Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЖБК конспект лекций.docx
Скачиваний:
499
Добавлен:
05.03.2016
Размер:
3.41 Mб
Скачать

§ 19.3. Расчет элементов, работающих на центральное и местное сжатие

При центральном сжатии в поперечном сечении эле­мента возникают напряжения, которые равномерно рас­пределяются по сечению (рис. 19.2,а). В данном случае потери несущей способности возможны не только из-за утраты прочности кладки, но и вследствие потери ус­тойчивости элемента. Прочность центрально-нагружен­ного элемента малой гибкости рассчитывают по следующему условию:

N RA, (19.13)

где R — расчетное сопротивление кладки; А — площадь поперечно­го сечения.

В гибких элементах разрушение может произойти от потери устойчивости при напряжениях в сечении, которые значительно меньше предельных, допускаемых ус­ловием прочности σ<R. Как уже отмечалось выше, та­кая возможность учитывается введением в расчет коэф­фициента продольного изгиба φ<1, зависящего от гибкости элемента λ. Она, в свою очередь, определяется, как отношение расчетной длины к наименьшей стороне сечения (для прямоугольного сечения) или к меньшему радиусу инерции (для произвольного сечения)

λh=l0 /h; λі=l0 mіn (19.14)

Рис. 19.2. Схемы к расчету элементов из каменной кладки на цент­ральное и местное сжатие

а — эпюра напряжений; 6, в, г — расчетная высота каменных стен при раз­личных условиях закрепления; д — расчетная площадь сечения площади смя­тия при местной нагрузке, распределяемой по всей толщине стены; е — то же при нагрузке, действующей по краю стены; ж, з — то же, при опирании на стену концов балок и прогонов; и — то же, при местной краевой нагрузке, действующей на угол элемента; к — то же при приложении местной нагрузки на некотором участке по длине и ширине элемента.

Гибкость элементов каменных конструкций дополни­тельно зависит и от упругой характеристики кладки а, Значения коэффициентов продольного изгиба приведены в табл. 19.1.

Расчетная высота каменных стен, колонн и столбов зависит от условий их закрепления в опорных зонах. При шарнирном опирании на опоры, неподвижные в гори­зонтальном направлении (перекрытия жилых зданий) принимают l0 = Н (Н — высота этажа, рис. 19.2,б). Для свободно стоящих конструкций, в которых отсутствует связь с перекрытиями или другими горизонтальными опо­рами, l0 = 2H (рис. 19.2, в).

Таблица 19.1. Коэффициенты продольного изгиба каменной кладки

Гибкость элемента

Коэффициенты φ при упругой характеристике α

λh

λі

1500

1000

750

500

350

200

100

4

14

1

1

1

0,98

0,97

0,9

0,82

6

21

0,98

0,96

0,95

0,91

0,88

0,81

0,68

8

28

0,95

0,92

0,9

0,85

0,8

0,7

0,54

10

35

0,92

0,88

0,84

0,79

0,72

0,6

0,43

12

42

0,88

0,84

0,79

0,72

0,64

0,51

0,34

14

49

0,85

0,79

0,73

0,66

0,57

0,43

0,28

16

56

0,81

0,74

0,68

0,59

0,5

0,37

0,23

18

63

0,77

0,7

0,63

0,53

0,45

0,32

20

76

0,69

0,61

0,53

0,43

0,35

0,24

26

90

0,61

0,52

0,45

0,36

0,29

0,2

30

104

0,53

0,45

0,39

0,32

0,25

0,17

34

118

0,44

0,38

0,32

0,26

0,21

0,14

38

132

0,36

0,31

0,26

0,21

0,17

0,12

42

146

0,29

0,25

0,21

0,17

0,14

0,09

46

160

0,21

0,18

0,16

0,13

0,2

0,07

50

173

0,17

0,15

0,13

0,1

0,08

0,05

54

187

0,13

0,12

0,1

0,08

0,06

0,04

При упругой верхней опоре и нижней защемленной (рис. 19.2, г) l0 =1,25H — в однопролетных зданиях и l0=1,25Н — в многопролетных.

Условие расчета неармированных центрально-сжа­тых элементов по несущей способности имеет следую­щий вид:

N mgφRA (19.15)

где тg — коэффициент, учитывающий влияние прогиба при длитель­но действующей нагрузке; φ — коэффициент продольного изгиба, определимый по табл. 19.1.

