Хрупкое разрушение - разрушение стали при малых деформациях без ярко выраженного развития пластичности.

Хрупкое разрушение - разрушение стали при малых деформациях без ярко выраженного развития пластичности.

По способу выплавки сталь разделяется на мартеновскую, кислородно –конверторную и электросталь. Элетросталь отличается повышенной чистотой по содержанию серы и фосфора. Перспективна сталь, выплавленная из железа путем прямого восстановления.

По степени раскисления стали могут быть кипящими (кп), полуспокойными (пс), спокойными (сп). Нераскисленные стали кипят при разливе – кипящие стали. Они более засорены газами, менее однородны, плохо сопротивляются хрупкому разрушению и старению, имея достаточно хорошие показатели по Ryп и Ruп.

Основные раскислители: кремний (С), марганец (Г), алюминий (Ю).

Основные марки строительной стали. Согласно СНиП П-23-81* в строительных конструкциях применяют сталь, у которой величина временного сопротивления изменяется в пределах: Ruп=360…685 Мпа, величина предела текучести: Ryп=185…590 Мпа.

Марки стали имеют условный номер: 0,1,2,3,4,5,6. Они ставятся в зависимости от химического состава стали и ее свойств.

В соответствии с ГОСТом 27772-88 введены новые обозначения марок сталей:

С 235: ВСт3кп2, ВСт3кп2-1, 18кп;

С 245: ВСт3пс6, ВСт3пс6-1, 18пс;

С 255: ВСт3сп5, ВСт3Гпс5, ВСт3пс6, ВСт3сп5-1, ВСт3Гпс5-1, 18Гпс, 18сп.

Другие обозначения марок сталей: С275, С285, С345, С345К, С375, С375Т и др. Цифра- значение предела текучести Ryп в Мпа для наиболее тонкого прокатного профиля.

Сталь поставляется по трем группам:

1) Гр. А - гарантируются механические свойства (кроме ударной вязкости и содержания серы и фосфора) – для сварных конструкций не применяется;

2) Гр. Б – гарантируется химический состав - для строительных конструкций не применяется;

3) Гр. В – гарантируются механические свойства и химический состав – применяется для сварных строительных конструкций, имеет 6 категорий.

Для конкретных условий проектирования марку стали необходимо назначать на основе вариантного проектирования и технико-экономического анализа с учетом рекомендаций СНиП П-23-81* (табл. 50, с. 60).

Работа стали при концентрации напряжений.

В местах искажения поперечных сечений (отверстий, выточек, подрезов и др.) происходит искривление линий силового потока и его сгущение около препятствий, что приводит к повышению напряжений в этих местах. Отношение максимального напряжения в месте концентрации к среднему, равномерно распределенного по сечению, называется коэффициентом концентрации.

Величина коэффициента концентрации у круглых отверстий 2-:3, в местах острых надрезов – еще больше (трещины). В местах концентрации напряжений возникает сложное напряженное состояние.

Условия перехода металла в пластическое состояние.

При одноосном напряженном состоянии условие перехода металла в пластическое состояние характеризуется s=R_уп.

Исследования показывают, что переход металла из упругого состояния в пластическое может быть достаточно близко описан как третьей теорией – касательных напряжений, так и четвертой – энергетической.

При многоосном напряжении переход в пластическую стадию зависит не от одного напряжения, а от функции напряжений, характеризующей так называемое условие пластичности. Условие пластичности записывается в зависимости от той теории прочности, которая кладется в основу расчета. В СНиПе П-23-81* для расчетов металлических конструкций принята IV энергетическая теория прочности…

По этой теории пластичность наступает тогда, когда работа изменения формы тела достигает наибольшей величины.

Одноосное приведенное напряжение, эквивалентное по переходу материала в пластическое состояние данному сложному напряженному состоянию, определяется в главных напряжениях по формуле:

(2.5)

Приведенные напряжения при s и t:

(2.6)

При t до 200⁰С s_вр и s_т почти не меняются; при 300⁰С – некоторое повышение s_вр. При t>400-500⁰С – резкое снижение s_вр и s_т. Для теоретических выводов принимают зависимость в виде ломаной.

