4. Деформативность каменной кладки

Как и в бетоне деформации кирпичной кладки под нагрузкой складываются из упругой и неупругой , проявляемые при длительном действии нагрузки. Основным их источником являются деформации ползучести, развивающиеся в растворных швах.

При (1)

где R_u – временное сопротивление кладки сжатию, кладка работает упруго.

Для неармированной кладки деформации выражаются начальным модулем упругости

, (2)

где - упругая характеристика кладки

,

где K – коэффициент зависящий от вида кладки

Для армированной кладки

(3)

При более высоких напряжениях модуль деформаций становится переменной величиной, равной в каждой точке кривой секущего модуля деформации

(4)

При расчете конструкций по прочности в соответствии с нормами

(5)

При определении деформации кладки от продольных или поперечных сил, периода колебания каменной кладки, жесткости, модуль деформации принимается равным

(6)

Особенности расчета каменных и армокаменных конструкций

Расчет каменных и армокаменных конструкций ведут по методу предельных состояний: первая – по несущей способности (прочности и устойчивости), вторая – по образованию и раскрытию трещин и по деформациям.

По I группе предельных состояний расчет выполняют для всех видов конструкций и всегда, по II группе предельных состояний – для конструкций, где не допускаются трещины или ограничена ширина их раскрытия.

Цель расчета – подбор сечений элементов конструкций или проверка имеющихся сечений.

Расчетную несущую способность определяют в зависимости от геометрических размеров сечения, расчетного сопротивления кладки R и коэффициентов условий работы.

Расчетное сопротивление определяют с учетом разброса механических свойств с помощью коэффициента и равно:

(7)

где R_u – временное сопротивление кладки

=2 – при работе кладки на сжатие

=2,25 – при работе кладки на растяжение

В расчеты также вводятся коэффициенты надежности по нагрузке и коэффициенты условий работы

Расчет по несущей способности производят из условия:

(8)

где F – расчетное усилие

F_u – расчетная несущая способность элемента

Вычисленные напряжения, деформации и ширина раскрытия трещин не должны превышать предельных значений, установленных СНиП II-22-81

Расчет неармированных конструкций

Расчет прочности центрально-сжатых элементов по несущей способности производят в предположении равномерного распределения напряжений по сечению по формуле:

(9)

где N – расчетная продольная сила;

m_g – коэффициент, учитывающий снижение несущей способности вследствие ползучести кладки;

- коэффициент, учитывающий снижение несущей способности элемента за счет продольного изгиба, зависящего от гибкости элемента и упругой характеристики кладки ;

А – площадь поперечного сечения элемента

- отношение расчетной длины к радиусу инерции сечения

- для прямоугольного сечения (h – наименьший размер сечения)

В элементах (стенах и столбах многоэтажных зданий), имеющих неподвижные горизонтальные опоры этажа.

В элементах, имеющих упругую верхнюю опору (стенах и столбах одноэтажных промышленных зданий)

- для многопролетных зданий

- для однопролетных зданий

- в свободностоящих стенах и столбах

Значение коэффициентов и т.д. определяют согласно условий защемления концов элемента в зависимости от расположения расчетных сечений по высоте l₀.

Подбор сечения сжатых элементов производят путем последовательных приближений.

Предварительно определяют по нормам расчетное сопротивление кладки сжатию, задавшись маркой и видом камня и раствора. Размеры столба или стены вычисляют по формуле (9) при m_g=1 и =0,9.

По найденным размерам определяют гибкость элемента, уточняют по СНиП II-22-81 “Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования” значения m_g и и производят повторный расчет.