3.6. Розрахунок армованих кам’яних згинальних та центрально розтягнутих елементів

Розрахунок армованих згинальних елементів прямокутного перерізу з одинарною стержневою арматурою (рис. 3.5) виконується за формулою

, (3.35)

де х – висота стиснутої частини площі кам’яної кладки, визначається

із формули

, (3.36)

при цьому значення х не повинно перевищувати x ≤ 0,55h₀.

Згинальні елементи розраховують також на дію поперечної сили за формулою

, (3.37)

де z – плече внутрішньої пари сил, яке дорівнює z = h₀ – 0,5x;

R_tw - розрахунковий опір кладки головним розтягувальним

напруженням при згині.

Розрахунок елементів поздовжньо армованої кладки при центральному розтяганні виконують за формулою

, (3.38)

де R_s – розрахунковий опір арматури розтяганню;

A_s – площа поперечного перерізу розтягнутої арматури.

3.7. Комплексні елементи

Комплексними називають елементи кам’яної кладки з включенням в них залізобетону, який працює спільно з кладкою. При цьому залізобетон може розташовуватися в середині кладки, але перевагу надають його розташуванню з зовнішнього боку кладки, оскільки в цьому випадку можна ретельніше контролювати якість бетону та більш раціонально його використати при згині і позацентровому стиску конструкцій (рис. 3.6).

Комплексні конструкції використовують в тих же випадках, що і кладку з подовжнім армуванням, а також у випадках, коли необхідно суттєво збільшити несучу здатність дуже навантажених елементів при

центральному чи позацентрово стиску. Застосування в цьому випадку комплексних конструкцій дозволяє зменшити розміри поперечних перерізів елементів.

В комплексних конструкціях використовують бетон класу не вище В15. Поздовжня арматура може бути використана класів А240С та

А400С, а її площа не повинна перевищувати 1,5 % площі перерізу бетону.

При розрахунку комплексних елементів на центральний стиск має виконуватись умова

, (3.39)

де N – розрахункова поздовжня сила;

R, A – відповідно розрахунковий опір та площа кам’яної кладки;

R_b, A_b – відповідно розрахунковий опір та площа перерізу бетону;

φ_sc – коефіцієнт поздовжнього згину комплексної конструкції, що

приймається при значенні пружної характеристики кладки

, (3.40)

де E_0,red – приведений модуль пружності комплексного елемента;

R_red – приведений тимчасовий опір комплексного елемента;

; (3.41)

, (3.42)

E_0k, E_b – початкові модулі пружності відповідно кладки і бетону;

І_k, І_b – моменти інерції відповідно кладки і бетону;

R_u = 2R – тимчасовий опір кам’яної кладки стиску;

R_ub – нормативна призмова міцність бетону.

Розрізняють випадки позацентрового стиску комплексних елементів

- випадок великих ексцентриситетів, коли S_c < 0,8S₀;

- випадок малих ексцентриситетів, коли S_c ≥ 0,8S₀,

де S₀ = S_k + (R_b/R)S_b; S_с = S_cs + (R_b/R)S_bc (3.43)

У випадку малих ексцентриситетів розрахунок виконується за формулою

, (3.44)

при цьому, якщо сила N прикладена між центрами ваги арматури A_s і , то повинна виконуватись наступна умова:

. (3.45)

За одинарного армування елементу розрахунки виконуються за формулою

. (3.46)

В формулах (3.43) – (3.46):

S₀ – статичний момент площі комплексного перерізу (приведеного до

кладки) відносно центра ваги розтягнутої або менш стиснутої

арматури A_s;

S_с – статичний момент площі стиснутої зони комплексного перерізу

відносно центра ваги арматури A_s;

S_cs, S_bc – статичні моменти площі відповідно стиснутої частини

перерізу кладки і бетону відносно центра ваги арматури A_s;

S_к, S_b, S_s – статичні моменти відповідно площі перерізу кладки, бетону

і арматури A_s^/ відносно центра ваги арматури A_s;

S_к1, S_b1, S^/_s – статичні моменти відповідно площі перерізу кладки,

бетону і арматури A_s відносно центра ваги арматури ;

е, е^/ - відстань від точки прикладання сили N до центра ваги арматури

A_s і відповідно.

Якщо центри ваги арматури A_s і знаходяться на відстані 5 см від граней перерізу, то у формулах (3.44) і (3.45) статичні моменти і ексцентриситети визначаються відносно грані перерізу.

У випадку великих ексцентриситетів розрахунок виконується за формулою

(3.47)

Положення нейтральної осі в цьому випадку визначається з рівняння

. (3.48)

Знак „+” приймається, якщо сила N прикладена за межами відстані між центрами ваги арматури A_s і ; знак „-” – якщо сила N прикладена між центрами ваги арматури A_s і .

За одинарного армування елементу розрахунки виконуються за формулою

, (3.49)

а положення нейтральної лінії визначається з рівняння

. (3.50)

В формулах(3.47) – (3.50):

А_cs, А_bc – площа відповідно стиснутої зони кладки та бетону;

S_cs,N – статичний момент стиснутої зони кладки відносно точки

прикладання сили;

S_bs,N – статичний момент стиснутої зони бетону відносно точки

прикладання сили.