УМК Гринев

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Целью практических занятий является освоение будущими инжене- рами-строителями современных методов расчета и конструирования наи- более часто встречающихся каменных и армокаменных конструкций, за- крепление теоретических знаний.

Всоответствии с формами индивидуальных самостоятельных заданий

итекущего контроля, определенных учебно-методическим отделом, предусмот- рено самостоятельное выполнение каждым студентом расчетно-графической ра- боты (РГР). Предполагается разделение каждого занятия на две части:

−основная (занимающая 60 – 80 % времени), которой предусмотрено краткое изложение теоретических вопросов, необходимых для успешного ре- шения и собственно решение типовой задачи по теме занятия;

−консультированиепо выполнению самостоятельной РГР. Решение типовой задачи на практических работах позволяет обрести

необходимые навыки и подходы при проектировании каменных конструк- ций. Задания для самостоятельной РГР предполагают решение студентом индивидуальной творческой задачи, позволяя взглянуть несколько шире на возможности проектирования, конструирования и расчета.

Распределение часов по темам практических занятий

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 1

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ЦЕНТРАЛЬНОЕ (ЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ ВНЕЦЕНТРЕННОГО СЖАТИЯ) И МЕСТНОЕ СЖАТИЕ КЛАДКИ

На практическом занятии предусмотрено решение двух типовых за- дач и выдача задания для выполнения расчетно-графической работы.

1.Составить алгоритм решения.

2.Решить задачу.

3.Сверить ответы.

4.Выполнить анализ.

5.Ответить на вопросы.

Задача 1.1. Подобрать для центрально сжатого столба расчетным уси- лием 175 кН высотой 3,5 м квадратное сечение. Условия опирания: нижняя часть шарнирно-неподвижная, верхняя – шарнирно-подвижная. Кирпич гли- няный пластического формования марки М100, раствор марки М50.

Задача 1.2. Железобетонные балки шириной 250 мм опираются непо- средственно на кирпичную стену толщиной в два кирпича с шагом 800 мм. Кирпич глиняный полусухого прессования марки 100, раствор марки М25. Глубина опирания на стену – 250 мм. Расчетная местная нагрузка, передаю- щаяся с балки на стену – 110 кН. Проверить прочность кладки на смятие.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

1.Как определяется расчетная высота конструкций (в частности стен

истолбов) в зависимости от условий опирания на горизонтальные опоры?

2.Влияние размеров сечения на учет длительности действия нагрузок.

3.Как определяется площадь смятия?

4.По каким правилам находится расчетная площадь сечения?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 2

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ВНЕЦЕНТРЕННОЕ СЖАТИЕ. ПОДБОР СЕЧЕНИЙ СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ СЕЧЕНИЙ

На практическом занятии предусмотрено решение двух типовых за- дач и консультирование по выполнению расчетно-графической работы.

1.Составить алгоритм решения.

2.Решить задачи.

3.Сверить ответы.

83

4.Выполнить анализ выполненных решений.

5.Ответить на вопросы.

Задача 2.1. Простенок наружной стены многоэтажного здания из кирпича полусухого прессования М75 на растворе М50 сечением 640×1030 мм нагружен продольной силой 700 кН и изгибающим моментом 25 кНм в направлении меньшей стороны сечения. Проверить несущую способность простенка наружной стены многоэтажного здания. Высота этажа – 3 м (за вычетом толщины перекрытия).

Задача 2.2. Определить расчетную продольную силу, которая может быть воспринята тавровым простенком с эксцентриситетом 35 см в сторо- ну ребра и 13 см в сторону полки соответственно. Простенок выложен из глиняного кирпича пластического прессования М200 на растворе М75. Толщина полки – два кирпича, ширина – 1290 мм, общая высота (толщина) таврового простенка 1410 мм.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

1.Уравнение для расчета неармированной кладки на внецентренное сжатие. Сравните с уравнением для расчета центрально сжатых элементов.

2.Когда учитывается коэффициент длительности действия нагрузки?

3.Как определяется площадь сжатой части сечения?

4.Как определяется площадь смятия?

5.Как учитывается случайный эксцентриситет?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 3

РАСЧЕТ АРМОКАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ. ЭЛЕМЕНТЫ С СЕТЧАТЫМ И ПРОДОЛЬНЫМ АРМИРОВАНИЕМ

На практическом занятии предусмотрено решение типовой задачи

иконсультирование по выполнению расчетно-графической работы.

1.Составить алгоритм решения.

2.Выполнить арифметические вычисления.

3.Выполнить анализ выполненных решений. Сверить ответы.

4.Ответить на вопросы.

