Строительные лаги  Справочник 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

2.6. Прочность кладки при срезе

Срез кладки так же, как и растяжение, может быть по перевязанному и неперевязанному шву.

При действии усилий вдоль горизонтальных швов (рис. 2.11,а) имеет место срез по неперевязанному шву, который встречается в подпорных стенах (рис. 2.11,в) или в пятовых сечениях арок (рис. 2.11,г). В этом случае сопротивление оказывает касательное сцепление раствора с камнем, а при сжимающих нормальных напряжениях в кладке сопротивление срезу увеличивается благодаря возникновению сопротивления от трения.

Предел прочности кладки при срезе по неперевязанным сечениям определяется по закону Кулона (рис. 2.11,а), согласно которому

ср си J о

(2.3)

где В} - касательное сцепление (= 2• R,R" - нормальное сцепление);

/- коэффициент трения в швах кладки, равный: 0,7 - для кладки из сплошного кирпича и камней правильной формы; 0,3 - для кладки из пустотелого кирпича и камней с вертикальными пустотами;

Cq - среднее нормальное напряжение сжатия при наименьшей

продольной силе.

Рис. 2.11. Срез кладки из камней правильной формы: а - по неперевязанным сечениям; в, г - срез по неперевязанному шву в кладке подпорной стены и в пяте арки; д - срез кладки по перевязанному шву в консольном свесе

При действии усилий перпендикулярно горизонтальным швам (рис. 2.11,6) имеет место срез по перевязанному шву, который встречается в консольных выступах (рис. 2.11,д). В этом случае учитывается сопротивление только камня срезу без учета вертикальных швов.

Расчетное сопротивление кладки при срезе- Rsq по перевязанному и неперевязанному шву в зависимости от марки раствора и камня приведено в разделе 3.3.

2.7. Прочность кладки при изгибе

Изгиб в каменной кладке вызывает растяжение, которым и определяется прочность кладки по растянутой зоне. Однако, если определить разрушающий момент как для упругого материала, приняв в растянутой зоне расчетное сопротивление R, (как для центрального растяжения), то разрушающий момент оказывается примерно в 1,5 раза меньше, чем при натурных испытаниях. Это объясняется тем, что момент внутренних усилий теоретически определялся, исходя из треугольной эпюры распределения нормальных напряжений как для упругого тела (рис. 2.12,а):

(2.4)

Рис. 2.12.

На самом же деле благодаря тому, что в кладке кроме упругих имеют место и пластические деформации, эпюра нормальных напряжений криволинейная (рис. 2.12,6) и, если ее принять прямоугольной (что очень близко к фактической эпюре), то получим:

---, (2.5)

b-h h

то есть в 1,5 раза больше, чем при упругой работе. В практических расчетах пользуются формулами сопротивления материалов и момент сопротивления W определяют как для упругого материала. Расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе по перевязанному сечению R,b принимают примерно в 1,5 раза больше, чем расчетное сопротивление кладки при центральном растяжении R,.

На рис. 2.13 показана часть здания, левый угол которого получил осадку, что привело к образованию трещин по косой штрабе в подоконных поясах. Эти трещины являются следствием возникновения главных растягивающих напряжений при изгибе. Значения расчетных сопротивлений кладки главным растягивающим напряжениям при изгибе R,„ в зависимости от марки раствора и камня приведены в разделе 3.3.

Рис. 2.13.

2.8. Деформативность кладки

в каменной кладке различают следующие деформации:

- объемные, возникающие во всех направлениях, вследствие усадки раствора и камня или от изменения температуры;

- силовые, развивающиеся, главным образом, вдоль направления действия силы.

Усадочные деформации кладки Esi зависят от материала кладки. Например, для кладки из обожженного глиняного кирпича усадку можно не учитывать ввиду ее малости, а для кладок из силикатного кирпича и бетонных камней Es, =310".

Температурные деформации кладки также зависят от материала кладки и коэффициента линейного расширения кладки- о,. Например, для глиняного кирпича и керамических камней а,= 0,5-10"*, а для силикатного кирпича и бетонных камней ас= МО.

При действии нагрузки (силовые деформации) каменная кладка представляет собой упругопластический материал, и поэтому при действии нагрузки зависимость между напряжениями и деформациями не подчиняется закону Гука. Начиная с небольших напряжений в кладке, кроме упругих, развиваются и пластические деформации. Поэтому силовые деформации будут зависеть от характера приложения нагрузки и могут быть трех видов:

- деформации при однократном загружении кратковременной нагрузкой;

- деформации при длительном действии нагрузки;

- деформации при многократно повторных нагрузках.

Если каменную кладку нагружать очень быстро и довести до разрушения за несколько секунд, то в кладке возникнут только упругие деформации и кладка будет работать как упругий материал, а зависимость между напряжениями и деформациями будет линейной.

Если каменную кладку в лабораторных условиях загружать в течение одного часа постепенно до разрушения, то зависимость между напряжениями и деформациями получается нелинейной; для данного случая кривая зависимости а-е показана на рис. 2.14.

Таким образом, полные деформации будут слагаться из упругих и неупругих. В этом случае модуль деформации кладки- Е будет величиной переменной:

da

E = -- = tg(p. dE

С возрастанием напряжения угол ф уменьшается и, следовательно, уменьшается и модуль деформаций.

Наибольшее значение модуль деформаций будет иметь при ф=фо, то есть Ео=1£фо- это начальный или мгновенный модуль упругости, величина которого для данного вида кладки является постоянной.

Экспериментально установлено, что начальный модуль деформаций Ео (модуль упругости кладки) пропорционален временному сопротивлению сжатию кладки - R.

Рис. 2.14.

3. Общие положения расчета каменных конструкций по методу предельных

СОСТОЯНИЙ

3.1. Основные положения расчета

Под предельным понимают такое состояние, при котором конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям, то есть теряет способность сопротивляться внешним нагрузкам и воздействиям или получает недопустимые деформации или местные повреждения.

Каменные конструкции должны отвечать требованиям прочности, устойчивости, выносливости (предельные состояния первой группы), а также требованиям пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы).

Расчет по первой группе предельных состояний должен предотвратить конструкцию от:

- разрушения (расчет на прочность);

- потери устойчивости формы конструкции (расчет на продольный изгиб, расчет устойчивости тонкостенных конструкций и т.п.);

- потери устойчивости положения (расчет на опрокидывание, скольжение, всплытие);

- усталостного разрушения (расчет на выносливость при многократно повторных нагрузках);

- разрушения при совместном воздействии силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (попеременного замораживания-оттаивания, увлажнения-высушивания, действия агрессивной среды).

Расчет по второй группе предельных состояний должен предотвратить конструкции от:

- чрезмерных деформаций;

- недопустимого раскрытия трещин;

- расслоения многослойной кладки (отслоения облицовки).

3.2. Нагрузки и воздействия

Согласно СНиП 2.01.07-85* в зависимости от продолжительности действия различают постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки.

К постоянным нагрузкам относят:

а) вес частей зданий и сооружений;

б) вес и давление грунтов (насыпей, засыпок).

Собственный вес 1 м каменных кладок из сплошных крупных блоков, изготовленных из бетона или выпиленных из природного камня, принимается равным плотности этих материалов. Реальные плотности бетонов с учетом их влажности в условиях эксплуатации и природных камней из различных горных пород приведены в табл. 3.1.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38