В случае изгиба балки в одной плоскости формула (2.6) примет вид

(2.7)

 

Лекция №3. Тема: "Предельные состояния и расчет центрально растянутых, центрально сжатых и изгибаемых элементов " – 2ч.

В строительной практике находят широкое применение соединение элементов металлических конструкций на болтах: обычных, высокопрочных, самонарезающих. Болтовые соединения более металлоемки, чем сварные, но просты в изготовлении и надежны в работе.

В соединениях металлических конструкций применяются обычные болты:

- класса точности А (диаметр отверстия не превышает диаметр болта на 0.4мм);

- класса точности В (диаметр отверстия превышает диаметр болта на 2-3мм);

- класса точности С (----"--------"----------"-----------"-----------"-------------"------);

высокопрочные (диаметром 20, 24 и 30 мм) и анкерные диаметром до 90 мм.

Болты класса точности С чаще применяют при монтаже металлических конструкций. Класс точности обычного болта определяется набором соответствующих требований.

Обычные болты разделяются на классы прочности: 4.6, 4.8, 5.6, 5.8 – из углеродистой стали. Первое число, умноженное на 100, определяет минимальное значение временного сопротивления в МПа; второе число, умноженное на 10, определяет отношение

Высокопрочные болты изготавливают из легированных сталей марок:

40х «селект» (при d до 27 мм =1100 МПа);

38хс «селект» (- “ - -”- =1350 МПа);

40хфа «селект» (- “ - -“- =1350 МПа);

30х3мф (- “ - -“- =1350 МПа);

30х2нмфа (- “ - -“- =1550 МПа) и другие (см.СНиП П-23-81*, табл.61, с.71).

Отверстия под высокопрочные болты делают больше диаметра болта на 1¸6 мм. Гайки затягивают тарировочным ключом. Сила натяжения болта плотно стягивает соединяемые элементы. Сдвигающие усилия в таких соединениях передаются через силы трения.

В настоящее время ведутся исследования соединений на высокопрочных болтах с целью выявления дополнительной несущей способности их. Предлагается учитывать передачу усилий не только за счет трения, но и за счет среза и смятия (как в обычных болтах).Однако пока в действующем СНиПе П-23-81^* в соединениях на высокопрочных болтах передачу усилий разрешается учитывать в расчетах только за счет трения.

Для улучшения работы соединения иногда применяют комбинированное соединение, в котором соединяемые поверхности склеивают, а затем стягивают высокопрочными болтами.

В соединениях на болтах класса точности В и С силы стягивания невелики и неопределенны. Основу работы таких болтов составляет непосредственная передача сдвигающего усилия со стержня болта на стенки отверстия.

Работа эта осложнена неправильностью формы болта и стенки отверстия, а также зазором между диаметрами болтов отверстий. Поэтому расчет соединения носит условный характер.

Расчет ведут исходя из возможного вида разрушения – по срезу болта (при толстых листах) или по смятию поверхности отверстия (при тонких листах). Более равномерно работают болты класса точности А. Различные работы болтов класса точности А, В, С учитывается в расчетах коэффициентом условия работы соединения (g_в), величиной расчетного сопротивления.

Расчетное усилие N_в, которое может быть воспринято одним болтом (несущая способность болта) определяется по формулам: на срез болта

(5.1)

на смятие соединяемых элементов

. (5.2) Количество болтов в соединении определяют по формуле:

(5.3)

принимая, что силы между болтами распределяются равномерно. Здесь:

R_bs, R_вр – расчетные сопротивления болта на срез и на смятие соединяемых элементов;

R_bs, – зависит от класса прочности болта;

R_вр – зависят от класса точности болта и R_un материала соединяемых элементов;

А_в – расчетная площадь сечения стержня болта;

d_в – диаметр стержня болта;

n_s – число расчетных срезов одного болта;

g_в – коэффициент условий работы соединения;

- наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;

N_b,min – меньшее из значений расчетного усилия для одного болта.

