Каменные и армокаменные конструкции (стр. 2 )

18	Теоретическая тема. Проектирование каменных стен зданий
19	Практическое занятие. Расчет стен подвала
20	Практическое занятие. Расчет каменной перемычки

Практические занятия не традиционны, отражают актуальные вопросы, возникающие при проектировании. Например: расчет каменных кладок с учетом усадки и ползучести; расчет кладок из вибропрессованных бетонных блоков высокой пустотности; расчет кладок с поперечным армированием из просечно-вытяжных сеток; усиление кладок поперечным обжатием. В качестве НИРС предлагается рассчитать кладку по действующему СНиП и теории сопротивления анизотропных материалов сжатию и т. д. Информация снабжена вспомогательными блоками – ГОСТ, СНиП и т. д., позволяющими получить исчерпывающие данные, требуемые при расчетах. Схема построения занятий одинакова. Вначале в качестве допуска пользователь должен правильно ответить на теоретические вопросы. Затем кратко излагается суть темы, ее практическая направленность, иллюстрация решения в виде блок-схемы и контрольный пример. Обучающийся в соответствии с шифром выбирает исходные данные, индивидуально решает задачу, выполняет контроль правильности решения с использованием автоматизированной программы, прикладываемой на CD-диске, либо сдает заполненный талон преподавателю.

Лабораторные занятия посвящены виртуальным испытаниям каменных кладок на сжатие; кладок, усиленных обоймами. Особенностью изложения материала является наличие мультимедийных вставок, характеризующих не только фиксацию визуального наблюдения за поведением конструкций и приборов под нагрузкой, но и данных об изменении напряженно-деформированного состояния раствора и камня, полученных по результатам численных исследований каменных кладок. По имеющимся у нас данным, такое представление о работе кладок излагается впервые.

Все перечисленные блоки связаны между собой в единый комплекс с помощью управляющей программы. Цель ее – не только осуществление навигации (передвижения) по учебному материалу, но и контроль за усвоением знаний. Каждый последующий учебный  модуль становится доступным лишь тогда, когда пользователь правильно ответил на  вопросы промежуточного тестирования. Работа завершается итоговым тестированием.

Данная версия комплекса содержит указанные в таблице 1 этапы – 5 теоретических тем, 12 практических занятий и 3 лабораторных работы. Кроме комплекса на прилагаемом к настоящему пособию CD-диске записаны видеоролики испытаний образцов из высокопористой пустотной керамики, выпускаемой предприятиями Республики Татарстан. В дальнейшем планируется дополнить комплекс рядом практических занятий, связанных с расчетами каменных и армокаменных конструкций с использованием расчетного аппарата теории сопротивления анизотропных материалов при сжатии.. Будут включены расчеты армокаменных элементов, конструкций усиленных стальными и железобетонными обоймами, растворными рубашками с использованием современных армирующих материалов. Комплекс будет дополняться лабораторными работами по испытанию конструкций из высокопустотных керамических и вибропрессованных бетонных блоков.

ВВЕДЕНИЕ

       В последнее время в России каменным конструкциям уделяется большое внимание. Однако в середине прошлого столетия они практически были вытеснены конструкциями из других материалов и поэтому незаслуженно забыты. По-видимому именно этим объясняется то, что полученные в 30х годах результаты исследований проф. и его последователями - , , легли в основу действующих норм, которые до сих пор не переиздавались, хотя история развития каменных конструкций совпадает с историей развития человеческой цивилизации и должна отражать современный уровень научных достижений.

       Хронологически можно выделить несколько этапов развития каменных конструкций.

       Первобытная эпоха. Камень используется в естественном виде для возведения очагов пребывания и защиты от нападения.

Начальный период – обработка камней для создания не только жилищ, но и культовых сооружений. Например, гробница Хеопса, построена около 6 тыс. лет назад в Гизе ( рис. 2 ). Для ее возведения использованы камни весом до 30т.

Эпоха создания искусственных камней. Сырцовый кирпич использовали до нашей эры. В III в до н. э. была возведена Великая Китайская стена из обжигового кирпича.

