1799

acrc2 [acrc2] 0,20мм [2, табл. 2].

9.3.5. Определение прогиба от постоянных и длительных нагрузок (эстетико-психологические требования)

Прогиб ригеля определяется приближенно по кривизне в среднем сечении [2, п. 4.27]:

кривизна, обусловленная выгибом [2, п. 4.24] вследствие усадки и ползучести бетона:

b 6 8 9 107 350 389,4 846,4 кгс/см2;

b 0 (в сжатой зоне трещины);

b b / Es 846,4/1,9 106 445,5 10 6;

b 0;

163

Согласно [2, п. 4.25] из-за трещин в сжатой зоне

полное [2, п. 4.30] значение кривизны

Допустимый прогиб определяется согласно [3] и составляет 3,18 см. Дефицит жесткости незначителен –1,9%, тем более, что в серии 1.020 констатируется повышенная жесткость ригелей, обусловленная совместной работой с плитами перекрытий.

Проверка на ПЭВМ

Результаты приведенных вычислений подтверждаются расчетом по программе RDT (инструкция, см. прил. 3). Ниже помещены бланк исходных данных и результаты счета.

Корректность выполненных вычислений видна из сравнения некоторых выходных данных (в скобках результаты на ПЭВМ):

момент трещинообразования

Mcrc 18,1 тс∙м (19,4 тс∙м);

ширина продольного раскрытия трещин

acrc2 =0,159 мм (0,156 мм);

прогиб от постоянных и длительных нагрузок f 3,24 см (3,30 см);

контрольная нагрузка по проверке жесткости в возрасте 100 суток по серии 1,020 – 1/87,вып. 1

qf 5350 кгс/м (5447 кгс/м);

контрольный прогиб в возрасте 100 суток (с. 1,020 1/87) fк 2,34 см (2,26 см).

Исходные данные

Результаты счета

При действии постоянных и длительных нагрузок:

165

Прогиб F = 3,30 см.

Жесткость: не достаточна – дефицит 3,64%; Ширина нормальных трещин acrc2 0,156 мм; Трещиностойкость:

достаточна – резерв 21,94%;

Моменты трещинообразования Mcrc 1945572,00 кгс∙см. При постоянных, длительных кратковременных нагрузках: Прогиб F = 3,84 cм.

Жесткость: не достаточна – дефицит 20,72 %; Ширина нормальных трещин acrc1 0,190 мм, Трещиностойкость: достаточна – резерв 36,72 %; Момент трещинообразования Mcrc 1945572,00 кгс∙см. Определение контрольных параметров:

Возраст 100 суток. Оценка трещиностойкости:

контрольная нагрузка …………………….6179,98 кгс/м; расчетная ширина трещин………………..0,15 мм; соответствующий прогиб………………...2,85 мм.

Оценка жесткости:

контрольная нагрузка…………………….5447,20 кгс/м; контрольный прогиб……………………...2,26 см; соответствующая ширина трещин……….0,12 мм.

Момент трещинообразования Mcrc =2006797,00 кгс∙см.

10.КАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

10.1.Общие сведения

Каменные конструкции по истории применения относятся к наиболее древним из существующих строительных конструкций.

Применялись в прошлом довольно широко в виде:

фундаментов: бутовых, кирпичных и т. д.;

стен, столбов;

сводчатых перекрытий и покрытий;

плоских перекрытий и покрытий (с применением стальных балок);

подпорных стенок (в том числе с контрфорсами);

дымовых труб и т. д.

166

В настоящее время каменные конструкции применяются в основном в виде стен ограждающего и несущего назначения и столбов.

Основа всех каменных конструкций – кладка из искусственных природных камней, объединенных раствором в монолитный материал.

Достоинством каменных конструкций является высокая огнестойкость, долговечность, архитектурная выразительность, хорошая тепло - и звукоизоляция, малые эксплуатационные затраты и использование местных материалов. Недостатком каменных конструкций является большая собственная масса и малая индустриальность(много ручного труда).

Основное требование к кладке – монолитность,

обеспечиваемая сцеплением камня с раствором, полностью заполняющим швы, и перевязкой камней в горизонтальных рядах. Толщина швов 10…12 мм.

Кладки подразделяются на следующие виды:

сплошная кладка из кирпича или камней;

облегченная кладки из кирпича или камней с перевязкой горизонтальными рядами или вертикальными диафрагмами (колодцевая) с заполнениями зазоров бетоном низких марок или утеплителем.

Несущую способность каменной кладки при необходимости увеличивают применением стальной арматуры (армокаменная кладка). Возможно применение продольного (действию нагрузки) и поперечного армирования.

Сетчатое армирование горизонтальных швов кладки допускается применять только в случаях, когда повышение марок кирпича, камней и растворов не обеспечивает требуемой прочности кладки и площадь поперечного сечения элемента не может быть увеличена.

10.2. Материалы для каменных конструкций

Каменные материалы для кладок классифицируют:по происхождению:

а) природные камни, дбываемые в карьерах; б) искусственные камни, изготавливаемые путем обжига

(кирпич, керамические камни) и необжиговые камни

167

(кирпич силикатный, шлаковый, камни из тяжелого, легкого и ячеистого бетона);

по структуре:

а) полнотелый кирпич и сплошные камни; б) кирпич с пустотами и пустотелые камни.

Для ручной каменной кладки примеряют кирпич одинарный размерами 250 х 120 х 65 мм (l x b x h), модульный (утолщенный) размерами 250 х 120 х 88 мм и камни большей толщины. Модульный кирпич и камни с целью уменьшения массы выпускают с технологическими вертикальными и горизонтальными пустотами.