Расчет соединения на смятие стенки отверстия носит условный характер, так как в местах передачи усилия с болта на соединяемые листы отмечается сложное напряженное состояние. Трудность учета действительного напряженного состояния привела к тому, что в расчете принимается равномерное давление болта на стенку отверстия по всему диаметру болта.

Размещение болтов в соединении необходимо выполнить с соблюдением конструктивных требований (табл. 39 СНиП П-23-81*) и принять наиболее экономичное решение.

Соединяемые элементы необходимо проверить по наиболее ослабленному сечению: (5.4)

При действии на соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта.

Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, следует проверять отдельно на срез и растяжение. Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, следует проверять на равнодействующее усилие. возникающие между соединениями элементами.

Распределение продольной силы между болтами следует принимать равномерными. С целью повышения сил трения соединяемые плоскости элементов обрабатывают различными способами (табл. 36 СНиП П-23-81*, с. 40).

Расчетное усилие Q_bh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяется по формуле:

, (5.5)

где R_bh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта;

R_bun – наименьшее временное сопротивление болта разрыву (по табл. 61 СНиП П-23-81*);

m - коэффициент трения (табл. 36 СНиП П-23-81*);

g_h – коэффициент надежности, принимаемый по табл. 36 СНиП П-23-81* в зависимости от способа обработки поверхностей, способа регулирования натяжения болтов (соединения на высокопрочных болтах передают усилия через силы трения).

g_b – коэффициент условий работы болтового соединения, зависящий от количества болтов "n " в соединении, принимаемый равным:

0.8 при n < 5,

0.9 при 5 £ n < 10,

1.0 при n ³ 10.

Количество высокопрочных болтов определяют по формуле:

, (5.6)

где n_m - число плоскостей трения.

Натяжение высокопрочного болта следует производить осевым усилием: .

Расчет на прочность соединяемых элементов, ослабленных отверстиями под высокопрочные болты, следует выполнять с учетом того, что половина усилия, приходящегося на каждый болт, в рассматриваемом сечении уже передана силами трения. При этом проверку ослабленных сечений следует производить: при статических нагрузках – по площади сечения брутто А при А_n ³ 0.85А, либо по условной площади А_с=1.18А_n, при А_n < 0.85А; при динамических нагрузках –по Аn.

 

Лекция № 6. Тема: "Балки и балочные конструкции. Проектирование прокатных и составных балок" – 2ч.

Балки характеризуются простотой конструкции, изготовления и надежностью в работе. Сплошные балки целесообразно применять в конструкциях небольших пролетов до 15…20м. Основным типом сечения металлических балок является симметричный двутавр.

Балки находят широкое применение в конструкциях гражданских, общественных и промышленных зданий, в балочных площадках, в междуэтажных перекрытиях, в мостах, эстакадах, в виде подкрановых балок, в конструкциях гидротехнических сооружений и т. д.

Подобрать и проверить сечение балки из прокатных элементов можно по формулам (3.4), (3.11), (3.12).

Балки составного сечения принимают тогда, когда прокатные не удовлетворяют условиям прочности, жесткости, а также, когда они экономичнее прокатных.

Сварные балки экономичнее и жестче клепаных. Клепаные балки принимают под большие динамические и вибрационные нагрузки.

Сварные двутавровые балки могут быть двух типов:

- из трех листов (стенки и двух поясов) симметричного и несимметричного сечения;

- из двух тавров и листа (стенки).

Ниже рассматривается балка первого типа – из 3-х листов.

Основным размером сечения балки является высота сечения, которая определяется из трех условий:

1) из условия размещения балки в пределах строительной высоты (разности отметок верха настила и верха помещения под перекрытием).

Строительная высота задается технологическими или архитектурными требованиями;

2) из условия жесткости балки. Определяется минимальная высота сечения h_min балки по предельному прогибу ее.

3) из экономических соображений (минимальный расход материала)- hопт.

