книги из ГПНТБ / Онуфриев, Н. М. Курс лекций по каменным конструкциям для факультета повышения квалификации (ФПК)

хорошо выполняют функции несущих конструкций. Рандбалки выполняются в железобетоне, металле и в армокирпичных балках. Применение этих конструкций дает значительную эко­ номию цемента и в денежном выражении значительно дешевле железобетонных и металлических конструкций.

Принцип работы железокирпичных балок и перемычек по­ коится на тех же основах, что и железобетонных балок. Кир­ пичная или блочная кладка работает на сжатие, но плохо со­ противляется растяжению, поэтому в растянутой зоне ставится арматура, воспринимающая на себя все растягивающие уси­ лия.

При устройстве армокирпичных несущих рандбалок их арматура защищается от коррозии цементным защитным слоем снизу, а в случае установки хомутов они закрываются с боков. Особенно важна эта защитная мера'в рандбалках, на­ ходящихся в земле. В целях усиления защиты от коррозии при наличии грунтовых вод поверхность рандбалок поверх цемент­ ной штукатурки покрывается горячим гудроном, битумом или кузбасслаком. Конструкция железокирпичной перемычки изо­ бражена на рис. IX. 1. Рабочая арматура в армокирпичных балках и перемычках анкеруется обычными круглыми крюч­ ками в специально устраиваемых бетонных замках-гнездах.

Рис. IX-1

Защитные слои для рабочей арматуры установлены 2,0 см

вобычных влажностных условиях и 3,0 см для конструкций

сповышенной влажностью окружающей среды. Защитный

слой хомутов не ниже 1,0 см. Диаметры арматуры в балках и перемычках минимальные 3 мм, а наибольшие не нормирова­

ны, но не более 0 20. Ш а г хомутов устанавливается -^h, ноне

более 50 см. Марка раствора для защищенных конструкций, на­ ходящихся в нормальных влажностных условиях, а также и

74

наружных конструкций не ниже М-50. Железокирпичные пере­ мычки при пролетах до 3,5 м могут выполняться без хомутов, если они не требуются по расчету.

Расчет сечений железочаменных балочных конструкций ведется по расчетным формулам, выведенным из условий равновесия (рис. IX. 2) при

Рис. IX-2

Условием применимости расчетных формул является

Исходи из (9.1) и (9.5), можно определить предельное содержание арма­ туры в процентах.

Расчет сечения железокирпичной балки и перемычки может быть осу­ ществлен по общественным расчетным таблицам для железобетонных кон­ струкций при любых /?„ и R a.

Тогда

72

А 0 находим по таблицам и там же берем. у0> после чего определяем

_ М

(9.8)

Расчет по наклонным сечениям может не производиться, если удовлет­ ворено условие

где /(с — полезная высота сечения.

В случае неудовлетворения (9.9) необходима постановка хомутов, ра­ счет которых производится в соответствии со СНиП П-В. 1-62 (нормами -на железобетонные конструкции).

Кладка висячих стен на рандбалках рассчитывается на смятие от опорных давлений, получающихся над фундамент­ ными столбами в зоне над опорами рандбалок. Длина участка стены, на котором распределяется давление от опоры, с уче­ том жесткости рандбалки определяется при неразрезных ранд­ балках по формуле

где ао — ширина опоры; S = 1,57Я0 — длина участка в каждую сторону от грани опоры; Но — высота условного пояса кладки, эквивалентного по жесткости рандбалке, определяемая по формуле

В случае железобетонных рандбалок их жесткость опреде­ ляется без раскрытия трещин по формуле (170) СНиП Н-В.

упомянутого СНиП); J„ — приведенный момент инерции бето­ на с учетом всей продольной арматуры.

В случае, если жесткость железобетонной рандбалки бу­ дет менее 70% от вышеуказанной (9.12), следует принимать

73

жесткость рандбалки при кратковременном действии нагруз­ ки с учетом образования трещин. Модуль упругости кладки определяется без учета длительности приложения нагрузки.

• )

ч а04 2S

в)

Рис. IX-3

При неразрезных рандбалках эпюра распределения дав­ ления в кладке над опорами принимается по треугольнику при a0^ 2 S (рис. IX. 3, а), а при ао > 25 по трапеции (рис. IX. 3,6) с меньшим ее основанием, равным a0—2S. Мак­ симальная величина напряжения (высота треугольника или

7 4

трапеции) определяется из условия равенства объема эпюры давления и опорной реакции рандбалки по формулам:

при треугольной эпюре

2N

°° —'(а0+ 2S)d '

при трапеции

N

°о М ’

где N — опорная реакция рандбалки за вычетом нагрузки от ее собственного веса.

