В46. Расчёт центрально-сжатых элементов каменной кладки
При центральном
сжатии напряжения по сечению элемента
распределяются равномерно. Разрушение
таких элементов происходит в зависимости
от их гибкости: коротких элементов —
в результате исчерпания прочностных
свойств кладки (
),
длинных элементов — в результате потери
устойчивости при критических напряжениях
(
),
меньших предела прочности кладки R
.
Расчет прочности
центрально-сжатых элементов каменных
конструкций следует производить по
формуле
, где N — расчетная
продольная сила; m, — коэффициент,
учитывающий влияние прогиба сжатых
элементов на их несущую способность
при длительной нагрузке;
— коэффициент продольного изгиба; R —
расчетное сопротивление кладки сжатию;
А — площадь сечения элемента.
Коэффициент зависит от характеристики упругих свойств кладки а и гибкости элемента.
Коэфициент
отражает
влияние ползучести при длительном
действии нагрузки:
Где
-
коэффициент, зависящий от гибкости
элемента и принимается по таблице.
-
расчетная продольная сила от длительного
действия нагрузки.
Подбор сечений центрально. сжатых неармированных элементов производят с помощью последовательных приближений. 3а даваясь маркой и видом камня и раствора по нормам, находят расчетные сопротивления камня сжатию. Приняв в первом приближении mg=1, =0,9, по формуле вычисляют размеры столба или стены. По найденным размерам определяют гибкость элемента, затем по табл. 11.4 и формуле уточняют значения т„и у и производят повторный расчет.
В47. Расчёт внецентренно-сжатых элементов каменной кладки
На внецентренное
сжатие работают конструкции каменных
зданий, в которых продольная сжимающая
сила N приложена с эксцентриситетом.
Опыты показывают, что характер
напряженного состояния каменной кладки
внецентренно сжатых элементов в основном
зависит от эксцентриситета продольной
силы e0. Пpи небольших эксцентриситетах
все сечение сжато, эпюра напряжений
имеет криволинейное очертание. По мере
увеличения эксцентриситета сжимающие
напряжения со стороны, удаленной от
силы, уменьшаются, а затем меняют знак,
т. е. на некоторой части сечения возникает
растяжение. При достаточно больших
эксцентриситетах даже при малых
нагрузках напряжения в растянутой зоне
элемента могут превысить предельное
сопротивление кладки растяжению при
изгибе и в растянутой зоне появятся
горизонтальные трещины, распространяющиеся
на некоторую глубину t (). После образования
трещины продолжает работать под
нагрузкой только часть сечения высотой
h — t. Эксцентриситет приложения
продольной силы N для этой части сечения
оказывается уменьшенным на величину
t/2, т. е. сечение работает в условиях,
приближающихся к центральному сжатию.
Поскольку сжимающие напряжения
распределены по сечению неравномерно,
временное сопротивление кладки сжатию
достигается первоначально в краевых
участках. Однако при этом несущая
способность не исчерпывается, так как
в наиболее нагруженных участках
вследствие ползучести развиваются
значительные деформации, и тогда
включаются в работу менее загруженные
участки сжатой зоны и тем самым повышают
ее временное сопротивление по сравнению
с временным сопротивлением при
центральном сжатии. Это повышение
учитывается при расчете коэффициентом
,
который для кирпичной кладки прямоугольного
сечения находят из выражения
;
при е=О (центральное сжатие)
=1.
Вследствие сложности напряженного состояния внецентренно сжатых элементов при расчете их прочности исходят из эмпирических формул, основанных на следующих допущениях: растянутая зона, если она имеется, исключается из работы, напряжения в сжатой зоне считаются распределенными равномерно (рис. 12.3). С учетом гибкости, длительности действия нагрузки и эффекта обоймы расчетное условие имеет вид
,
(12.3)
где N — расчетная продольная сила; R — расчетное сопротивление кладки сжатию; А, — площадь сжатой части сечения элемента при прямоугольной эпюре напряжений, определяемая из условия, что ее центр тяжести совпадает с точкой приложения продольной силы N.