Для шарнирно опертой по концам балки, нагруженной равномерно распределенной, прогиб в середине пролета определяется по формуле:

, (6.1)

где p и q – интенсивности нормативных временной и постоянной нагрузок.

Значение hmin в упругой стадии работы материала можно определить по формуле

hmin = , (6.2)

где р и q соответственно расчетное значение временной и постоянной погонных нагрузок (p = p ; q = q );

- обратная величина предельно допустимого относительного прогиба (табл. 40 СНиП П-23-81*).

Здесь g и g – коэффициенты надежности по нагрузкам.

Высота сечения балки принимается не менее h_min с целью удовлетворения требованиям жесткости;

Из условия экономичности (минимума расхода металла). Высоту сечения балки будем называть оптимальной h_опт, если при этом будет минимальный расход металла.

Вес балки, в основном, состоит из веса поясов и стенки. При этом с увеличением высоты сечения балки вес поясов уменьшается, а вес стенки увеличивается и, наоборот.

Т.к. один вес увеличивается, а другой уменьшается, то должно быть наименьшее значение суммарного веса балки при определенной ее высоте (h_опт).

, K = 1.1 … 1.2. (6.3)

В целях унификации конструкций рационально высоту балки принимать кратной 100 мм. Вторым основным размером сечения балки является толщина стенки t_w. Предварительно t_w для балок h=1¸2 м можно определить по эмпирической формуле:

(мм), (6.4)

где l – пролет балки в мм.

После установления h балки надо проверить t_w на срез по формуле

 

(6.5)

где Q – расчетная поперечная сила;

R_s – расчетное сопротивление стали на срез.

После подбора сечения поясов вновь стенку проверяют на срез по формуле:

(6.6)

где S – статический момент половины сечения балки относительно нейтральной оси.

Кроме того, рекомендуется, чтобы

(для Ст.3),

(для низколегированной стали).

Толщина стенки должна быть согласована с имеющимися толщинами проката листовой стали. Минимальное значение t_w=6мм.

Установив размеры сечения стенки (t_w и h_ef), определяют сечения поясов, исходя из необходимой несущей способности балки.

- известные величины.

Предварительно задаются t_f=20¸30 мм.

Момент инерции поясов (6.7)

Отсюда (6.8)

где А_f – сечение пояса балки.

Из условия обеспечения общей устойчивости балки и равномерного распределения нормальных напряжений по ширине сечения пояса необходимо принимать ширину сечения пояса в пределах:

.

Толщина пояса – t_f £ 40мм, а также t_f £ 3t_w. Задаваясь шириной пояса, определяют толщину t_f или наоборот. Установив сечение поясов, проверяют сечение балки на прочность по формуле:

, (6.9)

где W_n – момент сопротивления нетто полученного сечения.

На этом заканчивается подбор и проверка сечения сварной балки, работающей в упругой стадии.

Однако возможно вести расчет балок и с учетом развития пластических деформаций. При этом рассматриваются разрезные балки сплошного сечения из стали с пределом текучести до 580 МПа, несущие статическую нагрузку, местная и общая устойчивость, которых обеспечена. При изгибе в одной из главных плоскостей при t £ 0.9R_s проверка на прочность сечения балки с учетом развития пластических деформаций производится по формуле (кроме опорных сечений):

, (6.10) где C₁ – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по сечению, или C₁ = W_пл/W.

Подбор сечения балки с учетом развития пластических деформаций можно вести по тем же формулам, что и для балки в упругой области, заменяя упругий момент сопротивления пластическим C₁×W.

В сечениях наиболее неблагоприятного сочетания M и Q (на опоре неразрезной балки, в месте изменения сечения разрезной балки и т.п.) необходима проверка (дополнительная) приведенных напряжений:

, (6.11)

где 1.15 – коэффициент, учитывающий переход стали в данной точке в пластическое состояние от совместного действия s и t;

s и t - расчетные нормальные и касательные напряжение в краевом участке стенки балки на уровне поясных швов;

- среднее касательное напряжение.

