Во внецентренно-сжатых стержневых элементах равнодействующая внешней нагрузки приложена не в центре тяжести поперечного сечения, а вдоль оси элемента. Расчет внецентренно-сжатых неармированных элементов каменных конструкций следует проводить по формуле

где – площадь сжатой части сечения при прямоугольной эпюре напряжений

h – высота сечения в плоскости действия изгибающего момента; – эксцентриситет расчетной силы N относительно центра тяжести сечения, при условии что N приложена в центре тяжести сжатой части сечения; – коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения, определяемый по фактической высоте элемента Н по табл. 18 из СНиП П-22–81 при отношении или гибкости , где и – высота и радиус инерции части поперечного сечения в плоскости действия изгибающего момента. Для прямоугольного сечения

Расчет внецентренно-сжатых элементов с сетчатым армированием с эксцентриситетом, не выходящим за пределы ядра сечения, проводится по формуле

где – расчетное сопротивление армированной кладки при внецентренном сжатии, определяемое по одной из двух формул, приведенных в СНиП II-22–81, в зависимости от марки раствора. Остальные параметры имеют те же значения, что и для внецентренно-сжатых неармированных элементов.

Местное сжатие (смятие)

Расчет сечений на смятие при распределении нагрузки на части площади сечения следует производить по формуле

где – продольная сжимающая сила; – площадь смятия; d = 1,5 – 0,5ψ для кирпичной кладки и кладки из сплошных камней или блоков из тяжелого и легкого бетона; d = 1 для кладки из пустотелых бетонных или сплошных камней из ячеистого бетона; ψ – коэффициент полноты эпюры давления от местной нагрузки (ψ = 1 при равномерном распределении давления; ψ = 0,5 при треугольной эпюре давления).

Расчетное сопротивление кладки на смятие следует определять по формуле

где определяется по табл. 21 из СНиП П-22–81 в зависимости от материала кладки и места приложения нагрузки; А – расчетная площадь сечения, определяемая из условий опирания элемента на сминаемую кладку (рис. 9 из СНиП П-22–81). На рис. 3.1 показан один из девяти возможных случаев опирания.

Расчет по образованию и раскрытию трещин

Помимо расчета элементов конструкций по предельным состояниям первой группы (по несущей способности), рассмотренного выше, необходимо провести расчет по предельным состояниям второй группы (по образованию и раскрытию трещин и по деформациям).

Рис. 3.1. Определение расчетных площадей при местном сжатии

Расчет по раскрытию трещин (швов кладки) внецентренно-сжатых неармированных каменных конструкций следует проводить по формуле

где l – осевой момент инерции сечения в плоскости действия изгибающего момента; у – расстояние от центра тяжести сечения до его сжатого края; – расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе; – коэффициент условий работы при расчете но раскрытию трещин, принимаемый по табл. 24 из СНиП 11-22–81. Остальные обозначения те же, что и для расчета по несущей способности внецентренно-сжатых неармированных элементов.

Расчет по деформациям

В СНиП II-22–81 приведены четыре формулы:

которые необходимо применять при осевом растяжении, изгибе, внецептренном сжатии, внецентренном растяжении соответственно. В этих формулах – предельные относительные деформации, принимаемые по табл. 25 из СНиП II-22–81. Остальные параметры уже использовались ранее.

ВИДЫ АРМОКАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИИ

В целях повышения прочности каменной кладки ее усиливают стальной арматурой, железобетонными включениями, а также стальными, железобетонными и растворными армированными обоймами.

Различают следующие виды армирования и усиления каменных конструкций:

поперечное (сетчатое с расположением арматурных сеток в горизонтальных швах кладки);

продольное с расположением арматуры снаружи, под слоем цементного раствора или в бороздах, оставляемых в кладке;

армирование посредством включения в кладку железобетона (комплексные конструкции);

усиление посредством заключения элемента в железобетонную, армированную растворную или стальную обойму из уголков.

Армирование каменных конструкций значительно повышает их несущую способность и монолитность, обеспечивает совместную работу отдельных частей зданий, а также является основным способом увеличения сейсмостойкости каменных конструкций и здания в целом.

Марка кирпича принимается не менее М75, раствора – не менее М50.

Для армирования каменных конструкций следует применять:

для сетчатого армирования сталь классов A-I и Bp-I;

для продольного армирования сталь классов A-I, A-II и Bp-I.

КОНСТРУКЦИИ С СЕТЧАТЫМ ПОПЕРЕЧНЫМ АРМИРОВАНИЕМ

Поперечное армирование кладки сетками применяют для увеличения несущей способности в полтора-два раза сжимаемых элементов из кирпича и керамических камней при высоте ряда до 150 мм при гибкости . в случаях, когда продольная сила не выходит за пределы ядра сечения, применяются марки раствора не ниже М50 (рис. 16).

Не допускается применять сетчатое армирование стен помещений с влажным и мокрым режимами.

Рис. 16. Сетчатое армирование:
1 – арматурная сетка; 2 – выпуски сетки (2...3 мм)

Шаг сеток должен быть см и см рядов кладки. Диаметр арматуры в сварных сетках ограничивается толщиной шва = 15 мм.
В этом случае максимальный диаметр равен 5 мм:

Шаг проволок в сварных сетках назначается в пределах от 3 до 10 см.

Для повышения процента армирования применяют плоские вязаные сетки типа “зигзаг”, в которых можно применять арматуру диаметром 8 мм из стали класса A-I (рис. 17).

Каждую пару сеток “зигзаг” со взаимно перпендикулярным направлением стержней укладывают сверху и снизу одного и того же ряда кирпичей. Затем с шагом устанавливается следующая пара сеток, и так далее. Одной сварной сетке с прямоугольной ячейкой соответствует две сетки “зигзаг”.

Рис. 17. Сетки типа “зигзаг”

В расчет кладки, армированной сетками, введено понятие объемного процента армирования (рис. 18), который представляет выраженное в процентах отношение объема арматуры к объему кладки,

Рис. 18. К определению процента армирования кладки

При прямоугольной ячейке сеток с размерами и объем восьми стержней равен а объем кладки Однако следует уточнить объем арматуры, так как каждый из восьми стержней относится не к одному, а к четырем смежным объемам кладки. Поэтому

Тогда при квадратной ячейке получаем Минимальный процент армирования

Испытания на прочность сжатых столбов с сетчатым армированием показали, что развитие трещин по высоте столбов при их загружении задерживается сетками. Разрушение армированной кладки, в отличие от неармированной, не происходит по схеме, когда кладка расслаивается на отдельные столбики в 1/2 кирпича, которые затем теряют устойчивость. Армированная кладка разрушается в результате полного раздавливания отдельных кирпичей или цельных их рядов