Эпюра распределения давления над крайними опорами рандбалок, а также над опорами однопролетных рандбалок принимается приближенно по треугольнику (рис. IX. 3, в) с ос­ нованием

где а\ — глубина заделки рандбалки; 5 = 1 ,2 # 0— длина участ­ ка эпюры распределения давления от грани опоры.

При однопролетных рандбалках с раздвинутыми концами (рис. IX. 3, в) опорные реакции N определяются от нагрузок, расположенных в пределах длины рандбалок без учета их соб­ ственного веса.

Если рассчитываемое сечение расположено на высоте /р над верхней гранью рандбалки, то при определении длины участка 5 принимают высоту пояса кладки Н'=Н0+hь Проч­ ность кладки висячих стен проверяется по формуле (4.3) на местное сжатие по горизонтальной плоскости верха рандбалки, причем площадь F принимается над средними опорами нераз­ резных рандбалок по рис. IV. 2, а для крайних по рис. IV. 3. В этих случаях коэффициент полноты эпюры давления, имею­ щей треугольное очертание, при ап < 25 принимается р=0,5, а при трапециевидном очертании (при а0> 25) определяется по формуле

1

75

Под рандбалками прочность каменной кладки проверяют, при­ нимая прямоугольную эпюру давления, поскольку висячая сте­ на обладает большой жесткостью и оказывает давление на опоры как жесткий штамп. Реакцией опоры рандбалки прини­ мается полная нагрузка от стены, приходящаяся на фундамент.

Равновеликие

Рис. IX-4

76

Эпюра распределения давления в кладке висячих стен при наличии проемов, перерезающих эту эпюру (рис. IX.4,с), при­ нимается по трапеции, причем площадь треугольника в пре­ делах проема заменяется равновеликой площадью параллело­ грамма, добавляемой к остальной части эпюры. При располо­ жении над рандбалкой оконных проемов необходимо произво­ дить проверку прочности простенков в уровне низа проема. Построение эпюры распределения давления в кладке простен­ ка производят, принимая высоту условного пояса кладки Ho'—Ho+ hi, как показано на рис. IX. 4, б. Проемы в висячих стенах следует располагать в одном вертикальном ряду в пре­ делах среднего участка между опорами, а расположение про­ емов непосредственно над опорами недопустимо. При необхо­ димости в зоне над опорами кладка может быть усилена сет­ чатым армированием, тогда расчет ведется не по Rcm а по ве­ личине RaK, причем такое армирование производится на вы­ соту, где прочность неармированной кладки будет уже доста­ точной. При недостаточности сетчатого армирования необхоимо увеличить жесткость рандбалки, что удлинит площади смятия.

Расчет рандбалок производится на два случая загружения: при неотвердевшей кладке и при нагрузках законченного здания; возможно рандбалку на период возведения кладки подпереть на клиньях, тогда этот первый расчет отпадает. Неотвердевшая кладка учитывается ее весом высотой в 1/3 пролета в летних условиях, а при оттаивании заморожен­ ной кладки высотой в пролет. В этих же условиях блочная кладка соответственно принимается высотой 1/2 пролета и в пролет. В случае проемов и при высоте подоконной кладки менее 1/3 пролета неотвердевшая кладка учитывается до вер­ ха проема с железобетонной перемычкой, а при каменной пе­ ремычке добавляется еще пояс высотой 1/3 пролета проема (рис. IX.4,в) . Рандбалки при законченном здании рассчиты­ ваются на усилия М и Q от эпюр давлений, приходящихся на них от опор и стен, а также от собственного веса.