Если балка работает на косой изгиб, то проверка на прочность ее в упругой стадии производится по формуле:

, (6.12)

с учетом развития пластических деформаций по формуле (при t £ 0.5 R_s):

, (6.13)

где C_x и C_y – коэффициенты, учитывающие развитие пластических деформаций по сечению балки (переход от упругого момента сопротивления к пластическому).

 

Основа каркаса - поперечная рама, состоящая из колонн, жестко защемленных в фундаменте, и ригелей (чаще стропильных ферм), жестко или шарнирно соединенных с колоннами. Каркасы могут быть выполнены из стали или из железобетона. В практике находят широкое применение смешанные каркасы, в которых чаще конструкции покрытия здания, подкрановые балки выполняются из стали, а колонны из железобетона.

Назовем лишь некоторые аспекты, учитываемые при выборе материала: размеры здания, грузоподъемность кранов и режим их работы, условия, сроки и район строительства, эксплуатационный режим здания и многие др.

В практике строительства нашли широкое применение стальные каркасы, т. к. во многих случаях применение стали для несущих конструкций промзданий оказывается технически целесообразно и экономически выгодно.

Строительные стали

Алюминиевые сплавы

Сортамент

Виды каменных конструкций

С-1

 

 

Рис. 12.2. Сетчатое армирование каменной кладки.

 

Для усиления применяются горизонтальные сетки, в горизонтальных швах кладки с шагом S. Эти сетки уменьшают поперечные деформации, увеличивают прочность на сжатие.

2. Продольное армирование.

Арматуру пропускают в вертикальных швах кладки.

 

 

 

1 - продольная арматура;

 

2 - поперечная арматура

 

 

Рис. 12.3.Продольное армирование конструкций из кладки.

 

3. Использование ЖБЭ для усиления.

Конструкции, в которых для усиления используются ЖБЭ, называются комплексными. ЖБЭ может находиться внутри или снаружи кладки.

3.1. Внутри кладки.

 

1-ЖБЭ;

2-каменная кладка.

 

Рис. 12.4. Использование ЖБ элементов для усиления каменных

конструкций внутри кладки

 

3.2. Снаружи кладки.

1-ЖБЭ;

2- капитальная кладка;

3- объединительные

хомуты.

Рис.12.5. Использование ЖБ элементов для усиления каменных конструкций

Снаружи кладки

 

3.3. Железобетонная обойма

 

1- ЖБО;

2- Каменная кладка.

 

 

Рис. 12.6. Использование ЖБ элементов для усиления каменных конструкций в виде

железобетонной обоймы.

 

4. Усиление прокатными профилями.

Л Е К Ц И Я № 13

П Л А Н

13.1. Виды каменной кладки

13.2. Прочность и деформативность каменной кладки при сжатии,

растяжении, срезе и изгибе

 

13.1. ВИДЫ КАМЕННОЙ КЛАДКИ

Каменная кладка является неоднородным телом, состоящим из камней, вертикальных и горизонтальных швов, заполненных раствором. Каменная кладка применяется для стен и столбов зданий, фундаментов, дымовых труб мостовых опор и других сооружений.

По конструктивному решению различают: 1) сплошную кладку из кирпича или камней правильной формы; 2) кладку облегченную, состоящую из несущих кирпичных слоев и утеплителя, расположенного внутри кладки или с внутренней стороны; 3) кладку с облицовкой керамическими плитками, лицевым кирпичом или камнями; 4) кладку из крупных блоков из легкого или ячеистого бетона.

Наружные стены из кирпичной сплошной кладки ввиду большой теплопроводности кирпича получаются массивными. Для повышения эффективности наружных стен зданий применяют облегченные кладки из пустотелого кирпича и из эффективных пустотелых бетонных камней. Чтобы обеспечить прочность стен, кладку из кирпича и мелких камней выполняют в перевязку. При применении обычного кирпича вертикальные швы перевязывают укладкой тычковых рядов через один, три или пять ложковых рядов, а в кладке из мелкоштучных камней высотой до 200 мм тычковые ряды располагают через два-три ложковых ряда. Кладку кирпичных столбов и простенков шириной до 1000 мм выполняют обычно по трехрядной системе.

