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 |