Кирпичный столб с сетчатым армированием

Проектирования кирпичного столба по сле­дующим исходным данным, полученным от ЭВМ для наиболее опасного сечения на высоте 2/3 H: величина расчетнойпродольной силы N = 1006 кН; величина расчетной продольной силы от длительных нагрузок N_g = 834 кН; эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести сечения е₀ = 6,2 см = 62 мм; расчетная высота столба ℓ₀ = H = 3,6 м = =3600 мм; кирпич глиняный полнотелый пластического прессования.

Решение. Определяем требуемые размеры поперечного сечения столба, принимая величину средних напряжений в кладке σ = 2,5 МПа, тогда получим А = N/σ = 1006 • •10³/2,5 = 0,4 • 10⁶ мм². Назна­чаем размеры сечения кирпичного столба с учетом кратности разме­рам кирпича b=510 мм и h=640 мм с А = 510•640 = 0,3264 • 10⁶ мм²= = 0,3264 м² (рис. 1.34).

Так как заданная величина эксцентриситета е₀ = 62 мм < 0,17h = 0,17 • 640 = 109 мм, то, согласно п. 4.31 [6], столб можно проектировать с сетчатым армированием.

Вычисляем максимальное (у наиболее сжатой грани) напряжение в кладке с принятыми размерами сечения, пользуясь формулами (13) и (14) [6]:

,

где А_с = А(1 — 2e₀/h) = 0,3264 • 10⁶(1 – 2 • 62/640) = 0,2632 • 10⁶ мм², а значения коэффициентовm_g= 1, φ₁= 0,9 и ω = 1 принятопредварительно ориентировочно.

Тогда расчетное сопротивление неармированной кладки должно быть не менее 0,6•4.24 = 2.544 МПа.

По табл. 2 [6] принимаем для кладки столба марку кир­пича 150 и марку раствора 200 (R=2,6 МПа). Так как пло­щадь сечения столба А=0,3264 м²>0,3 м², то, согласно п. 3.11 [6], расчетное сопротивление кладки не корректируем.

Определим требуемый процент армирования кладки, принимая значение R_skb = =σ_max = 4.24 МПа, тогда получим

где R_s = 0,6 • 360 = 216 МПа для арматуры диаметром 5 мм клас­са Bp-I (A_st = 19,6 мм²) с учетом коэффициента условий работы γ_cs = 0,6 (см. табл. 13 [6]).

Назначаем шаг сеток s = 158 мм (через каждые два ряда кладки при толщине шва 14 мм), тогда размер ячейки сетки с перекрестным расположением стержней должен быть не ме­нее:

с = 2A_st • 100/(μs) = 2 • 19,6•100/(0,61158) = 40.67 мм.

Принимаем размер с = 40 мм, при этом получим μ = 2А_st•100/(cs) = 2••19,6•100/(40•158) = 0,62 %, что не превы­шает предельного значения

Определяем фактическую несущую способность запроектирован­ного сечения кирпичного столба с сетчатым армированием (рис. 13).

Согласно п. 4.3 [6], для определения коэффициентов продольного изгиба расчетная высота столба при неподвижных шарнирных опорах будет равна ℓ₀=H= 3600 мм, соответственно гибкость в плоско­сти действия изгибающего момента λ_h=l₀/h= 3600/640 = 5.6.

Высота сжатой части сечения h_c = h — 2e₀ = 640 — 2 • 40 = 560 мм и соответствующая ей гибкость λ_hc=H/h_c= 3600/560 = 6.4.

При λ_h < 10 по табл. 20 [6] находим η = 0, тогда коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки, будет равен m_g = 1.

Вычисляем прочностные и деформативные характеристики ар­мированной кладки:

расчетное сопротивление армированной кладки при внецентренном сжатии

упругую характеристику кладки с сетчатым армированием по формуле (4) [6]

где α = 50 принимаем по табл. 15 [6] для глиняного полноте­лого кирпича; R_u = kR =2 • 2,6 = 5.2 МПа; а R_sku= kR + 2R_snμ/100 = 2 • 2,6 + 2(0,6 • 395) • 0,62/100 = 8.13Мпа. Пользуясь табл. 18 [6], по величинам гибкостей λ_h и λ_hc и значе­нию упругой характеристики армированной кладки α_sk находим зна­чения коэффициентов продольного изгиба для армированной кладкипри внецентренном сжатии φ = 0.924и φ_с = 0,845; соответственно получим φ₁ = (φ + φ_с)/2 = (0.924+ 0,845)/2 = 0,88.Коэффициент ω, учитывающий повышение расчетного сопро­тивления кладки при внецентренном сжатии, определяем по табл. 19 [6], где ω = l + e₀/h = 1 + 40/640 = 1,06 < 1,45. Тогда фактическая несущая способность запроектированного кирпичного столба при внецентренном сжатии будет равна N_u = m_gφ₁R_skbA_cω = 1• 0,88 • 4.6 • 0,2632 • 10⁶ •1,06 = 1129 • 10³ H = 1129 кН.

Так как сечение прямоугольного профиля и b h, то выполняем проверку несущей способности столба на центральное сжатие в плоскости, перпендикулярной действию изгибающегог момента, в соответствии с п. 4.30 6.

Поскольку при центральном сжатии армирование кладки не должно быть более 50R/R_s=502,6/216=0.6%=0,62%, то в расчете на центральное сжатие принимаем =0,6%, соответственно получим следующие значения прочностных и деформативных характеристик армированной кладки:

R_sk=R + 2R_s/100=2.6 + 2  0,6  216/100 = 5.2 МПа, что не более 2R = 5.2 МПа; _sk = 500 и  = 0,845 при _h = 3600/510 = 7.05.

Тогда несущая способность при центральном сжатии составит N_u = m_gR_skA = = 1  0,845  5.2  0,3264  10⁶ = 1434  10³ Н = 1434 кН 1129 кН. Следовательно, фактическая несущая способность столба будет определяться случаем внецентренного сжатия и составит N_u = 1129 кН  N = 1006 кН, поэтому прочность кирпичного столба обеспечена.