Конструктивные схемы каменных зданий

Расчет по несущей способности

Каменные конструкции рассчитываются по предельному состоянию первой и второй групп.

Продольный изгиб элементов при центральном сжатии учитывается введением коэффициента продольного изгиба (ph), который определяется по таблице СНиП в зависимости от гибкости элемента (LL) и упругой характеристики кладки (al). Например, для кладки из глиняного кирпича при марке раствора 10 – al = 500; при гибкости элемента LL=52 коэффициент продольного изгиба – ph = 0.63.

Прогиб продольно-сжатых элементов увеличивается во времени (деформация ползучести). Это учитывается введением коэффициента деформации ползучести во времени m_dl, который определяется по формуле

m_dl = 1 - et*N_dl/N, (67)

где et – коэффициент, принимаемый по таблице СНиП в зависимости от гибкости элемента, типа материала кладки и процента продольного армирования (для гибкости LL = 56, глиняного кирпича и процента армирования 0.1 % – et = 0.12);

N_dl – длительная сжимающая сила;

N – сила от всей нагрузки.

При эксцентриситете e_0 <= max (L/600, h/30, 1 см) расчет элемента с неармированной кладкой может быть выполнен по формуле

N <= m_dl*ph*R*F, (68)

где F – площадь сечения элемента.

Несущая способность внецентренно сжатых элементов прямоугольного сечения определяется по формуле

N <= m_dl1*ph_1*R*F*(1 - 2*e_0/h)*om, (69)

где m_dl1 = (1 - et*N_dl/N)*(1 + 1.2*e_0dl/h) – приведенный коэффициент деформации ползучести во времени (e_0dl – эксцентриситет длительной сжимающей силы);

ph_1 = ph*((1 - e_0/h)*(0.06*L_0/(3.5*r) - 0.2)) – приведенный коэффициент продольного изгиба (L_0 – расчетная длина элемента, r – радиус инерции сечения);

h – высота сечения элемента;

om = 1 + e_0/(1.5*h) <= 1.25 – коэффициент для всех видов кладки кроме крупных блоков, для которых om =1.

При центральном сжатии элементы с армированием сетками рассчитываются по формуле

N <= m_dl*ph*R_ak*F. (70)

Внецентренно сжатые элементы с сетчатым армированием при e_0 <= h/6 рассчитываются по формуле

N <= m_dl*ph_1*R_aki*F_c*om, (71)

где R_aki = R + 2*p*R_a*(1 - 4*e_0/h)*R/(100*R_25) <= 1.8*R – расчетное сопротивление армированной горизонтальными сетками кладки при внецентренном сжатии (R_25 – расчетное сопротивление кладки при марке раствора 25);

F_c = b*(h -2*e_0) – площадь сжатой части прямоугольного сечения.

Продольное армирование каменных конструкции производится при гибкости элемента LL > 53 или когда внешняя сила приложена за пределами ядра сечения. Расчет производится по формулам, близким расчету внецентренно сжатых железобетонных элементов (см. подраздел 11.2).

Каменные здания с жесткой конструкцией (жилые, общественные и производственные) обычно представлены ленточными фундаментами из бутового камня, кирпичными или блочными стенами, железобетонными балками или плитами перекрытий и стропильной кровельной конструкцией из дерева или металла. При слабых грунтах применяют свайное основание под фундаменты стен.

Расчетные схемы каменных стен приведены на рис. 25.

Нагрузка от балок и плит перекрытий передается на стены по треугольной эпюре с равнодействующей, отстоящей на 1/3 глубины заделки от внутренней поверхности стены.

Эпюры сжимающих сил и моментов от веса стен и нагрузок перекрытий представлены на рис. 25,б,в. Сжимающие силы имеют ступенчатую эпюру с возрастанием к основанию стены (при высоких зданиях толщина стен нижних этажей увеличена). Эпюра моментов от нагрузок перекрытий имеет треугольную форму с максимальным значением в местах примыкания перекрытий.

Для ветровой нагрузки (рис. 25,г,д) каменная стена рассматривается как неразрезная балка с опорами в местах примыкания перекрытий.

Таким образом, каменная несущая стена рассчитывается по формуле (69) для внецентренно сжатых элементов.