Основной характеристикой каменных материалов является прочность на сжатие, характеризуемая маркой, которая обозначает временное сопротивление образцов при сжатии 4…25…300 (кгс/см2). Для одинарного и утолщенного кирпича необходимо дополнительно определение прочности на растяжение при изгибе (рис. 67). Испытание кирпича в этом случае проводят как балки на двух опорах

(ГОСТ 8462).

Rизг M /W ;

M Pврем l0 /4;

W bh2 /6;

Rизг 1,5Pврем l0 /bh2.

Рис. 67. Испытательная схема кирпича

Например (ГОСТ 530): марка полнотелого кирпича 100 принимается по средней (из 5-ти образцов) прочности на сжатие 100 кгс/см2 и средней прочности на растяжение не ниже 22 кгс/см2.

Обычно половинки кирпича, полученные после испытания на изгиб, используются для испытания на сжатие (с использованием распределительных прокладок).

Растворы, заполняющие швы каменной кладки, обеспечивают прочность и непроницаемость кладки и подразделяются на следующие виды: цементные, известковые и смешанные (цементноизвестковые и цементно-глиняные).

168

Прочность раствора характеризуется его маркой – временным сопротивлением при сжатии (в кгс/см2) кубиков с ребром 70,7 мм на 28 сутки их твердения при температуре 20 ± 2°С. Нормами установлены марки раствора в диапазоне 4…200 кгс/см2.

Для армокаменных конструкций применяют горячекатанную сталь диаметров 6 и 8 мм и холоднотянутую проволоку диаметров

3…5 мм.

Горячекатаная сталь принимается классов А-I (А240); А-II (А300), холоднотянутая проволока класса Вp-I (В500).

Для сетчатого армирования применяют арматуру классов А-I и Вр-I; для продольной и поперечной арматуры, анкеров и связей – арматуру классов А-I, А-II, Вр-I.

Плотность кладки зависит от вида камней, для сплошной кладки

из полнотелого кирпича – 1800 кг/м3; из блоков тяжелого бетона –

2400 кг/м3 и т. д.

10.3. Прочность каменной кладки

Прочность каменной кладки при условии качественного ее выполнения зависит от прочности и деформативности камня и раствора.

В связи с тем, что в загруженной кладке возникает сложное напряженное, состояние прочность ее существенно меньше прочности камня. Объясняется это неоднородностью массива кладки, вызываемой:

неровностью поверхностей камня;

неодинаковой плотностью и толщиной раствора по длине и ширине шва, приводящих к изгибу и скалыванию камня;

значительными поперечными деформациями раствора, вызывающими растягивающие усилия в камнях (рис. 68).

169

Рис. 68. Расчетная схема кирпичной кладки

Например, для кирпичной кладки из кирпича марки 75 и раствора марки 50 расчетное сопротивление кладки сжатию составляет 13 кгс/см2.

Испытаниями кирпичных призм установлено четыре стадии поведения кладки под нагрузкой. Если напряжения при разрушении призмы (временное сопротивление сжатию) Rи принять за 100%, то:

первая стадия наблюдается при напряжениях, не превышающих 50% от Rи; состояние соответствует режиму нормальной эксплуатации, трещины отсутствуют;

вторая стадия наблюдается при напряжениях, составляющих 70% от Rи; возникают трещины захватывающие до трех рядов кладки, трещины локального характера (см. рис. 69);

Рис. 69. Вторая стадия поведения кладки под нагрузкой

170

третья стадия – напряжения составляют примерно 90% от Rи; локальные трещины развиваются, объединяются между собой, расслаивают кладку на отдельные столбики (см. рис. 70);

Рис. 70. Третья стадия поведения

кладкиразрушенияпод грузкой

четвертая стадия – стадия , напряжения достигают значения временного сопротивления Rи (100%), кладка разрушается от потери устойчивости столбиков (см. рис. 71):

Основными прочностными характеристиками кладки являются:

временное сопротивление сжатию Ru (средний предел прочности);

расчетное сопротивление осевому сжатию R;

расчетное сопротивление осевому растяжению Rt;

расчетное сопротивление растяжению при изгибе Rtв (Rt );

расчетное сопротивление срезу Rsq.

Рис. 71. Четвертая стадия поведения кладки под нагрузкой

171

Исходной характеристикой для всех расчетных сопротивлений является временное сопротивление сжатию Ru, полученное в результате обработки данных испытаний серий образцов-эталонов кладки.

Условное нормативное сопротивление кладки с учетом изменчивости характеристик и обеспеченностью 0,98 на основании статических данных

нормативного на коэффициент надежности по материалу кладки кc ;

где k = 2.

Например, для кирпичной кладки из кирпича марки 75 и раствора марки 50 расчетное сопротивление сжатию составляет R =

13 кгс/см2, а временное сопротивление

Ru 2 13 26кгс/см2.

Расчетные сопротивления кладки сжатию следует умножать на коэффициент условия работы γс. Например, для столбов и простенков площадью сечения 0,3 м2 и менее γс = 0,8; для кладки после длительного периода твердения раствора (более года) γс = 1,15 и т. п.

В итоге можно сделать вывод, что расчетное сопротивление каменной кладки соответствует напряжениям, которые наблюдаются на первой стадии рассмотренного выше поведения кладки под нагрузкой.

10.4. Деформативность каменной кладки

Каменная кладка является упругопластическим материалом, ее полные относительные деформации при сжатии Е складываются из упругой εу и неупругой εпл составляющих:

172