Расчетные сопротивления кладки

КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Расчет колонн с учетом продольного изгиба

Конструкции металлических колонн одноэтажных промышленных зданий даны в п. 5.3.2.

Стержни колонн могут быть сплошными и сквозными (безраскосными с планками, раскосными в двух плоскостях и раскосными в четырех плоскостях).

Сплошные колонны целесообразно получать соединением (сваркой) нескольких типовых прокатных профилей (двутавров, швеллеров, уголков). Особенно это касается центрально-сжатых колонн, поскольку гибкости проката в различных плоскостях сильно различаются (для двутавров радиусы инерции относительно осей x и y представлены отношением i_x = 2*i_y).

Внецентренно сжатые колонны имеют обычно развитую сжатую подкрановую часть стержня (например, сжатый швеллер соединен листом с двутавром). Верхняя надкрановая часть колонн чаще всего имеет форму двутавра.

Внецентренно сжатые колонны рассчитываются на прочность и устойчивость.

На прочность выполняется расчет при упругой работе материала:

N /A_n (+ | -) M_x*y/I_xn (+ | -) M_y*x/I_yn <= R_y*g_c, (63)

где N – сжимающая сила;

A_n – площадь сечения стержня колонны "нетто";

M_x и M_y – изгибающие моменты;

x и y – расстояния от нейтральной оси до крайнего волокна;

I_xn и I_yn – моменты инерции "нетто";

R_y – расчетное сопротивление;

g_c – коэффициент условий работы конструкции.

Устойчивость внецентренно сжатых и сжато-изогнутых колонн проверяется по условию

N / (ph_e * A) <= R_y * g_c, (64)

где ph_e – коэффициент понижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии, определяемый в зависимости от условной гибкости LL_ef = LL*sqrt(R_y/E) и приведенного эксцентриситета m_ef = et*M*A/(N*W);

A – площадь сечения стержня колонны "брутто";

LL = l_0/ i – гибкость колонны;

l_0 – расчетная длина колонны;

i - радиус инерции сечения;

et – коэффициент влияния формы сечения.

Значения коэффициентов ph_e и et определяются по таблицам СНиП.

Проектирование и расчет каменных и армокаменных конструкций выполняется в соответствии со СНиП II-В.2-71 [12].

По временному сопротивлению сжатию приняты (в кгс/кв. см) следующие марки камней:

4,7,10,15,25,35,50,75,100,125,150,200,250,300,400,500,600,800,1000.

Каменные материалы делятся на три группы:

высокой прочности (марки 300...1000);

средней прочности (марки 35...250);

низкой прочности (марки 4...25).

Долговечность каменных материалов характеризуется маркой по морозостойкости, определяемой числом циклов замораживания – оттаивания (Мрз10...Мрз300).

Завод-изготовитель указывает в паспорте прочность, морозостойкость и объемную массу. При отсутствии паспорта параметры каменного материала определяются в лаборатории.

Каменные материалы представлены следующими основными видами:

кирпич;

камни обыкновенные;

крупные блоки.

Имеются следующие виды кирпича:

глиняный обыкновенный (марки 75,100,125 и реже 150);

силикатный (марки 75...250);

пустотелый (марки 75...150).

Размеры кирпича 250x120x65 мм или 250x120x88 мм.

Камни обыкновенные имеют следующий вид:

сплошные или пустотелые бетонные камни (из тяжелого бетона или из бетона с пористым заполнителем, размерами 390 x 190 x 188 мм или 390 x 90 x 188 мм, с массой отдельных камней до 32 кг);

природные камни (пиленые известняки и туфы массой до 1.8 т/куб. м и размерами 390x190x188 мм, 390x190x238 мм, 490x240x188 мм);

бутовый камень;

грунтобетонные камни.

Крупными блоками являются:

бетонные и силикатные блоки (с толщиной наружных стеновых блоков 300...600 мм и внутренних - 200...400 мм);

блоки из кирпича и керамических камней, способствующие индустриализации строительства;

блоки из природных камней марок 25...100.

Для связи камней используются растворы марок (в кгс/кв. см):

4,10,25,50,75,100,150,200.

По виду вяжущего различают цементные, известковые, цементно-известковые и цементно-глиняные растворы.

Прочность каменной кладки зависит от марки камня, марки раствора и условий работы конструкции. Временное сопротивление кладки сжатию (R_u) получено по результатам испытаний. Делением R_u на коэффициенты безопасности получены расчетные сопротивления сжатию кладки (R), приведенные в таблицах СНиП.

Кроме того, расчетные сопротивления должны умножаться на коэффициенты условий работы конструкции m_k и m_k1. Для столба или простенка площадью сечения меньше или равно 0.3 кв.м – m_k = 0.8. Для элементов круглого сечения из обычного кирпича без армирования – m_k = 0.6. Если эксплуатационные нагрузки будут приложены более чем, через год – m_k = 1.1. Коэффициент m_k1 учитывает снижение прочности кладки, возводимой методом замораживания.

Расчетное сопротивление кладки осевому растяжению R_p = 0.1...0.8 кгс/кв. см в расчетах не учитывается.

Расчетные сопротивления сжатию кладки в таблицах СНиП для различных видов изделий приводятся как функция марки камня и марки раствора (при этом раствор имеет решающее значение). Например, для кирпича марки 125 при растворе марки 10 расчетное сопротивление кладки R = 12 кгс/кв. см; тот же кирпич с раствором марки 100 – R = 20 кгс/кв. см.

Для увеличения несущей способности конструкции применяют армирование кладки горизонтальными сетками и продольное армирование.

Сетки с прямоугольными и квадратными ячейками изготавливают из проволоки класса В-I диаметром 5 мм. При большем диаметре проволоки применяют сетки типа "зигзаг". Расстояние между стержнями сеток (c) принимают 30...120 мм; по высоте кладки расстояния между сеток (s) не более 400 мм и не более 0.75 наименьшего размера сечения элемента.

Расчетное сопротивление сжатию для армированной горизонтальными сетками кладки (на растворе марки 25 и выше)

R_ak = R + 2*p*R_a/100 <= 1.8*R, (65)

где p – процент армирования;

R_a – расчетное сопротивление арматуры.

Процент армирования представлен зависимостью

p = 2*100*f_a/(c*s), (66)

где f_a – площадь сечения арматуры в расчетном направлении.

Процент армирования обычно принимается в диапазоне 0.1...1%.