Неоднородность кладки и неточность монтажа при­водят к тому, что физически невозможно точно совме­стить точку приложения внешней силы с осью элемента, поэтому всегда существует некоторый случайный экс­центриситет eо, который для толстых стен (более 25 см) не учитывается. В тонких гибких элементах в случаях длительного действия нагрузки развивается ползучесть кладки, вызывающая постепенное отклонение элементов от персонального положения и приводящая к увеличе­нию случайных эксцентриситетов, а следовательно, и возрастанию изгибающих моментов, вызываемых этими эксцентриситетами. Это снижает прочность кладки.

Значение коэффициента mg принимают равным еди­нице, если меньшая сторона поперечного сечения h30 см или меньший радиус инерции і8,7 см. Во всех остальных случаях (при е0=0) значение коэффициента определяют по формуле

mg=1-ηNg/N, (19.16)

где η — коэффициент, учитывающий вид кладки и процент продоль­ного армирования (определяется по табличным данным СНиПа); Ng — расчетная продольная сила от длительно действующей на­грузки.

Алгоритм и блок-схема расчета центрально-сжатого элемента из каменной кладки не будут принципиально отличаться от алгоритма для расчета стального стерж­ня. Разница будет заключаться в том, что значение про- чности R и коэффициента продольного изгиба φ следует определять для принятых марки и сечения каменной кладки, кроме того, при расчете требуется дополнитель­но вычислять значение коэффициента.

Местное сжатие (смятие) кладки происходит в зонах опирания балок, прогонов, ферм, колонн, плит покры­тий и перекрытий, а также других конструкций. На­грузка в этом случае воспринимается не всем попереч­ным сечением поддерживающей конструкции, а частью этого сечения, поэтому несущая способность кладки при местном сжатии всегда выше, чем при осевом, когда в работе участвует все поперечное сечение элемента (рис. 19.2, д к). Это объясняется тем, что соседние ненагру­женные участки кладки препятствуют развитию попе­речных деформаций нагруженного участка, повышая тем самым его местное сопротивление.

При местном сжатии расчетное сопротивление клад­ки определяют по следующей формуле:

(19.17)

здесь R — расчетное сопротивление кладки осевому сжатию; А — расчетная площадь сечения; Ас — площадь смятия, через которую воспринимается нагрузка; ξ1—предельный коэффициент, учитыва­ющий максимально возможное увеличение Rc по сравнению с R и зависящий от схемы расположения площади смятия и вида кладки, ξ1 =1...2 (определяется по табличным данным СНиПа).

Вычисление площадей А и Ас. Площадь смятия Ас определяется непосредственно размером опорных пло­щадок, по которым соприкасаются конструкции. Если в опорной зоне используют бетонные, железобетонные или металлические прокладки, то Ас принимают равной пло­щади прокладки. Расчетная площадь сечения включа­ет в себя помимо площади смятия дополнительные пло­щади соседних участков кладки, участвующие в работе:

при местной нагрузке, распределяемой по всей тол­щине стены

(рис. 19.2, д),

А = АС + 2b2;

при нагрузке, действующей по краю стены (рис.19.2, е),

А = Ас + b 2;

при опирании на стену концов балок и прогонов (рис,19.2,ж, з)

А = abс ,

при местной краевой нагрузке, действующей на угол элемента (рис.19.2,и),

А = с + bc)2 при (ас + bc ) ≤ b

A=bс + bc ) при (ас + bc ) > b;

при местной нагрузке, приложенной на некотором участке по длине и ширине элемента (рис. 19.2, к):

А = ( bc+2с1)(ас + 2c2 ).

Если площадь смятия располагается от края стены на расстояние больше, чем b, принимают с2= b;

несущую способность кладки при местном сжатии рассчитывают по условию

Nс ≤ ψdRсAс (19.18)

где ψ, d — соответственно коэффициент полноты эпюры давления от местного загружения и коэффициент, учитывающий вид кладки.

При отсутствии распределительных плит под концами прогонов и балок местное давление на стену переда­ется неравномерно, поэтому для кладки из кирпичей, сплошных бетонных камней, крупных блоков из тяжелого бетона и бетона на пористых заполнителях разреша­ется принимать ψd = 0,75; для пустотелых бетонных кам­ней и блоков, а также блоков из ячеистого бетона ψd=0,5. При равномерном распределении давления по площади смятия принимают ψ= 1, при треугольной эпюре ψ= 0,5. Коэффициент d имеет значения 0,5.. 1,5 в зависимости от типа кладки.