В облегченных стенах связь наружного и внутреннего слоев кладки осуществляется заделкой тычковых рядов в легкобетонный утеплитель, перевязкой тычковых рядов или заделкой в горизонтальные швы арматурных сеток или скоб.

Для каменных конструкций применяют искусственные и природные камни. К искусственным камням относятся: кирпич разных видов (керамический, силикатный), бетонные и керамические камни. Природные камни из тяжелых пород (известняки, песчаники, граниты) используют в основном для облицовки стен и кладки фундаментов, а из камней легких пород (туф, ракушечник) в некоторых районах возводят стены.

Основной характеристикой каменных материалов, применяемых в несущих конструкциях, является их прочность, характеризуемая маркой, которая представляет собой временное сопротивление стандартных образцов при сжатии в кгс/см². При определении марки кирпича дополнительно устанавливают его прочность при изгибе.

К каменным материалам, применяемым для кладки наружных стен и фундаментов, предъявляют также требования по морозостойкости, водостойкости, объемной массе, проценту пустотности.

Растворы для каменных кладок связывают между собой отдельные камни, передают усилия с одних камней на другие, распределяя их более равномерно по площади камня, уменьшают продуваемость кладки, заполняя швы между камнями. Применяют растворы цементные, известковые и смешанные. Прочность раствора характеризуется его маркой – временным сопротивлением сжатию в кгс/см² кубиков с ребром 7,07 см на 28-й день их твердения при температуре 15⁰С. Установлены марки в интервале 4 … 200. Для наружных стен принимают растворы марки не ниже 10.

 

13.2. ПРОЧНОСТЬ И ДЕФОРМАТИВНОСТЬ КАМЕННОЙ КЛАДКИ ПРИ СЖАТИИ, РАСТЯЖЕНИИ, СРЕЗЕ И ИЗГИБЕ

Прочность кладки зависит от прочности камня и прочности раствора, а также от качества выполнения кладки. При сжатии кладки вертикальные швы в работе не участвуют, так как при твердении раствор дает усадку, сцепление его с камнем нарушается и вертикальные швы можно рассматривать как узкие щели, у концов которых происходит концентрация напряжений, что приводит к снижению прочности кладки. Нагрузка в кладке передается через горизонтальные швы не равномерно, так как плотность и жесткость затвердевшего раствора по длине и ширине шва неодинаковы и опорные плоскости камней имеют неровности. Поэтому передача усилий происходит по отдельным точкам. В результате этого камни подвергаются не только сжатию, но также изгибу и срезу.

При сжатии кладки возникают поперечные деформации, причем деформации раствора, как правило, больше деформаций камня. Благодаря сцеплению растворных швов с камнем свободные деформации камня и раствора невозможны, поэтому по плоскостям соприкосновения камня и раствора появляются касательные усилия, вызывающие растяжения камня.

Различают четыре стадии работы каменной кладки при сжатии. Стадия 1 соответствует работе кладки без трещин. С увеличением нагрузки в отдельных камнях образуются местные вертикальные трещины, распределяющиеся по высоте на один-три ряда, и кладка переходит в стадию 2. В этой стадии трещины не опасны. Появление первых трещин указывает на то, что дальше увеличивать нагрузку недопустимо. При дальнейшем увеличении нагрузки трещины развиваются по высоте и соединяются между собой, расчленяя элемент на отдельные столбики и элемент переходит в стадию 3. Напряжения в кладке достигают 80…90% от предела прочности. Стадия 4 соответствует моменту разрушения кладки, разделенной на отдельные столбики.

Временное сопротивление кладки сжатию всегда меньше прочности камня , зависит от прочности раствора и определяется по формуле Онищика Л.И.:

, (1) где предел прочности раствора; экспериментальные коэффициенты, учитывающие вид кладки конструктивный коэффициент ; коэффициенты, учитывающие вид кладки и высоту камня, для кирпича ; для бетонных сплошных камней высотой 18 – 39 см ; пустотелых бетонных камней ; рваного бутового камня .