Задача 3.1. Определить возможность восприятия армированным кир- пичным столбом сечением 640×510 мм с расчетной высотой 4,3 м расчетной нагрузки в 1000 кН, приложенной в сторону меньшего сечения с эксцентриси- тетом в 50 мм. Армирование выполнено через три ряда кладки сварными сет-

84

ками из проволоки 5 мм класса S500 с размером ячеек в обоих направлениях 50 мм. Кирпич керамический полусухого прессования марки М125, раствор марки М50. В случае невозможности восприятия вышеуказанного усилия вы- полнить анализ путей повышения несущей способности столба (при сохране- нии размера сечения 640×510 мм) и расчет с новыми параметрами.

Задача 3.2. Определить площадь сечения продольной арматуры класса S 400 для армирования квадратной колонны со стороной в два кирпича при следующих данных: расчетная высота 7 м, расчетная нагрузка 110 кН (в том числе 60 кН – длительно действующая нагрузка) приложена с эксцентрисите- том в 200 мм. Кирпич пластического прессования марки М125, раствор М50.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

1.Уравнение для расчета армированной кладки на внецентренное

ицентральное сжатие.

2.Минимальный процент армирования.

3.Предельный процент армирования.

4.Целесообразно ли применять поперечное армирование при значи- тельных эксцентриситетах? До какого предела?

5.Область применения продольного армирования. Случай малых

ибольших эксцентриситетов.

6.Какие ограничения действуют для толщины армированных гори- зонтальных швов?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 4

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТЕН ПОДВАЛА

На практическом занятии предусмотрено решение типовой задачи

иконсультирование по выполнению расчетно-графической работы.

1.Составить алгоритм решения.

2.Выполнить арифметические вычисления. Сверить ответы.

3.Выполнить анализ выполненных решений.

4.Ответить на вопросы.

Задача 4.1. Проверить несущую способность стены подвала, выполнен- ной из крупных полнотелых бетонных блоков высотой 580 мм и шириной 500 мм. Бетон тяжелый класса С8/10, раствор М25. Отметка пола подвала – 3.300, пола первого этажа – 0.000, толщина перекрытия подвала 300 мм. Засып- ка пазух фундамента выполнена насыпным грунтом плотностью 1600 кг/м3,

85

расчетный угол внутреннего трения ϕ = 36°. Нормативная временная нагрузка на поверхность грунта 12 кПа приложена на отметке 0.600. Расчетная нагрузка 350 кН/м, передаваемая от стены, приложена центрально. Нагрузка от подваль- ного перекрытия 20 кН/м приложена с эксцентриситетом в 21 см.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

1.Учет случайного эксцентриситета.

2.Какая нагрузка на поверхности земли учитывается в расчете стен подвала при отсутствии специальных требований?

3.Расчетная схема стены подвала?

4.Как определяется расчетная высота стены подвала?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 5

ПОВЫШЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

На практическом занятии предусмотрено решение типовой задачи

иконсультирование по выполнению расчетно-графической работы.

1.Составить алгоритм решения.

2.Выполнить арифметические вычисления. Сверить ответы.

3.Выполнить анализ выполненных решений.

4.Ответить на вопросы.

Задача 5.1. В связи с реконструкцией здания увеличились расчетные нагрузки. Требуется выполнить усиление столба из кирпича пластического прессования М100 на растворе марки М25 сечением 640×510 мм стальной обоймой. Расчетная высота столба 4 м. Расчетное усилие 850 кН приложе- но с эксцентриситетом 50 мм в направлении большей стороны сечения.

Задача 5.2. Запроектировать усиление кирпичного столба сечением 51×51 см железобетонной обоймой. Марка кирпича и раствора принима- ются из условия задачи 5.1. Расчетное усилие 1200 кН, изгибающий мо- мент 100 кНм. Классы стали для продольного и поперечного армирования, а также класс бетона принимаются самостоятельно. Защитный слой бето- на, требуемый по условиям эксплуатации – 40 мм.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

1.За счет чего повышается несущая способность каменной кладки, усиленной обоймой?

2.Воспринимает ли обойма вертикальное усилие?

86

3.Возможно ли усиление конструкций с дефектами в виде трещин, размораживания кладки? Какой из трех способов создания обойм наиболее целесообразен с Вашей точки зрения?

4.Какие разновидности железобетонных и металлических обойм Вам известны?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 6

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРЕМЫЧКИ

На практическом занятии предусмотрено решение типовой задачи

иконсультирование по выполнению расчетно-графической работы.

1.Составить алгоритм решения.

2.Решить задачу. Сверить ответы.

3.Выполнить анализ выполненных решений.

4.Ответить на вопросы.

Задача 6.1. Рассчитать рядовую промежуточную перемычку над двер- ным проемом шириной 1,5 м, выложенную из кирпича полусухого прессова- ния М75 на растворе М25. Толщина стены – два кирпича. Кладка производит- ся в летнее время. Расстояние от низа перемычки до панелей перекрытия 0,4 м, погонная нагрузка, передающаяся на стену от перекрытия – 28 кН/м.

ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

1.Какая нагрузка учитывается при расчете перемычек в условиях летней и зимней кладок?

2.Учитывается ли вес от вышележащего перекрытия?

3.Какие существуют типы перемычек?

4.Минимальная марка кирпича либо камня для устройства перемычек?

5.Что значит конструктивная высота перемычки?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 7

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ

Последнее практическое занятие посвящается подведению итогов обучения на практических работах, полному анализу полученных навыков по расчету и конструированию каменных и армокаменных конструкций.

Выполняется защита самостоятельных расчетно-графических работ.

87

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Пример 1. Запроектировать арочную перемычку пролетом 3,5 м, примыкающую к углу. Марка кирпича М100, раствора М50. Плотность кладки 1800 кг/м3. Толщина стенки 510 мм, высота кладки над перемыч- кой 1,2 м. Дополнительно условие задачи поясняется рисунком.

Рис. 1. Схема расположения проемов в стенах

Решение. При расчете перемычек подлежит проверке прочность кладки на внецентренное сжатие в горизонтальном направлении в замке и у опор от действия распора, приложенного с эксцентриситетом. В край- них перемычках (у углов здания) необходимо дополнительно проверить прочность пяты перемычки на срез.

I. Определяем величину распора, действующего в плоскости стены. Поскольку перемычка без затяжки, то распор:

где M – максимальный расчетный изгибающий момент, определяемый как для свободно лежащей балки;

c – расчетнаявысотаперемычки, принимаемаявданномслучаетретипролета; r – расстояние от верха расчетной части перемычки до центра дав- ления в замке и от низа перемычки до центра давления в пятах. Значение r

88

представлено в табличной форме в зависимости от марок раствора и камня.

При данных задачи r =0,12; c =0,12×3,5/ 3 =0,14 м.

Определим расчетную погонную нагрузку от веса вышележащей кладки. Нагрузкой на перемычку является ее собственный вес и вес пояса кладки высо- той равной трети пролета в летних условиях ( ≈ 1, 2 м ). Поэтому с определенным запасом определяем погонную нагрузку от пояса кладки высотой 1,2 м:

q = 0,51×1,2×1800×1,1=1212 кг/ м3 =12,1 кН/ м,

где 0,51 м – толщина стены; 1800 кг/м3 – плотность кладки;

1,1 – коэффициент надежности по нагрузке. Тогда изгибающий момент и величина распора:

Определяем величину эксцентриситета приложения распора:

e0 = c / 2 - r = 3,5 / 6 - 0,14 = 0,44м.

Уравнение для расчета неармированной кладки на внецентренное сжатие:

N £ ϕ1 × mg1 ×ω × R × Ac ,

где ϕ1 , mg1 – коэффициенты продольного изгиба для всего сечения высотой h = c = 3,5 / 3 = 1,17 м и для сжатой зоны сечения высотой

Коэффициент, учитывающий эффект обоймы:

ω = 1 + e0 = 1 + 0,44 = 1,37 1,45 . h 1,17

Для прямоугольного сечения площадь сжатой зоны сечения

89

Тогда несущая способность арки в плоскости стены:

N =1×1×1,37×1,5×0,148 =0,314 МН =314 кН 20,9 кН,

где 1,5 МПа – расчетное сопротивление кладки на сжатие; 20,9 кН – величина возникающего распора.

II. Проверяем также прочность пяты перемычки на срез. Несущая способность пяты перемычки на срез:

Q = (Rsk + 0,8nμσ0 )A,

где A =1,5 ×0,51 = 0,765м2 – расчетная площадь сечения (углового простенка);

n – коэффициент, принимаемый равным 1 для кладки из сплошного кирпича;

μ = 0,7 – для кладок из кирпича правильной формы; Расчетная вертикальная продольная сила на уровне низа рассчиты-

ваемой перемычки:

N =0,51×1,5×3,5/3×1800×1,1=1767 кг =17,67 кН

На уровне низа проема высотой h = 4м:

N1 = 0,51× 2, 2 ×(3,5 / 3 + 4) ×1800 ×1,1 = 11478 кг = 114, 78 кН

Среднее напряжение сжатия:

σ0 = N =17,67/ 0,765 = 23,1 кН/ м2 = 0,023 МПа

A

Расчетное сопротивление кладки на срез Rsk = 0,16 МПа. Тогда несущая способность пяты перемычки на срез:

Q = (0,16+0,8×1×0,7×0,023)×0,765 = 0,132 МН =132 кН 20,9 кН ,

где 20,9 кН – величина возникающего распора.

III. Проверяем прочность углового простенка на внецентренное сжа- тие от совместного действия распора и вертикальной продольной силы. Сечение углового простенка представлено на рисунке.

Рис. 2. Размеры углового простенка

90