Расчет каменных и армокаменных конструкций

Каменная кладка Прочность каменной кладки зависит в основном от прочности камня (кирпича) и раствора. Порядок определения марок кирпича и растворов по результатам их испытаний, а также виды и способы изготовления изучались в дисциплине «Строительные материалы».

В настоящем учебнике в дальнейшем рассматривается кладка, выполненная из кирпича, но необходимо иметь в виду, что при применении других каменных материалов расчет выполняется аналогично.

Для кирпичной кладки чаще всего применяют следующие виды кирпичей: глиняные пластического прессования, глиняные полусухого прессования, силикатные. Как известно из курса «Строительные материалы», они могут быть полнотелыми и пустотелыми, одинарными и полуторными. Для кирпичной кладки чаще применяют цементные и цементно-известковые растворы, в которых известь повышает пластичность раствора, но возможно применение и других растворов.

Испытание кирпичной кладки выполняют на кирпичных столбиках, диаграмма работы такого кирпичного столбика на сжатие приведена на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Диаграмма деформаций каменной кладки при сжатии: 1 — зона упругих деформаций; 2— зона пластических деформаций; R_u — временное сопротивление (средний предел прочности сжатию кладки); tgq>₀ = Е₀ — модуль упругости (начальный модуль деформации)

В каменной кладке возникают упругие и пластические деформации, что учитывается при расчетах каменных конструкций.

Расчетные сопротивления сжатию каменной кладки приводятся в табл. 2—9 СНиП И-22−81, они зависят от состава каменной кладки: марок кирпича, камней, блоков и марок раствора, а также от высоты ряда кладки и др. Для кирпичной кладки расчетные сопротивления приведены в табл. 2.10.

Зависимость между модулем упругости каменной кладки Е₀ и временным сопротивлением R_{u принимается по уравнению}

Е_{0 = а /?}

где, а — упругая характеристика каменной кладки. Упругая харак теристика каменной кладки используется при расчетах каменных конструкций (табл. 15 СНиП И-22−81). Для кирпичной кладки значения упругой характеристики выборочно приведены в табл. 5.7.

В каменных конструкциях кроме работы на сжатие возможны случаи работы кладки на растяжение, изгиб или срез. Каменная кладка плохо работает на растяжение, при воздействии на нее растягивающих усилий разрушение может происходить по перевязанному сечению или по горизонтальному шву (по неперевязанному сечению). Прочность неперевязанного сечения зависит от прочности раствора. Специально проектировать каменные конструкции, работающие по неперевязанному сечению, запрещено, но подобная работа возникает в каменной кладке при внецентренном сжатии. Несколько лучше каменная кладка работает на растяжение по перевязанному сечению, но, как и работа кладки на изгиб и срез, подобная работа встречается достаточно редко в небольшом числе конструкций (рис. 1, 2, 3 СНиП Н-22−81). Расчетные сопротивления при работе на растяжение, изгиб, срез приводятся в табл. 10, 11, 12 СНиП П-22−81. Ввиду того что подобная работа кирпичной кладки встречается нечасто, соответствующие такой работе схемы и расчетные сопротивления для них в учебнике не приводятся.

Расчетные сопротивления кладки сжатию следует умножать на коэффициенты условия работы у_с. Для столбов и простенков площадью сечения 0,3 м² и менее коэффициент условия работы у_с = 0,8. Более подробно см. пп. 3.11, 3.12, 3.13 СНиП П-22−81.

1. Необходимо найти расчетные сопротивления сжатию следующих материалов:

сталь С245 с толщиной проката от 2 до 20 мм; о цельная древесина, брус из сосны 2-го сорта с размерами сечения 20×20 см;

кирпичная кладка из кирпича глиняного пластического прессования М100 на цементно-известковом растворе М75;

тяжелый бетон класса В20 при стандартных условиях твердения;

стержневая горячекатаная арматура класса A-III диаметром от 10 до 40 мм.

2. Сравнить и оценить расчетные сопротивления сжатию для указанных материалов.

Решение.

Находим расчетные сопротивления сжатию: о для стали см. табл. 2.2 (табл. 51*СНиП И-23−81*): /^=240 МПа; для бруса см. табл. 2.4 (табл. 3 СНиП П-25−80): Я_с= 15 МПа; о для кирпичной кладки см. табл. 2.10 (табл. 2 СНиП И-22−81): Л=1,7 МПа;

для бетона см. табл. 2.6 (табл. 13 СНиП 2.03.01−84*): Rt = 11,5 МПа;

для стержневой арматуры см. табл. 2.8 (табл. 22* СНиП 2.03.01−84*): Д = 365 МПа.