчетная площадь сечения, определяемая по правилам СНиП 4.16. (там куча картинок и нифига не понятно);

– коэффициент, зависящий от материала кладки и места приложения нагрузки (таблица 21 СНиП).

31. Предельные расстояния между поперечными стенами здания. Расчет каменных стен многоэтажного здания с жесткой конструктивной схемой на вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Здание с каменными (кирпичными) стенами представляет собой пространственную систему, состоящую из продольных и поперечных стен, покрытий и перекрытий, взаимно связанных между собой.

    Нормами установлены предельные расстояния между поперечными стенами (таблица 27 СНиП).

В соответствии с этим различают жесткую и упругую конструктивные схемы здания.

В таблице идет зависимость расстояния между поперечнми стенами от типа пркрытий и перекрытий и группы кладки.

  Различают четыре группы кладки, которые зависят от вида кладки, прочности камня и раствора (таблица 26 СНиП). Первая самая лучшая.

При превышении расстояний между стенами, данных в таблице 27 конструктивная схема считается упругой (т.е. покрытие является податливым). И считают, что стены шарнирно связаны с перекрытиями.

Опорами наружных стен при горизонтальных нагрузках служат перекрытия, которые, в свою очередь, нагрузку передают на поперечные стены. Поэтому, чем меньше расстояния между поперечными стенами, тем жестче и устойчивее будет здание.

Жесткую конструктивную схему имеют жилые и общественные здания. К зданиям с упругой конструктивной схемой относятся производственные, складские и сельскохозяйственные здания.

Расчет стен многоэтажного здания с жесткой конструктивной схемой выполняется на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок. Различают расчет наружных стен многоэтажных домов и расчет поперечных стен.

Расчет наружных стен:

Наружные стены рассматривают как неразрезные вертикальные многопролетные балки, не смещаемыми опорами которых служат перекрытия, ситыются на вертикальные силы и ветер.

Допускается многопролетную балку заменять однопролетными с расположением опорных шарниров в плоскостях опирания перекрытий.

Правило учета нагрузок от вышележащих этажей на рассчитываемый:

Вся нагрузка от верхних этажей суммируется и прикладывается в центре тяжести сечения рассчитываемой стены. Нагрузка в пределах рассчитываемого этажа (от перекрытия, собственный вес ?) прикладываются с фактическим эксцентриситетом относительно центра тяжести сечения стены.

Давление от перекрытия на стену прикладывается на расстоянии длины опирания конструкции перекрытия, считая от внутренне поверхности стены, но не более 70 мм.

Изгибающие моменты от ветровой нагрузки определяются в пределах каждого этажа, как для балки с заделанными концами, за исключением верхнего этажа, в кортом верхняя опора принимается шарнирной.

  

Расчетная схема наружной стены при расчете на ветер:

а) для промежуточного этажа; б) для верхнего этажа.

Изгиб стен от ветра можно не учитывать, если нормальные напряжения, вызываемые в них моментами от нормативной ветровой нагрузки, не превышают 0,1 МПа.

Расчет поперечных стен:

В зданиях с жесткой конструктивной схемой ветровые нагрузки через перекрытия передаются на поперечные стены, которые работают при этом как вертикальные консоли, заделанные в основание.

При расчете поперечных стен на вертикальные и горизонтальные нагрузки должны быть проверенны:

1. Горизонтальные сечения на сжатие или внецентренное сжатие;

- при центральном;

- при внецентренном.

Коэффициенты см. вопрос 28.

2. Наклонные сечения на главные растягивающие напряжения при изгибе в плоскости стены (расчет по косой штрабе – это расчет на главные растягивающие напряжения при изгибе);

3. Раскрытие трещин от вертикальной нагрузке разнонагруженных, связанных между собой стен или разной жесткости смежных участков стен.

Расчет поперечных стен на главные растягивающие напряжения:

следует производить по формуле:

При наличии растянутой части сечения ( :

– расчетная поперечная сила от горизонтальной нагрузки в середине высоты этажа.

– расчетное сопротивление скалыванию кладки, обжатой расчетной силой N, определяемой с коэффициентом перегрузки 0,9.

– расчетное сопротивление главным растягивающим напряжениям по швам кладки (таблица 10 СНиП).

При наличии растянутой части сечения принимают

где А – площадь сечения поперечной стены с учетом (или без учета) участков продольной стены; – площадь только сжатой части сечения стены при эксцентриситетах, выходящих за пределы ядра сечения (БЭ);

- толщина поперечной стены на участке, где эта толщина наименьшая, при условии, если длина этого участка превышает высоты этажа или же длины стены; при наличии в стене каналов их ширина исключается из толщины стены;

– длина поперенчой стены в плане, если в сечение входят полки в виде отрезков наружных стен, то – расстояние между осями этих полок;

– коэффициент неравномерности касательных напряжений в сечении.

Значения допускаются принимать: для двутавровых сечений ; для тавровых для прямоугольных сечения (без учета работы продольных стен)

– статический момент части сечения, находящийся по одну сторону от оси проходящей через центр тяжести сечения;

– момент инерции всего сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения.

Если условия или не выполняются, допускается армирование кладки продольной армаутрой.

Если поперечные и продольные стены соединены перевязкой, то следует учитывать совместную работу поперечной стены и участков, примыкающих к ней продольной стены. В этом случае расчетное сечение консоли может иметь форму двутавра, тавра или швеллера.

При учете совместной работы поперечных и продольных стен при действии горизонтальной нагрузки должно быть обеспечено восприятие сдвигающих усилий в местах их взаимного примыкания, определяемых по формуле:

где  - сдвигающее усилие в пределах одного этажа;

 - расчетная поперечная сила от горизонтальной нагрузки в середине высоты этажа;

- площадь сечения полки (участка продольной стены, учитываемого в расчете);

у - расстояние от оси продольной стены до оси, проходящей через центр тяжести сечения стен в плане;

H - высота этажа;

I - момент инерции сечения стен относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения стен в плане;

h - толщина поперечной стены;

R_sq - расчетное сопротивление кладки срезу по вертикальному перевязанному сечению.