Рис. 2

До наших дней сохранилось, большое количество интересных исторических сооружений, построенных из камня. К ним, например, относятся Колизей в Риме (I в. н. э.), Тадж-Махал в Индии, замок Анжер и Луврский дворец во Франции, готические храмы в Реймсе и Фамагусте (рис. 3), Флорентийский собор (рис. 4), Московский и Казанский Кремли и многие другие.

Период возведения каменных конструкций с объединением камней раствором. До 1800 г. (в том числе в Республике Татарстан) широко применяли каменные материалы, используя известковый раствор. С изобретением портландцемента кладку возводят на цементном и сложном растворах.

Памятниками архитектуры России являются Московский кремль, кремли древних городов России – Казани, Н. Новгорода, Владимира, Твери, Ярославля и др. исторических городов, храм Василия Блаженного в Москве и др., радуют не только соотечественников, но и многочисленных зарубежных гостей (рис. 5).

Для современного этапа характерным является производство разнообразной номенклатуры каменных материалов, используемых для несущих и ограждающих конструкций (рис. 6). Это требует возрождения серьезных исследований, создания научных центров по изучению каменных конструкций.

Авторы издания надеются, что их труд будет способствовать формированию у обучаемых ответственности за проектируемые объекты, более глубокому усвоению учебного материала, изложенного в соответствии с государственными образовательными стандартами.

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5. Памятники зодчества

Рис. 6. Современные каменные материалы

Связь с другими дисциплинами

Дисциплина «Каменные и армокаменные конструкции» относится к специальной и поэтому для ее успешного усвоения необходимы остаточные знания, полученные ранее при изучении смежных дисциплин.

       На рис. 7 показана связь с основными смежными дисциплинами:

● со строительными материалами - для того, чтобы знать какие материалы используются в кладках, их состав, правила определения физико-механических свойств и т. д.;

● с архитектурой – для того, чтобы знать особенности объемно-планировочных решений каменных зданий и отдельных элементов;

● с технологией строительного производства – для того, чтобы знать виды кладок, особенности их возведения, правила возведения кладок в зимнее время и т. п.;

● с теоретической механикой – в основном для того, чтобы знать правила определения усилий для обеспечения равновесия несущих систем;

● с сопротивлением материалов – для того, чтобы знать классические подходы к оценке сопротивления материалов внешним воздействиям;

● со строительной механикой – для того, чтобы знать приемы определения в элементах и самом здании усилий от внешних нагрузок и воздействий;

● с основаниями и фундаментами – для того, чтобы знать существующие подходы к расчетам для использования их при проектировании фундаментов, стен подвалов, выполненных из каменных материалов;

с бетонными и железобетонными конструкциями связь очевидна, так как оба материала относятся к анизотропным, и поэтому близки по своим свойствам.

Рис. 7. Связь дисциплин

Тема 1. ТРЕБОВАНИЯ К КАМЕННЫМ И АРМОКАМЕННЫМ КОНСТРУКЦИЯМ.

1.1. Общие требования.

       Каменные и армокаменные конструкции всех типов должны удовлетворять требованиям:

по безопасности; по эксплуатационной пригодности; по долговечности, а также дополнительным требованиям, указанным в задании на проектирование.

       Для удовлетворения требованиям по безопасности здания и сооружения должны иметь начальные параметры, гарантирующие конструкционную безопасность при возможном возникновении силовых воздействий и исключить разрушение любого характера.

       Для удовлетворения требованиям по эксплуатационной пригодности конструкция должна иметь начальные параметры, гарантирующие работу без образования трещин и чрезмерного перемещения, ограниченного нормами, а также возникновение повреждений, затрудняющих нормальную эксплуатацию зданий и сооружений.

       Для удовлетворения требованиям долговечности конструкция должна иметь такие начальные параметры, чтобы в течение нормативного срока эксплуатации она удовлетворяла требованиям безопасности и пригодности к эксплуатации, несмотря на возможные неблагоприятные воздействия на кладку – климатические и технологические.

       Безопасность, эксплуатационную пригодность, долговечность и другие устанавливаемые заданием на проектирование требования должны быть обеспечены выполнением каменных и армокаменных кладок:

требований к материалам; требований к расчету конструкции; конструктивных требований; технологических требований; требований к эксплуатации.

       Перечисленные требования указаны ниже.