Для кладки из крупных легкобетонных блоков принимают , а для блоков из тяжелого бетона .

Временное сопротивление более точно определяют испытанием образцов кладки на сжатие. Расчетное сопротивление кладки осевому сжатию определяют по формуле

, (2) где коэффициент, учитывающий изменчивость прочности кладки ввиду ее неоднородности ( для кирпича, камней всех видов, крупных и мелких блоков, бута; для крупных и мелких блоков из ячеистого бетона.

В СНиПII-22-81^* приведены расчетные сопротивления для разных видов кладок. Для облегченных видов кладок расчетные сопротивления сжатию принимают для отдельных слоев кладки в соответствии с материалами, используемыми в этих слоях.

Деформация кладки под нагрузкой складывается из упругой и пластической . Пластические деформации проявляются при длительной нагрузке. Основным их источником являются деформации ползучести, развивающиеся в растворных швах. При напряжениях до кладка работает упруго и ее деформативность характеризуется модулем упругости , который пропорционален временному сопротивлению , здесь упругая характеристика кладки, зависящая от вида кладки и марки раствора (см. СНиП, ).

В общем случае зависимость нелинейная. Поэтому при высоких напряжениях деформации характеризуются модулем деформаций, представляющем тангенс угла наклона касательной к диаграмме в заданной точке . При расчете на эксплуатационные нагрузки принимают приближенное значение (при определении деформаций кладки) и (при расчете по прочности) или .

При растяжении и срезе кладка разрушается главным образом из-за нарушения сцепления раствора с камнем. При слабых растворах или при камне малой прочности разрыв может произойти по шву или камню. Сцепление раствора с камнем тем больше, чем выше прочность раствора и меньше его усадка.

Каменная кладка в зависимости от направления действующих усилий при работе на растяжение, изгиб и срез может разрушаться по не перевязанному или перевязанному сечению. Разрушение по не перевязанному сечению происходит по горизонтальному шву кладки (рис. 13.3, а), по перевязанному сечению – по ступенчатому сечению (рис. 13.3, б), либо по плоскому через камни (рис. 13.3, в). Расчетные сопротивления кладки растяжению по не перевязанному сечению , по перевязанному – , по камню и срезу , растяжению при изгибе приводятся в СНиПII-22-81^*.

Прочность кладки на сжатие в 10 …20 раз выше, чем при растяжении. Для сплошной кладки из кирпича или камней правильной формы работа на растяжение и срез допускается только по перевязанному сечению.

I. II. III. IV.

Рис. 13.1

 

 

 

Рис. 13.2

 

Рис. 13.3

 

Л Е К Ц И Я №14

П Л А Н

14.1. Прочностные характеристики армированной каменной кладки

14.2. Расчет прочности центрально сжатых каменных конструкций

14.3. Расчет прочности внецентренно сжатых каменных конструкций

 

14.1. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АРМИРОВАННОЙ КАМЕННОЙ КЛАДКИ

Для армокаменных кладок применяют следующие материалы: а) кирпич марки не ниже М75, керамические, природные и искусственные камни – не ниже М35; б) строительные растворы не ниже М50; в) для сетчатого армирования применяют арматуру А-I, Вр-I; г) для продольного и поперечного армирования – арматуру А-I, А-II, А-III и Вр-I. Для сетчатого армирования высота ряда кладки не должна превышать 150 мм. Основными прочностными характеристиками армированной кладки являются: временное сопротивление армированной кладки сжатию ; расчетное сопротивление армированной кладки при осевом сжатии ; расчетное сопротивление армированной кладки при внецентренном сжатии :

– с сетчатым армированием, (1)

– с продольным армированием, (2) где нормативное сопротивление арматуры; процент армирования.

При сетчатым армированием имеем

, (3) где объем арматурной сетки;