Основные правила проектирования каменных конструкций содержатся в Еврокоде EN 1996-1-1 [EC6] (далее – Еврокод 6). В соответствии с этими нормами расчетное сопротивление кладки сжатию получают делением характеристического значения сопротивления на коэффициент надежности по материалу
| (82) |
где f k – характеристическое значение сопротивления кладки сжатию.
Характеристическое значение сопротивления сжатию каменной кладки является функцией следующих свойств материалов:
- номер группы элементов каменной кладки;
- средней прочности на сжатие элементов каменной кладки;
- прочности на сжатие раствора.
Коэффициент надежности по материалу γM для кладки (таблица 17) является функцией:
- категории контроля производства элементов каменной кладки;
- класса контроля исполнения работ.
Таблица 17 – Коэффициент надежности по материалу γM
| Напряженное состояние, группа элементов каменной кладки | Класса контроля исполнения работ | |
| Центральное или внецентренное сжатие Неармированная кладка, выполненная из элементов категории I категории II | 2,3 2,6 | 2,7 3,0 |
| Внецентренное растяжение Элементы категории I и II | 2,3 | 2,7 |
Еврокод 6 делит элементы каменной кладки на 4 группы в соответствии с их геометрическими характеристиками – пустотностью, размерами пустот и др. (см. таблицу 3.1 в Еврокоде 6). Контроль производства элементов каменной кладки может относиться к I или II категории. К категории 1 относится контроль производств, при котором заявленная прочность элементов каменной кладки имеет обеспеченность 0,95. При невыполнении этого требования контроль производства относится ко II категории.
Сопротивление сжатию элементов каменной кладки определяется следующим выражением
|
В Европе стандартным (standardsize) размером кирпича считается 215х102,5х65 мм. Для него коэффициент δ согласно таблице 18 равен 0,85.
Таблица 18 - Коэффициент формы δ, учитывающий размеры образцов
Обозначение растворов для каменной кладки состоит из буквы M и заявленной прочности на сжатие в МПа (например, М4).
Характеристическое значение сопротивления сжатию каменной кладки, выполняемой на обычном растворе, определяется по формуле
| (83) |
где f m – сопротивление сжатию раствора, принимаемое не более 20МПа и 2 f b;
f b – сопротивление сжатию элементов каменной кладки;
K – коэффициент, принимаемый по таблице 19.
Т а б л и ц а 19 – Значения коэффициента K
| Тип элемента каменной кладки | Группа элемента | Значения K для обычного раствора |
| Глиняный кирпич | Группа 1 | 0,5 |
| Группа 2 | 0,4 | |
| Силикатный кирпич | Группа 1 | 0,5 |
| Группа 2 | 0,4 | |
| Легкобетонные блоки | Группа 1 | 0,55 |
| Группа 2 | 0,52 |
При проверке по прочности центрально-сжатых элементов должно выполняться условие
| (84) |
где N Ed – расчетная продольная сила;
N Rd – расчетная несущая способность стены.
Несущая способность сплошной стены при центральном сжатии
| (85) |
где Φ i,m – понижающий коэффициент (Φ i или Φ m);
t – толщина стены.
Коэффициент Φ i, применяемый к верхней и нижней частям стены, рассчитывается по формуле
| (86) |
где e i – эксцентриситет вверху или внизу стены
| (87) |
здесь M i – расчетный изгибающий момент вверху или внизу стены;
N i – расчетная продольная сила вверху или внизу стены;
e he – эксцентриситет вверху или внизу стены (если присутствует), возникающий от горизонтальной нагрузки, например, снеговой;
e init – случайный эксцентриситет, принимаемый равным h ef/450.
h ef – расчетная высота стены (см. ниже).
Коэффициент Φ i, применяемый к средней части стены по высоте, рассчитывается по формуле
| (88) |
где
| (89) |
| (90) |
здесь t ef – расчетная толщина стены (см. ниже);
e mk – эксцентриситет в средней части стены по высоте;
| e mk = e m + e k | (91) |
e k - эксцентриситет, учитывающий влияния ползучести и принимаемый равным нулю при гибкости менее 27;
| (92) |
M m - расчетный изгибающий момент в средней части стены по высоте;
N m - расчетная продольная сила в средней части стены по высоте;
e hm – наибольший эксцентриситет в средней части стены, равной одной пятой всей ее высоты, от поперечных нагрузок;
Если площадь сечения стены менее 0,1 м2, то характеристическое сопротивление стены сжатию умножается на понижающий коэффициент (0,7+3 A), где A - площадь сечения стены.
Расчетная высота стены h efзависит от фактической высоты и характера закрепления по стены по граням. Закреплениями, в роли которых выступают любые перекрытия или покрытия, могут условно считаться «свободными» или «усиленными». На рисунках 9 и 10 приведены характерные примеры свободных и усиленных горизонтальных закреплений (опор).
Рисунок 9 – Примеры свободных горизонтальных закреплений (опор)
Рисунок 10 – Примеры усиленных горизонтальных закреплений (опор)
| (93) |
где ρn – понижающий коэффициент, принимаемый по п. 6.1.4 (11) Еврокода 6.
Значение n равно 2, 3, 4 и указывает на количества закрепленных концов/граней. Так, например, n=2 для стен, закрепленных только вверху и внизу. Для стен со свободными опорами по верхней и нижней граням ρ2= 1. В аналогичном случае при усиленном закреплении ρ2= 0,75.
Расчетная толщина стеныtef для сплошных стен принимается равной их фактической толщине.
Для двухслойных стен, внутренний и наружный слои которых соединены надлежащими связями
где t 1 и t 2 – толщины слоев;
k tef – отношение модулей упругости материалов слоев.
Для стен с пилястрами она вычисляется по формуле
где t – толщина стены на участках между пилястрами;
ρ1 – коэффициент, принимаемый по таблице 20.
Таблица 20 – Значения коэффициента ρ1
| Отношение шага пилястр к их ширине | Отношение толщины пилястры к толщине стены между пилястрами | ||
| 1.0 | 1.4 | 2.0 | |
| 1.0 | 1.2 | 1.4 | |
| 1.0 | 1.0 | 1.0 |
Задание 7
На внутреннюю несущую стену с учетом ее собственного веса действует погонная нагрузка N Ed. Стена имеет толщину 102,5 мм, высоту h и длину l. Выполнить расчет стены для элементов каменной кладки категории II и контроля производства класса 2. Исходные данныевыбираются из таблицы 21.
Т а б л и ц а 21 – Исходные данные для задания 7.
| № вар. | Высота стены h, м | Длина стены l, м | Погонная нагрузка NEd, кН/м |
| 2,8 | |||
| 3,2 | |||
| 2,8 | |||
| 3,2 | |||
| 2,8 | |||
| 3,2 | |||
| 2,8 | |||
| 3,2 |