Армокаменные перекрытия являются весьма эффективным видом подобных конструкций. Эти перекрытия обладают сле­ дующими положительными свойствами: долговечностью, проч­ ностью, относительной легкостью, несгораемостью, звуко- и термоизоляцией и небольшой толщиною. Армокаменные пере­ крытия применимы в гражданских и промышленных зданиях. Существует два основных типа конструкций армокаменных перекрытий: монолитные настилы и сборные балочные насти-

7 7

Лы. По материалу армокаменные настилы обычно бывают ке­ рамиковые. Керамиковые перекрытия монолитной конструкции представляют собою ряды керамиковых блоков, в прозоры между которыми уложены стержни арматуры, залитые затем бетонным раствором (рис. IX. 5). Для обеспечения надежной передачи усилий в сжатой зоне перекрытия предусматрива­ ются специальные пазы (шпонки), заполняемые бетонным рас­ твором. Эти пазы-шпонки устраиваются вдоль поперечных швов. Керамиковые камни имеют рифленую боковую поверх­ ность для лучшего сцепления с бетоном, глубина рифов 3— 5 мм. При осуществлении подобных перекрытий опалубка применяется разреженная по осям продольных швов. Кера­ миковые балочные настилы выполняются из отдельных с о ­ с т а в л е н н ы х блоков балок, устанавливаемых в перекрытия

вготовом виде (рис. IX. 6). Балки настилов изготавливаются из специальных камней «стандарт», причем последние не пе­ реворачиваются при выполнении этих балок настилов. Изго­ товление балок ведется с установки арматуры, покрываемой валиком из раствора, на который укладываются блоки с вдав­ ливанием раствора в нижний паз и выдавливанием излишнего раствора, после чего бетонируется верхний паз с уложенной

внем монтажной арматурой. Необходимость верхней арма­

туры в таких балках обусловливается монтажом и транспор­ тировкой этих балок к месту установки. Балки настила снаб­ жены в поперечных швах бетонными поперечными шпонками. Вертикальные швы в сборно-монолитных настилах, а также в сборных балочных настилах растворов не заполняются, и раствор лишь частично проникает в них сверху или с боков.

Отметим некоторые данные, касающиеся армокерамических

150 кг/см2, считая по сечению нетто. Нормы дают величины прочности камней по сечениям брутто, что составляет от 35 кг/см2 до 200 кг/см2. Толщины проектируемых перекрытий

из керамиковых блоков принимаются величиною 1 при сво­

бодном опирании на опорах и-^у I при неразрезных конструк­

циях или упругом защемлении на опорах. Максимальные ве­ личины пролетов армокерамиковых перекрытий могут дости­ гать восьми метров, а полезная нагрузка на перекрытиях до-

7 8

Рис. IX-5

ходить до 500 кг/м2. Технико-экономические показатели армокерамиковых перекрытий весьма благоприятны. По отноше­ нию к железобетонным ребристым перекрытиям они расхо­ дуют 50% бетона, 70% стали и 30% лесоматериала. На 1 м2 перекрытия расходуется от 0,03 мг до 0,06 м3 бетона при рас­ ходе стали от 3 кг до 10 кг. Сборные балочные настилы явля-

7 9

ются наиболее выгодными конструкциями, так как расходуют бетона на 30% меньше монолитных настилов и совершенно не требуют опалубки и лесов.

Расчет армокаменных перекрытий производится по расчет­ ным формулам (9.8) и (9.7, а, б) с введением в них приведен­ ной к бетону ширины сжатой зоны. Ввиду того, что поперечные вертикальные швы в армокаменных перекрытиях не заполня­ ются раствором, вводить в расчет всю толщину вертикальных стенок блоков нельзя, так как они в работе не участвуют. Общепринято частично учитывать только те вертикальные стенки блоков, которые непосредственно примыкают к бетон­ ным вертикальным ребрам, образованным бетоном, запол­ няющим прозоры между блоками, где уложена арматура. В связи с изложенным, суммарная толщина вертикальных сте­ нок блоков учитывается в размере 50%, т. е. вводится с коэф­ фициентом 0,5. Приведенная толщина сжатой зоны опреде­ ляется, выражением

ная толщина всех вертикальных стенок блоков, bб — толщина бетона в прозорах между блоками, Re,n— марочная прочность блоков, /?б-—марочная прочность бетона.

П р и м ер 10 (рис. IX. 7, а б — висячая стена)

Кирпичная торцезяя стена без проемов на бетонных фундаментах с шагом 6 ж, высота стены # = 8 ж, ее толщина d=51 см , рандбалка желе­ зобетонная М-200; ft=50 см; Ло=47 см; 6=50 см. Бетонные столбы фунда­ ментов М-150, сечение столбов в плане 60X60 с м (рис. IX.7, а). Кирпичная

80