4.1.2.Расчет каменной кладки

Характеристики материалов кладки принятые для расчета

1. Стены из крупных блоков:

- марка блока М50;

- марка раствора М30;

- расчетное сопротивление сжатию кладки (табл. 2, /4/);

- модуль упругости при кратковременной нагрузке по формуле (1) /4/:

где  = 1500 – упругая характеристика кладки, по табл. 15 /4/, – коэффициент согласно табл. 14 /4/.

модуль деформации кладки согласно п. 3.22 /4/.

4.1.3.Фундаменты

По результатам расчета модели максимальная нагрузка на ленточный фундамент от основного и особого сочетания нагрузок составила:

для несущих стен здания толщиной 0.5 м, нагрузка на фундамент по крайним осям составляет т/м²*0.5м/0,8=13,3т/м; < Ro = 25т/м

Результаты расчета вертикальных напряжений в стенах от основного сочетания нагрузок представлены на рис.2.и рис.3 (приложение А).

4.1.4.Стены

Расчетное сопротивление кладки растяжению по неперевязанному сечению (главные растягивающие напряжения по неперевязанному шву):

Крупные блоки .

Расчетное сопротивление кладки срезу:

Крупные блоки ;

Максимальные нормальные сжимающие напряжения составляют 22 т/м²  (рис. 2 приложение А). Учитывая коэффициент =1,15 для простенков из четырех КЭ, расчетное сопротивление кладки сжатию требуется не менее  т/м². Фактическое расчетное сопротивление для камней из крупных блоков  т/м². Несущая способность обеспечена.

Касательные напряжения по РСН-3 (табл. 2.3) представлены на рис. 4 (приложение А). Значения касательных напряжений (максимальное 3 т/м²) не превышают расчетные (11 т/м²), следовательно несущая способность на срез обеспечена.

Изополя главных растягивающих напряжений при сейсмическом воздействии по РСН-4 (табл. 2.4) представлены на рис. 5. (приложение А).

Наибольшие значения в наиболее нагруженных простенках N1 < .

Несущая способность по главным растягивающим напряжениям обеспечена.

Выводы

Прочность основания обеспечивается. Давление под подошвой фундаментов не превышает значений расчетного сопротивление грунта основания.

Прочность кладки при растяжении по не перевязанному сечению (главные растягивающие напряжения) с учетом сейсмического воздействия обеспечена. Значения главных растягивающие напряжения в конструкциях стен при сейсмическом воздействии достигают 5 тс/м².

Прочность кладки при срезе обеспечена.

4.2. Анализ результатов расчета

В результате расчета несущей системы здания на ПК ЛИРА получаем компоненты напряженного состояния в конечных элементах. Для оценки прочности конструктивных элементов в соответствии с требованиями норм /4,6/ необходимо связать расчетные зависимости норм с компонентами напряженного состояния в конечных элементах.

Нагрузки на расчетную модель формируются в следующих загружениях:

Загружение 1 (постоянное) - (G1);

Загружение 2 (временное длительное) – длительно действующая часть полезной нагрузки (V1);

Загружение 3 (кратковременное) – кратковременная часть полезной нагрузки (V2);

Загружение 4 – сейсмика по Х (S1);

Загружение 5 – сейсмика по Y (S2);

Загружение 6 – ветер по Х (W1);

Загружение 7 – ветер по Y (W2);

Для проверки давления под подошвой фундаментов при реконструкции создается расчетное сочетание нагрузок РСН, соответствующее эксплуатационному расчетному значению нагрузок.

Таблица 4.1.

РСН-1 для проверки давления под подошвой фундаментов при реконструкции

Загружение
G1	1
V1	1
V2	1
W1	1,0
W2	1,0

Для суммы загружений G1, V1, V2, S1, S2 создается расчетное сочетание нагрузок РСН. Сейсмические загружения S1 и S2 являются взаимоисключающими. Загружение S1 учитывается при расчете простенков, расположенных в плоскости X0Z, а загружение S2 – простенков в плоскости Y0Z. При этом загружения вводятся в РСН с соответствующими коэффициентами по нормам /6,4/. Учет коэффициентов в РСН позволяет перейти к прямому сравнению напряжений в конечных элементах с характеристиками прочности кладки. Коэффициенты для различных условий прочности приведены в табл. 2.1…2.2. Приняты следующие обозначения коэффициентов:

– коэффициент сочетаний (п.2.1 /6/);

– коэффициент перегрузки при учете обжатия кладки вертикальной нагрузкой (п.6.12 /4/);

–произведение коэффициентов учета трения при расчете кладки на срез (п.4.20 /4/);

– коэффициент, учитывающий степень дискретизации конструктивного элемента на конечные, принимаемый равным при количестве КЭ в сечении: 1 – 2.0, 2 – 1.5, 3 – 1.25, 4 – 1.15.

– коэффициент, учитывающий повышение механических свойств материалов (п. 2.5.3 /6/).

Зависимости для проверки прочности по различным критериям имеют следующий вид.

Прочность при внецентренном сжатии в плоскости простенка:

,

где – максимальные нормальные сжимающие напряжения в конструктивном элементе по РСН-2;

Коэффициенты дискретизации учитывают неупругую работу сжатой зоны кладки. Получены в результате анализа напряженного состояния при различной дискретизации и прочности простенков, полученной в соответствии с нормами /6/.

Таблица 4.2.

РСН-2 для проверки прочности кладки при сжатии

Загружение			Произведение
G1	0,9	0,833	0,747
V1	0,8	0,833	0,664
V2	0,5	0,833	0,415
S1	1,0	0,833	0,833
S2	1,0	0,833	0,833

Прочность при срезе по неперевязанному сечению

где – максимальное касательное напряжение в простенке по РСН-3,

– нормальное напряжение в среднем по ширине сечении простенка по РСН-3.

Таблица 4.3.

РСН-3 для проверки прочности кладки на срез при f_xd2=0

Загружение					Произведение
G1	0,9	1,0	0,9	0,56	0,45
V1	0,8	1,0	0,9	0,56	0,40
V2	0,5	1,0	0,9	0,56	0,25
S1	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
S2	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

Прочность по главным растягивающим напряжениям

,

где – максимальное значение главных растягивающих напряжений в конструктивном элементе по РСН-4.

Таблица 4.4.

РСН-4 для проверки по главным растягивающим напряжениям

Загружение				Произведение
G1	0,9	1,0	0,9	0,81
V1	0,8	1,0	0,9	0,72
V2	0,5	1,0	0,9	0,45
S1	1,0	1,0	1,0	1,0
S2	1,0	1,0	1,0	1,0