Каменные и армокаменные конструкции (стр. 7 )

.

Пластические деформации составляют при около 15% от упругих. Полные предельные деформации выше упругих в 2÷4 раза.

Относительные деформации кладки при кратковременной нагрузке при любых напряжениях определяются по формуле :

где        α        - упругая характеристика кладки, нормируется в зависимости от вида

кладки и прочности раствора;

- напряжение, при котором определяются деформации;

       Ru        - средний предел прочности кладки при сжатии;

       В        - табличный коэффициент.

       Относительные деформации кладки с учетом ползучести можно определять по формуле:

                       

где        σ - напряжение, при котором определяются деформации ε;

       ν - нормируемый коэффициент, учитывающий влияние ползучести кладки, принимаемый в зависимости от вида кладки от 1.8 ÷ 4.

Диаграмма "σ - ε" кладок отражает их неупругие свойства. В начальной части при малых напряжениях – зависимость линейная, с увеличением напряжений неупругие деформации занимают большую долю полных деформаций (рис. 21).

Рис. 21. Диаграмма зависимостей "σ-ε".

1 – начальный модуль деформаций (модуль упругости)  ;

2 – максимальный модуль деформаций  ;

3 – средний (секущий) модуль деформаций 

Таким образом, модуль упругости – величина не постоянная.

Различают:

- начальный модуль упругости, соответствующий малым деформациям ()                                ;

- касательный модуль ( действительный )        ;

- средний ( секущий ) модуль                        .

       При расчете конструкций с учетом длительного приложения нагрузки наиболее важной характеристикой является предельные полные деформации кладки - . Для практических расчетов значения нормированы и определяются по формуле:

.

       Нормированные значения ν относятся к деформациям при напряжениях σ ≤ 0,5Ru. При этих напряжениях деформации ползучести развиваются в течение 1 года, затем замедляются и затухают. При напряжениях σ > 0.5Ru  деформации ползучести затухают медленнее, а при напряжениях, превышающих предел длительного сопротивления Rд, скорость деформаций с течением времени увеличивается и наступает разрушение кладки. Скорость нарастания деформаций зависит от вида материалов, ее качества, возраста, момента загрузки, размеров элементов и определяется по приведенной выше формуле. Более подробно этот вопрос рассмотрен в монографии «Длительное сжатие кирпичной кладки», ГосСтройИздат, 1959 [4].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП II-22-81*. Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования. /Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 40 с.

2. Соколов подход к расчету бетонных элементов при действии местной нагрузки.  Бетон и железобетон, 1992. - № 10. - С. 22-25.

3. Соколов основы сопротивления бетона и железобетона при сжатии. Известия ВУЗов. Строительство.- 1993. - № 9. - С.39-43.

4. «Длительное сжатие кирпичной кладки», ГосСтройИздат, 1959.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО МАТЕРИАЛУ ТЕМЫ №2

1. Дайте определение понятию прочность.

2. Что такое деформативность?

3. Что влияет на прочность каменной кладки?

4. Что такое длительный предел сопротивления кладки?

5. Какие механизмы разрушения материалов кладки учитываются расчетным аппаратом физической модели?

6. Отчего зависит сцепление камня и раствора?

7. Из чего складываются деформации кладки?

8. Какие разновидности модулей упругости различают?

ТЕМА 3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА КАМЕННЫХ И АРМОКАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

       Каменные и армокаменные конструкции рассчитываются по методу предельных состояний.

       Под предельным состоянием следует понимать состояние, с наступлением которого конструкция перестает удовлетворять предъявленным требованиям.

Для каменных и армокаменных конструкций эти требования объединены в две группы. Задача проектировщика в том, чтобы расчетом обеспечить эти требования.

Первая группа предельных состояний – потеря несущей способности, потеря устойчивости формы, потеря устойчивости положения. Расчет производится, как правило, на воздействие расчетных нагрузок и сводится к удовлетворению неравенства:

                       

где        N – усилие от расчетной нагрузки, действующее на конструкцию;

Nсеч – несущая способность конструкции (элемента).

Несущая способность конструкции зависит от геометрических характеристик - S, прочности материалов - R, целого ряда нормативных коэффициентов, учитывающих условия работы конструкции и безопасности - γ.

Из приведенного условия (1) видно, что расчет каменных конструкций по первой группе предельных состояний практически ничем не отличается от расчета конструкций из других материалов. Однако, есть одна особенность, заключающаяся в том, что в соответствии с положением действующих норм каменная кладка отнесена «к композитным материалам, и ее прочность не установлена стандартом». Поэтому к кладкам применяется понятие условного нормативного сопротивления.

Расчетное сопротивление кладки на сжатие определяется следующим образом:

вычисляется по формуле проф. временное сопротивление (средний предел прочности - Ru) камня и раствора; определяется условное нормативное сопротивление; системой коэффициентов учитывается вероятность понижения прочности кладки по сравнению с уровнем, принятым в нормах; вычисляется расчетное сопротивление кладки        .

Вторая группа предельных состояний.

Расчет производится:

по деформациям - на воздействие нормативных нагрузок и сводятся к сравнению действующих усилий с предельными, определяемыми по нормируемым  деформациям растяжения поверхности кладки ( табл. 25 [1]); по образованию и раскрытию трещин ( швов ) – на воздействие нормативных нагрузок и сводится к сравнению действующих усилий с предельными, определяемыми по нормируемым нормативным сопротивлениям кладки на растяжение.

Следует заметить, что расчету по второй группе предельных состояний подлежат не все конструкции, а только оговоренные в п.5.1. [ 1 ].

При расчете рекомендуется пользоваться пособиями [ 2,3 ].

3.1. Расчет неармированных каменных кладок по первой группе предельных состояний

       В зависимости от расположения оси действия продольных сил относительно центра тяжести поперечного сечения рассчитываемого элемента (эксцентриситета ) рассматривают два случая:

случай центрального сжатия (); случай внецентренного сжатия.

3.1.1. Расчет центрально сжатых элементов.

       

Условие прочности при центральном сжатии записывается в виде:

где        N – расчетная продольная сила;

       φ - коэффициент продольного изгиба, определяемый по п.4.2 [1];

R – расчетное сопротивление сжатию кладки, определяемое по табл. 2 – 9 [1];

       А – площадь сечения элемента;

       mg – коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки и определяемый по формуле        

,

где        η - нормативный коэффициент;

       Ng – расчетная продольная сила от длительных нагрузок.

Коэффициент φ определяется по формулам, полученным проф. на основе существующего расчета упругих систем по правилам сопротивления материалов.