Особенности расчета по предельным состояниям.

При расчете каменных конструкций учитывают два предельных состояния:

Первое- по несущей способности, т.е. прочность, устойчивость формы и положения, производится для всех элементов.

Второе- по деформациям и раскрытию трещин при внецентренном сжатии с большим эксцентриситетом действия сил. Расчет производится только для конструкций , где не допускается образование трещин или ограничивается их ширина.

Цель расчета и подбора сечений элементов конструкции- не допустить возникновения в конструкции напряжений деформаций и раскрытия трещин, превышающих предельные значения, установленные нормами.

Величины расчетных сопротивлений, определяемые по нормам не учитывают конкретные условия работы, поэтому вводится поправочный коэффициент, который приведен в примечаниях к таблицам расчетных сопротивлений. При проверки прочности столбов и простенков площадью сечения до 0,3 м2 и менее табличное значение расчетного сопротивления дополнительно корректируется коэффициентом 0,8.

Расчет элементов каменной кладки

1. Центрально- сжатые элементы. Разрушение может произойти в зависимости от его гибкости, или в результате исчерпания прочностных свойств материала без потери устойчивости, или в результате потери устойчивости при напряжениях меньших, чем нормативное сопротивление материала. Различают два напряженных состояния конструкции: -с малой гибкостью, где потеря устойчивости исключена и напряжения в сечении к моменту разрушения близки к нормативному сопротивлению;

-с большой гибкостью, где напряжения в сечение к моменту потери устойчивости меньше нормативного сопротивления кладки за счет продольного изгиба φ<1, зависящий от гибкости элемента.

Коэффициент продольного изгиба φ (определяется по СНиП 11-22-81) зависит от упругой характеристики кладки α, расчетной высоты элемента l_о и радиуса инерции i. Расчетная высота каменных стен и столбов l_о зависит от условий закрепления их концов.

При неподвижных шарнирных опорах принимают l_о=Н (Н-расстояние между перекрытиями или другими горизонтальными опорами). Значение φ верно только для средней трети высоты Н, для крайних третей высоты φ изменяется по линейной зависимости от этого значения до единицы на опоре.

Для конструкций с жесткой нижней опорой и упругой верхней для однопролетных зданий l_о=1.5Н, для многопролетных l_о=1.25Н минимальное значение φ, принимаемое по таблицам, верно только на высоту 0,7Н от нижней опоры и далее по линейной зависимости до 1 на верхней опоре.

Для свободно стоящих конструкций l_о=2Н- значение φ от нижней опоры до середины и далее до единицы.

Итак, при расчете элемента на центральное сжатие необходима проверка сечения, расположенного в зоне минимальных значений φ, и наиболее ослабленного по площади сечения.

Учет влияние длительно действующей нагрузки на несущую способность центрально сжатого элемента. В практике невозможно точно приложить внешнюю силу по физической оси центрально сжатого элемента. Обычно бывает небольшой эксцентриситет приложения силы относительно оси элемента, обусловленный и неравномерной передачей давления в швах кладки. Случайный эксцентриситет вызывает возникновение изгибающего момента, величина которого в начальный момент невелика и в расчете может быть не учтена. Но при длительном загружении с течением времени вследствии ползучести кладки происходит постепенное увеличение отклонения элемента от первоначального положения, т.е. увеличивается эксцентриситет и момент. Это учитывается введением в расчет коэффициента m_g,

Расчет несущей способности. N< m_gφRА, где . N-расчетная продольная сила;

R- расчетное сопротивление осевому сжатию;

А-площадь сечения элемента;

m_g-коэффициент , учитывающий влияние длительной нагрузки, для прямоугольных сечений при меньшем размере h>30 см. и для сечений любой формы с меньшим радиусом инерции i>8,7 см.принимается m_g=1;

φ- коэффициент продольного изгиба;

m_g=1-ηNg/N , где η-коэффициент, зависящий от материала кладки и гибкости элемента, принимается по СНиП 11-22-81

Ng-расчетная продольная сила от действия длительных нагрузок.