РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ С ПРОДОЛЬНЫМ АРМИРОВАНИЕМ ПРИ СЖАТИИ

Работа армокаменных конструкций с продольной ар­матурой под действием внешних нагрузок подобна ра­боте железобетонных конструкций, поэтому и методы их расчета аналогичны. Особенность работы этих конструк­ций при сжатии в том, что в предельном состоянии про­дольная арматура раньше достигает предела текучести, чем каменная кладка, и ее несущая способность исполь­зуется не полностью (примерно на 85%), поэтому для сжатой зоны кладки вводится коэффициент условий ра­боты γ_с=0,85.

При центральном сжатии несущая способность эле­мента с продольным армированием равна сумме усилий, воспринимаемой каменной кладкой и арматурой (рис. 20.2). В элементах с наружным армированием защитный слой раствора при определении площади поперечного сечения кладки не учитывается. Основываясь на условии равновесия действующих расчетных внешних и внутрен­них сил, получим следующую расчетную формулу:

N < m_g φ(0,85RA + R_sA_s), (20.12)

где N — расчетное значение продольного усилия; R_S -A_S — соответ­ственно расчетное сопротивление и площадь сечения продольной арматуры; остальные обозначения те же, что и в формуле (19.15).

Следует заметить, что армирование центрально-сжа­тых элементов продольными стержнями применяется очень редко, чаще оно используется из конструктивных соображений, поскольку проще и целесообразнее увели­чить сечение неармированной кладки или армировать кладку сетками. При расчетах внецентренно сжатых элементов требуется определить площадь растянутой арматуры, которая, воспринимая растягивающие усилия, препятствует раскрытию швов и образованию трещин в кладке в растянутой зоне сечения. Прочность сжатой зоны сечения обычно обеспечивается работой кладки, и ставить здесь арматуру не требуется. Сжатая армату­ра, как правило, устанавливается по конструктивным соображениям в очень гибких конструкциях или при действии знакопеременных усилий (при динамических нагрузках), когда арматура может испытывать и сжатие, и растяжение.

Несущую способность армокаменной кладки с про­дольным армированием при внецентренном сжатии рассчитывают так же, как и железобетонные конструкции.

Рис. 20.2. Расчетная схема элемента с продольным ар­мированием при централь­ном сжатии

Различают два расчетных случая: при больших эксцент­риситетах S_c<0,85S₀ и при малых — S_c≥0,8S₀, здесь S_c — статический момент полного сечения кладки отно­сительно центра тяжести растянутой или менее сжатой арматуры; A_s, S_c — статический момент площади сжа­той зоны кладки относительно центра тяжести растяну­той арматуры A_s.

При больших эксцентриситетах действия продольных сил, т.е. при х<0,55h₀, расчетную зависимость устанав­ливают для прямоугольного сечения из условия равно­весия всех сил на вертикальную ось у

N ≤ m_g φ(0,85ωRbx+RA'_s-RA_s), (20.13)

где 0,85ωR — сопротивление кладки сжатой зоны сечения, здесь ω — коэффициент полноты эпюры напряжений при прямоугольных сече­ниях ω=(1+e₀/h)≤1,45; х — расчетная высота сжатой зоны сечения.

Высоту сжатой зоны сечения находят из условий рав­новесия моментов всех внутренних сил относительно точ­ки приложения внешнего усилия N

0, 85ωRbx (e- h₀+x/2) ± R_s R'_s е'- R_s A_s e — 0. (20.14)

Знак «минус» перед выражением R_sA'_se' в формуле (20.14) применяют, если сила N приложена между цен­трами тяжести сжатой и растянутой арматуры.

При малых эксцентриситетах приложения продоль­ных сил (x>0,55ho) расчетные формулы получают из условия равновесия моментов внутренних усилий отно­сительно центра тяжести сечения растянутой или сжатой арматуры. Для прямоугольных сечений эти формулы примут вид:

N ≤ φ m_g [0,42ωRb+R A'(h₀-a')]/е; (20.15)

N ≤ φ m_g [0,42ωRb+R А(h₀-a)]/е, (20.16)

здесь а и а' — толщина защитного слоя растянутой и сжатой арма­туры; е, е' — соответственно расстояние от центра тяжести растяну­той и сжатой арматуры до точки приложения силы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите виды армирования каменной кладки, их преимуще­ства и недостатки.

2. Какие марки раствора и классы арматуры используют для армированной кладки?

3. Что такое комплексные конструкции?

4. Как выполняется усиление кладки обоймами?

5. Как производится расчет каменных конструкций с сетчатым армированием при центральном сжатии?

6. Как определяются прочность и упругая характеристика клад­ки с сетчатым армированием при сжатии?

7. Как рассчитывают внецентренно сжатые элементы с сетча­тым армированием?

8. Как выполняется расчет каменных конструкций с продольным армированием при центральном сжатии?

9. Как рассчитываются внецентренно сжатые элементы с про­дольным армированием?

Глава 21. Проектирование каменных конструкций зданий